عایق صدا شامل تکنیکهای مختلفی است که برای جلوگیری از انتقال صدا طراحی شدهاند. رویکردهای متداول شامل افزایش فاصله بین منبع صدا و شنونده، اجرای استراتژیهای جداسازی، به کارگیری موانع نویز برای بازتاب یا جذب انرژی صوتی، استفاده از ساختارهای میرایی مانند حفرههای صدا برای جذب صدا، یا استفاده از سیستمهای تولید صدای فعال ضد نویز است.
روشهای غیرقابل کنترل صدا برای کنترل صدا و نویز استفاده میشوند. عایق صوتی به طور موثری انتشار امواج صوتی مستقیم را از مبدأ به گیرنده ناخواسته با به کارگیری راهبردی فاصله و قرار دادن موانع فیزیکی در مسیر صدا کاهش میدهد.
بهعلاوه، تکنیکهای عایق صوتی قادر به سرکوب امواج صوتی غیرمستقیم نامطلوب هستند، از جمله بازتابهایی که باعث ایجاد پژواک و رزونانس میشوند.
روششناسی
جذب صدا
مواد جاذب صدا سطوح فشار صدا را در فضاهای بسته مانند حفره ها، محفظه ها یا اتاق ها تنظیم می کنند. مواد جاذب مصنوعی معمولاً متخلخل هستند که نمونه آن فوم های سلول باز مانند فوم آکوستیک یا فوم عایق صدا است. مواد جاذب الیافی، از جمله سلولز، پشم معدنی، فایبرگلاس و پشم گوسفند، اغلب برای کاهش فرکانسهای تشدید در حفرههای ساختاری (مانند عایق دیوار، کف یا سقف) استفاده میشوند که مزایای عایق صوتی و حرارتی را ارائه میدهند. هم مواد جذبی فیبری و هم متخلخل در ساخت پانلهای آکوستیک ضروری هستند که بازتاب صدا را در اتاق کاهش میدهند و در نتیجه درک گفتار را افزایش میدهند.
جاذب متخلخل
جاذبهای متخلخل، که معمولاً شامل فومهای لاستیکی سلول باز یا اسفنجهای ملامینه میشوند، صدا را از طریق اتلاف انرژی اصطکاکی در ماتریکس سلولی خود کاهش میدهند. این فومهای سلول باز کارایی بالایی در جذب نویز در طیف وسیعی از فرکانسهای متوسط به بالا نشان میدهند، اگرچه ممکن است عملکرد آنها در فرکانسهای پایینتر کاهش یابد. ویژگیهای جذب دقیق فوم سلول باز متخلخل به پارامترهای مختلفی از جمله اندازه سلول، پیچ خوردگی، تخلخل، ضخامت مواد و چگالی بستگی دارد.
متمایز کردن جزء جذبی در عایق صدا از عملکرد پانلهای جاذب صدا که در درمانهای آکوستیک استفاده میشوند، بسیار مهم است. در زمینه عایق صدا، جذب در درجه اول به کاهش فرکانس های تشدید درون یک حفره از طریق قرار دادن استراتژیک عایق بین عناصر ساختاری مانند دیوارها، سقف ها یا کف اشاره دارد. برعکس، پانلهای آکوستیک با کاهش انعکاسهایی که سطح کلی صدا را در اتاق منبع تقویت میکنند، معمولاً پس از اتمام عایقبندی اولیه دیوارها، سقفها و کفها، به درمان صوتی کمک میکنند.
دستگاههای جذب تشدید
پانلهای تشدید کننده، تشدید کنندههای هلمهولتز و سایر دستگاههای جذب تشدید با میرایی امواج صوتی در طول بازتابشان عمل میکنند. برخلاف جاذبهای متخلخل، جاذبهای تشدید حداکثر کارایی را در فرکانسهای کم تا متوسط نشان میدهند و ویژگیهای جذب آنها معمولاً روی یک باند فرکانسی باریک تنظیم میشوند.
مکانیسم های میرایی
مکانیسمهای میرایی برای کاهش رزونانس در یک فضای بسته به کار میروند که این امر از طریق جذب صدا یا تغییر جهت از طریق بازتاب یا انتشار انجام میشود. در حالی که جذب سطح کلی صدا را کاهش می دهد، تغییر جهت می تواند صدای نامطلوب را با کاهش انسجام آن بی ضرر یا حتی سودمند کند. میرایی را می توان به طور خاص برای کاهش رزونانس صوتی در هوای محیط یا کاهش رزونانس مکانیکی در اجزای ساختاری خود اتاق یا محتویات آن اعمال کرد.
