目前城市高架路和高架橋的聲屏障多數采用玻璃隔音屏或者是開口塑料板/(或礦渣棉)吸聲結構的隔音屏。玻璃隔音屏具有視野好的優點,但是這種隔音屏的隔音效果很差,只能隔音5dB左右;開孔塑料板(或礦渣棉)吸聲結構的吸聲能力用駐波法測量,其吸聲率的峰值在頻率1500Hz左右,與產生公路噪聲的聲頻范圍(主要在600Hz以下)相比,這種結構的吸聲能力較低,采用這種結構制作的隔音屏隔音效果在10dB以下,而且在雨天當(或礦渣棉)吸水以后,隔音屏的隔音效果將大大降低。
由于閉孔泡沫鋁特殊的結構以及泡孔無取向等原因,使其進行切割加工后必然會形成不同的表面孔形態,閉孔泡沫鋁由于切割的原因,構成了無數個并聯的亥姆霍茲共振器吸聲體。當有聲波作用于管口時,由于短管的線度遠小于波長,所以短管中的各部分空氣都同屬于波長?的一個很小的區域,它們的振動情況近似認為是相同的,可以形象地把短管內的空氣比喻為一個?活塞做整體振動,與短管壁發生摩擦,消耗聲能。至于腔體內的空氣,當短管的空氣柱向腔內方向運動引起腔內質量增加時,由于腔壁是剛性的,腔內的空氣無路可走,結果形成壓縮,腔內壓強增加,引起腔內空氣振動,聚集聲能,然而閉孔泡沫鋁泡孔內表面比較粗糙,本身阻尼較大,并不適于儲藏聲能,腔內聲波受曲折的泡壁阻擋發生多次反射和折射,引起介質與泡沫鋁粗糙壁膜表面摩擦使聲能轉變成熱能耗散。另外,閉孔泡沫鋁形成的亥姆霍茲共振器頸口很短,因此對聲能的二次輻射作用較小。
試驗所得閉孔泡沫鋁吸聲特性曲線形狀與亥姆霍茲共振器吸聲特性曲線相似,但吸聲系數向更高頻率偏移,這主要是因為多孔材料吸聲系數隨頻率增加一直帶動亥姆霍茲共振器吸聲特性曲線峰值向高頻遷移的緣故。因此,可以認為閉孔泡沫鋁吸聲機理主要是由于閉孔泡沫鋁中的多孔結構(微孔和裂縫)和亥姆霍茲共振器共同作用的結果.
??為了在低頻獲得較高的聲吸收,在閉孔泡沫鋁板上打上一定數量的孔,打孔后閉孔泡沫鋁可以離開剛性墻壁安裝。因此,下面的試驗考察了打孔后閉孔泡沫鋁背后空腔對吸聲性能的影響。在閉孔泡沫鋁后設置空氣層,不但閉孔泡沫鋁本身的亥姆霍茲共振器以及微孔和裂縫可以消耗聲能,而且組成了穿孔板吸聲結構,由于每個開口背后均有對應空腔,這一穿孔板后也可以看為許多并聯的亥姆霍茲共振器。
閉孔泡沫鋁打孔后在不同空腔厚度情況下的吸聲性能,可以明顯地發現,吸聲曲線都表現出明顯的亥姆霍茲共振器吸聲特性,隨著打孔后閉孔泡沫鋁空腔厚度的不斷增加,低頻吸聲系數逐漸增加,高頻吸聲系數逐漸降低,吸聲系數略有上升,但表現出向低頻遷移的趨勢。
根據何琳對增加吸聲材料背后空腔的推導可知增加打孔后閉孔泡沫鋁背后空腔厚度D,相當于閉孔泡沫鋁表觀厚度的增加。而打孔后閉孔泡沫鋁表觀厚度的增加勢必會造成吸聲系數向低頻遷移,這要比增加閉孔泡沫鋁實際厚度付出材料成本的代價要實際的多,因此出于工程上經濟的考慮,可以在打孔后閉孔泡沫鋁背后加空腔來達到增加其低頻吸收聲能的目的。當泡沫鋁板后面空腔的厚度達到30mm時,這種結構的隔音屏的吸音峰的大值將偏移到400Hz左右,且吸音系數可達0?9],可以得知,這種結構制作的聲屏障對高架路噪聲的隔音將有良好的效果
