عایقکاری صوتی شامل هر روشی برای کاهش فشار صدای منبع صدا نسبت به گیرندهی مشخص میباشد. راههای متفاوتی برای کاهش صدا وجود دارد: افزایش فاصله میان منبع صدا و گیرنده، استفاده از موانع عبور صدا برای بازتاب یا جذب انرژی موجهای صوتی، کاربرد ساختارهای میراکننده مثل تیغههای (بافل) صدا یا استفاده از ژنراتورهای فعال صدای ضد صدا.
دو مشکل متمایز در طراحی عایقکاری صوتی سیستمهای آکوستیک وجود دارد: برای بهبود صدا درون اتاق (قسمت پژواک را ببینید)، و کاهش نشت صدا از/به اتاقهای مجاور یا محیط بیرون (قسمت کلاس انتقال صدا و ضریب کاهش صدا را ببینید). جهت ایجاد محدودیت در سروصدای ناخواسته میتوان از آرامش آکوستیک و کنترل سروصدا استفاده کرد. به کمک عایقکاری صوتی میتوان موجهای صوتی غیرمستقیم ناخواسته مثل بازتابهایی که باعث اکو و رزونانسهایی که باعث پژواک میشوند را متوقف کرد. به کمک عایقکاری صوتی میتوان انتقال موجهای صوتی مستقیم ناخواسته از منبع به شنونده غیرارادی را با استفاده از فاصله و اشیاء حائل در مسیر صدا کاهش داد.
عناوین
- فاصله
- تعدیل (دمپینگ)
- جذب
- جاذبهای متخلخل
- جاذبهای رزونانس
- بازتاب
- پخش
- اتاق در اتاق
- خنثیسازی سروصدا
- عایقکاری صوتی مسکونی
- عایقکاری صوتی تجاری
- عایقکاری خودرو
- موانع صدا به عنوان عایقکاری صوتی خارجی
- پیوست
- منابع
فاصله
با پخش موجهای صوتی در محیط چگالی انرژی آنها کاهش مییابد، بنابراین افزایش فاصله بین گیرنده و منبع صدا بصورت پیشرونده منتج به کاهش شدت صدا در گیرنده میگردد. در حالت تنظیم سه بعدی معمولی، با یک نقطه منبع و یک نقطه گیرنده، شدت موجهای صوتی به نسبت مربع معکوس فاصله از چشمه کاهش مییابد.
تعدیل (دمپینگ)
دمپینگ به معنای کاهش رزونانس در اتاق، توسط جذب یا تغییر مسیر (بازتاب یا پخش) است. بازتاب سطح کلی صدا را کاهش میدهد، در حالی که تغییر مسیر صداهای ناخواسته را بی ضرر کرده یا حتی با کاهش ارتباط منجر به سودمندی آن میشود. به کمک دمپینگ میتوان رزونانس آکوستیک در هوا ، یا ررزونانس مکانیکی در ساختار اتاق یا وسایل موجود در آن را کاهش داد.
جذب
قسمتی از انرژی صدای جذب شده بجای اینکه انتقال یافته یا بازتاب کند، به صورت خودبهخود به مقدار بسیار کمی گرما در جسم درگیر (جسم جذب کننده) تبدیل میشود. راههای متعددی برای جذب صدا توسط یک ماده وجود دارد. ماده جاذب صدا بوسیله فرکانس توزیع سروصدایی که میبایست جذب شود و پروفیل جذب آکوستیک مورد نیاز تعیین میشود.
جاذبهای متخلخل
جاذبهای متخلخل، که معمولا از جنس فومهای لاستیکی با سلولهای باز یا اسفنجهای ملامینی هستند، صدا را به کمک اصطکاک موجود در ساختار سلولی خود جذب مینمایند. فومهای سلولباز متخلخل جاذبهای بسیار موثر سروصدا در محدوده وسیعی از فرکانسهی متوسط و بالا هستند. دارای عملکردی با تاثیرگذاری کم در فرکانسهی پایینتر میباشند.
پروفیل جذب دقیق فوم متخلخل سلول باز توسط شماری از فاکتورهایی که در ادامه میآیند مشخص میشود:
- اندازه سلول
- انحناء
- تخلخل
- ضخامت ماده
- چگالی ماده
جاذبهای رزونانس
نحوه عملکرد پنلهای رزونانس، رزونانسگرهای هلمهلتز و سایر جاذبهای رزونانس بدین صورت است که در هنگام بازتاب موج صوتی آن را دمپ میکنند. برخلاف جاذبهای متخلخل، جاذبهای رزونانس در فرکانسهای پایین بسیار موثر بوده و جذب جاذبهای رزونانس همواره منطبق بر محدوده فرکانس باریکی است.
