Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ПриклАкустика-1_2

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.05.2015

Размер:

1.85 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Таким чином, власну звукоізоляцію можна визначити як

,		10lg		Iï àä	L	L	.
	äÁ
			I	ï àä		ï ðî éø
				ï ðî éø

Пористі матеріали не можуть служити матеріалами для звукоізоляції, оскільки їх товщина повинна бути порядку довжини хвилі.

Фізична суть звукоізоляції: щоб зменшити інтенсивність хвилі, що пройшла, слід збільшити інтенсивність хвилі поглиненої і відбитої. Поглинену енергію збільшувати не вигідно (великий об'єм матеріалу і дорого), тому збільшують енергію відбиту. Для збільшення інтенсивності відбитої хвилі слід забезпечити розузгодження імпедансу середовищ, тобто щоб опір перегородки значно відрізнявся від опору середовища.

Наприклад, при нормальному падінні звуку на межу двох середовищ:

сталь - повітря

c ñò àë³ 4,1 10

êã

;

ï î â³ò ðÿ

420

êã

; 43,8 дБ ;

ì 2 ñ

сталь - вода

c âî äè 1,55 10

êã

; 8,5 дБ .

ì 2 ñ

Принцип розузгодження імпедансу є законом звукоізоляції.

Приклади співвідношень енергії, що пройшла, і звукоізоляції типових перегородок

енергія, що			Перегородка
пройшла, %			Перегородка
пройшла, %
10	0,1	10	-
1	0,01	20	двері
0,1	0,001	30	вікно
0,01	10-4	40	міжкімнатна перегородка
0,001	10-5	50	міжквартирна перегородка

2.6.1. Звукоізоляція одношарової перегородки

Хвильовий опір матеріалу перегородки – c ; хвильовий опір середовища – 0c0 ; товщина перегородки – h ; хвиля падає під кутом

0 до нормалі перегородки.

0с0

Iï ðî éø

Власна звукоізоляція перегородки

Jï àä .

10lg

Jï ðî éø

Iпад

Рис. 2.49

Відношення інтенсивностей падаючих хвиль і хвиль, що

пройшли, виражається формулою (для шару завтовшки h ):

Jï àä

2 h

(1)

cos

sin

cos

Jï ðî éø

де

; z0

0c0 .

cos

cos 0

Розглянемо окремі випадки:

1. Нехай

2 h

cos n .

Тоді 10lg1 0 .

Цей ефект називається ефектом звукопрозорості або

резонансом товщини.

Звичайно в повітрі цей ефект не має місця. Наприклад, при

нормальному падінні хвилі умова звукопрозорості набуває вигляду:

2 h

àáî

2 h

n .

Нехай n 1, тоді

c .

2 f

Для сталі c 5000

/ ñ, на частоті 1000 Гц товщина шару

повинна бути рівна

5000м / с

2,5м ,

2 10001/ с

що практично не може бути реалізовано.

Якщо h зміниться на 0,1 мм, зміниться на 15 дБ в околиці резонансу товщини.

Ефект може мати місце при поганому розузгодженні середовищ. Наприклад, у воді зміна h на 100 м змінить всього на 4,5 дБ.

2. Нехай		2 h		cos					2n 1			.
2. Нехай				cos								.
										2
	2		2n 1									2	2n 1
Тоді cos								0 ; sin								1 .
			2										2
Звідси
max		10lg			1		z			z	2		20lg		z		z	0	6.
										0								0

					4	z0				z				z0			z

Залежність звукоізоляції від хвильової товщини шару для різних матеріалів (середовище-повітря):

	L, дБ
				4
100
80				3
60				2
40				1
				1
20
0			3	2 h cos
	4	2	4	2 h cos
	4	2	4
			Рис. 2.50

1 – гума;

2 – пластмаса;

3– оргскло;

4– сталь.

При нормальному падінні ( 0 ) максимальної звукоізоляції можна досягти за допомогою сталевої перегородки: на частоті 1000 Гц товщиною h 300 ì ì , на частоті 10 000 Гц товщиною h 30 ì ì .

Розглянемо звукоізоляцію при нормальному падінні хвилі на

перегородку. Для цього в формулі (1) покладемо 0 :
	2 h	1	z	z	2	2 h
10lg cos2				0	sin2		.
10lg cos2					sin2		.
		4	z0	z

		53

На практиці

2 h

1 , тобто

2 h

2 2 h

2 h 2

h 2

2 .

cos

1; sin

;

10lg 1

2.6.1.1. Жорстка перегородка

Вважаємо

0c0

або

тобто

матеріал

звукоізолюючої перегородки жорсткий, тоді

2 .

