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窗户透声的基本知识


来源:* 作者:王铁华 日期:2005-2-17
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    在较高频率处,实际测量的隔声量降到对应的质量曲线以下。实际测量隔声量的这种大幅度下降通常被称为“符合频率下垂”(coincidence dip)。导致符合频率下垂的原因是由玻璃板内的弯波造成的。 符合频率下垂发生的频率与玻璃的厚度成反比。2mm厚玻璃的符合频率下垂接近于500kHz,而18mm厚的玻璃的符合频率下垂发生在频率为50Hz处。从图1可见,由于符合频率下垂的作用,在频率500Hz处,18mm厚玻璃的隔声量事实上比4mm厚玻璃的隔声量要小。在频率200Hz以上,实际测量的18mm厚玻璃的隔声量远远小于用质量定律所表示的隔声量曲线。由于符合频率下垂的影响,紧紧靠增加玻璃厚度对单片玻璃的声透射系数的影响是十分有限的。
    在符合下垂频率之上,夹胶玻璃的隔声量较之同等厚度的单片玻璃大得多。夹胶玻璃得隔声量曲线在符合下垂频率以上十分接近质量定律曲线。这种隔声量得改善显然是得益于玻璃之间的弹性胶片产生的阻尼(振动能耗散)。但必需注意,这种阻尼是温度的函数。在加拿大北部寒冷的冬天,夹层玻璃的隔声量的增加幅度会大幅度的下降。
双层中空玻璃
    双层中空玻璃的隔声量主要取决于两片玻璃之间的空气层厚度。 图2描绘的曲线表示中空玻璃的隔声量随空气层的增加而增加。图中的曲线显示,中空玻璃空气层每增加2倍,其声透射系数就大约增加3。此外,该图还显示,声透射系数还随着玻璃的厚度增加而增加。
图2. 窗户的透声系数(STC)和双层中空玻璃窗空气层间距之间的关系。

    如果两片玻璃之间的间隔小(小于25mm),则双层中空玻璃的声透射系数可能比相同厚度的单片玻璃的声透射系数仅仅高一点点(或事实上可能还要低一些)。之所以如此,是因为两层玻璃之间的空气像弹簧一样将振动能从一层玻璃传到另一层玻璃上,从而导致中空玻璃隔声量的大幅度减少, 这种现象称为质量-空气-质量共振。中空玻璃的共振频率可由下列公式求出:
    1150(t1+t2)1/2 /(t1t2d)1/2
    式中,t1和t2 分别表示两片玻璃的厚度、d表示空气层距离,单位为mm。一般来说,在工厂种制作的密封中空玻璃的共振频率位于200-400Hz之间。图3 描绘的是这类中空玻璃共振频率的下降恰恰处于这一区间。。天空中的飞机和路面上的交通车辆的绝大部分声能都处于该频率范围。通过增加空气层的厚度和使用较厚的玻璃,这类共振频率就可降低,从而改善对这种噪声源的隔音效果。
图3. 小空气层对中空玻璃隔声量的影响。

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