بازتاب
زمانی که موجهای صوتی به محیطی برخورد میکنند، بازتاب صدا به عدم تجانس سطوحی که با آن درتماس است بستگی دارد. صدای برخورد کننده به سطحی بتنی دارای بازتاب کاملا متفاوتی نسبت به صدایی که با سطحی نرمتر مثل فایبیرگلاس برخورد کرده میباشد. در فضاهای بیرون مثل مهندسی بزرگراهها، دیوارهها به گونهای تعبیه شدهاند که صدا را به سمت آسمان بازتاب دهند.
پخش
اگر بازتاب شیشهای از سطحی صاف و سخت منجر به ایجاد مشکلاتی در انعکاس صدا گردد، میتوان از پخشکنندهای آکوستیک برای سطح استفاده کرد. این سطح صدا را در همه جهات پخش میکند. سطح مذکور برای حذف صدا در اتاق مناسب است.
اتاقی در یک اتاق
روش اتاقی در یک اتاق (RWAR) تکنیکی برای عایقکاری و ممانعت از انتشار صدای نامطلوب به محیط خارج است.
روشهای مکانیکی بیشترین سهم را در انتقال ارتعاش یا صدا به بیرون اتاق داراست. ارتعاش به طور مستقیم از آجر، چوب یا سایر مصالح جامد عبور میکند. وقتی این ارتعاش به وسیلهای مانند دیوار، سقف، کف یا پنجره میرسد، این اجزاء به مانند بازتابدهنده صدا عمل کرده و باعث تقویت ارتعاش و شنیده شدن آن در مکان دومی میشوند. انتقال دهنده مکانیکی سریعتر بوده، موثرتر است و نسبت به انتقال دهنده هوایی با همان استحکام اولیه با سهولت بیشتری تقویت میشود.
استفاده از فوم آکوستیک و سایر روشهای جذب برای ارتعاشات انتقالی چندان موثر نیست. به استفاده کننده پییشنهاد میشود تا ارتباط بین اتاق پر سروصدا و محیط بیرون را قطع کند. این روش جداسازی آکوستیک نام دارد. جداسازی ایدهال شامل حذف انتقال ارتعاش در مواد جامد و هوا بوده، بنابراین جریان ورودی به اتاق معمولا کنترل میشود. نکات ایمنی در بکارگیری این روش میبایست رعایت شود: باید از تهویه مناسب درون فضای جداشده اطمینان حاصل کرد، و نمیتوان از بخاریهای گازی استفاده کرد.
خنثیسازی سروصدا
از جمله روشهای نوآورانه کنترل فعال سروصدا استفاده از ژنراتورهای خنثیسازی سروصدا است. برای برداشت صدا و آنالیز آن توسط یک کامپیوتر از میکروفونی استفاده میشود؛ سپس، موجهای صدا در قطب مخالف (که شامل 180 درجه اختلاف فاز در تمام فرکانسها است) بوسیله اسپیکری در محیط پخش شده، و با ایجاد اثرات مخرب منجر به خنثیسازی بخش زیادی از سروصدا میگردد.
عایقکاری صوتی مسکونی
در عایقکاری صوتی مسکونی هدف کاهش یا از میان بردن اثرات صدای خارج است. در سازههای ساخته شده تمرکز اصلی روی پنجرهها و درها است. درهای چوبی توپر نسبت به درهای توخالی عایق بهتری هستند. از پردهها که یا با استفاده از مواد سنگین ساخته شدهاند یا در ساخت آنها از محفظههای هوا که به لانه زنبور معروفند میتوان برای دمپ کردن صدا استفاده کرد. طراحیهای تکی، دوتایی و سه تایی لانه زنبور به نسبت قدرت بیشتری در دمپ صدا دارند. اولین محدودیت در عایق صوتی بودن پردهها، نبود درزگیر در لبههای پرده است، البته این مشکل را میتوان با استفاده از درزگیرهای مناسب، مثل گیره قلاب و حلقه، چسب، آهنربا یا موادی دیگر برطرف کرد. موقع بررسی نشست صدا ضخامت شیشه دارای اهمیت است. اگر پنجرههای دو جداره در محل اتصال قاب و دیوار به خوبی درزگیری شده باشند نسبت به پنجرههای تک جداره در دمپ کردن صدا موثرترند.
همینطور میتوان با نصب پنجره داخلی دومی کاهشی محسوس در سروصدا ایجاد نمود. در این حالت در حالی که پنجره خارجی در محل خود باقی میماند، پنجرهای کشویی یا آویزان در همان چارچوب دیوار نصب میگردد.
در ایالات متحده عایقکاری صدا پیشنهادی توسط FAA برای خانهها به گونهای است که در محدوده کانتور صدایی که سطح متوسط دسیبل آن 65db است قرار گیرد. این قانون بخشی از برنامه عایقکاری صوتی مناطق مسکونی است. این برنامه تامین کننده درهای ورودی چوبی توپر و پنجرهها و درهای ضد طوفان است.