راهبردهای جداسازی
جداسازی شامل ایجاد یک جدایی فیزیکی بین یک منبع صوتی و هر جرم پیوسته است، در نتیجه مسیر انتقال مستقیم انرژی صوتی را مسدود میکند.
جداسازی فضایی
چگالی انرژی امواج صوتی با افزایش فاصله انتشار کاهش می یابد. در نتیجه، افزایش جدایی فضایی بین گیرنده و منبع منجر به کاهش تدریجی شدت صدا در محل گیرنده می شود. در یک محیط معمولی سه بعدی، با فرض یک منبع نقطه ای و یک گیرنده نقطه ای، شدت امواج صوتی مطابق با قانون مربع معکوس نسبت به فاصله از منبع کاهش می یابد.
بارگیری انبوه
ترکیب مواد متراکم در درمان های عایق صدا به طور موثری مانع از انتقال امواج صوتی از طریق عناصر ساختاری مانند دیوارها، سقف ها یا کف می شود. نمونه هایی از این مواد عبارتند از وینیل بارگذاری شده انبوه (MLV)، تخته گچی یا دیوار خشک مخصوص عایق صوتی، تخته سه لا، تخته فیبر، بتن و لاستیک. کارایی مواد عایق صدا در تضعیف صدا در محدوده فرکانس های مختلف تحت تأثیر عرض و چگالی متنوع آنها است.
بازتاب صوتی
انعکاس امواج صوتی در مواجهه با یک رسانه منوط به عدم تشابه مواد است. به عنوان مثال، صدا در تعامل با سطح بتنی در مقایسه با برهمکنش آن با محیط نرمتری مانند فایبرگلاس، الگوی بازتابی مشخصی از خود نشان میدهد. در زمینههای بیرونی، مانند مهندسی بزرگراه، سازههایی مانند خاکریزها یا پانلهای تخصصی اغلب برای هدایت امواج صوتی به سمت آسمان استفاده میشوند.
نشر
برای کاهش پژواک های مشکل ساز ناشی از انعکاس های چشمی روی سطوح سخت و صاف، می توان یک پخش کننده صوتی نصب کرد که به طور موثر صدا را به طور یکنواخت در جهات مختلف پخش می کند.
کنترل نویز فعال
سیستمهای کنترل نویز فعال از یک میکروفون برای ضبط صدای محیط استفاده میکنند که متعاقباً توسط رایانه آنالیز میشود. سپس سیستم امواج صوتی با قطبیت مخالف (تغییر فاز 180 درجه در تمام فرکانس ها) را از طریق یک بلندگو تولید می کند که منجر به تداخل مخربی می شود که به طور قابل توجهی نویز اصلی را کاهش می دهد.
برنامه ها
تنظیمات مسکونی
ابتکارات کاهش صدای مسکونی برای کاهش یا حذف تأثیر نویز خارجی طراحی شدهاند. برای ساختمانهای مسکونی موجود، تمرکز اصلی چنین برنامههایی معمولاً شامل پنجرهها و درها میشود. درهای چوب جامد در مقایسه با همتایان توخالی، تضعیف صدای بالاتری را ارائه می دهند. پرده ها همچنین می توانند به میرایی صدا کمک کنند، یا از طریق ترکیب مواد سنگین خود یا با ترکیب اتاق های هوا، که معمولا به عنوان لانه زنبوری شناخته می شوند. پیکربندی های لانه زنبوری تک، دو و سه لانه زنبوری قابلیت میرایی صدا را به تدریج افزایش می دهند. یکی از محدودیتهای اساسی پردهها برای عایقسازی صدا، عدم وجود مهر و موم لبهها است، اگرچه میتوان با یکپارچهسازی مکانیسمهای آببندی مانند بستهای قلاب و حلقه، چسبها، آهنرباها یا سایر مواد مناسب تا حدی این مشکل را برطرف کرد. ضخامت شیشه یک عامل مهم در ارزیابی انتقال صدا است. هنگامی که به درستی در قاب پنجره و دهانه دیوار آب بندی می شود، پنجره های دوجداره عموماً عایق صوتی بهتری نسبت به پنجره های تک جداره ارائه می دهند.
