جاذب ها و مانع های صدا

جاذب ها و مانع های صدا Absorbants and Barriers

فرمت: Pdf   تعداد صفحات: 37

پدیده جذب Absorption

جذب در آکوستیک به معنی افت انرژی صوتی هنگام برخورد یک موج صوتی به سطحی معین و انعکاس از آن میباشد کلمه جذب در موارد غیر علمی اکثرا در مورد اسفنج غوطه ور در آب بکار میرود، آب جذب شده توسط اسفنج با فشار دادن آن مجددا باز میگردد ولی در مورد اصوات چنین رابطه ای وجود ندارد صدای جذب شده توسط تایل آکوستیکی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. اگر فرض کنیم یک موج صوتی با یک انرژی معین تحت یک زاویه اتفاقی با یک سطح برخورد کند، بخشی از این انرژی تابیده شده منعکس خواهد شد و باقی مانده آن از داخل جسم عبور خواهد کرد. (شکل 1)

شکل (۱) انعکاس انرژی صوتی از یک سطح صاف

مفهوم جذب انرژی صوتی توسط دیوار، کاهش انرژی صوتی و تبدیل آن به حرارت می باشد در اجسام متخلخل. فیبری جذب واقعی انرژی بصورت تبدیل انرژی آئرودینامیک به ترمودینامیک انجام می شود. در مواد متخلخل انتقال گرمای ادیاباتیک و ایزوترمال بواسطه انبساط گازها در طول لبه های منافذ و خود حفره ها می باشد.

در اجسام فیبری انرژی اکوستیکی به فیبرها نیرو وارد میکند و موجب حرکت و خمیدگی آنها می شود و در اثر این حرکت دما بالا میرود، بطور خلاصه انرژی اکوستیکی در خود ماده به گرما تبدیل می شود با توجه به تعاریف پرتو، مهمترین پارامتر برای توزیع خاصیت جذب در مواد ضریب جذب می باشد. ضریب جذب در واقع مقیاسی برای سنجش انرژی اکوستیکی جذب شده توسط ماده در طول برخورد می باشد.

ضریب جذب α بصورت زیر تعریف می شود:

 انرژی تاییده شده/ انرژی بازتاب شده – 1 = α

تغییرات ضریب جذب محدود بوده و از ۱- ۰ تغییر می کند. بنابراین اگر ضریب جذب صفر باشد یعنی هیچ انرژی صوتی از بین نرفته و تمامی اصوات در محل تولید باقی مانده اند و این بدین معناست که تمام موانع از نظر آکوستیکی سخت هستند. مانع سخت مانعی است که انرژی بازتابی از روی آنها برابر با انرژی تاییده شده به آنها می باشد. نزدیک شدن ضریب جذب به یک نشان دهنده این است که انرژی صوتی در حال از بین رفتن می باشد و انرژی بازتابی سهم کمتری دارد. چنین موانعی از نظر آکوستیکی نرم محسوب می شود. ضریب عبور مانند ضریب جذب از رابطه زیر بدست می آید:

انرژی عبوری/انرژی تابیده شده -1 = tc

کل انرژی از حاصل جمع ضریب جذب α و ضریب عبور tc بدست می آید:

α + tc=1

در این رابطه از افت ناشی از اصطکاک که در داخل ماده به گرما تبدیل می شود صرف نظر می گردد زیرا این افت اصطکاک در بزرگترین مقدارش نیز بسیار کوچک و ناچیز می باشد.

مقدار عددی ضریب جذب همانطور که قبلا توضیح داده شد، برای تمام مواد شناخته شده می باشد و در محدوده ۱٪ (۱ درصد) برای سطوح خیلی سخت مانند فولاد صیقل یافته یا بتون متراکم تا 0.99 برای مواد جاذب تغییر می کند پنجره های باز دارای ضریب جذب ۱۰۰ درصد می باشند.

شکل (۲) نشان می دهد که بطور کلی دز فرکانس های بلند، ضریب جذب بالاتر می شد. خواص عمومی مواد جاذب برای اینکه موثر باشند این است که دارای سطحی باشند که نسبت به عبور امواج صوتی شفاف باشد، همانطور که شیشه نسبت به عبور نور شفاف و یا نیمه شفاف است. پس مواد در برابر عبور صوت متفاوت هستند ماده جاذب همچنین باید در طی عبور موج صوتی، انرژی صوتی را در اثر اصطکاک به گرما تبدیل نماید. در مورد مواد جاذب شفافیت به معنی داشتن میزان زیاد تخلخل می باشد، با استفاده از یک ماده سخت سوراخ سوراخ بر روی یک ماده متخلخل و یا بوسیله پوشاندن ماده متخلخل با یک غشا خیلی نازک، سبک، انعطاف پذیر و بدون منافذ هوایی هریک از موارد ذکر شده بالا همان اثر جذب را بوجود میآورند و انتخاب هر یک بستگی به شرایط جوی محیط دارد.

شکل (۲) رنج ضرایب جذب

مقاومت در برابر جریان عوامل اصلی که در داخل مواد مقاومت در برابر حرکت موج را پدید می آورند، الباف و فضاهای هوایی بین آنها هستند که در هنگام عبور موج از ماده بطور مالشی در برابر حرکت موج مقاومت می کنند. هنگامی که صوت وارد ماده می شود در اثر اصطکاک انرژی آن کاهش می یابد، موج می کوشد تا از گذرگاه های منافذ داخل ماده عبور کند و در اثر این عمل انرژی موج کاهش میابد. مقدار اصطکاک بستگی به مقاومت ماده در برابر عبور جریان هوا دارد که مقاومت (res istance) نامیده می شود، مقاومت در برابر جریان بصورت زیر تعریف می شود:

سرعت عبور هوا از نمونه / افت فشار در نمونه = مقاومت

واحد مقاومت بصورت زیر تعریف می شود.

سانتیمتر / دین. ثانیه = واحد مقاومت

مقاومت در مواد با چگالی آنها متناسب است. همچنین میزان حجم هوای پشت ماده (آن سطحی که با صوت در تماس است) اثر قابل توجهی بر مقاومت ماده دارد عمق فضای پشت ماده فاکتور مهمی است که کارایی ماده را در برابر امواج با فرکانس های پائین افزایش می دهد. رابطه جذب فرکانس های پائین و میزان هوای پشت نمونه بصورت زیر بیان می شود.

f_d= c/2d

که در آن:
C = سرعت صوت بر حسب فوت در ثانیه
D= عمق هوای پشت نمونه برحسب فوت

بنابراین هر چه فضای هوایی پشت نمونه عمیق تر باشد، فرکانس های پائین بهتر جذب می شوند. نظریه های زیادی وجود دارد که میزان جذب موج صوتی توسط یک ماده را حساب می کند. OLSON نظریه ای پیشنهاد کرده که در آن ضریب جذب بصورت زیر تعریف می شود:

که در آن:
Z = امپدانس بر حسب (سانتیمتر مربع / اهم ) یا g.s.cm²
ρ= دانسیته هوا بر حسب in.g/km³ C
C= سرعت صوت بر حسب cm/s

ادامه مطلب را با دانلود فایل پاورپوینت مشاهده کنید.

• روش های محاسبه و اندازه گیری ضریب جذب
• رابطه زمان طنین با فرکانس
• ضریب کاهش صوت (NRC)
• انواع مصالح جاذب
• نحوه نصب و کاربرد مواد جاذب
•  و …

حتما بخوانید:

⇐ مروری بر مفاهیم پایه ای صدا

⇐ اصول کاربردی کنترل صدا

⇐ روشهای کاربردی کنترل صدا در صنعت