在这两幅图中,初看之下仿佛是温度分布,但实际上它们是在模拟声压分布的结果。这里讨论的是列车行驶时产生的噪声,即车轮与铁轨间摩擦所产生的声音。红色区域表示声音最为强烈,而绿色、蓝色的区域则依次降低,接近紫色时声音变得更加微弱。比较这两幅图中的消音板设置,我们发现尽管条件相同,但只有在上图中设置了较低位置的消音板,能够在更广泛的范围内展现出安静状态。
值得注意的是,一种拥有独特静音性能的消音板由神户制钢所和神钢建材开发。这张照片展示了该公司试制的一款产品。高效吸音背后的秘密隐藏在其内部结构中,让我们来探索一下…… 高效吸音原理
内部有四层极薄板(见图1)。从声音源开始,每一侧都设有不同的材料:带有开孔的铝板(a)、带细开孔的两个铝板(b、c)以及未开孔或仅为铝/钢合金构成的最后一层(d)。这些构造也是用于模拟实验中的新型消音板。
另一方面,使用原产品进行吸收直线传播和防止墙壁或车辆反射扩散的声音分散到“吸音部分”,而新开发的消音板仅使用带有开孔的大理石棉。在试制品上,可以看到a每个洞口约为1毫米,而b和c每个洞口大小均约为0.1毫米;而对于洞口之间隔离的情况来说,大致保持2至3毫米间距。
关于吸油原理,如图2所示,当空气受到声音压力后通过开放式小孔并引起振动时,这些振动会转化为热能。而当空气流过小孔形成旋涡造成局部压力的减少,这是基本上的吸油机制。
此外,由于多个层面之间存在空气缝隙,并且由于穿过打开前后的力量差异提高了吸油能力,同时缩小了打开空间,使得空气振动速度加快,从而增加摩擦效果提高了效率。而不透明的小片则起到了隔绝作用。
通过这种方式,在500Hz以上频段对比测试显示,该设计减少噪声大约3-5分贝A单位,更具体地说,它减少了一半至三分之一的声音能量。
当确定这一设计方案时,关键因素包括神户制造商拥有的模拟技术。当以高频波长作为目标调整其洞径及开放率等参数时,该消除器显著提升了超过500Hz范围内高频区节省系数(如图3)。
换句话说,只要改变这些条件,就可以适应各种不同类型的声音特性。例如,以空气缝隙作为参数进行模拟分析表明,可以通过改变各个空气缝隙厚度来呈现出如同图片4描述的情形那样不同的状态。此外,与使用玻璃棉原版相比,即使采用更薄条料,也可发挥与之相当甚至更佳有效性的抑扬功能,因此它还可能被应用于除了普通隔断墙以外的地方,比如新干线火车车身。如果这一应用成为现实,无论是通勤还是旅行,都将享受一个更加宁静环境。