一、吸聲
1.1 吸聲係數與降噪係數
吸聲是聲波撞擊到材料表面后能量損失的現象，吸聲可以降低室內聲壓級。描述吸聲的指標是吸聲係數a，代表被材料吸收的聲能與入射聲能的比值。理論上，如果某種材料完全反射聲音，那麼它的a=0；如果某種材料將入射聲能全部吸收，那麼它的a=1。事實上，所有材料的a介於0和1之間，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同頻率上會有不同的吸聲係數。人們使用吸聲係數頻率特性曲線描述材料在不同頻率上的吸聲性能。按照ISO標準和國家標準，吸聲測試報告中吸聲係數的頻率範圍是100-5KHz。將 100-5KHz的吸聲係數取平均得到的數值是平均吸聲係數，平均吸聲係數反映了材料總體的吸聲性能。在工程中常使用降噪係數NRC粗略地評價在語言頻率範圍內的吸聲性能，這一數值是材料在250、500、1K、2K四個頻率的吸聲係數的算術平均值，四捨五入取整到0.05。一般認為NRC小於0.2的材料是反射材料，NRC大於等0.2的材料才被認為是吸聲材料。當需要吸收大量聲能降低室內混響及噪聲時，常常需要使用高吸聲係數的材料。如離心玻璃棉、岩棉等屬於高NRC吸聲材料，5cm厚的24kg/m3的離心玻璃棉的NRC可達到0.95。測量材料吸聲係數的方法有兩種，一種是混響室法，一種是駐波管法。混響室法測量聲音無規入射時的吸聲係數，即聲音由四面八方射入材料時能量損失的比例，而駐波管法測量聲音正入射時的吸聲係數，聲音入射角度僅為90度。兩種方法測量的吸聲係數是不同的，工程上最常使用的是混響室法測量的吸聲係數，因為建築實際應用中聲音入射都是無規的。在某些測量報告中會出現吸聲係數大於1的情況，這是由於測量的實驗室條件等造成的，理論上任何材料吸收的聲能不可能大於入射聲能，吸聲係數永遠小於1。任何大於1的測量吸聲係數值在實際聲學工程計算中都不能按大於1使用，最多按1進行計算。在房間中，聲音會很快充滿各個角落，因此，將吸聲材料放置在房間任何錶面都有吸聲效果。吸聲材料吸聲係數越大，吸聲面積越多，吸聲效果越明顯。可以利用吸聲天花、吸聲牆板、空間吸聲體等進行吸聲降噪。
1.2吸聲原理
纖維多孔吸聲材料，如離心玻璃棉、岩棉、礦棉、植物纖維噴塗等，吸聲機理是材料內部有大量微小的連通的孔隙，聲波沿着這些孔隙可以深入材料內部，與材料發生摩擦作用將聲能轉化為熱能。多孔吸聲材料的吸聲特性是隨着頻率的增高吸聲係數逐漸增大，這意味着低頻吸收沒有高頻吸收好。多孔材料吸聲的必要條件是：材料有大量空隙，空隙之間互相連通，孔隙深入材料內部。錯誤認識之一是認為表面粗糙的材料具有吸聲性能，其實不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸聲能力。錯誤認識之二是認為材料內部具有大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等，具有良好的吸聲性能，事實上，這些材料由於內部孔洞沒有連通性，聲波不能深入材料內部振動摩擦，因此吸聲係數很小。
與牆面或天花存在空氣層的穿孔板，即使材料本身吸聲性能很差，這種結構也具有吸聲性能，如穿孔的石膏板、木板、金屬板、甚至是狹縫吸聲磚等。這類吸聲被稱為亥姆霍茲共振吸聲，吸聲原理類似於暖水瓶的聲共振，材料外部空間與內部腔體通過窄的瓶頸連接，聲波入射時，在共振頻率上，頸部的空氣和內部空間之間產生劇烈的共振作用損耗了聲能。亥姆霍茲共振吸收的特點是只有在共振頻率上具有較大的吸聲係數。
薄膜或薄板與牆體或頂棚存在空腔時也能吸聲，如木板、金屬板做成的天花板或牆板等，這種結構的吸聲機理是薄板共振吸聲。在共振頻率上，由於薄板劇烈振動而大量吸收聲能。薄板共振吸收大多在低頻具有較好的吸聲性能。
二、吸聲材料及吸聲結構
2.1 離心玻璃棉
離心玻璃棉內部纖維蓬鬆交錯，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸聲材料，具有良好的吸聲特性。離心玻璃棉可以製成牆板、天花板、空間吸聲體等，可以大量吸收房間內的聲能，降低混響時間，減少室內噪聲。
