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吸音材料在箱体中的运用

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发表于 2011-3-26 22:51:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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吸音材料在音箱中到底有那些作用,那些吸音材料适合音箱厂家大批量采用,放置量多少合适,闭箱放置吸音材料较容易理解,倒相箱有两分频和三分频及四分频之分,低音炮也是倒相箱的一种形式,对待这些不同的箱体,吸音棉如何放置,放置多少,中音腔要不要放置,放置多少,都是一个较模糊的问题,缺乏明确的定义,公开的资料难以查询到。所以需要大家共同参与讨论, ( u {, p$ L; K: y1 v音箱常用吸音材料吸音系数表2 f! N8 {7 w) {& I* Y 材料名称 厚度cm 密度kg/㎡ 频率Hz* o+ a+ j/ n: j& g1 j/ {4 P 125 250 500 1000 2000 4000 p" {! g; S" y9 I 超细玻璃棉 2 20 0.5 0.1 0.3 0.65 0.65 0.65 & h+ E D) j: U3 S8 m( _超细玻璃棉 3 20 0.7 0.18 0.38 0.89 0.81 0.98 O2 } s$ E# D: s9 S. h1 m$ k' H 超细玻璃棉 5 20 0.15 0.35 0.85 0.85 0.86 0.86 ' g$ \4 O9 u B) G/ f- K聚氨酯吸声泡沫塑料 2.5 18 0.12 0.21 0.48 0.7 0.77 0.76 ( G8 [7 _' F9 p# O聚氨酯吸声泡沫塑料 5 18 0.16 0.28 0.78 0.69 0.81 0.84* J) k, |7 K( J 晴纶棉 5 20 0.14 0.37 0.68 0.75 0.78 0.82' R/ O% q, E1 H) B/ b: @ A从吸音系数表看,在相同厚度条件下,几种材料相差不大,在500Hz以上时,玻纤吸音系数略大,可惜未能查询到1—2CM厚度的数据,因为音箱内的吸音材料受价格因素制约,一般不可能铺得太厚。既然几种材料吸音性能差不多,首选的就是价格因素,晴纶棉就是不错的选择,选择晴纶棉时,要选择纤维较细的,密度较高的,也不要选择喷了很多胶粘剂的(为了给晴纶棉定型而喷胶)。其实还有一种来源广阔的吸音材料,就是废旧多层瓦楞纸箱,将瓦楞纸箱板多层钉在箱内壁上,是一个很好的吸音方式,物美价廉。尤其适合业余爱好者使用。1 l6 {' F7 H3 f6 C6 B' L1 J. ` 对各种类型的音箱,不论其结构如何,我们对背辐射声波的处理方式都遵循一个原理,既消音或半消音处理。对闭箱来说,作消音处理,吸音材料以疏松状填满大部分空间(靠近扬声器盆架窗口处留出空间)。4 T) k3 u, x' Y8 O- M: L, Q! @ 对其它各种音箱,应作半消音处理,对最低频即谐振频率处,要引导要利用,让谐振波能量最大限度的通过倒相管辐射出去,因此吸音材料要环绕箱壁放置,不要阻塞箱内谐振波通道,更不要挡住倒相管口。要让扬声器至倒相管之间畅通无阻。不要将吸音材料成团随意丢置于箱内,要将吸音材料可靠的固定在箱壁上。有些 厂家用音箱网布蒙住倒相管内口,认为这样声音好听,其实这是错误的,这说明音箱内吸音绵少了,应该增加吸音绵。蒙住倒相管,会使低频效率降低。 " y% o# z. G' P1 d3 X低音箱内的吸音棉,起三个作用,一是可以增加等效容积,对大容积箱来说,此点无关紧要,但对小容积箱来说,很有好处。二是调节瞬态特性,较多的吸音材料,可以改善瞬态特性,并使低音有一定的弹性,听感较为舒服,凡事有个度,过多的吸音材料会降低低频输出声压。目前的市场现状,不是吸音材料过多,而是普遍过少,很多厂家都是象征性的放一点,而且放的品种也不对。比如有的放一小片大孔径的粗筋海绵,孔径粗大的海绵体,吸音效果很差的,如果选用海绵,一定要选用较高密度的细孔海绵。三是对谐振频率以上的全部箱内频段,作消音处理,消音越彻底越好,消音越彻底,背辐射干扰越小。 ! W7 R# R; G' h% d中音腔内的吸音棉,作用只有一个,即消音,吸音材料越多,消音效果越好,背辐射干扰就越小。正面声波还原的保真度越高。各厂家的实际现状是,中音腔几乎都不放置吸音材料,分析原因,不外乎两个因素,一是节约成本,二是不懂吸音材料在中音腔的作用。9 x+ l' `, j# O7 {0 {' p8 u/ V+ P4 z 对中音腔,理想状态应该按闭箱处理,将吸音材料松散的布满内腔,受价格因素影响,绝大多数厂家不会这样做,但对高档箱,还是放一些为好。就是一般的音箱,中音腔容积不大,就是全放满吸音材料,成本也是有限的,小音量下听不出来,大音量下还是能听出区别的。8 t, \8 t) [2 B' N" @ 对低音炮来说,吸音材料的作用与低音箱前两个作用相同,一是增加等效容积,二是改善瞬态特性。不存在背辐射声波干扰问题。
