Анализ свойств, звукоизоляции и звукопроницаемости материалов. Методы и свойства их измерения

Границы воспринимаемого слухом частотного диапазона довольно широки (20-20000 Гц). Вследствие ограниченного числа нервных окончаний, расположенных вдоль основной мембраны, человек запоминает

Анализ свойств, звукоизоляции и звукопроницаемости материалов. Методы и свойства их измерения

Дипломная работа

Физика

Другие дипломы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Введение

 

Источники звука, как правило, работающие механизмы, оказывают вредное воздействие для окружающей среды, включая растительный мир, человека и живые организмы, могут нести разрушительный характер для различных конструкций особенно в условиях резонанса.

Несмотря на то, что акустическая энергия может быть использована в качестве производительного или преобразующего фактора в производственных процессах, чаще всего необходима защитная звукоизоляция, поэтому исследования, изучения теории акустических сигналов, разработка конструкций защитной изоляции, эксперименты и исследования в этой области являются актуальными.

Для обеспечения должной защиты человека от шума главное значение приобрели конструкции защитной звукоизоляции и звукопроницаемости.

Разработка приборов и методов контроля качества звукоизоляции и звукопроницаемости позволяет предотвратить и оградить человека, механизмы от вредного влияния акустических волн.

Приборов для определения звукоизоляции существует кране много, одним из них является акустический интерферометр

Целью данного дипломного проекта является рассмотрение теории звукоизоляции и звукопроницаемости, рассмотрение конструкций наиболее эффективно решающих проблему звукоизоляции, управление акустическими потоками. В соответствии с техническим заданием в данном проекте рассматривается в основном вопрос звукоизоляции.

 

1. Анализ состояния вопроса

 

.1 Свойства звукоизоляции и звукопроницаемости материалов

 

Звукоизолирующие преграды, устанавливаемые на пути распространения шума, могут достаточно надежно защищать от него места пребывания человека. Известно, что чем массивнее ограждение, тем лучше оно изолирует помещение от шума, однако требование рационального расходования материальных ресурсов диктует необходимость более полного использования их звукоизоляционных свойств. Поэтому современное проектирование звукоизоляции направлено на обеспечение требуемых акустических условий в помещениях за счет регулируемой звукоизоляции ограждений при минимально возможной их массе. Часто собственная звукоизоляция ограждения снижается вследствие наличия в ограждении щелей и отверстий, а также за счет передачи энергии по смежным конструкциям косвенными путями. Тем более необходимо точнее оценивать степень передачи звуковой энергии непосредственно через ограждение прямым путем.

Под звукопоглощением понимается процесс преобразования энергии звуковых волн в тепловую энергию при распространении звука в среде или при падении звука на границу двух сред.

Наиболее отчетливо процесс звукопоглощения наблюдается в тех случаях, когда на границе с воздушной средой размещают материалы, у которых свойства превращать колебательную энергию звуковой волны в тепловую выражены наиболее ярко. Эта группа материалов (и изделий на их основе) получила название звукопоглощающих.

Звукопоглощающие материалы находят применение в большинстве современных средств защиты от шума. Они входят в состав всех известных устройств для непосредственного поглощения звука акустическими облицовками ограждающих конструкций, для глушения шума, распространяющегося в каналах вентиляционных систем, для изоляции структурного звука и вибраций в качестве упругих прокладок и покрытий, для улучшения изоляции звука в качестве заполнителя и уплотнителя щелей и отверстий

Звукопроницаемость - способность материалов пропускать звук. Характеризуется показателем проницаемости от воздушного и ударного звуков.

Звукоизоляция характеризуется показателем проницаемости от воздушного и ударного звуков.

Под звукоизоляцией , дБ ограждающих конструкций понимается их свойство задерживать часть энергии падающих на них звуковых волн, которое и определяется отношением мощностей падающих волн , и волн, излученных ограждающей конструкцией, :

 

(1.1)

 

Характеристикой процесса прохождения звука является коэффициент , связанный с звукоизоляцией соотношением:

 

.(1.2)

 

Если обозначить коэффициенты отражения через , рассеяния через и поглощения через , то закон сохранения энергии позволяет записать:

, а опосредованная взаимосвязь между звукоизоляцией и звукопоглощением будет выражаться как .

