如果單層均勻固體材料的一個構(gòu)件被認為是軟的,其振幅取決于單位面積質(zhì)量(稱為表面密度),在聲波激發(fā)時入射聲波的聲壓和頻率。構(gòu)件越重,頻率越高,傳輸波的振幅越小,構(gòu)件的隔聲效果越好。這種關(guān)系被定義為質(zhì)量規(guī)律。可以計算出該構(gòu)件的隔聲(r)公式如下:o=10 lg|pi/pt|2=10 lg【1+(ωm/2ρc)2】 (dB)式中pi為入射聲壓;pt為透射聲壓;m為面密度;ω為角頻率(ω=2πf,f為頻率);ρ為空氣密度;c為聲速。此式即為垂直入射波的質(zhì)量定律,其實用公式為:Ro=20 lgm·f-42.5在無規(guī)入射的情況下,對所有方向的入射波進行平均,求出無規(guī)入射波的隔聲量(R)。其公式為:R=Ro-10 lg(0.23Ro)R值較Ro值為小,Ro越大,其差值就越大。上面所述的是忽略材料彈性的理想情況,實際上隔聲構(gòu)件一般是有一定剛度的彈性板,可因吻合現(xiàn)象而降低隔聲量。板的隔聲量由彈性的勁度控制。在質(zhì)量控制區(qū)以上產(chǎn)生的臨界頻率處的低谷,是由吻合效應(yīng)。
復(fù)合隔音是由一些單層構(gòu)件組成的,它們在隔音機構(gòu)上具有單層構(gòu)件的特點,具有多種單層構(gòu)件的特點,兩個非連通單層構(gòu)件之間有空氣層構(gòu)件,空氣層起緩沖彈性的作用,但也會引起兩層構(gòu)件的共振,因此兩層構(gòu)件的隔音不是疊加。量。因空氣層而增加的隔聲量在一定范圍內(nèi)同空氣層厚度成正比。通常,雙層墻比同樣重量的單層墻可增加隔聲量5分貝左右
根據(jù)質(zhì)量規(guī)律,頻率降低一半,傳輸損耗要降低6db提高隔音效果,質(zhì)量加倍,傳輸損耗增加6db。 在這個法則的支配下,為了顯著提高隔音能力,只是提高隔音質(zhì)量,例如加厚墻壁的厚度,顯然是不有效的,有時候像飛機的隔音構(gòu)造那樣是不可能的。 此時解決的道路主要采用雙層或多層隔音結(jié)構(gòu)。 雙重隔音結(jié)構(gòu),單位面積質(zhì)量分別為m1、m2,中間空氣層厚度為l。雙層結(jié)構(gòu)的傳遞損失可以進行理論計算,結(jié)果比較復(fù)雜,在不同頻率范圍可以得到不同的簡化表示,這里只作定性介紹。兩個隔層與中間空氣層組成一個共振系統(tǒng),共振頻率為fr(m的單位為kg/m2,l的單位為m):fr=60/√m1m2l/(m1+m2) ⑩在此共振頻率附近,隔音效果大為降低。不過對于重墻來說,此頻率已低于可聞頻率范圍。例如m1為半磚墻250kg/m2,m2為一磚墻500kg/m2,空氣層厚度0?5m,這時共振頻率在7hz左右。對于輕結(jié)構(gòu)雙層隔音,共振頻率可能落在可聞頻率范圍內(nèi),例如兩層鋁板分別5?2kg/m2和2?6kg/m2,中間空氣層125px,可計算出共振頻率約為200hz。這時應(yīng)在兩板間填塞阻尼材料,以抑制板的振動。一般若用薄鋼板做雙層隔音結(jié)構(gòu)時,鋼板上都涂好阻尼層來抑制鋼板的振動。在共振頻率fr以下,雙層隔音的效果如同沒有空氣層的一層(m1+m2)的隔音效果;在fr以上一段頻率范圍,雙層隔音效果接近于兩個單層隔音的傳遞損失之和;在更高的頻率,當空氣層厚度l為四分之一波長的奇數(shù)倍時,雙層隔音效果相當于兩個單層的傳遞損失之和再加6db,l為波長的偶數(shù)倍時,雙層隔音效果相當于兩個單層合在一起的傳遞損失再增加6db,在其它頻率,傳聲損失在這兩個值之間。所以在總體上,當頻率大于fr時,雙層隔音結(jié)構(gòu)顯著地提高了隔音效能。一般雙層隔音結(jié)構(gòu)的兩層,不用相同厚度的同一種材料,以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。在設(shè)計和施工中要特別注意,兩層之間不能有剛性連接。破壞了固體 —— 空氣 —— 固體的雙層結(jié)構(gòu),把兩層固體隔層由剛性構(gòu)件相連,使兩個隔層的振動連在一起,隔音量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔音,相互之間必須相互支撐或連接時,一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊,同時注意需要分割的兩個空間之間,不能有縫或孔相通。“漏氣”就要漏聲,這是隔音的實際問題。