تحقیق مقاله تعریف جذب - جذب آکوستیکی

مفهوم جذب [1]در آکوستیک اتلاف انرژی به هنگام برخورد موج صدا به یک سطح و سپس انعکاس آن است. کلمه «جذب» رااغلب اشخاص عادی برای بیان عمل یک اسفنج هنگامی که آب را به خود می کشد، به کار می گیرند، که این معنا شامل آکوستیک نمی شود. آب جذب شده توسط اسفنج دوباره در دسترس خواهد بود، اما نوفه «جذب» شده توسط آکوستیک تایل را نمی توان دوباره به دست آورد. زیرا به صورت حرارت تلف شده است. مفهوم جذب آکوستیکی در درجه نخست شامل فضاهای داخلی می شود. اگر دیواری وجود نداشته باشد، صدا فقط در اثر افزایش فاصله منبع کاهش می یابد.

اگر فرض کنیم که یک موج با انرژی تابشی معینی با زاویه ای تصادفی به سطحی برخورد کند، مقداری از انرژی تابشی به طرف محیطی که سرچشمه شعاع تابشی در آن قرار گرفته است، منعکس می شود و بقیه انرژی تابشی به داخل ماده سطح مزبور نفوذ و غالباً از میان آن عبور می کند. با استفاده از روش شعاعی ضریب جذب به صورت زیر تعریف می شود

انرژی باز تابشی-1

انرژی تابشی

بنابراین ضریب جذب نمایانگر نسبتی از انرژی صوتی تلف شده به انرژی سرچشمه صداست که مقدار آن از صفر تا یک متغیر است( یعنی از صفر تا صددرصد) بنابراین اگر ضریب جذب مساوی صفر باشد، به این معناست که انرژی تلف شده و تمام صدا در فضایی که سرچشمه در آن است باقی می ماند. این بدان معنی است که تمام دیوارهایاز نظر آکوستیکی «سخت» هستند و انرژی باتابیده شده با انرژی تابشی برابر است. همان طور که این ضریب به سمت 1.0 میل می کند، یعنی انرژی بیشتر و بیشتر تلف شده است و انرژی بازتابشی رفته رفته جزء کوچکتری از انرژی تابیده شده خوهد شد. از نظر آکوستیکی به چنین سطحی «نرم» گفته می شود.

به طریق مشابه ضریب عبوری را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

انرژی عبور کرده - 1

(فرمول در فایل اصلی موجود است)

انرژی تابشی

انرژی کلی از جمع ضریب جذب و ضریب عبوری به صورت زیر به دست می آید.

از اتلافی که به علت اصطحکاک به وجود می آید (تبدیل به حرارت) صرفنظر شده است. این اتلاف بر اثر اصطحکاک، بسیار اتلاف ناچیزی است، حتی در بالاتری مقدارش. بعداً خواهیم دید.

 مقدار عددی ضریب جذب همان طور که قبلاً گفته شد، برای تمام موارد شناخته شده مقداری معین بین 1% (یک درصد) برای سطوح بسیار سخت مثل فولاد صیقلی یا بتن فشرده تا 99% برای مواد بسیار جاذب است. ضریب جذب یک پنجره باز 100 درصد  در نظر گرفته می شود.

بعضی ازکارخانه ها مواد جاذب آکوستیکی با ضریب جذب بالاتر از یک (یعنی جذب بهتر از 100 درصد) را هم در فهرستهای خود گنجانیده اند که البته این کار، سود بردن از فقدان دانش پایه ای در مورد مفهوم جذب است.

در مورد تولیداتی که معمولاً با نام « یونیت جاذب »  مشخص می شوند، ماده جاذب مثل جعبه کوچکی که روی دیوار نصب شده باشد، نسبت به سطح  دیواره برآمده است. سطح بیرون آمده از دیوار تماماً با مواد جاذب پوشیده شده است، ولی جعبه به اندازه یک وجه خود از سطح دیورار را اشغال می کند. بنابراین، در این حالت در هر فوت مربع دیوار جذب بیشتری نسبت به حالتی که سطح دیوار به طور عادی پوشیده شده باشد، خوهیم داشت. بنابراین سازندگان ضریب جذب این تولیدات را بیشتر از صد درصد ذکر می کنند. حال اگر این یونیتها متصل به هم نصب شوند، به طوری که صدا ب وجه های کناری برخورد نداشته باشد، ادعاهای سازندگان تحقق نخواهد یافت. برای اینکه یونیتهای جاذب موثر باشند، باید با فاصله از یکدیگر قرار بگیرند. در غیر اینصورت جذب در هر فوت مربع سطح دیوار به کمتر از صد درصد نزول می کند.

ضریب جذب همچنین تابعی از فرکانس امواج صداست. طول موجهای کوتاهتر (فرکانسهای بالا) نسبت به طول موجهای بزرگتر ( فرکانسهای کمتر) خاصیت نفوذ بیشتری در دیوارها دارند و آسانتر به انرژی حرارتی تبدیل می شود. درفرکانسهای بالاتر نسبت به فرکانسهای پایین عموماً ضریب جذب بالاتری داریم.