 楼主| 发表于 2011-3-26 22:55:11 | 显示全部楼层
声学处理离不开多孔吸声材料,大家也都知道多孔材料能吸声,也能找到这些材料的吸声系数,但具体到设计中,选择多大的容重、确定多大的厚度,很让人困惑。现在收集、整理了一些相关资料,与大家共享。 . v8 {: V* a1 A7 g y* u( X- v1 V7 V1 B8 f6 U5 [5 E0 d- B' x) @8 G 一、多孔材料的吸声原理 " p9 x, t" h1 Z% H/ } P# J- i # _2 u& Y/ p* O* X4 M2 Q3 X( t1 u3 M, t 多孔吸声材料,如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等具有良好的吸声性能,不是因为表面粗糙,而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦,将声能转化为摩擦热能而消耗掉了,因而能吸声。 3 w% c% x8 c: m0 M8 ^( f' m \5 ^6 [4 A5 C: {$ A& y% g6 H$ Z 多孔材料吸声的必要条件是:材料有大量空隙,空隙之间互相连通,孔隙深入材料内部。表面粗糙的材料,不一定吸声,如拉毛水泥等,外表粗糙但内部致密,早期在影院墙面上常见,现已不用。内部存在大量孔洞的材料也不一定吸声,如包装用的泡沫,内部有许多泡沫但相互独立不贯通,有很好的减振作用,但由于空气无法进入材料内部,因而不吸声。& p9 D/ M) Z: r5 c 6 w9 B0 Z5 k8 h0 @3 U - \8 t+ ]+ i% C) { 二、影响多孔吸声材料吸声系数的因素 1 U4 a$ \8 t5 n- L+ W+ { 9 R: {6 p- w: t( g( u& ^6 } 3 q; x& {/ e9 F S( q大家都知道,多孔吸声材料对声音中高频有较好的吸声性能,但低频的吸声性能受各种因素的影响较大。影响多孔吸声材料吸声特性的因素有很多,一般认为主要是:材料的厚度、容重(密度)、孔隙率、结构因子和空气流阻等。 6 y* e7 e. f, o; {9 f 容重:每立方米材料的重量。 . _5 S8 I' i! d6 s 孔隙率:材料中孔隙体积和材料总体积之比。 4 {2 I! T- E% M% u8 ?- }3 y: u 结构因子:反映多孔材料内部纤维或颗粒排列的情况,是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。 ; a4 k7 }2 Q) L1 C9 p# X! _1 S 空气流阻:单位厚度时,材料两边空气气压和空气流速之比,反映空气通过多孔阻力的大小。空气流阻是影响多孔吸声材料最重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。因此,多孔材料存在最佳流阻。在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以通过厚度和容重粗略估计和控制(对于玻璃棉,较理想的吸声容重是12-48Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高)。 ' D) z1 \+ u1 n( q! K( @3 f+ [& r' u 1、随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增加,但高频变化不大(多孔吸声材料对高频总有较大的吸收)。 1 D! s) H& l) W: Z3 ] 厚度的选择受制房间环境,不可能很大,综合考虑性能、成本、体积等因素,选择5cm较合适。 H w5 D; M9 s0 L3 O- E 4 z; u* T+ E2 R( `7 P: p# X. x 2、厚度不变,容重增加,中低频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最佳流阻,吸声系数反而下降。 " K- e5 j D0 F5 M/ D& m2 _1 K5 y 常用的容重我们选择50Kg/m3。6 T# \1 k7 W- W8 j. s' Z 4 R! K4 {4 Q! @3 U0 c: k3 H# H 3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸声材料背后有空腔时,与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。 $ u8 [& A6 n0 w* r q- T! D. x% h3 J3 O" \# M * g/ c& c8 n' j* j8 f L; u6 A 一般我们选择空腔为5cm-10cm。同理,要使用窗帘吸声,窗帘也不能紧贴墙面或玻璃,建议离墙10cm。" m' Q$ B E( r 9 {3 z0 N+ p# J; C) O: ? 4、使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大的吸声效果。 ( T/ O2 d8 ?# k+ C6 l % O! `$ s# }2 Q1 Z 5、多孔吸声材料表面附加有一定透声作用的饰面,如厚度小于0.05mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等,基本可以保持原来材料的吸声特性。 5 h% M5 @; v A7 [# k 9 O9 j! \: e6 \% A3 X9 S& J 使用穿孔面材时,穿孔率须大于20%,若材料的透气性差时,如塑料薄膜,高频吸声特性可能下降。低频吸声系数将有所提高。膜越薄、穿孔率越大,影响越小。相反的例子如音箱网罩,一般都很疏,孔较大,就是要防止网罩吸声影响高频。! I0 r7 ^# k4 | " N5 K' I+ o% h 6、高温、高湿会影响材料的吸声性能。这是由于吸湿吸水后,材料中孔隙减少。首先使高频吸声系数降低,随含湿量的增加,其影响的频率范围将进一步扩大。, E0 s8 Y8 Z# g3 t8 a& l 3 b5 N; e) g7 s / _! S X4 n9 z , e7 x- I6 |4 V7 L8 m9 K8 l$ J相同材料不同厚度、容重吸声性能比较) Y! a- M& x+ `7 P" ^' S + @$ Q) ^. N5 K. p" U- J ) z6 l7 V, O; a9 e2 R- J 4 l6 |; k8 d1 ]6 }% ^& \, ~ 实际设计使用中,各种制约因素很多,就要综合考虑厚度与容重。如厚度受限,要达到同样的性能,就要提高容重。如购不到高容重的材料就要增加厚度。 % o. F5 {8 d" }2 a7 _% J/ \9 x # h6 Q# T7 v! Y5 R ] 4 D$ z9 q! l' n+ `$ B' I+ R3 C2 f. e/ }. B 如压力区陷阱的设计中,就是用高容重换来了低厚度。由于驻波在墙面处声压最大但振动速度最小,而低频吸声性能与材料中空气流速有关,振动速度小流速就小,同样的材料,由于低频流速低,因此低频吸声性能较差。要解决这个问题有两种选择:一是增加厚度,因为厚度越大流阻越大,但厚度太大则压力区陷阱的优势便不复存在。第二是提高容重,在厚度不大的情况下提高流阻,方法是将普通的玻璃棉压缩10倍制成玻璃棉板。 : j) v8 I4 _6 g/ f2 B" }& { - x5 H0 L. {, z9 a. Q( q, ` ' V7 S0 X, p) b# J* Q# L4 F: u5 q3 [ u, A7 g/ x6 M 多孔吸声材料的吸声系数可以用实验方法测得,也可以通过复杂的数学计算得到,已不在我们讨论之列。我们只要掌握了它的基本规律就能进行定性分析,然后就可以作出合理的设计。
发表于 2011-3-26 23:07:25 | 显示全部楼层
记得1995年,有音响杂志介绍,用沥青淋在箱体内,用作避免谐振。
 楼主| 发表于 2011-3-27 07:11:33 | 显示全部楼层
是有过类似的介绍,不过在一些大厂的名牌箱体里少见
发表于 2011-3-27 11:17:52 | 显示全部楼层
好文!{:soso_e179:}
 楼主| 发表于 2011-3-27 18:37:04 | 显示全部楼层
如图,一对当年从收破烂儿的手上花10元钱收来的SONY组合音响的箱子,被我填满了吸音棉后,音质有了质的变化,非常好听,大家不妨试试,直对喇叭后面箱体的吸音棉不要太厚3-6个工分合适,其他的地方填满,可以多塞一些,倒相口附近要空出来,不可塞紧,否则就变味儿了 DSC02664.JPG DSC02666.JPG
发表于 2011-3-28 19:30:29 | 显示全部楼层
小日的箱子的确不行,不改造没法听啊{:soso__10738406492890203795_4:}
发表于 2011-6-12 16:06:51 | 显示全部楼层
文章太详细了,认真学习了。
发表于 2011-6-12 19:42:19 | 显示全部楼层
學習了.......................
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