با این وجود، شیشه های دوجداره حرارتی معمولی اغلب به دلیل پدیده رزونانس، عملکرد نامناسبی را در برابر صدای ترافیک با فرکانس پایین نشان می دهند. شیشههای آکوستیک چند لایه، که یک لایه بینالمللی میرایی ارتعاش را ادغام میکند، برای ارتقای رتبهبندی کلاس انتقال در فضای باز-داخلی (OITC) استفاده میشود. OITC یک معیار تخصصی است که برای تعیین کمیت اثربخشی عایق صدا در برابر منابع سر و صدای حمل و نقل، از جمله هواپیما، قطار و اتومبیل توسعه یافته است.
کاهش نویز قابل توجهی را می توان با افزودن یک پنجره داخلی ثانویه نیز انجام داد. این روش شامل حفظ پنجره خارجی موجود در حین نصب یک نوار لغزنده یا پنجره آویزان در دهانه دیواری یکسان است.
در ایالات متحده، اداره هوانوردی فدرال (FAA) مداخلات کاهش صدا را برای اقامتگاههایی که در محدودههای نویز قرار دارند، جایی که میانگین سطح صدا برابر یا بیشتر از 65 SPL است، ارائه میکند. این ابتکار جزء برنامه عایق صدای مسکونی آنهاست که درهای ورودی چوبی با هسته جامد و همچنین پنجره ها و درهای طوفانی را فراهم می کند.
سقف ها
به عنوان یک اقدام اولیه برای عایق صوتی سقف، آب بندی شکاف ها و شکاف ها در اطراف سیم کشی برق، لوله های آب و کانال کشی با درزگیری صوتی یا فوم اسپری، به طور قابل توجهی صدای ناخواسته را کاهش می دهد. درزگیری صوتی نیز باید در امتداد محیط دیوار و اطراف همه فیکسچرها و کانالها اعمال شود تا آببندی درمان افزایش یابد. عایق پشم معدنی به دلیل چگالی و مقرون به صرفه بودن نسبت به مواد جایگزین، اغلب برای عایق صدا انتخاب می شود. کاربرد عایق فوم اسپری باید به پر کردن فضاهای خالی و ترک ها یا به عنوان یک لایه نازک 1-2 اینچی قبل از نصب پشم معدنی محدود شود. فوم اسپری خشک شده و سایر فوم های سلول بسته می توانند به عنوان رسانای صدا عمل کنند. فوم اسپری فاقد تخلخل کافی برای جذب صدا و چگالی کافی برای مسدود کردن صدا است.
یک تکنیک موثر برای کاهش نویز ضربه شامل اجرای "کانال های جداسازی ارتجاعی" است. این کانال ها برای جدا کردن دیوار خشک از تیرچه ها عمل می کنند و در نتیجه انتقال ارتعاشات را کاهش می دهند.
دیوارها
به استثنای خلاء بدون هوا، جرم تنها روش برای جلوگیری از انتقال صدا باقی می ماند. این جرم می تواند شامل موادی مانند دیوار خشک، تخته سه لا یا بتن باشد. وینیل بارگذاری شده با جرم (MLV) برای تضعیف یا کاهش امواج صوتی بین لایههای جرم استفاده میشود. استفاده از ترکیب میرایی ویسکوالاستیک یا MLV امواج صوتی را به انرژی حرارتی تبدیل میکند و در نتیجه آنها را قبل از انتشار به لایههای جرم بعدی ضعیف میکند. برای اثربخشی بهینه عایق صدا، ترکیب لایههای جرم متعدد، با عرض و چگالی متفاوت، بسیار مهم است. نصب دیوار خشک مخصوص عایق صدا به دلیل ارزش بالای آن در کلاس انتقال صدا (STC) توصیه می شود. هنگامی که با یک ترکیب ویسکوالاستیک ترکیب می شود، دیوار خشک عایق صدا می تواند به سطوح کاهش نویز بیش از STC 60 دست یابد.
