عایق کاری صوتی

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.