10lg 1

0c0

Враховуючи, що

c 2

10lg 1

2 0c0 2

2 c 2

0c0 2

	êã
Позначимо h m , де m			–	поверхнева	маса. Тоді
Позначимо h m , де m		2	–	поверхнева	маса. Тоді
	ì
власна звукоізоляція виражається простою формулою:
	m 2
10lg 1				.	(2)
10lg 1	2 0c0 2			.	(2)
	2 0c0 2

З формули (2) виходить,	що		звукоізоляція		росте із
зростанням частоти і поверхневої маси m .

При збільшенні маси або частоти вдвічі, звукоізоляція зростає на 6 дБ, на практиці – на (4-5) дБ.

При вимірюваннях звукоізоляції за рекомендацією Міжнародної

організації зі стандартів вибирають діапазон частот:							fí 100 Ãö ,
fí 3200		Ãö .
В цьому діапазоні частот середня звукоізоляція приблизно
визначається інженерною формулою:
	cp	13 1 lg	h	àáî	cp	13 1 lg	h ,
	cp				cp
				54

яка носить назву закону мас і справедлива для жорсткої перегородки (

z z0 ).

При конструюванні звукоізолюючих перегородок необхідно враховувати складні коливальні рухи пластини в широкому діапазоні частот (а не тільки в області дії закону мас).

Основні правила конструювання

1.Закон мас справедливий не для всіх частот. На низьких частотах пластина управляється пружністю.

2.З підвищенням частоти наступає резонанс маси і пружності.

Це різко знижує звукоізоляцію (діапазон частот f p f 2 f p ).

3.При похилому падінні хвилі можливий ефект збігу або

резонанс збігу.

	0		0
	0	слід-проекція		вигиниста
		слід-проекція		вигиниста
				Слід падаючої плоскої
				Слід падаючої плоскої
				хвилі співпадає з
				довжиною вигинистої
0				хвилі в пластині:
0						sin	0	.
					вигин		0

вигин

Рис. 2.51

Частота збігу дорівнює

	c0
	c0		12			,
			12	1
2					2
fc
fc	2 h sin2	0		E
		0

де E – модуль Юнга матеріалу пластини;– коефіцієнт Пуассона.

Найменша частота збігу називається критичною (при 0 900 ):

	2	12	1 2	2		,
fкр	c0			0,55	c0
	2 h		E		hc

де c – швидкість поздовжніх хвиль в пластині.

Критична частота fêð визначає верхню межу застосування закону мас.

Типова частотна характеристика одношарової незадемпфованої перегородки

, дБ

40	I		IІ		III		IV
							IV
20
0		f р	2 f р				fкр	f , Гц
		f р	2 f р				fкр	f , Гц
					Рис. 2.52
	Область	I (	f f p )	–	звукоізоляція залежить			від пружності
пластини;
	Область	II	( f p f	2 f p )		–	область резонансів маси і
пружності пластини;
	Область	III	( 2 f p f		f p )	–	звукоізоляція	визначається

законом мас;

Область IV ( f fêð ) – область ефекту збігу; звукоізоляція знижується.

Шляхи поліпшення звукоізоляції

1.Зменшити пружність перегородки.

2.Збільшити масу перегородки.

Перші два шляхи пов'язані зі збільшенням зони мас (область III), оскільки приводять до зниження f p і підвищення fêð .

3. Ввести додаткове демпфування, наприклад, нанести на перегородку шар смоли. Зміна звукоізоляції у області IV показана пунктиром на рисунку.

Набагато більш ефективною з погляду звукоізоляції є двошарова перегородка, оскільки повторюється принцип розузгодження імпедансу, а, отже, спостерігається відбиття від подальших шарів і зменшується енергія звукової хвилі, що пройшла.

	Резонанс	повітряного об'єму між перегородками звичайно
усувають, заповнюючи його поглинаючим матеріалом.
	Наприклад,		стіна	в	півцеглини	дає	середню звукоізоляцію
cåp	45 дБ,	а	стіна	в	одну цеглину	-	cåp 50 дБ. Подвійна

перегородка з товщиною стін в півцеглини і повітряним проміжком 10 см дає cåp 63 дБ.

2.6.1.2. М'яка перегородка

Якщо	для жорсткої	перегородки	( z	z0 )	звукоізоляція
визначається	законом мас,	то для м'якої	перегородки		( z	z0 ) –

законом пружності.

Типовий приклад: гумова прокладка між сталевими опорами машин і сталевим фундаментом.

Якщо c c0 , то перешкода поводиться як локально реагуюча

поверхня.

Закон Снелліуса:

		c
cos	1

	c0

При c c0 значення cos 1

sin 0 .

, тобто 00 .

Таким чином, при будь-якому куті падіння хвилі на шар матеріалу звукові хвилі розповсюджуються практично нормально до поверхні шару.

При малій товщині шару 2 h , що звичайно витримується на практиці, справедливий наступний підхід до розрахунку власної звукоізоляції:

h 2

0c0

10lg 1

2 c

0c0

10lg 1

де K c2 - об'ємний модуль пружності, який приблизно дорівнює

E– динамічному модулю пружності (модуля Юнга).