عایق پشم معدنی معمولاً برای پر کردن حفرههای دیوار استفاده میشود. استفاده از دو لایه عایق ممکن است لازم باشد، مشروط به عملکرد صوتی هدفمند. پریزهای برق، کلیدهای چراغ و جعبه های اتصال نشان دهنده آسیب پذیری های حیاتی در تاسیسات عایق صدا هستند. این محفظه های الکتریکی نیاز به کپسوله شدن با خاک رس یا بتونه صوتی دارند که متعاقباً توسط وینیل بارگذاری شده انبوه (MLV) پشتیبانی می شود. هنگام نصب صفحات کلید، پوشش های خروجی، و وسایل روشنایی، درزگیر صوتی باید به دقت در اطراف محیط آنها اعمال شود.
سیستم های کفپوش
جداسازی صوتی بین تیرچه های کف و تخته چندلای کف زیرین، که از طریق نوار تیرچه نئوپرن یا فاصله دهنده های لاستیکی U شکل به دست می آید، به کفپوش عایق صوتی موثر کمک می کند. ادغام یک لایه تخته سه لا اضافی که با یک ترکیب ویسکوالاستیک پیوند خورده است، می تواند تضعیف صدا را بیشتر کند. وینیل انبوه (MLV)، هنگامی که با لاستیک سلول باز یا کف کف سلول بسته ترکیب می شود، به طور قابل توجهی انتقال صدا را کاهش می دهد. پس از اجرای این روش ها، ممکن است کفپوش یا موکت چوبی سخت نصب شود. قرارگیری استراتژیک فرشها و مبلمان میتواند انعکاس صدای نامطلوب در فضای داخلی را کاهش دهد.
طراحی Room-Within-A-Room
تکنیک ساخت اتاق درون اتاق (RWAR) به عنوان یک استراتژی موثر برای عایقسازی صدا عمل میکند و از انتقال نامطلوب آن به محیطهای خارجی جلوگیری میکند.
حالت غالب انتقال صدا از فضای داخلی به محیط بیرونی آن، انتقال مکانیکی است. ارتعاشات مستقیماً از طریق اجزای ساختاری جامد از جمله سنگ تراشی، الوار و سایر مواد سفت و سخت منتشر می شوند. پس از برخورد با عناصری مانند دیوارها، سقف ها، کف ها یا پنجره ها که به عنوان تخته های صوتی رزونانس عمل می کنند، این ارتعاشات در فضای مجاور تقویت شده و قابل شنیدن می شوند. انتقال مکانیکی سرعت، کارایی و پتانسیل تقویت برتری را در مقایسه با انتقال هوا با شدت اولیه معادل نشان میدهد.
فم صوتی و سایر مواد جاذب صدا، کارایی محدودی در کاهش چنین ارتعاشات ارسالی نشان میدهند. کاهش موثر این انتقال مستلزم قطع ارتباط فیزیکی بین اتاق مولد نویز و محیط خارجی است. این فرآیند به طور رسمی جداسازی صوتی نامیده می شود.
برنامه های تجاری
آکوستیک معماری در محیطهای تجاری مختلف، از جمله رستورانها، مؤسسات آموزشی، دفاتر شرکتها، و امکانات مراقبتهای بهداشتی برای به حداقل رساندن سطح سر و صدا برای ساکنان استفاده میشود. در ایالات متحده، اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) مقررات خاصی را که مدت زمان قرار گرفتن در معرض کارگران را در آستانههای صوتی تعریفشده تعیین میکند الزامی میکند.
افزایش کیفیت آکوستیک یک محیط به وضوح نتایج یادگیری دانشآموز، تمرکز، و ارتباط معلم و دانشآموز را برای مربیان و یادگیرندگان بهبود میبخشد. یک تحقیق تحقیقاتی در سال 2014 توسط Applied Science نشان داد که 86٪ از دانش آموزان بهبود درک مربی را گزارش کردند، و 66٪ سطوح تمرکز بالاتری را به دنبال ادغام مواد جاذب صدا در محیط های کلاس تجربه کردند.
آکوستیک خودرو
عایقهای صوتی خودرو برای کاهش یا از بین بردن تأثیر نویز خارجی، بهویژه صدای موتور، اگزوز و لاستیکها در طیف فرکانس وسیع تلاش میکنند. نصب مواد میرایی پانل باعث کاهش ارتعاشات در پانل های بدنه خودرو می شود که معمولاً توسط منابع صوتی پرانرژی متعدد در حین کار خودرو تحریک می شوند. وسایل نقلیه صداهای پیچیده زیادی تولید می کنند که در پاسخ به شرایط رانندگی و سرعت عملیاتی متفاوت است. کاهش قابل توجه نویز، که تا 8 دسی بل می رسد، از طریق ترکیب استراتژیک انواع مواد قابل تحقق است.
