淺談隔音屏障

生活科學趣談

相信不少朋友都有這種經驗,那就是洗澡時唱歌特別好聽

來聽一段在不同場所演奏時的效果,影片一剛開始是在消音室,接下來是回音可長達15秒的 Hamilton Mausoleum,影片最後則是已廢棄的地下油庫 Inchindown oil tanks,殘響時間 甚至超過30秒

在浴室中唱歌特別好聽的原因之一是浴室的地板與牆壁鋪有磁磚,淋浴拉門的表面也非常光滑,因此容易發生鏡面反射(單向反射)。這就如同鋼琴的延音踏板被踩下時,壓在琴弦上的所有制音器會被抬起,使琴弦能延續當前的振動狀態而持續發聲,形成如同唱KTV時音響使用echo的美聲效果。相對的若是在堆滿家具與雜物的空間唱歌時,則易發生非單一方向的漫反射,這種向四周散射的聲音就無法有效形成延音(sustain)。相對的當搬家清空家具後,就能明顯感受到說話時回音增強。在浴室中唱歌變好聽的另外一個因素則是門窗緊閉,聲音的能量不容易散逸消散,從而能有效的繼續反射下去。不過在會議室開會時,為了讓聆聽的語句能更清晰,就不希望有太長的殘響時間 ,比如在天花板採用洞洞板來吸音。

接著來認識幾種隔音屏障的裝置

一、吸音板:

這也是地面與建築物若覆蓋著一層積雪時會異常寧靜的原因之一,因為澎鬆的積雪中含著許多細小的空隙,其減噪係數(Noise Reduction Coefficient)可達到0.5~0.9 → Why is the world so quiet when it snows? The science behind the silence.

二、低噪音路面:

影片中左方道路是空隙率較高的鋪面,比如採用多孔性瀝青混凝土 → 多孔隙瀝青路面 高透水、低噪音。這種路面又稱為排水瀝青路面,因為這種路面具有相通的連續小孔,雨水就比較容易滲入下方而從道路兩側流走。同時也具有較強的吸音功能,因為輪胎在路面上滾動時不易形成空氣壓縮所產生的噪音

三、高架橋的隔音牆:

主要分為反射型和吸收型兩大類。反射型常見的是透明式壓克力板,能在開車時有更好的視野,可減少視覺疲勞導致的交通事故。反射的聲波則是以較高仰角散逸,如此就能減少道路兩旁建築物低樓層的噪音音量

吸收型常見的則是金屬開孔,當聲波傳抵板材上的孔洞就會透入孔內。板材中填充吸音材料,讓陷進其中的聲波藉由空氣的黏滯性,將聲能轉化成熱能而被消耗掉

反射和吸收複合型

四、吸音圓筒

由於聲音通過障礙物邊緣會發生繞射,為了降低這種繞射效應,若在隔音牆頂端加裝下列這款裝置,即可在聲音欲繞經隔音牆頂端時予以吸音衰減,效果可降低3~5dB(註:減少3dB則聲音強度衰減成一半),對於改善現有隔音牆的性能特別有效

下則影片左方隔音牆頂端的蘑菇型結構也具有同樣的作用

五、拘束阻尼層(Constrained-layer damping

這是藉由黏彈性將一側傳來的振動以阻尼形式消散在夾層材料中,因此聲音就不易傳到另一側而達到減震的目的。這種聽起來柴柴的聲音,就如同先前這篇〈變聲鐘〉的機制。類似於聲音傳抵窗簾布時,聲波的壓力會造成窗簾的形變,最終變成熱能而達到吸音效果。