Решение лордом Рэлеем задачи о прохождении звука через бесконечный плоский слой в случае его нормального падения по отношению к слою привело в конечном счете к важному понятию в теории звукоизоляции - к «закону масс». Дальнейшее рассмотрение Л. Кремером прохождения наклонно падающего звука через тонкую бесконечную пластину с дополнительно введенным понятием явления волнового совпадения позволило объяснить существенное снижение звукоизоляции в области частот выше граничной. Последующие исследования в этом направлении дали дополнительную информацию о прохождении звука, в том числе через пластину ограниченного размера. Однако для пластин ограниченного размера в области частот ниже граничной остались невыясненными такие принципиальные задачи, как: причины изменения наклона частотной характеристики звукоизоляции пластин по сравнению с наклоном дБ на 1 октаву, который определяется «законом масс»; превышение фактической собственной звукоизоляции пластин на низких частотах над теоретической звукоизоляцией по «закону масс»; зависимость звукоизоляции от внутренних потерь энергии; сравнительно интенсивное звукоизлучение ограждением при возбуждении его звуковых колебаний воздушным звуком; возможность регулирования звукоизоляции (кроме ее регулирования изменением массы) [1].

Для изучения процесса прохождения звука во всем нормируемом диапазоне частот через ограждение с произвольными размерами в плане, граничными условиями и значениям потерь энергии на внутреннее трение и для решения упомянутых выше задач предлагается другая модель, основанная на вводимом понятии самосогласования (согласования) звуковых полей перед и за ограждением с волновым полем самого ограждения. Предлагаемые в модели расширенные начала о звуковых колебаниях основаны на волновом движении материи, а исходные функции выдерживают требования классических дифференциальных уравнений с последующим выходом из этих рамок по мере усложнения и накопления уровней волновых процессов. Данное положение относится и к волновому вибрационному полю, которое представляет интерес не только как передаточное звено от падающего звука к прошедшему, но и как самостоятельный фундаментальный колебательный процесс [2].

 

.2 Конструкции объектов и звук

 

.2.1 Распространение звука в ограниченном пространстве

При своем распространении звуковые волны, доходя до какой-либо преграды, частично отражаются от нее, а частично ее огибают. Последний эффект определяется дифракционной способностью волн и зависит от соотношения между размерами преграды и длиной волны. Для звуковых волн в воздухе в диапазоне частот 30-15000 Гц дифракция может наблюдаться при размерах преград от нескольких сантиметров до нескольких метров. При встрече звуковых волн с преградами больших размеров дифракционный эффект присутствует только на краях преграды. Часть энергии звуковых волн отражается, а часть поглощается, соотношение этих частей определяется свойствами материала преграды. Для учета этого эффекта введены понятия коэффициентов поглощения и отражения звука. Отношение интенсивности отраженных звуковых волн к интенсивности падающих называется коэффициентом отражения , а отношение поглощенной энергии к падающей - коэффициентом поглощения

 

 

где - интенсивность поглощенной энергии. Если нет дифракции, то . Заметим, что коэффициенты поглощения и отражения зависят от частоты. Отраженные волны интерферируют с падающими волнами и образуют стоячие волны с пучностями и узлами [5].

 

.2.2 Звукопоглощающие материалы и конструкции

Причиной отражения звуковых волн от любой пространственной границы двух сред является неравенство (несогласованность) их волновых акустических сопротивлений. Если волновое акустическое сопротивление воздуха равно , а другой (отражающей) среды - , то по общей теории отражения волн коэффициент отражения по звуковому давлению а для случая плоской падающей волны

 

(1.3)

 

Таким образом, отражающая способность среды тем больше, чем резче отличается ее волновое сопротивление от волнового сопротивления первой среды, например воздуха.

Так как обычно пользуются коэффициентами отражения и поглощения по интенсивности звука, то соответствующий коэффициент отражения , а коэффициент поглощения

 

(1.4)

 

Сопротивления обеих сред в общем случае могут быть комплексными, т. е. и , поэтому абсолютное поглощение (коэффициент отражения, равный нулю) может быть только при равенстве вещественных и мнимых частей сопротивлений и

Отраженные звуковые волны, интерферируя с падающими, образуют стоячие волны с пучностями и узлами. В отсутствии реактивных составляющих волновых сопротивлений у обеих сред фаза отраженной волны может или совпадать с фазой падающей или быть сдвинутой на π в зависимости от того, какое из сопротивлений больше или , т. е. у границы может быть либо пучность, либо узел колебаний.

В общем случае сдвиг фаз между падающей и отраженной волнами получается в интервале между 0 и , поэтому у границы двух сред будет иметь место промежуточное состояние между пучностью и узлом.

Если звуковая волна падает на поверхность среды с большим акустическим сопротивлением (например, стена из мрамора), то непосредственно около нее скорость колебаний будет равна нулю, потому что частицы воздуха, подойдя к стене, будут останавливаться и затем двигаться назад. Это означает, что отраженная волна для скорости колебаний будет иметь противоположную фазу по о

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>