2025年大學(xué)《聲學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——聲學(xué)材料與聲學(xué)隔離技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.以下哪種材料通常屬于多孔吸聲材料？（）A.玻璃棉B.薄木板C.空心磚D.玻璃板2.在穩(wěn)定聲場(chǎng)中，吸聲系數(shù)為0.2的吸聲材料，其吸聲面積需要達(dá)到現(xiàn)有吸聲面積的多少倍才能使房間平均吸聲系數(shù)提高到0.5？（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍3.根據(jù)質(zhì)量定律，單層隔墻的隔聲量與其密度的平方根（）。A.成正比B.成反比C.成正比平方D.成反比平方4.為了提高單層隔墻的隔聲量，可以采取的措施是（）。A.減薄墻體厚度B.降低墻體密度C.增加墻體空氣層厚度并合理選擇層間剛度D.使用吸聲系數(shù)大的材料5.以下哪種措施屬于主動(dòng)噪聲控制？（）A.在噪聲傳播途徑上設(shè)置隔聲屏障B.在噪聲源處安裝消聲器C.在接受噪聲一方佩戴耳塞D.采用隔振結(jié)構(gòu)減少振動(dòng)傳播6.穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的主要吸聲頻帶在（）。A.低頻B.中頻C.高頻D.任意頻率7.流阻是衡量多孔吸聲材料性能的重要參數(shù)，其單位通常為（）。A.帕斯卡（Pa）B.帕斯卡每秒（Pa·s/m）C.帕斯卡每立方米（Pa/m3）D.公斤每平方米每秒（kg/(m2·s)）8.當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比很小（遠(yuǎn)小于1）時(shí)，其振動(dòng)傳遞損失主要取決于（）。A.激振力頻率B.系統(tǒng)固有頻率C.阻尼大小D.振動(dòng)質(zhì)量9.對(duì)于需要隔振的精密儀器，通常要求采?。ǎ└粽?。A.主動(dòng)B.被動(dòng)C.消除D.阻尼10.降噪系數(shù)（NRC）是評(píng)價(jià)多孔吸聲材料綜合性能的指標(biāo)，其值越大表示（）。A.低頻吸聲性能越好B.中頻吸聲性能越好C.高頻吸聲性能越好D.全頻段吸聲性能越好二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.聲波傳入多孔吸聲材料后，能量主要轉(zhuǎn)化為__________。2.薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)在共振頻率附近具有很高的__________。3.雙層隔墻的隔聲量除了與兩層墻板和空氣層的性質(zhì)有關(guān)外，還受__________和__________的影響。4.聲波在固體中傳播時(shí)，主要依靠__________進(jìn)行傳遞。5.振動(dòng)系統(tǒng)中，阻尼的作用是消耗振動(dòng)能量，使振動(dòng)幅度隨時(shí)間__________。6.聲學(xué)測(cè)量中，常用的聲學(xué)量有聲壓級(jí)、__________、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)。7.穿孔率是穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，通常用穿孔面積占總面積的__________來(lái)表示。8.隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心是使系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)低于激勵(lì)頻率，即__________。9.噪聲控制的基本途徑包括在噪聲源處控制、在傳播途徑上控制__________。10.吸聲材料能夠降低室內(nèi)混響的主要原因在于它能吸收部分聲能，使得聲能隨時(shí)間__________。