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. مقاله پیش رو به صورت اجمالی به مواد و ساختارهای جاذب صوت و نویز مورد استفاده در سطوح مختلف می پردازد.

مواد و ساختارهای جاذب صوت

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 که نوعی از عایق های الاستومری است ، بهترین راهکار برای کنترل نویز و صداهای آزاردهنده می باشد.  

گروه صنعتی لینکران با طراحی و تولید انواع عایق الاستومری ، عایق صوتی الاستومری ، عایق آکوستیک و عایق های جاذب صوت با استانداردهای موردنظر مانند مقاومت و کیفیت بالا گامی مهم در زمینه جذب صداهای نامطلوب و ایجاد آرامش در زندگی بشر برداشته است.

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.

جذب (سمت چپ) – بازتاب (وسط) – انتشار (سمت راست)

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.

ضریب جذب صوت

ضریب جذب صوت می‌تواند از نظر ریاضی به شکل زیر نشان داده شود: 

که در آن:
α: ضریب جذب صوت
I_R: شدت صوت بازتاب شده در یک طرف
I_I: شدت صوت تولید شده در همان طرف
نسبت به هم می باشند.

بر اساس معادله فوق می‌توان مشاهده کرد که ضریب جذب مواد مختلف از ۰ تا ۱ متفاوت است. روش‌های استاندارد متفاوتی برای اندازه‌گیری مقدار ضریب جذب صوت وجود دارد. در یکی از روش‌های معمول، یک تیوب امپدانس موج مسطح که توسط دو میکروفون تجهیز شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. تنظیمات آزمایشی و ابعاد بر اساس ASTM E1050/ISO 10534-2 هستند (شکل ۳).

روش توسط ارزیابی عملکرد انتقال انجام می‌شود، (ĥ(f بین دو میکروفون به فاصله s قرار گرفته است، و یک فاصله I از نمونه، تا ضریب جذب صوت با استفاده از معادلات زیر به دست آید:

که در آن و دامنه پیچش فشار صوت است که توسط میکروفون ۱ و میکروفون ۲ به ترتیب اندازه گیری می شود. k تعداد موج، s فاصله میکروفون ها و α ضریب جذب صوت است. بر اساس روش‌های استاندارد، فرکانس توسط فاصله میکروفون‌ها محدود می‌شود، همانطور که توسط قطر تیوب محدود می‌شود. همینطور توصیه شده است که  باشد تا انتشار مسطح موج را تضمین کند.

ضریب جذب صوت مواد جاذب

ضریب جذب صوت مواد جاذب صوت تجاری براساس میزان کاهش نویز آنها (NRC) مشخص می‌شود که در واقع میانگین ضرایب جذب صوت در فرکانس‌های ۲۵۰Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz است. مقادیر میانگین برخی مواد عایق که در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند در جدول (۱) آمده است. مواد جاذب صوت بر اساس ساختارشان به دو دسته جاذب های غیر متخلخل و متخلخل دسته بندی می‌شوند.

جاذب‌های غیرمتخلخل (جاذب‌های انعکاسی)

دو نوع جاذب غیر متخلخل وجود دارد که بیشتر در صنایع کاربرد دارند. پنلی (غشایی) و Helmholtz. جاذب‌های پنلی سبک و نازک هستند و بطور خاص برای جذب امواج صوتی با فرکانس بالا ساخته شده‌اند. مقاومت ساختاری پنل سبب جذب صوت توسط آن می‌شود. جاذب‌های پنلی بر اساس هندسه آنها و مشخصات لرزه‌ای ساختاری آنها شناخته می‌شوند.

جاذب‌های Helmholtz یا جاذب‌های حفره‌ای ساختارهای سوراخ‌داری هستند که دارای حفرات بسیار کوچکی می‌باشند. مثال آنها آسترهای ضد صدایی هستند که درون پوسته موتور هواپیماها مورد استفاده قرار می‌گیرند تا صدای تولید شده از مراحل فشرده سازی و احتراق هوا را خفه کنند. ساختارهای مشابهی در فن ها و هواکش‌های سیستم سرمایش/گرمایش و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جاذب‌های متخلخل

جاذب‌ صوتی متخلخل موادی هستند، که ممکن است در یک سیستم تحت عناوین دیگری مانند عایق حرارتی برودتی مورد استفاده قرار گیرند، اما دارای خواص جذب صوت هم هستند. مواد جاذب مانند پشم معدنی، فایبرگلاس یا فوم های متخلخل، انعکاس صوت را کاهش می‌دهند.

جاذب‌های متخلخل در حقیقت عایق‌های حرارتی هستند که با تمهیدات ویژه‌ای به منظور کاربرد به عنوان جاذب صوت مورد استفاده قرار می‌گیرند. جاذب‌های متخلخل بیشتر برای جذب فرکانس های بالا مناسب هستند و رعایت ضخامت آنها بر اساس طول موج های مختلف بسیار مهم است.

مشخصات و خصوصیات فیزیکی جاذب‌های متخلخل

انتشار صوت در مواد مختلف پدیده‌ای است که توسط خصوصیات فیزیکی ماده متخلخل مدیریت می‌شود، تخلخل نامی (Ø)، انحنا (q)، مقاومت جریان (σ)، طول مشخصه ویسکوز (Ʌ) و طول مشخصه حرارتی (Ʌ’).

تخلخل

به عنوان نسبتی بین احجام متخلخل بهم پیوسته (احجام هوایی در حفرات باز) نسبت به حجم کلی شناخته می‌شود. اغلب جاذب‌های تجاری دارای تخلخل بزرگی هستند (بالاتر از ۰.۹۵). تخلخل بالاتر به معنی تأثیرگذاری راحت تر بین فازهای جامد-سیال است که سبب تضعیف بیشتر صوت می‌شود.

که در آن:

V_۰: حجم فضای بهم پیوسته

V_T: حجم کلی ماده متخلخل

هستند.

نویسنده : مهندس پدرام بداقی

جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید. و یا به شبکه های اجتماعی

مراجعه بفرمایید.