مواد و ساختارهای جاذب صوت

مبارزه با آلودگی صوتی و ایجاد آرامش یکی از مواردی است که در سالهای اخیر مهندسین برای رفع آن راهکارهای متفاتی ارائه نموده اند. که از جمله برجسته ترین تلاش ها میتوان به تولید عایق های جاذب صدا  اشاره کرد.

وقتی که نویز و امواج آن منتشر می شوند و به سطوح مختلف برخورد می کنند، به سه دسته تقسیم می شوند. بخشی از امواج صوتی جذب سطوح می شوند ، بخشی دیگر در فضا منعکس می شوند و دسته آخر درون سطح انتشار می یابند. پس طراحی و ساخت سطوح آکوستیک جاذب صوت به وسیله عایق صوتی الاستومری ، بهترین راهکار برای کنترل نویز و صداهای آزاردهنده می باشد.  مقاله پیش رو به صورت اجمالی به مواد و ساختارهای جاذب صوت و نویز مورد استفاده در سطوح مختلف می پردازد.

نویز و مشکلات ناشی از آن

می‌توان نویز را صدای نامطلوب نامید. در بسیاری از موارد کاهش سطح نویز از اهمیت بالایی برخوردار است. از دست دادن شنوایی تنها یکی از تأثیرات قرار گرفتن مداوم در معرض مقادیر بالای نویز است. نویز می تواند در سیستم خواب و تکلم دخالت کرده و سبب بروز ناراحتی و مشکلات شنوایی گردد.

علاوه بر این، مقادیر بالای نویز و لرزش می تواند باعث مشکلات ساختاری مانند کاهش عمر بسیاری از تجهیزات صنعتی شود.
برای مثال در شیرهای کنترل، لرزش ایجاد شده بر اثر عدم ثبات جریان هراز چند گاهی به سیستم کنترل منتقل شده و سبب نوسانات شدید می‌شود.
اهمیت موضوع نویز می‌تواند با توجه به ضوابطی که توسط مراجع مربوطه به منظور کاهش سطح نویز تدوین شده است، کاملاً درک شود.

آلاینده های صوتی

عملیات صنعتی، حمل و نقل هوایی و فعالیت های ساختمانی به عنوان تولیدکنندگان اصلی نویز فرض می‌شوند، بنابراین به آنها “آلاینده‌ صوتی” می‌گویند.

مکانیسم کنترل نویز

کنترل فعال نویز

اصلاح و حذف صدا با رویکرد الکترو -آکوستیکال تحت عنوان کنترل فعال نویز نامیده می‌شود.
دو روش برای کنترل فعال وجود دارد.

روش اول : به وسیله استفاده از محرک‌هایی به عنوان منبع آکوستیک تا انتشار سیگنال‌های مزاحم و خارج از فاز را بطور کامل محدود کند.

روش دوم : استفاده از مواد منعطف، مواد ویبروالاستیک و عایق های الاستومریک صوتی به منظور بازتابش و کاهش شدت نویز است. روش اخیر به نام کنترل آکوستیک ساختاری فعال (Active Structural Acoustic Control (ASAC نامیده می‌شود.

کنترل غیر فعال نویز

کنترل غیرفعال نویز به روش‌هایی اطلاق می‌شود که هدف آنها سرکوب صدا از طریق اصلاح، بستن و محصور کردن منبع صداست.
از آنجا که در این روش به نیروی ورودی نیازی نیست، این روش معمولاً ارزانتر از روش فعال است، اما عملکرد این روش محدود به فرکانس‌های متوسط و بالاست. کنترل فعال به خوبی بر روی فرکانس‌های پایین عملکرد دارد از این رو ادغام هر دو روش می‌تواند برای کاهش نویز در ابعاد وسیع مورد استفاده قرار گیرد.