離心玻璃棉的吸聲特性不但與厚度和容重有關，也與罩面材料、結構構造等因素有關。在建築應用中還需同時兼顧造價、美觀、防火、防潮、粉塵、耐老化等多方面問題。離心玻璃棉屬於多孔吸聲材料，具有良好的吸聲性能。離心玻璃棉能夠吸聲的原因不是由於表面粗糙，而是因為具有大量的內外連通的微小孔隙和孔洞。當聲波入射到離心玻璃棉上時，聲波能順着孔隙進入材料內部，引起空隙中空氣分子的振動。由於空氣的粘滯阻力和空氣分子與孔隙壁的摩擦，聲能轉化為熱能而損耗。離心玻璃棉對聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響離心玻璃棉吸聲性能的主要因素是厚度、密度和空氣流阻等。密度是每立方米材料的重量。空氣流阻是單位厚度時材料兩側空氣氣壓和空氣流速之比。空氣流阻是影響離心玻璃棉吸聲性能最重要的因素。流阻太小，說明材料稀疏，空氣振動容易穿過，吸聲性能下降；流阻太大，說明材料密實，空氣振動難於傳入，吸聲性能亦下降。對於離心玻璃棉來講，吸聲性能存在最佳流阻。在實際工程中，測定空氣流阻比較困難，但可以通過厚度和容重粗略估計和控制。1、隨着厚度增加，中低頻吸聲係數顯著地增加，但高頻變化不大（高頻吸收總是較大的）。2、厚度不變，容重增加，中低頻吸聲係數亦增加；但當容重增加到一定程度時，材料變得密實，流阻大於最佳流阻，吸聲係數反而下降。對於厚度超過5cm的容重為16Kg/m3的離心玻璃棉，低頻125Hz約為0.2，中高頻（>500Hz）的吸聲係數已經接近於1了。當厚度由5cm繼續增大時，低頻的吸聲係數逐漸提高，當厚度大於1m以上時，低頻125Hz的吸聲係數也將接近於1。當厚度不變，容重增大時，離心玻璃棉的低頻吸聲係數也將不斷提高，當容重接近110kg/m3時吸聲性能達到最大值，50mm厚、頻率125Hz處接近0.6-0.7。容重超過120kg/m3時，吸聲性能反而下降，是因為材料變得緻密，中高頻吸聲性能受到很大影響，當容重超過300kg/m3時，吸聲性能減小很多。建築聲學中常用的吸聲玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm，容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚，12-48kg/m3的離心玻璃棉。
離心玻璃棉的吸聲性能還與安裝條件有着密切的關係。當玻璃棉板背後有空氣層時，與相同厚度無空氣層的玻璃棉板吸聲效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實貼在硬底面上會有較大提高，吸聲係數將隨空氣層的厚度增加而增加，但增加到一定值後效果就不明顯了。
使用不同容重的玻璃棉疊和在一起，形成容重逐漸增大的形式，可以獲得更大的吸聲效果。例如將一層2.5cm厚24kg/m3的棉板與一層2.5cm厚32kg/m3的棉板疊和在一起的吸聲效果要好於一層5cm厚32kg/m3的棉板。將24kg/m3的玻璃棉板製成1m長的斷面為三角型的尖劈，材料面密度逐漸增大，平均吸聲係數可接近於1。離心玻璃棉在建築使用中，表面往往要附加有一定透聲作用的飾面，如小於0.5mm的塑料薄膜、金屬網、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來的吸聲特性。離心玻璃棉具有防火、保溫、易於切割等優良特性，是建築吸聲最常用的材料之一。但是由於離心玻璃棉表面無裝飾性，而且會有纖維灑落，因此必須製成各種吸聲構件隱蔽使用。最常使用也是造價最低廉的構造是穿孔紙面石膏板的吊頂或做成內填離心玻璃棉的穿孔板牆面，穿孔率大於20%時，基本能夠完全發揮出離心玻璃棉的吸聲性能。為了防止玻璃棉纖維灑出，需要在穿孔板背後附一層無紡布、桑皮紙等透聲織物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。與穿孔紙面石膏板類似的面板還有穿孔金屬板（如鋁板）、穿孔木板、穿孔纖維水泥板、穿孔礦棉板等。玻璃棉板經過處理后可以製成吸聲吊頂板或吸聲牆板。一般常見將80-120kg/m3的玻璃棉板周邊經膠水固化處理后外包防火透聲織物形成既美觀又方便安裝的吸聲牆板，常見尺寸為1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110Kg/m3的玻璃棉的表面上直接噴刷透聲裝飾材料形成的吸聲吊頂板。無論是玻璃棉吸聲牆板還是吸聲吊頂板，都需要使用高容重的玻璃棉，並經過一定的強化處理，以防止板材變形或過於鬆軟。這一類的建築材料既有良好的裝飾性又保留了離心玻璃棉良好的吸聲特性，降噪係數NRC一般可以達到0.85以上。
