紙面穿孔石膏板常用于建筑裝飾吸聲。紙面石膏板本身并不具有良好的吸聲性能，但穿孔后并安裝成帶有一定后空腔的吊頂或貼面墻則可形成“亥姆霍茲共振”吸聲結(jié)構(gòu)，因而獲得較大的吸聲能力。這種紙面穿孔石膏板吸聲結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于廳堂音質(zhì)及吸聲降噪等聲學(xué)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筑結(jié)構(gòu)的面層形成了共振腔體，聲音與穿孔石膏板發(fā)生作用后，圓孔處的空氣柱產(chǎn)生強(qiáng)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(jìn)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(duì)聲音頻率具有一定選擇性，吸聲頻率特性曲線呈山峰形，當(dāng)聲音頻率與共振頻率接近時(shí)，吸聲系數(shù)大；當(dāng)聲音頻率遠(yuǎn)離共振頻率時(shí)，吸聲系數(shù)小。如果在紙面穿孔石膏板背覆一層桑皮紙或薄吸聲氈時(shí)，空氣分子在共振時(shí)的摩擦阻力增大，各個(gè)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(duì)吸聲性能影響較小。穿孔率從2%到15%之間逐漸增大時(shí)，孔占的表面積增大，空氣分子進(jìn)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(nèi)放入吸聲材料，吸聲更強(qiáng)烈。穿孔率會(huì)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(hào)成正比。穿孔率增大，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向右側(cè)（高頻）移動(dòng)，且“山峰”形態(tài)整體趨于抬高，平均吸聲系數(shù)增加。增大穿孔率可以提高吸聲性能，但因石膏板強(qiáng)度的限制，一般穿孔率在2%-15%的范圍。
當(dāng)后空腔增大時(shí)，共振腔內(nèi)的空氣分子數(shù)量增多，共振時(shí)參與消耗聲能的空氣分子數(shù)增多，吸聲性能增加。改變后空腔大小是常用的調(diào)節(jié)穿孔石膏板吸聲系數(shù)的方法。后空腔大小會(huì)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(hào)成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動(dòng)，“山峰”形態(tài)整體趨于抬高，平均吸聲系數(shù)變大。但當(dāng)空腔深度過大時(shí)，空腔內(nèi)“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(nèi)為宜。 |
