Inženieriekārtu akustiskās darbības pamatprincipi, skaņas izolācija, absorbcija, ekranēšana, vibroizolācija

Inženieriekārtu akustiskās darbības pamatprincipi, skaņas izolācija, absorbcija, ekranēšana, vibroizolācija

Trokšņa ekrāni

Barjera ir ekrāns vai brīvi stāvoša siena, ko izmanto gaisa trokšņa kontrolei, novietojot barjeru avotu un uztvērēju. Barjeras vai ekrānus izmanto akustiskajai ekranēšanai gadījumos, kad pilnīga iekārtas vai cita trokšņa avota pārsegšana traucētu tā darbībai. Ekrāna funkcija ir nodrošināt „ēnas zonu” vai samazinātu trokšņa reģionu uztvērējam. Šis reģions ir ierobežots dēļ difrakcijas vai skaņas viļņu izkliedes pie ekrāna augšas un sānu malām. Barjeras ir efektīvas vidējā un augsto frekvenču trokšņa ierobežošanai, bet mazefektīvas zemo frekvenču trokšņa gadījumā. Efektivitāte pakāpeniski samazinās, palielinoties attālumam no barjeras. Šie divi termini tiek bieži izmantoti barjeru un kameru projektēšanā un ir jāizprot. Trokšņa samazināšana (TS) ir skaņas spiediena atšķirība 2 specifiskos punktos barjeras vai kameras iekšpusē un ārpusē, pēc tam, kad tā ir uzstādīta. TS un skaņas izolācijas (SI) vērtības nav vienādas – TS ir atkarīga no akustiskās vides, kamēr SI nav atkarīga no vides.

Kopumā kompozītu starpsienas nav būvētas no viena materiāla, bet būs ar atverēm, logiem, durvīm. Lai izrēķinātu kompozītsienas trokšņa samazinājumu, ir nepieciešams izmantot sienas vidējo skaņas izolācijas vērtību. To var atrast vispirms nosakot vidējo pārvades koeficientu līdzīgā veidā kā tiek atrasts vidējais absorbcijas koeficients. Masas vai biezuma dubultošana vienai sienai rada apmēram 6 dB skaņas izolācijas palielinājumu. Pēc noteikta punkta sasniegšanas ir nepraktiski iegūt augstāku izolāciju vienkārši palielinot masu, biezumu vai abus, jo savādāk gan sienas masa gan izmēri kļūst pārāk lieli. Palielinājums var tikt sasniegts, izmantojot dubultsienu konstrukciju – divu sienu pāris, ko šķir gaisa slānis ir daudz efektīvāks kā tādas pašas masas viena siena. Ja attālums starp sienām ir 30cm vai vairāk, kopējā izolācija ir vienāda ar katras sienas izolāciju summu. Dubultsienas konstrukcijas efektivitāte var tikt palielināta pievienojot papildus skaņu absorbējošus materiālus telpā starp paneļiem. Noteiktās situācijās, kad nepieciešama liela izolācija, materiāli var tikt uzstādīti vairākos slāņos nevis vienā biezā. Prasība ir lai starp slāņiem būtu minimāls mehānisks savienojums izņemot gaisa slāni.

Izmantojot viskoelastīgo slāpēšanu var panākt pārraidītā vai nodotā trokšņa samazinājumu no 2 līdz 20 dB. Divu veidu slāpēšanas metodes ir plaši izplatītas:

• Homogēnā vai brīvā slāņa slāpēšana, saukta arī par virsmas slāpēšanu.
• Ierobežojošā jeb slāņu slāpēšana – tiek izmantots viskoelastīga materiāla slānis starp slāpējamo struktūru un ārējo ierobežojošo slāni.