Зврахуванням K E власна звукоізоляція

0c0

10lg 1

де D Eh - поверхнева жорсткість перешкоди.

Приблизно звукоізоляцію можна розраховувати по формулі

20lg

0c0

яка носить назву закону пружності і справедлива при

2 h

1 , тобто

àáî

2 f

20 f

Якщо між сталлю прокладена гумова прокладка, то максимальну звукоізоляцію 26.4 дБ можна одержати:

на частоті 100 Гц при товщині гуми h 13 мм; на частоті 1000 Гц при товщині h 1.3 мм;

на частоті 10000 Гц при товщині h 0.13 мм.

Практично використовують прокладки товщиною (1-15) мм.

ЛЕКЦИЯ 17 2.6.2. Вплив щілин і отворів на величину звукоізоляції

Залежно від діаметру отвори діляться на великі і малі. 1. Великий отвір якщо D / 1.

При розрахунку звукоізоляції справедливі закони геометричної акустики, тобто енергія хвилі, що пройшла пропорційна площі отвору.

До таких отворів відносяться вікна, двері, вентиляційні грати і

т.д.

2. Малий отвір, якщо D / 1

Для таких отворів слід враховувати дифракційні ефекти. До малих отворів відносяться щілини і інші отвори, в яких хоч би один розмір незначний в порівнянні з довжиною хвилі.

2.6.2.1. Великий отвір (нормальне падіння звукової хвилі)

Власна

звукоізоляція

J1 S S0

10lg

(1)

J2S S J20 S0

де J2S – інтенсивність звукової хвилі, що

пройшла через перегородку площею S ;

J20 - інтенсивність звукової хвилі, що

Рис. 2.53

пройшла через отвір площею S0 .

Перетворимо вираз (1):

J20

S S0

J2 S

10lg

S 10lg

J20

J2 S

S S0

J2 S

де

– власна звукоізоляція перегородки без отворів,

10lg

;

J2S

0 - зміна звукоізоляції в результаті наявності отвору.

Проаналізуємо відношення інтенсивностей J20/J2S :

J20

J20 J1

10 0,1 0

0,1 S 0

J2S

10 0,1 S

де

- власна звукоізоляція отвору, тоді зміна звукоізоляції

0,1 S 0

10lg

Якщо отвір наскрізний, то 0 0 .

Чим більша власна звукоізоляція S , тим на більшу величину

0 вона зменшується за наявності однакового отвору площею S0 .

Наприклад, засклене вікно площею S0 за умови S / S0 10 іS 0 30 дБ ( S – площа стіни, S - звукоізоляція стіни) знижує

звукоізоляцію стіни на 0 20 дБ; якщо збільшити S на 30 дБ, тобто S 0 60 дБ, то 0 50 дБ.

2.6.2.2. Малий отвір

Внаслідок дифракції через отвір звукової енергії проходить більше, ніж по законах геометричної акустики.

Вводять коефіцієнт ефективного розширення отвору n .
Для малого отвору ( S0 / S			1):
				S0	0,1 S 0 .
0	10lg 1		n		10
0	10lg 1		n		10
				S
				S
Залежність коефіцієнта n від ширини щілини:

ширина щілини, мм		0,1	0,2		0,5	1	2	3
п		300	220		100	64	38	33

Наявність скрізних отворів сильно погіршує звукоізоляцію. Залежність від частоти звукоізоляції дюралюмінієвої пластини

розміром 1,1х1,2 і завтовшки 3 мм за наявності в ній щілин і отворів (

S0	10 ñì 2 ) :
		, дБ		1
				1
	40			3
				3
	30			4
	20
	10			2
	10
	0	500 1000	2000 4000 8000	f , Гц
		500 1000	2000 4000 8000	f , Гц
			Рис. 2.54
			60

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
12.05.2015228.66 Кб77Приемы и правила стрельбы из автомата(1).pdf
#
12.05.20152.61 Mб12Приказ_магистры_2014.pdf
#
12.05.20152.4 Mб25ПРИКЛАДИ побудови математичних моделей 2014.docx
#
12.11.20184.2 Mб19Прикладка.doc
#
12.05.20151.62 Mб17ПриклАкустика-1_1.pdf
#
12.05.20151.85 Mб17ПриклАкустика-1_2.pdf
#
12.05.2015578.55 Кб4пример лаб .pdf
#
12.05.2015148.94 Кб22ПРИМЕРЫ_1 ПРОЦЕДУР VBA В MICROSOFT EXCEL.pdf
#
15.11.2019111.62 Кб1Програма з матем Ярмолюк.doc
#
04.05.2019237.57 Кб1Програма Пед. майстер ФВ Саврасова.doc
#
12.05.201599.81 Кб22Програма тренеровок.docx