三、判斷題（每題2分，共20分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填入括號(hào)內(nèi)）1.任何材料都能吸收聲能，因此都具有吸聲系數(shù)。（）2.吸聲系數(shù)越大的材料，其吸聲效果越好，適用于所有需要的頻率。（）3.隔聲量是指聲波從聲源處傳遞到接受處所引起的聲壓級(jí)降低量。（）4.單層隔墻的隔聲性能主要取決于墻體的密度和厚度。（）5.穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)可以通過改變穿孔率、孔徑、板厚和空氣層厚度來(lái)調(diào)節(jié)吸聲頻帶。（）6.隔振系統(tǒng)的阻尼越大越好，因?yàn)樗芨斓厮p振動(dòng)。（）7.被動(dòng)隔振主要是通過在振動(dòng)源和隔振對(duì)象之間加入彈簧等彈性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（）8.聲橋會(huì)降低雙層隔墻的隔聲效果。（）9.消聲器主要用于消除空氣動(dòng)力性噪聲。（）10.噪聲控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等多方面因素。（）四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）1.簡(jiǎn)述多孔吸聲材料的基本吸聲機(jī)理，并說(shuō)明影響其吸聲性能的主要因素。2.簡(jiǎn)述薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲原理，并說(shuō)明其適用頻率范圍。3.為了提高某辦公室房間的吸聲效果，可以采取哪些具體的聲學(xué)處理措施？請(qǐng)至少列舉三種。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某房間體積為100立方米，室內(nèi)平均吸聲系數(shù)為0.2。現(xiàn)欲將該房間的混響時(shí)間縮短一半，如果增加的吸聲材料均勻布置，且不改變房間的體積和形狀，求需要增加多少平方米的吸聲面積為0.5的吸聲材料？（假設(shè)混響時(shí)間與總吸聲面積成正比）2.一單層磚墻厚0.24米，密度為1800kg/m3。假設(shè)墻兩邊空氣的聲阻抗為400Rayleigh，求該磚墻在500Hz時(shí)的隔聲量。（注：可近似按公式R≈20lg(fL/1.82ρ)+47dB計(jì)算，其中f為頻率，L為墻厚，ρ為墻密度）六、論述題（12分）結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用場(chǎng)景，論述在進(jìn)行噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)如何綜合考慮吸聲、隔聲和隔振等多種技術(shù)手段。試卷答案一、選擇題1.A解析思路：多孔吸聲材料是指聲波可以傳入其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用材料的孔隙和內(nèi)部纖維等將聲能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行吸收的材料，如玻璃棉、巖棉、礦棉、泡沫塑料等。B選項(xiàng)薄木板是密實(shí)材料，主要起隔聲作用；C選項(xiàng)空心磚有一定孔隙，但通常吸聲性能不如多孔材料；D選項(xiàng)玻璃板是密實(shí)材料。2.C解析思路：根據(jù)混響時(shí)間公式T=0.161V/A，其中T為混響時(shí)間，V為房間體積，A為總吸聲面積。設(shè)初始吸聲面積為A1，平均吸聲系數(shù)為α1=0.2，則T1=0.161*100/A1。設(shè)最終吸聲面積為A2，平均吸聲系數(shù)為α2=0.5，則T2=0.161*100/A2。要求混響時(shí)間縮短一半，即T2=T1/2。代入公式得0.161*100/A2=(0.161*100/A1)/2，解得A2=2*A1。