Gadījumos, kad rupja lietošana var samazināt slāpējošo materiālu, pārklājumu vajadzētu uzklāt uz materiāla otras puses virsmas, kas nav pakļauta tiešai mehāniskai iedarbībai. Reti kad ir nepieciešams noklāt visu virsmu ar slāpējošo materiālu. Optimālā materiāla uzklāšanas vieta ir maksimālās kustības apgabali. Parasti dažas atbilstošās vietās uzklātas plāksnes pietiekami samazinās vibrācijas. Atbilstošās vietas materiāla uzklāšanai var tikt noteiktas izmantojot vairākkārtējus mēģinājumus un mērījumus vai arī izmantojot kompleksu modālo analīzi.

Skaņas enerģija, ko rada vibrējošas virsmas ir atkarīga ne tikai no virsmas kustības ātruma, bet arī no starojošās virsmas laukuma. Vispārīgā gadījumā jebkuru regulāru izmēru laukums ar vienu izmēru lielāku kā viena ceturtā daļā viļņa garuma var izstarot skaņu, kas atbilst šim viļņa garumam gaisā. Panelis kļūst efektīvs skaņas izstarotājs, kad tā izmēri tuvojas skaņas gaisā viļņa garumam. Lielas virsmas var efektīvi izstarot zemās frekvences skaņas, bet mazas virsmas ir spējīgas efektīvi izstarot skaņu ar frekvenci lielāku par 1000 Hz.

Lielu izmēru virsmas, kaut arī vibrē zemās amplitūdās, izstaro lielus skaņas enerģijas apjomus. Tādēļ ir ieteicams izvairīties no lielām virsmām, kas stingri piespirinātas pie iekārtām.

Žalūžijveida sadalītājs sadala lielu gāzes plūsmas laukumu mazākos un šaurākos kanālos. Tas ir īss vājinātājs ar lielu šķērsgriezuma laukumu. Sadalītājā bieži tiek iestrādāti absorbējoši materiāli, lai uzlabotu skaņas slāpēšanas veikumu. Akustiskās žalūzijas tiek lietotas arī lielu ventilācijas sistēmu ieplūdēs. Tās tiek bieži lietotas akustiskajās kamerās, kur nepieciešama ventilācijas izeja. Parasti žalūzijas izmaina galvenās plūsmas virzienu, lai lauztu tiešo trokšņa pārvades līniju no iekšējā trokšņa avota uz apkārtējo vidi.

Akustiskie klusinātāji jeb slāpētāji ir iekārtas, kas radītas lai vājinātu vai/un absorbētu gaisa skaņas viļņus, kas izplatās plūstošā vidē. Tipiski pielietojuma piemēri iekļauj ventilācijas sistēmas, izplūdes un ieplūdes iekārtas, sūkņus un kompresorus. Parasti izmanto trīs veidu trokšņa slāpētājus: a) absorbējošais vai disipatīvais, b) Reaktīvais vai atstarojošais, c) Izkliedējošais vai difūzais.

Aktīvā trokšņa ierobežošana ir process, kurā trokšņa samazināšana tiek veikta to analizējot un radot „prettroksni”, lai iznīcinātu vai samazinātu nevēlamo troksni. Aktīvā trokšņa kontrole var tikt piemērota zemas frekvences tonālam troksnim, kas rodas kabīnēs un austiņās vai platjoslas troksnim kā, piemēram, cauruļvados. Aktīvās trokšņa ierobežošanas pamatprincips ir ilustrēts 3.attēlā. Atskaites vai ieejas mikrofons pārrauga primāro troksni un pārveido skaņas spiedienu elektriskajā signālā. Šo signālu pārsūta kontrolierim, kur tiek ģenerēts jauns signāls. Šis kontroles signāls aktivizē kontroles avotu (skaļruni), kurš savukārt rada iznīcinoši interferenci ar nevēlamo troksni. Kļūdas mikrofons nosaka atlikušo skaņu pēc apstrādes un nodod to tālāk kontrolierim, kas koriģē kontroles signālu, lai optimizētu atlikušā trokšņa ierobežošanas procesu.

Att. 3.