جذب صوت

امواج صوتی پس از برخورد با سطوح یا بازتاب می‌شوند، یا عبور می‌کنند یا جذب می‌شوند. مقادیر انرژی وارد شده به بازتاب، عبور و جذب، بستگی به مشخصات آکوستیک سطح دارد. صدای بازتاب شده ممکن است بطور کامل توسط سطوح صاف و تخت تغییر مسیر دهد یا توسط سطوح نامنظم پراکنده شود.

انرژی صوت توسط عملکرد همزمان مکانیسم‌های ویسکوز و حرارتی از بین می‌رود. جاذب‌هایی برای از بین بردن انرژی صوت و کاهش بازتاب آن وجود دارند. ضریب جذب صوت (α) مقداری است که برای اندازه‌گیری جذب صوت یک ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عنوان عملکرد فرکانسی موج ایجاد شده شناخته می‌شود. این مقدار به عنوان یک تناسب بین انرژی جذب شده توسط ماده نسبت به انرژی تولید شده در یک سطح تعیین می‌شود.

 

منبع : گروه صنعتی لینکران linkran.com

 

عایق کاری صوتی ساختمان های مسکونی

برنامه هایی با هدف کاهش یا از بین بردن تأثیرات اصوات خارجی در ساختمان های مسکونی وجود دارد. تمرکز اصلی این برنامه ها بر اصوات ایجاد شده در سازه های موجود پنجره ها و درها هستند. درب های جامد چوبی مانع صوتی بهتری نسبت به درب های توخالی هستند.
می توان از پرده ها، مواد سنگین و یا استفاده از اتاق هوای معروف به لانه زنبوری نیز برای کاهش صوت استفاده کرد. محدودیت اصلی خاصیت عایق صوتی در پرده ها، عدم وجود لبه های بسته است، اگرچه ممکن است با استفاده از ویژگی های آب بندی، از قبیل اتصال دهنده قلاب و حلقه، چسب، آهن ربا یا سایر مواد، این مسئله کاهش یابد.
ضخامت شیشه در تعیین میزان نشت صدا نقش دارد. پنجره های دوجداره وقتی به خوبی در دهانه قاب پنجره و دیوار بسته می شوند، میرایی صوت را نسبت به پنجره های تک جداره تا حدودی بیشتر می کنند. با نصب پنجره داخلی دوم نیز می توان میزان قابل توجهی از صوت را کاهش داد.
در ایالات متحده آمریکا، در برخی مناطق برای خانه ها یک کنتور صوتی قرار می دهند، و هر جا که سطح متوسط ​​دسی بل آنها ۶۵ دسی بل یا بیشتر است، راهکارهای کاهش صوت را ارائه می دهند. این بخشی از برنامه عایق کاری صوتی ساختمان های مسکونی است.

 

عایق کاری صوتی سقف

آب بندی شکاف ها و گشودگی های اطراف سیم کشی برق، لوله های آب و کانال ها با استفاده از آب بندها یا فوم های اسپری شونده، به عنوان عایق صوتی مقدماتی سقف، به طور قابل توجهی سر و صدای ناخواسته را کاهش می دهد.

• عایق پشم معدنی به دلیل تراکم و کم هزینه بودن در مقایسه با سایر مواد عایق صوتی بیشترین استفاده را دارد. عایق فوم اسپری شونده فقط باید برای پر کردن شکاف ها و گشودگی ها یا به عنوان لایه ای قبل از نصب پشم معدنی استفاده می شود.
  هنگامی که فوم اسپری شونده (که به آن فوم سلول بسته نیز گفته می شود) محکم می شود، می تواند به یک رسانای صوتی تبدیل شود.
  فوم اسپری شونده متخلخل به اندازه کافی جاذب صوت نیست، همچنین به اندازه کافی متراکم نیست تا جریان صوت را متوقف کند.
• یک روش موثر برای کاهش سر و صدای ضربه ای، سیستم های جداسازی انعطاف پذیر هستند. این سیستم ها دیوار خشک را از تیرچه جدا می کنند و باعث کاهش انتقال لرزش می شوند. جداسازهای انعطاف پذیر با استفاده از کلیپس های انعطاف پذیر یا یک پد میراگر لاستیکی خارج از تیرچه قرار می گیرند.
• هنگام اتمام سقف، باید از عایق های صوتی در امتداد محیط دیوار استفاده شود تا درزبندی و جلوگیری از انتقال صوت بهتر شود.
  از استفاده از چراغ های درون سقفی یا وسایلی که به سوراخ های بزرگ سقف نیاز دارند خودداری کنید. یک سوراخ کوچک می تواند کارایی کل سیستم عایق کاری صوتی را به مختل کند.