即需要增加的吸聲面積相對(duì)于原有面積的比例為(A2-A1)/A1=(2A1-A1)/A1=1倍，或者說(shuō)總吸聲面積需要變?yōu)樵瓉?lái)的3倍。3.A解析思路：根據(jù)質(zhì)量定律，單層隔墻的隔聲量R與墻體單位面積質(zhì)量（ρL，ρ為密度，L為厚度）的平方根成正比，即R∝√(ρL)。4.C解析思路：根據(jù)隔聲的“質(zhì)量定律”，提高隔聲量的主要途徑是增加墻體的單位面積質(zhì)量（ρL）和提高墻體的剛度。A選項(xiàng)減薄厚度會(huì)降低隔聲量；B選項(xiàng)降低密度會(huì)降低隔聲量；D選項(xiàng)吸聲系數(shù)描述的是吸聲能力，與隔聲無(wú)直接關(guān)系。增加墻體空氣層厚度并合理選擇層間剛度（如設(shè)置質(zhì)量塊或阻尼層）可以形成共振吸聲或阻抗變化，從而提高隔聲量。5.B解析思路：主動(dòng)噪聲控制是在噪聲源處對(duì)噪聲進(jìn)行消除或處理，如使用消聲器、主動(dòng)噪聲發(fā)生器進(jìn)行反相聲波抵消。A選項(xiàng)設(shè)置隔聲屏障是在傳播途徑上控制；C選項(xiàng)佩戴耳塞是在接受端防護(hù)；D選項(xiàng)采用隔振結(jié)構(gòu)是在傳播途徑上控制振動(dòng)噪聲。6.B解析思路：穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理是聲波穿過穿孔進(jìn)入背襯空氣層，在穿孔邊緣和空氣層中引起振動(dòng)，導(dǎo)致聲波能量耗散。其吸聲效果在穿孔率、板厚、空氣層厚度等因素共同決定的共振頻率附近最為顯著，該頻率通常位于中頻范圍。7.D解析思路：流阻是指聲波氣流通過材料單位面積時(shí)，聲壓差與流量之比。其單位是壓強(qiáng)除以體積流率，即(帕斯卡)/(米3/秒)=帕斯卡·秒/米3。有時(shí)也用N·s/m3或kg/(m2·s)表示。8.B解析思路：振動(dòng)傳遞損失的大小與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率密切相關(guān)。當(dāng)外部激勵(lì)頻率接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)（即頻率比接近1），系統(tǒng)會(huì)發(fā)生共振，振幅顯著增大，此時(shí)通過阻尼耗散的能量也最多，傳遞損失達(dá)到峰值。雖然阻尼和激振力也起作用，但固有頻率是決定傳遞損失特性的關(guān)鍵參數(shù)。9.B解析思路：被動(dòng)隔振是針對(duì)已經(jīng)存在的振動(dòng)源，通過在振動(dòng)源與需要保護(hù)的設(shè)備之間設(shè)置隔振系統(tǒng)（如彈簧、橡膠減震器等），將振動(dòng)能量傳遞到地面，以減少對(duì)設(shè)備的振動(dòng)影響。主動(dòng)隔振是主動(dòng)產(chǎn)生反向力來(lái)抵消振動(dòng)。10.D解析思路：降噪系數(shù)（NRC）是吸聲材料在標(biāo)準(zhǔn)頻率（100Hz,250Hz,500Hz,1000Hz,2000Hz）下吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值。它綜合反映了材料在全頻段（主要是中頻）的吸聲性能，NRC值越大，表示材料在中頻范圍內(nèi)的平均吸聲效果越好。二、填空題1.熱能解析思路：多孔吸聲材料利用其內(nèi)部大量的孔隙，當(dāng)聲波傳入時(shí)，空氣分子在孔隙中振動(dòng)，與孔壁摩擦并將聲能轉(zhuǎn)化為熱能。2.峰值吸聲系數(shù)解析思路：薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)在特定頻率（共振頻率）附近，由于薄板振動(dòng)導(dǎo)致空氣柱共鳴，吸聲系數(shù)會(huì)急劇升高，呈現(xiàn)出峰值特性。3.聲橋，層間剛度解析思路：雙層隔墻的隔聲性能受墻體本身、空氣層以及連接兩墻的邊緣（聲橋）的影響。