在體育館、車間等大空間內，為了吸聲降噪，常常使用以離心玻璃棉為主要吸聲材料的吸聲體。吸聲體可以根據要求製成板狀、柱狀、錐體或其他異型體。吸聲體內部填充離心玻璃棉，表面使用透聲面層包裹。由於吸聲體有多個表面吸聲，吸聲效率很高。在道路隔聲屏障中，為了防止噪聲反射，需要在面向車輛一側採取吸聲措施，往往也使用離心玻璃棉作為填充材料、面層為穿孔金屬板的屏障板。為了防止玻璃棉在室外吸水受潮，有時會使用PVC或塑料薄膜包裹。
2.2 紙面穿孔石膏板
紙面穿孔石膏板常用於建築裝飾吸聲。紙面石膏板本身並不具有良好的吸聲性能，但穿孔后並安裝成帶有一定后空腔的吊頂或貼面牆則可形成“亥姆霍茲共振”吸聲結構，因而獲得較大的吸聲能力。這種紙面穿孔吸聲結構廣泛地應用於廳堂音質及吸聲降噪等聲學工程中。石膏板穿孔后，石膏板上的小孔與石膏板自身及原建築結構的面層形成了共振腔體，聲音與穿孔石膏板發生作用后，圓孔處的空氣柱產生強烈的共振，空氣分子與石膏板孔壁劇烈摩擦，從而大量地消耗聲音能量，進行吸聲。這是穿孔紙面石膏板“亥姆霍茲共振”吸聲的基本原理。穿孔紙面石膏板吸聲對聲音頻率具有一定選擇性，吸聲頻率特性曲線呈山峰形，當聲音頻率與共振頻率接近時，吸聲係數大；當聲音頻率遠離共振頻率時，吸聲係數小。如果在紙面穿孔石膏板背覆一層桑皮紙或薄吸聲氈時，空氣分子在共振時的摩擦阻力增大，各個頻率的吸聲性能都將有明顯提高，這就是人們常常在穿孔紙面石膏板后覆一層桑皮紙或薄吸聲氈增加吸聲的原因。
影響紙面穿孔石膏板吸聲性能的主要因素是穿孔率和后空腔大小，穿孔孔徑、石膏板的厚度等對吸聲性能影響較小。穿孔率從2%到15%之間逐漸增大時，孔占的表面積增大，空氣分子進入共振腔體參與共振的幾率增加，吸聲能力增大，若后空腔內放入吸聲材料，吸聲更強烈。穿孔率會影響共振頻率，穿孔率增大，共振頻率將向高頻偏移，偏移量與穿孔率的開根號成正比。穿孔率增大，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向右側（高頻）移動，且“山峰”形態整體趨於抬高，平均吸聲係數增加。增大穿孔率可以提高吸聲性能，但因石膏板強度的限制，一般穿孔率在2%-15%的範圍。
當后空腔增大時，共振腔內的空氣分子數量增多，共振時參與消耗聲能的空氣分子數增多，吸聲性能增加。改變后空腔大小是常用的調節穿孔石膏板吸聲係數的方法。后空腔大小會影響共振頻率，空腔增大，共振頻率將向低頻偏移，偏移量與空腔深度的開根號成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動，“山峰”形態整體趨於抬高，平均吸聲係數變大。但當空腔深度過大時，空腔內“空氣彈簧”效果減弱，吸聲性能下降，一般情況空腔深度在5-50cm以內為宜。在通常範圍內，穿孔孔徑大小一般是3-10mm，石膏板厚度一般是9.5mm、12mm或15mm，這些因素較多地影響共振頻率的高低，對穿孔紙面石膏板平均吸聲性能的影響很小。孔徑增大或厚度增加，共振頻率將向低頻偏移，偏移量與孔徑或厚度的開根號成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動，“山峰”形態基本保持不變，因此平均吸聲係數基本不變。根據實驗，孔徑大小或石膏板厚度的改變，平均吸聲係數基本無大的變化，一般在10%以內，共振頻率的改變也只在一到兩個1/3倍頻程的範圍內。在降噪實際工程中孔徑和板厚的選取主要根據應用場合所需的強度確定，孔徑選3-10mm，板厚選9-15mm均可，不同的板厚或孔徑基本可以忽略對吸聲性能的影響。