محدودیت های محیط خودرو، ضخامت مجاز مواد را محدود می کند. با این حال، ترکیبی از عوامل میرایی، موانع، و جاذب اغلب استفاده می شود. مواد معمولی مورد استفاده شامل نمد، فوم، پلی استر و مخلوط های مختلف پلی پروپیلن است. بسته به مواد خاص انتخاب شده ممکن است عایق رطوبتی لازم باشد. در طول ساخت خودرو، فوم آکوستیک را می توان به صورت استراتژیک در مناطق مختلف اعمال کرد تا صدای کابین را کاهش دهد. فوم ها مزایای نصب را از نظر مقرون به صرفه بودن و عملکرد ارائه می دهند، زیرا می توانند پس از استفاده حفره ها را پر کنند و در نتیجه از نشتی و جلوگیری از ورود گازهای خاص به داخل خودرو جلوگیری کنند. عایق صوتی خودرو به طور موثر صدای باد، موتور، جاده و لاستیک را کاهش می دهد. سطح صدای خودروی داخلی را می توان با اقدامات عایق صدا بین 5 تا 20 دسی بل کاهش داد.
مواد میرایی سطحی در کاهش نویز ناشی از سازه بسیار موثر هستند. مواد میرایی غیرفعال از اوایل دهه 1960 در صنعت هوافضا استفاده شده است. پیشرفتهای بعدی در تولید مواد و ایجاد ابزارهای تحلیلی و تجربی کارآمدتر برای توصیف رفتارهای دینامیکی پیچیده، پذیرش این مواد در بخش خودرو را تسهیل کرد. در حال حاضر، تعداد زیادی لنت میرایی ویسکوالاستیک معمولاً به بدنه خودرو چسبانده میشوند تا حالتهای پانل ساختاری درجه بالاتر را کاهش دهند، که به طور قابل توجهی به صدای کلی کابین کمک میکند. از لحاظ تاریخی، تکنیکهای تجربی برای بهینهسازی ابعاد و محل قرارگیری تیمارهای میرایی مورد استفاده قرار گرفتهاند. به طور خاص، آزمایشهای ارتعاش سنج لیزری اغلب بر روی ساختارهای بدن به رنگ سفید انجام میشوند که امکان جمعآوری سریع دادهها را در نقاط اندازهگیری متعدد با وضوح فضایی بالا فراهم میکند. با این وجود، آزمایش جامع وسیله نقلیه تا حد زیادی غیرعملی باقی میماند و ارزیابیهای زیرسیستم فردی را ضروری میکند و در نتیجه کاربرد سریع و کارآمد این فناوری را محدود میکند. به عنوان یک جایگزین، ارتعاشات ساختاری را می توان با استفاده از سنسورهای سرعت ذرات که در مجاورت یک سازه ارتعاشی قرار دارند، به صورت صوتی تعیین کرد. تحقیقات متعدد کارایی سنسورهای سرعت ذرات را برای مشخص کردن ارتعاشات ساختاری نشان دادهاند، در نتیجه کل فرآیند آزمایش را در صورت ادغام با روشهای اسکن تسریع میکنند.
موانع نویز
از اوایل دهه 1970، ساخت موانع صوتی در امتداد بزرگراه های اصلی به یک روش استاندارد در ایالات متحده و سایر کشورهای صنعتی تبدیل شده است. هدف این موانع محافظت از ساکنان مجاور در برابر سر و صدای مزاحم جاده است. اداره بزرگراه فدرال (FHWA)، با همکاری اداره بزرگراه های ایالتی (SHA)، مقررات فدرال (23 CFR 772) را اجرا کرد که هر ایالت را موظف می کند سیاست خود را برای کاهش صدای ترافیک بزرگراه ها ایجاد کند. روشهای مهندسی تخصصی برای پیشبینی هندسههای بهینه برای طرحهای مانع نویز در زمینههای خاص دنیای واقعی توسعه یافتهاند. موانع صوتی را می توان از مواد مختلفی از جمله چوب، سنگ تراشی، خاک یا ترکیبی از آنها ساخت.
انتقال آکوستیک
- انتقال صوتی
- Acoustiblok
- تست شنوایی
- آلودگی صوتی
- تنظیم نویز
- استودیو ضبط