消聲窗的研制

文/常德市第六中學 王丕立

生活在城市總是被各種各樣的噪聲干擾，如何能躲進小屋成一統，不被外界的噪音干擾？于是本人想到了發明一種消聲器放置于窗戶上，可以將噪音關在屋外，還給生活一片寧靜。

消聲器是能夠阻擋聲波的傳播、而又允許氣流通過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施和有效工具。消聲器通常作為一種裝置安裝在空氣動力設備(如鼓風機、空壓機)的氣流通道上或進、排氣系統中以降低噪聲。

消聲器的種類很多，但究其消聲機理，又可以把它們分為六種主要的類型，即阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、微穿孔板消聲器、小孔消聲器和有源消聲器。

阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內壁上或按照一定方式在管道中排列，就構成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉化成熱能耗散掉，使通過消聲器的聲波減弱。阻性消聲器就好象電學上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。因此，人們就把這種消聲器稱為阻性消聲器。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。

小孔消聲器的結構是一根末端封閉的直管，管壁上鉆有很多小孔。小孔消聲器的原理是以噴氣噪聲的頻譜為依據的，如果保持噴口的總面積不變而用很多小噴口來代替，當氣流經過小孔時，噴氣噪聲的頻譜就會移向高頻或超高頻，使頻譜中的可聽聲成分明顯降低，從而減少對人的干擾和傷害。

圖1

圖2

圖3

于是本人想到把“小孔消聲器”和“阻性消聲器”的原理結合起來，利用“小孔消聲器”的結構和“阻性消聲器”的消聲方式發明一種綜合兩種消聲器優點的復合消聲器。

首先選擇一種外表凹凸不平的礦泉水瓶（圖1），然后在礦泉水瓶的表面打孔（圖2）。打孔的目的是為了在保持噴口的總面積不變的前提下，用很多小噴口來代替，當氣流經過小孔時，噴氣噪聲的頻譜就會轉向高頻或超高頻，使頻譜中的可聽聲成分明顯減低，從而減少對人的干擾和傷害。

第二步，剪掉礦泉水瓶的末端，然后往礦泉水瓶子里面塞滿海綿，同時在礦泉水瓶的外壁也包一層海綿，目的是當聲波進入礦泉水瓶時，由外面海綿和礦泉水瓶阻擋掉一部分聲能，使之進入礦泉水瓶內部，經過多孔材料的空隙中摩擦轉化成熱能消耗掉，從而使通過消聲裝置的聲波減弱甚至消失，以此來達到消聲的目的。

第三步，在礦泉水瓶的兩端各插一根筷子用作帶動裝置，如圖3所示，然后在窗戶的兩端用帶動裝置使消聲裝置動起來，從而達到消聲的效果。

為使窗戶美觀，可以選擇把消聲器做成菱形框的結構。在菱形框上安裝使用的各種吸聲材料，目前本人只發現有聚乙烯和活性炭可用，其他的材料還在尋找中。然后根據當地的實際情況，以合適的距離排列起來從而達到消聲的目的。