نکات مرتبط با عایق کاری صوتی سقف

• عایق پشم معدنی به دلیل تراکم و کم هزینه بودن در مقایسه با سایر مواد عایق صوتی بیشترین استفاده را دارد. عایق فوم اسپری شونده فقط باید برای پر کردن شکاف ها و گشودگی ها یا به عنوان لایه ای قبل از نصب پشم معدنی استفاده می شود.

هنگامی که فوم اسپری شونده (که به آن فوم سلول بسته نیز گفته می شود) محکم می شود، می تواند به یک رسانای صوتی تبدیل شود. فوم اسپری شونده متخلخل به اندازه کافی جاذب صوت نیست، همچنین به اندازه کافی متراکم نیست تا جریان صوت را متوقف کند.

• یک روش موثر برای کاهش سر و صدای ضربه ای، سیستم های جداسازی انعطاف پذیر هستند. این سیستم ها دیوار خشک را از تیرچه جدا می کنند و باعث کاهش انتقال لرزش می شوند.
  جداسازهای انعطاف پذیر با استفاده از کلیپس های انعطاف پذیر یا یک پد میراگر لاستیکی خارج از تیرچه قرار می گیرند.

• هنگام اتمام سقف، باید از عایق های صوتی در امتداد محیط دیوار استفاده شود تا درزبندی و جلوگیری از انتقال صوت بهتر شود.
  از استفاده از چراغ های درون سقفی یا وسایلی که به سوراخ های بزرگ سقف نیاز دارند خودداری کنید. یک سوراخ کوچک می تواند کارایی کل سیستم عایق کاری صوتی را به مختل کند.

توصیه هایی جهت بهینه سازی عایق کاری صوتی

• پریزها، کلیدهای روشنایی و جعبه های برق در هر نوع سیستم عایق کاری صوتی، نقاط ضعف هستند. جعبه های برق باید در خاک رس یا بتونه پیچیده شده و با MLV ساپورت شوند.
  پس از نصب صفحات سوئیچ، درپوش های خروجی و چراغ ها، باید از درزگیر صوتی در اطراف محیط صفحات یاوسایل استفاده شود.

• حجیم کردن توده تنها راه برای متوقف کردن صدا است. برای کاهش یا تضعیف امواج صوتی بین لایه ها از روش افزایش جرم استفاده می شود. استفاده از ترکیب ویسکوالاستیک میراگر یا MLV امواج صوتی را به گرما تبدیل می کند، و امواج را قبل از رسیدن به لایه بعدی جرم ضعیف می کند.

• دیوارها با عایق پشم معدنی پر می شوند. بسته به سطح مورد نظر، ممکن است ۲ لایه عایق مورد نیاز باشد. استفاده از گیره های انعطاف پذیر به روند جدا سازی برای هر دو روش عایق صوتی دیوار و سقف کمک می کند. بعد از نصب کلیپس ها، مواد انعطاف پذیر به راحتی روی کلیپس ها قرار می گیرند.

• نصب گچ بری ضد صدا برای مقدار STC بالاتر توصیه می شود. ترکیب دیواره های گچی ضد صوت با یک ماده ویسکوالاستیک ممکن است باعث کاهش صدای معادل STC 60+ شود. استفاده از جرم چند لایه، در عرض ها و تراکم های مختلف، برای بهینه سازی هرگونه سیستم عایق کاری صوتی مهم است.

