Кіріспе

Дыбыс толқындарынан энергияны сіңіру – бұл дыбыс толқындары кездескен кезде материалдың, құрылымның немесе заттың оларды кері шағылыстырмай, дыбыс энергиясын қабылдауы. Сіңірілген энергияның бір бөлігі жылуға айналады, ал қалғаны сіңіретін дененің ішінде тарайды. Жылуға айналған энергия "жоғалған" деп есептеледі. Дыбыс шығару құрылғысынан шыққан дыбыс бөлме қабырғаларына соққанда, оның энергиясының бір бөлігі бөлмеге кері қайтарылады, бір бөлігі қабырғалар арқылы өтеді, ал үшінші бөлігі қабырғаларға сіңіріледі. Акустикалық энергия ауа арқылы қысымның өзгеруі (немесе деформация) ретінде тарағандай, дәл сол тәсілмен қабырға құрайтын материал арқылы да өтеді. Деформация дыбыс энергиясының бір бөлігін жылуға айналдыру арқылы механикалық шығындарға алып келеді, нәтижесінде дыбыс әлсірейді, көбінесе қабырғаның тұтқырлығына байланысты. Дыбыс өтетін кез келген орта үшін де осындай әлсірету механизмі қолданылады. Сіңірілген дыбыстың үлесі екі ортаның акустикалық кедерісімен анықталады және жиілік пен түсу бұрышына тәуелді болады. Объектінің мөлшері мен пішіні оның толқын ұзындығымен өзара әрекеттескенде дыбыс толқынының мінез-құлқына әсер етеді, тұрған толқындар мен дифракция сияқты толқын құбылыстарын тудырады. Акустикалық сіңіру дыбысты оқшаулауда маңызды рөл атқарады. Дыбысты оқшаулаудың мақсаты – дыбыс энергиясын (әсіресе белгілі бір жиіліктерде) мүмкіндігінше көп сіңіріп, оны жылуға айналдыру немесе белгілі бір жерден алыстату. Жұмсақ, иілгіш немесе кеуекті материалдар (мысалы, маталар) дыбысты жақсы сіңіретін акустикалық изоляторлар болып табылады, ал тығыз, қатты және өткізбейтін материалдар (мысалы, металдар) дыбысты көбірек шағылыстырады. Бөлме дыбысты қаншалықты жақсы сіңіретіні қабырғалардың тиімді сіңіру ауданымен, сондай-ақ жалпы сіңіру ауданымен өлшендіріледі. Бұл оның өлшемдері мен қабырғалардың сіңіру коэффициенттерін пайдалану арқылы есептеледі. Жалпы сіңіру Сабинмен өлшендіріледі және, мысалы, концерт залының дыбыс қайталану уақытын анықтау үшін қолданылады. Сіңіру коэффициенттерін дыбыс қайталану камерасының көмегімен өлшеуге болады, ол эхоагрегаттық камераға керісінше болып табылады (төменде қараңыз).

Жалпы материалдардағы сіңіру коэффициенттері

+ Ең көп қолданылатын материалдардың сіңіру коэффициенттері Материалдар Жиілік бойынша сіңіру коэффициенттері (Гц) 125 250 500 1,000 2,000Акустикалық плитка (тоқтау). 0.80 0.90 0.90 0.95 0.90Кірпіш. 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05Бетон үстіндегі кілем. 0.08 0.25 0.60 0.70 0.72Ауыр матадан жасалған перделер. 0.15 0.35 0.55 0.75 0.70Мәрмәр. 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02Суреттелген бетон. 0.10 0.05 0.06 0.07 0.09Бетонға жабысқан штукатурка. 0.10 0.10 0.08 0.05 0.05Қабырғаға бекітілген фанера. 0.30 0.20 0.15 0.10 0.09Жақсылатылған бетон. 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02Ағаш еден. 0.15 0.11 0.10 0.07 0.06