聲橋會(huì)提供低阻尼路徑使聲波繞射，降低隔聲效果。同時(shí)，空氣層的勁度（剛度）也會(huì)影響隔聲，通常較薄的空氣層隔聲效果更好。4.振動(dòng)解析思路：聲波在固體中傳播主要是通過固體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方式進(jìn)行的，與在空氣中主要通過壓力波動(dòng)傳播不同。5.衰減解析思路：阻尼在振動(dòng)系統(tǒng)中起著耗散能量的作用，使得振動(dòng)系統(tǒng)的自由振動(dòng)或受迫振動(dòng)的能量隨時(shí)間不斷減少，振幅最終趨于零。6.聲壓級(jí)解析思路：聲壓級(jí)是表示聲音強(qiáng)弱的常用聲學(xué)量之一。其他常用量還包括聲強(qiáng)級(jí)（表示聲能流密度的大?。⒙暪β始?jí)（表示聲源發(fā)出聲能的大?。?。7.百分比解析思路：穿孔率是衡量穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中孔洞面積所占整個(gè)結(jié)構(gòu)外表面積比例的參數(shù)，通常用百分?jǐn)?shù)表示。8.頻率比小于1解析思路：隔振設(shè)計(jì)的核心是使系統(tǒng)的固有頻率（f_n）遠(yuǎn)低于激勵(lì)頻率（f），即f/f_n<<1。這樣當(dāng)激勵(lì)頻率作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)（位移或加速度）會(huì)很小，從而達(dá)到有效隔振的目的。頻率比f(wàn)/f_n也稱為倍頻程比。9.在接受者處防護(hù)解析思路：噪聲控制的三大基本途徑是在噪聲源處減弱噪聲、在噪聲傳播途徑上控制噪聲、在接受者處防護(hù)噪聲，以降低對(duì)人的干擾。10.減小解析思路：吸聲材料能夠吸收聲能，減少了房間內(nèi)聲波的總量，使得聲波在室內(nèi)不斷衰減，聲能隨時(shí)間推移而減小。三、判斷題1.錯(cuò)誤解析思路：吸聲系數(shù)定義為吸收聲能的比率，其值介于0和1之間。只有吸聲系數(shù)大于0的材料才具有吸聲能力，吸聲系數(shù)為0的材料是全反射材料，不具有吸聲效果。2.錯(cuò)誤解析思路：吸聲系數(shù)的大小和適用頻率是相對(duì)的。某種材料在某個(gè)頻率下吸聲系數(shù)很高，不代表它在所有頻率下都吸聲效果好。選擇吸聲材料時(shí)需要根據(jù)具體的頻率要求和空間環(huán)境來(lái)決定。3.正確解析思路：隔聲量（SoundReductionIndex,R）是衡量圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲性能的指標(biāo)，定義為聲源一側(cè)的聲壓級(jí)與接受一側(cè)聲壓級(jí)之差，即聲波在傳播途徑上因該結(jié)構(gòu)而降低的分貝數(shù)。4.正確解析思路：根據(jù)質(zhì)量定律，單層隔墻的隔聲量與其單位面積質(zhì)量（ρL）的平方根成正比。因此，增加墻體的密度（ρ）和厚度（L）都能提高隔聲量。5.正確解析思路：穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性（吸聲峰值頻率）受穿孔率、孔徑大小、板厚、背后空氣層厚度等多個(gè)參數(shù)的影響，可以通過調(diào)整這些參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)滿足不同頻率吸聲需求的吸聲結(jié)構(gòu)。6.錯(cuò)誤解析思路：隔振系統(tǒng)的阻尼作用是消耗振動(dòng)能量，使系統(tǒng)響應(yīng)（位移或速度）衰減。阻尼過小，系統(tǒng)在共振時(shí)會(huì)發(fā)散，振幅急劇增大，隔振效果變差；阻尼過大，雖然衰減快，但會(huì)使共振峰值降低，且系統(tǒng)響應(yīng)頻率偏離固有頻率，降低隔振效率。通常存在一個(gè)最優(yōu)阻尼比。7.