عایقکاری صوتی تجاری
رستورانها، مدارس، ادارات، و تاسیسات درمانی از آکوستیکهای معماری برای کاهش سروصدا استفاده میکنند. در ایالات متحده، OSHA شرایطی لازم برای ضابطهمند نمودن قرارگیری کارکنان در معرض سطوح مشخصی از سروصدا دارد.
بعضی مواقع کسب و کارهای تجاری، خصوصا زمانی که دفتر کارشان دارای طراحی بازی است، از تکنیکهای عایقکاری صدا استفاده میکنند. دلایل زیادی برای استفاده از عایق صدا در محیطهای اداری وجود دارد. یکی از بزرگترین موانع در بازدهی مناسب کارکنان وجود سروصداهای پرت کننده حواس که ناشی از صحبت افراد با تلفن، یا با سایر کارکنان و رئیسشان است، میباشد. استفاده از عایقهای صدا منجر به کاهش تعداد افرادی میشود که تمرکز و توجهشان از پروژههای کاری از دست میرود. همچین ایجاد فضایی امن برای صحبتهای محرمانه حائز اهمیت است.
در جست و جوی مکان مناسب برای نصب عایق صدا، میبایست پنلهای آکوستیک را در فضاهایی نصب کرد که بیشترین راهروها، مسیرهای رفت و آمد و فضاهای باز کاری با هم مرتبط هستند. نصب موفق پنل آکوستیک به سه استراژی و تکنیک جذب صدا، جلوگیری از انتقال صدا از مکانی به مکان دیگر و پوشش صدا وابسته است.
عایقکاری صوتی خودرو
هدف از عایقکاری صوتی خودرو، کاهش یا حذف صداهای خارجی، در وهله اول موتور، اگزوز و لاستیک در محدوده فرکانس گستردهای است. هنگام ساخت وسیله نقلیهای با عایقکاری صوتی، از صفحه دمپ کنندهای استفاده شده که ارتعاشات بوجود آمده در بدنه وسیله نقلیه ایجاد شده توسط منابع صدا با انرژی بالا در هنگام کار وسیله را کاهش میدهد. با تغییر محیط رانندگی و سرعت وسیله نقلیه صداهای پیچیده گوناگونی ایجاد میشود. با نصب ترکیبی از مواد مختلف میتوان سروصدا ها را به طور قابل توجهی تا 8db کاهش داد.
فضای خودرو ضخامت قطعات قابل استفاده را محدود میسازد، اما استفاده ترکیبی از دمپرها، محدود کنندهها و جاذبها متداول است. مواد متداول بکار رفته شامل نمد، فوم، پلی استر و ترکیبات پلیپروپلین است. ممکن است بسته به مواد بکار رفته، ضدآب سازی هم لازم باشد. در طول ساخت وسیله نقلیه میتوان از فوم آکوستیک برای کاهش سروصدا در فضاهای مختلف خودرو استفاده کرد. همین طور فوم بدلیل اینکه بعد از کاربرد قابلیت انبساط و پر کردن حفرهها را دارد و مانع از نشت و نفوذ بعضی از گازها به داخل خودرو میگردد، از مزیتهایی در عملکرد و همچنین هزینه برخوردار است.
عایقکاری صوتی خودرو در کاهش صدای باد، موتور، جاده و تایر موثر است. عایقکاری صوتی خودرو صدای درون آن را از 5 تا 20 دسیبل کاهش میدهد.
موانع صدا به عنوان عایقکاری صوتی خارجی
از اوایل دهه 70 میلادی، مهندسی موانع صدا در طول بزرگراههای اصلی جهت حفاظت مناطق مسکونی مجاور از سروصدای ایجاد شده در اتوبان، به امری متداول در ایالات متحده و سایر کشورهای صنعتی تبدیل شده است. اداره فدرال بزرگراهها (FHWA) به کمک اداره ایالتی بزرگراهها (SHA) با اتخاذ قوانین فدرال (23CFR772) هر ایالت را مجاب به اجرای سیاستهایی در رابطه با کاهش سروصدای ناشی از ترافیک بزرگراهها کرده است. تکنیکهای مهندسی برای پیشبینی الگویی مناسب جهت طراحی موانع صدا در شرایط واقعی موجود در دنیا توسعه داده شده است. موانع صدا را میتوان با کمک چوب، بنایی، زمین یا ترکیبی از آنچه ذکر شد ایجاد کرد. یکی از اولین موانع صدا در آرلینگتن، ویرجینیا، مجاور اتوبان بین ایالتی 66 که در اصل با سود مالی ائتلاف حمل و نقل آرلینگتن ساخته شده، قرار دارد. احتمالا، ساخت اولین بنای مانع صدا که بطور علمی طراحی و ساخته شده در لس آنجلس، کالیفرنیا در سال 1970 بوده است.