 

منبع : گروه صنعتی لینکران linkran.com

جاذب های متخلخل و ویژگی های آن

جاذب های تشدید کننده

پانل های تشدید کننده “هلم هولتز” و سایر جاذب های تشدیدکننده با میرایی یک موج صوتی در حین انعکاس آن کار می کنند.

برخلاف جاذب های متخلخل ، جاذب های تشدید کننده در فرکانس های متوسط بیشترین تأثیر را دارند و جذب آنها همیشه در یک محدوده فرکانس باریک است.

 

میرایی

میرایی به معنای کاهش رزونانس در اتاق، با جذب یا تغییر مسیر (بازتاب یا پخش) است.
جذب باعث کاهش سطح کلی صوت می شود ، در حالی که تغییر مسیر باعث می شود صوت ناخواسته با کاهش انسجام، بی ضرر یا حتی مفید شود. میرایی می تواند تشدید صوتی در هوا، تشدید مکانیکی در ساختار اتاق یا اشیاء موجود در اتاق را کاهش دهد.

 

جدا سازی

جدا سازی یک منبع صوتی و هر نوع توده مجاور، مانع ایجاد مسیر مستقیم برای انتقال صوت می شود.
جدا سازی دیوارها شامل استفاده از گیرنده های انعطاف پذیر یا پدهای میراگر صوت است.

 

مسافت

چگالی انرژی امواج صوتی با فاصله گرفتن از یکدیگر کاهش می یابند، به طوری که افزایش فاصله بین گیرنده و منبع صوت باعث می شود شدت صوت در گیرنده به تدریج کمتر شود.

در یک معادله سه بعدی عادی، با توجه به نقطه منبع صوتی و نقطه گیرنده صوتی، شدت امواج صوتی با توجه به مربع معکوس فاصله کاهش می یابد.

 

جرم

افزودن مواد متراکم برای جلوگیری از خروج امواج صوتی از دیواره منبع صوتی، سقف یا کف. استفاده از وینیل، دیوار گچی، عایق صوتی، تخته سه لا، MDF، بتن یا لاستیک.

تراکم های مختلف در مواد عایق صوتی باعث کاهش صوت در محدوده فرکانس های مختلف می شود. استفاده از چند لایه مواد برای موفقیت در بسیاری از موارد ضروری است.

 

بازتاب

وقتی امواج صوتی به موانع برخورد می کنند، بازتاب آن صوت به وضعیت و شکل سطحی که به آن برخورد کرده است بستگی دارد.

برخورد صوت با سطح بتن انعکاس بسیار متفاوتی نسبت به برخورد صوت به محیطی نرمتر مانند فایبرگلاس خواهد داشت. در محیط های باز مانند بزرگراه ها، اغلب از خاکریزها یا دیواره های قوس دار برای بازتاب صوت به سمت بالا و آسمان استفاده می شود.

 

انتشار

اگر انعکاس از یک سطح صاف و سخت به طور خاص باعث بروز مشکلات شود، می توان از پخش کننده های صوتی بر روی سطح مذکور استفاده کرد که صوت را از همه جهات پراکنده خواهد کرد. این کار برای از بین بردن نقاط به دام اندازنده سر و صدا در یک اتاق موثر است.

 

حذف نویز

مولدهای حذف نویز برای کنترل فعال نویز، ابتکار نسبتاً جدیدی هستند. از میکروفون برای گرفتن صدا استفاده می شود و پس از آن صوت مذکور توسط رایانه تجزیه و تحلیل می شود.

سپس، امواج صوتی با قطبیت مخالف (فاز ۱۸۰ درجه در تمام فرکانس ها) از طریق یک بلندگو خارج می شوند،که باعث تداخل در موج صوتی اولیه شده و آن را از بین می برند.

 

منبع : گروه صنعتی لینکران  linkran.com