正確解析思路：被動(dòng)隔振是利用彈簧、橡膠、空氣彈簧等彈性元件和阻尼元件，將振動(dòng)源與敏感設(shè)備隔開，阻止或減少振動(dòng)能量的傳遞。這是最常見的隔振形式。8.正確解析思路：聲橋是指聲波可以通過墻體邊緣、連接件或其他結(jié)構(gòu)繞射到接受一側(cè)的現(xiàn)象。聲橋的存在會(huì)降低隔墻的整體隔聲效果，因?yàn)槁暡ㄕ业搅死@射路徑。9.正確解析思路：消聲器是安裝在管道中用于降低特定頻率噪聲的裝置，尤其適用于降低空氣動(dòng)力性噪聲，如風(fēng)機(jī)、空調(diào)等設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。10.正確解析思路：噪聲控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)噪聲源特性、傳播途徑、接受點(diǎn)要求、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)成本等多方面因素進(jìn)行綜合評(píng)估和權(quán)衡，選擇最合適的控制措施或組合措施。四、簡(jiǎn)答題1.多孔吸聲材料的基本吸聲機(jī)理是：當(dāng)聲波傳入材料內(nèi)部時(shí)，空氣分子在孔內(nèi)振動(dòng)，與材料的多孔結(jié)構(gòu)（如纖維、孔隙）發(fā)生摩擦，并將聲波的能量轉(zhuǎn)化為熱能。影響其吸聲性能的主要因素包括：材料的孔隙率（孔隙所占體積的比例）、孔隙的大小和形狀、材料的流阻（空氣流過材料時(shí)的阻力）、材料本身的密度等。通常，孔隙率高、流阻適中、密度適中的材料具有較好的中高頻吸聲性能。2.薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲原理是：當(dāng)聲波入射到具有一定質(zhì)量的薄板（如木板、石膏板）時(shí)，會(huì)在薄板上引起振動(dòng)。如果聲波的頻率接近薄板系統(tǒng)的共振頻率，薄板會(huì)產(chǎn)生較大的振幅，導(dǎo)致板的兩表面及空氣層中的空氣劇烈振動(dòng)，空氣柱發(fā)生“共鳴”，聲能被大量吸收轉(zhuǎn)化為板的振動(dòng)動(dòng)能和空氣的振動(dòng)動(dòng)能，進(jìn)而通過阻尼耗散為熱能。其主要吸聲頻帶在共振頻率附近，適用于降低中低頻噪聲。3.為了提高辦公室房間的吸聲效果，可以采取以下聲學(xué)處理措施：*在墻面、天花板安裝吸聲材料，如吸音板、布藝吸音板、礦棉吸音板等，可以有效吸收室內(nèi)反射聲，降低混響時(shí)間，提高語(yǔ)言清晰度。*在房間內(nèi)擺放一些書架、植物或家具，這些具有內(nèi)部空腔和厚重質(zhì)感的物體也能起到一定的吸聲作用，特別是對(duì)低頻有一定的吸收效果。*開設(shè)窗戶時(shí)，使用雙層玻璃窗（空氣層厚度適宜）或安裝隔音窗簾，可以在噪聲傳播途徑上起到一定的隔聲和吸聲效果，特別是對(duì)于外界交通噪聲等。五、計(jì)算題1.解：初始混響時(shí)間T1=0.161*V/A1=0.161*100/A1=16.1/A1秒。最終混響時(shí)間T2=T1/2=(16.1/A1)/2=8.05/A1秒。最終吸聲系數(shù)α2=0.5。設(shè)增加的吸聲面積為ΔA=A2-A1，其中A2=A1+ΔA。最終總吸聲面積A2=A1+ΔA=A1*(1+ΔA/A1)。最終混響時(shí)間T2=0.161*V/A2=0.161*100/(A1+ΔA)=16.1/(A1+ΔA)秒。由T2=8.05/A1得：16.1/(A1+ΔA)=8.05/A1。整理得：A1+ΔA=16.1/(8.05/A1)=2*A1。所以ΔA=2*A1-A1=A1。即需要增加的吸聲面積ΔA等于原有的吸聲面積A1。因?yàn)锳1=0.2*V=0.2*100=20m2。所以需要增加的吸聲面積ΔA=20m2。答：需要增加20平方米的吸聲面積為0.5的吸聲材料。2.解：已知：頻率f=500Hz，墻厚L=0.24m，墻密度ρ=1800kg/m3。聲阻抗Z0=400Rayleigh≈400*(343m/s)2=400*117649m2/s2=47059600kg/(