Анехоикалық камера

Акустикалық эхосыз камера – мүмкіндігінше көп дыбысты сіңіруге арналған бөлме. Қабырғалары жоғары дыбыс сіңіретін материалдан жасалған көптеген бөгештерден тұрады, олар дыбыстың бір бөлігін бөлмеге кері қайтарудың орнына басқа бөгештерге бағыттайды. Бұл камераны эходан дерлік бос етеді, бұл дыбыс көзінің дыбыс қысымы деңгейін өлшеу және түрлі тәжірибелер мен өлшемдер жүргізу үшін пайдалы. Эхосыз камералар бірнеше себепке байланысты қымбатқа түседі және сондықтан жиі кездеспейді. Олар сыртқы ықпалдардан (мысалы, ұшақтар, пойездер, автомобильдер, қар көліктері, лифттер, сорғылар және камера ішіндегі өлшемдерге кедергі келтіретін кез келген дыбыс көзі) оқшауланған болуы керек, сондай-ақ физикалық тұрғыдан үлкен болуы керек. Біріншісі – сыртқы ортаны оқшаулау, көбінесе арнайы салынған, әдетте массивті және қалың қабырғалар, едендер мен төбелерді талап етеді. Мұндай камералар көбінесе үлкен ғимараттың ішінде серіппелерге орнатылған, жеке бөлмелер ретінде салынды. Канаданың Ұлттық зерттеу кеңесінің заманауи эхосыз камерасы бар және олардың құрылыс ерекшеліктері туралы видеоны интернетке жариялаған. Есіктер арнайы жасалуы керек, олардың тығыздағыштары акустикалық жағынан толық болуы керек (шеттерінде тігізгіштердің болмауы керек), егер болса, желдету жүйесі мұқият басқарылуы керек, ал жарықтандыру шусыз болуы керек. Екінші талап, ішінара, бірінші талаптан және бөлме ішіндегі, мысалы, сыналып жатқан дыбыс көзінен туындайтын дыбыс қайталануының алдын алу қажеттілігінен туындайды. Эхоның алдын алу көбінесе қабырғалар, едендер мен төбелерге орнатылған сіңіретін көбікті клиндер арқылы жасалады, ал олар төмен жиіліктерде тиімді болуы үшін физикалық жағынан үлкен болуы керек; сіңірілетін жиіліктер неғұрлым төмен болса, соғұрлым клиндер үлкен болуы керек. Сондықтан эхосыз камера осы сіңіргіштер мен оқшаулау схемаларын орналастыру үшін үлкен болуы керек, бірақ сонымен қатар тәжірибелік құралдар мен сыналып жатқан құрылғыларға орын қалдыруы керек.

Электрлік және механикалық ұқсастық

Дыбыс ортада таралған кезде ортада таралатын энергия, электрлік резисторларда таралатын энергияға немесе механикалық қозғалыс беру жүйелеріндегі механикалық демпферлерде таралатын энергияға ұқсас. Бәрі де резистивті және реактивті элементтер жүйесінің резистивті бөлігімен эквивалентті. Резистивті элементтер энергияны (жылуға қайтымсыз түрде) таратып, реактивті элементтер энергияны сақтайды және босатады (негізгі шығындарды ескермей, қайтымды түрде). Акустикалық ортаның реактивті бөліктері оның көлемдік модулімен және тығыздығымен анықталады, бұл сәйкесінше электрлік конденсатор мен электрлік индукторға, сондай-ақ массаға бекітілген механикалық серіппеге ұқсас. Диссипация тек резистивті элементке байланысты болғандықтан, ол жиілікке тәуелсіз екенін ескеріңіз. Бірақ практикада резистивті элемент жиілікке байланысты өзгереді. Мысалы, көптеген материалдардың дірілдеуі олардың физикалық құрылымын және осымен физикалық қасиеттерін өзгертеді, нәтижесінде «кедергі» эквиваленті өзгереді. Сонымен қатар, сығылу және сиректеу циклы көптеген материалдардағы қысым толқындарының гистерезисін көрсетеді, бұл жиіліктің функциясы болып табылады, сондықтан әр сығылуға сәйкес сиректеу болады және гистерезис салдарынан таралатын энергияның жалпы мөлшері жиілікпен өзгереді. Сонымен қатар, кейбір материалдар Ньютон емес сипатта қабілетті, бұл олардың тұтқырлығын сығылу және кеңею кезіндегі деформация жылдамдығына байланысты өзгертеді, бұл да жиілікке байланысты. Газдар мен сұйықтықтар, әдетте, қатты материалдарға қарағанда аз гистерезис көрсетеді (мысалы, дыбыс толқындары адиабатикалық сығылу мен кеңеюге себеп болады) және көбінесе Ньютондық сипатта болады. Акустикалық ортаның резистивті және реактивті қасиеттерінің үйлесімі акустикалық кедергіні құрайды. Дыбыс толқыны басқа ортамен кездескендегі мінез-құлқы әртүрлі акустикалық кедергілермен анықталады. Электрлік кедергілер сияқты, сәйкес және сәйкессіз жағдайлар болады, энергия белгілі бір жиіліктерде (шамамен 100% дейін) беріледі, ал қалғандарында көбінесе шағылысады (қайтадан, өте жоғары пайыздық үлесте). Күшейткіштер мен динамиктерді жобалау кезінде жүйенің электрлік, механикалық және акустикалық кедергілерін жиілік пен фазалық жауаптың тыңдаушы үшін жеткілікті дыбыс деңгейін қамтамасыз ете отырып, кең спектрде қайта өндірілетін дыбысты мүмкіндігінше аз өзгерту үшін теңестіру қажет. Акустикалық жүйелерді модельдеу үшін электрлік схемаларда ұзақ уақыт бойы қолданылып келе жатқан бірдей (немесе ұқсас) техникаларды пайдалану акустикалық инженерлерге жаңа және қуатты жобалау құралын ұсынды.