2.3 其他常用吸聲材料
與離心玻璃棉類似的多孔纖維吸聲材料還有岩棉、礦棉板、開孔聚阻燃氨脂、纖維素噴塗、吸聲簾幕等。岩棉是玄武岩熔化后甩拉而成，纖維直徑一般在10μ左右，離心玻璃棉是玻璃熔化后甩拉形成，纖維直徑更細，一般在6μ以下，因此岩棉容重往往比離心玻璃棉大。岩棉的吸聲性能和離心玻璃棉接近，5cm厚的容重80kg/m3的岩棉與24kg/m3的離心玻璃棉吸聲性能相當，NRC大約0.95左右。礦棉板是高爐礦渣經熔化噴吹形成纖維，再烘乾成型成為板材，厚度一般在12-18mm，NRC在0.3-0.4，常作為吊頂天花使用。阻燃聚氨脂是一種軟性泡沫材料，分為開孔和閉孔兩種，開孔型泡孔之間相互連通，彈性好，吸聲性能好，常用於劇場吸聲座椅內膽或隔聲罩內襯，50cm厚容重40kg/m3時NRC約 0.5-0.6；閉孔型泡孔封閉，不吸聲，常用於保溫或防水密封材料。纖維素噴塗材料是將纖維吸聲材料與水、膠混合后在天花或牆壁上噴塗而成，施工簡便，常適用於改造或面層複雜工程的施工，代表性材料有K13，在硬壁上噴塗2.5cm厚的K13，NRC可達到0.75。厚重多皺的經防火處理的簾幕也常用於建築吸聲，因簾幕便於拉開和閉合，常用於可變吸聲。將岩棉或玻璃棉做成1m長左右的尖劈狀可以形成強吸聲結構，各頻率的吸聲係數可達0.99，是吸聲性能最強的結構，常用於消聲實驗室或車間強吸聲降噪。與穿孔紙面石膏板類似的穿孔共振吸聲結構還有水泥穿孔板、木穿孔板、金屬穿孔板等。水泥和木穿孔板的吸聲性能接近於穿孔紙面石膏板，水泥穿孔板造價低，但裝飾性差，常用於機房、地下室等吸聲；木穿孔板美觀，裝飾性好，但防火、防水性能差，價格高，常用於廳堂吸聲裝修。金屬穿孔板常用做吸聲吊頂，或吸聲牆面，穿孔率可高達35%，后空20cm以上，內填玻璃棉、岩棉，NRC可達到0.99。在穿孔板后貼一層吸聲紙或吸聲氈能提高孔的共振摩擦效率，大大提高吸聲性能。在板厚小於1mm的薄金屬板上穿直徑小於1.0mm的微孔，形成微穿孔吸聲板。微穿孔板比普通穿孔板吸聲係數高，吸聲頻帶寬，一般穿孔率在1%-2%，後部無須襯多孔吸聲材料。
三、吸聲降噪效果的計算
3.1 吸聲降噪的計算
吸聲降噪降低反射聲的聲能，若忽略直達聲的影響，吸聲量增加1倍，噪聲降低3dB。如果房間未做吸聲處理，反射較嚴重，吸聲量少，混響時間長，那麼吸聲降噪的效果比較好。如果原房間已經有大量的吸聲，混響時間短，那麼吸聲效果比較差。
例：一房間體積V=400m3,混響時間為6s，加入100m2的吸聲係數0.9吸聲吊頂，請問降噪量為多少？根據降噪公式，ΔL=10lg[8×90÷(0.161×400)]=9.2dB。
3.2 室內聲源情況對吸聲降噪效果的影響
如果室內分佈多個聲源，室內各處的直達聲都很強，吸聲效果就比較差，往往只能降低3-4dB。儘管降低量有限，但減少了混響聲，室內工作人員的主觀上消除了噪聲來自四面八方的混亂感，反映較好。吸聲處理對於聲源距離近的位置效果差，對於聲源距離遠的位置效果好，對傳到室外的噪聲降低效果也很明顯。
3.3 吸聲降噪效果與房間形狀、尺寸、吸聲位置有關
如果房間容積很大，人們的活動區域靠近聲源，直達聲佔主導地位，此時吸聲效果差。容積較小的房間，聲音在天花和牆壁上反射多次后與直達聲混合，反射聲多，此時吸聲處理效果就明顯。經驗表明，3000m3以下的房間吸聲降噪效果好，更大的房間，吸聲效果不理想。不過，若房間體型瘦長，頂棚低，房間長度大於高寬的5倍以上，由於聲音的反射類似與在管道中爬行，吸聲處理的降噪效果也較好。
3.4 吸聲材料的頻譜特性應與噪聲源的頻譜特性相適應
應針對聲源的頻譜特性選擇吸聲材料，吸聲材料的頻譜應與噪聲源的頻譜特性匹配。高頻噪聲大用高頻吸聲多的材料，低頻噪聲大用低頻吸聲多的材料。如使用穿孔共振吸聲材料，最好使吸聲頻率峰值與噪聲頻率最大值相對應，若噪聲在中高頻存在峰值，這樣處理的降噪效果就非常顯著。
3.5 建築應用的考慮
在建築中應用時，吸聲材料與吸聲結構的吸聲性能應穩定，防火，耐久，無毒，價格要適中，施工應方便，無二次污染，美觀實用。