یکی از خواص عمومی برای اینکه مواد جاذب موثر واقع شوند، داشتن سطح شفاف یا غیر حایل برای امواج صداست. همان طور که شیشه برای نور شفاف محسوب می شود، مواردی هم برای عبور صدا شفاف هستند. دیگر اینکه مواد جاذب صدا باید دارای مکانیز می باشند که امواج صوتی، هنگام عبور از آنها در اثر اصطحکاک به انرژی حرارتی تبدیل بشوند.

شفافیت برای صدا را می توان توسط سطوح پر منف، یا مواد سخت سوراخ سوراخ شده همراه با مواد متخلخل و یا به وسیله پوشاندن مواد متخلخل با یک پرده خیلی سبک وزن، نازک، انحناپذیر و غیر قابل عبور برای هوا تأمین کرد. همه اینها اثر جذب کنندگی مشابهی دارند، اختلاف درنوع محیطی است که در آن مورد استفاده قرار می گیرند. همه انواع ذکر شده که مجموعه ای از جرمها هستند، به عنوان راکتانس آکوستیکی عمل می کنند و به هرحال همه آنها با افزایش فرکانس نسبت به حالت مطلوب طرح، شفافیت کمتری در مقابل صدا از خود نشان می دهند

مقاومت جریانی [2]

(فرمول در فایل اصلی موجود است)

ساختمان داخلی مواد یعنی تاروپود  و بافت داخلی و فضاهای خالی ما بین آنها عامل ایجاد اصطحکاک و در نتیجه مقاومت در برابر حرکت موجی است. پس از داخل شدن صدا به ماده، از دامنه آن کاسته می شود. این کاهش به دلیل وجود اصطحکاکی است که موج در کوشش خود برای حرکت از میان ماده با ان روبرو می شود. بنابراین، انرژی موج کاهش می یابد. کمیت اصطحکاک به وسیله مقاومت ماده در مقابل جریان هوا از میان آن توصیف و با نام مقاومت جریانی به صورت زیر بیان می شود.

افت فشار در دو طرف نمونه

= مقاومت جریانی

سرعت هوا در عبور از نمونه

واحدهای مقاومت جریانی به صورت زیر تعیین می شوند:

ثانیه - دین

= واحد های مقاومت جریانی

سانتی متر معکب

(تعریف واحد) ریلی

=

(فرمول در فایل اصلی موجود است)

مقاومت جریانی را باید به صورت محدود به کار بر د. در بیشتر مواد، مقاومت جریانی متناسب با چگالی ماده است. هر حجمی از هوا در پشت ماده( یعنی پشت سطحی که در معرض برخورد با صدا قرار می گیرد) یک اثر مهم روی مقاومت جریانی آن ماده دارد زیادتر شدن فاصله هوایی پشت ماده عامل اساسی کنترل کننده ای است که عمل ماده را روی فرکانسهای پایین افزایش می دهد. برای مثال فرکانس پایین قطع برای فاصله هوایی به صورت زیر بیان می شود:

جایی که C سرعت صوت بر حسب فوت بر ثانیه و D عمق فلاصله هوایی در پشت نمونه بر حسب فوت است. بنابراین هر چه فاصله هوایی بیشتر باشد، محدوده فرکانسهای پایین بیشتر جذب می شوند. در مورد چگونگی جذب امواج صوتی توسط یک ماده، نظریه های زیادی پیشنهاد شده است.

طبق پیشنهاد السون[3] ضریب جذب را می توان به صورت زیر بیان کرد:

که در آن Z برابر امپدانس بر حسب

اهم آکوستیکی

سانتی متر مربع

 یا  چگالی هوا بر حسب  برابر سرعت صوت بر حسب هستند .(تذکر : السون این نمادها را استفاده کرده است)

بر حسب پارامترهای فیزیکی ماده، السون امپدانس مختلط را چنین تعریف می کند:

جائیکه

 مقاومت آکوستیکی DC مربوط به ماده در واحد حجم d ضخامت نمونه بر حسب سانتی متر

m نسبت دانستیه موثر هوا در روزنه های ماده به دانستیه هوا در حالت آزاد j ضریب موهومی  

سرعت زاویه یعنی

P ضریب پر منفذی یا حجم هوای درون منافذ   ؟؟

مقاومت آکوستیکی RDC  را می توان با تعیین افت فشار در دو طرف نمونه ماده برای یک حجم مناسب هوا که از ماده عبور می کند به دست آورد بنابراین:

مقدار m در معادله (7) مجهول است. این مقدار به حرکت تارو پود ماده نیز حرکت خود ماده بستگی دارد. مقدار m را می توان 5/1 فرض کرد، این مقدار بیانگر خاصیت ماده در پیروی کردن از حرکات است و یا به بیان دیگر مقیاسی برای خاصیت خمش ماده است.