اصول آکوستیک در صنعت و معماری

یکی از مشکلات رایج در جوامع و بخش های صنعتی، آلودگی صوتی است. امروزه از عایق کاری صوتی، نه تنها در بخش های صنعتی، بلکه در بخش های اداری و خانگی نیز استفاده می شود، به طوری که در کشورهای توسعه یافته یکی از معیارهای ارزش گذاری بر ملک، علاوه بر عایق کاری حرارتی آن، عایق کاری صوتی آن ملک است. گرچه به این موضوع در کشورهای توسعه یافته به جد پرداخته میشود، اما متاسفانه از این مهم در کشور ایران به خصوص در بخش های اداری و مسکونی غفلت شده است. در دانشنامه عایق ایران سعی بر این است که با معرفی مفاهیم فنی عایق های صوتی، این مهم برای صنعت گران و دست اندرکاران ساخت و ساز شفاف شده و امید است فرهنگ عایق کاری صوتی و اهمیت سلامت فردی در طراحی ها وارد شود.

برای بررسی مکانیک صوت، انتشار آن، جذب، عبور و میرایی آن و عایق کاری صوتی، آشنایی با مفاهیم مقدماتی زیر الزامیست:

صدا چیست

در فیزیک، صدا عبارت است از ارتعاشی مکانیکی یک فضای گازی، مایع و یا جامد ارتجاعی (elastic). صدا نوعی انرژی مکانیکی محسوب می شود و هنگامی بوجود می آید که ذرات حول مرکز تعادل خود نوسان کنند.

صدا (و به طور کلی همه امواج) با پارامترهایی تعریف و توصیف می شوند که مهم ترین آنها عبارتند از:

طول موج (λ)، فرکانس (f)، دامنه نوسان (d) و سرعت موج (c)

فرکانس(f): پارامتری است در موج یا هر ذره نوسان کننده و عبارت است از تعداد نوسانی که ذره نوسان کننده در هر ثانیه انجام می دهد و برحسب هرتز [Hz] بیان میشود.

طول موج(λ): فاصله ذرات هم فاز است، مثلا فاصله ذراتی که همگی در حداکثر دامنه نوسان قرار دارند. طول موج بر حسب متر[m] بیان می شود.

سرعت پیشروی: سرعت انتشار موج در فضا را سرعت موج (c) می گویند و برحسب متر بر ثانیه [m/s] بیان می شود.

دامنه نوسان(d): حداکثر فاصله جابه جایی ذره نوسان کننده از مرکز نوسان است و با واحد متر [m] بیان می شود.

محدود شنوایی انسان (Audible Frequency Range)

گوش انسان می تواند از فرکانس 20Hz تا 20000Hz را بشنود و فرکانس های پایین تر از این محدوده و بالاتر از آن، توسط گوش انسان تشخیص داده نمی شوند. در زیر نمودار محدوده فرکانس و شدت صوت قابل شنیدن توسط گوش انسان ارائه شده است.

باندهای اکتاو (Octave Bands)

برای بررسی، ارزیابی، رتبه بندی و دیگر مسائل تکنیکی عایق های صوتی و پدیده های مربوط به صوت، نه تنها سطح توان صوت مهم است بلکه توزیع فرکانسی آن صدا نیز از اهمیت برخوردار است.

معمولا یک صدا، از چندین فرکانس مختلف تشکیل شده است. همچنین، تحلیل صدا معمولا در دامنه فرکانسی گسترده­ای (مثلا 20Hz-20000Hz) انجام می شود.

برای تحلیل فرکانسی، اول باید دامنه فرکانسی را به بازه های کوچک تر تقسیم بندی کرد. این کار می توان به دو روش انجام داد. در روش اول، طول بازه ها برابر است. مثلا بازه ها به طول 10Hz هستند و دامنه فرکانسی به بازه های مثلا [0-10Hz], [10-20Hz], … [۱۹۹۹۰-۲۰۰۰۰] تقسیم بندی می شود. در روش دوم نسبت عدد بزرگ به کوچک بازه مساوی است و مثلا همیشه عدد بزرگ بازه (حد بالای بازه) ۲برابر عدد کوچک بازه(حد پایین بازه) است. مثلا بازه به این صورت تقسیم بندی می شود: [90-180], [180 – ۳۶۰], [۳۶۰-۷۲۰]. اگر نسبت حدبالای بازه به حد پایین بازه ۲ باشد، به چنین بازه هایی باندهای اکتاو می گویند.

تقسیم بازه فرکانسی به روش باندهای اکتاو، از نظر درک شنوایی انسان بسیار بهتر است. رایج ترین باند اکتاو، اکتاو 1/3 (یک سوم) است که نسبت حد بالایی به حد پاینیی بازه، جذر مرتبه سوم دو (تقریبا ۲۶/۱) می باشد. اکتاوهای 1/12 و 1/24 نیز در تحلیل فرکانسی استفاده می شوند.

دسیبل (dB)(Decibel):

دسیبل واحدی است لگاریتمی (با پایه ۱۰) برای نشان دادن نسبت دو مقدار. این نسبت می تواند نسبت دو مقدار فشار، توان، شدت صوت، ولتاژ یا هر پارامتر قابل اندازگیری دیگری باشد. در آکوستیک، سطح فشار صوت (p با واحد پاسکال Pa) و سطح توان صوت (P با واحد توان W) و سطح شدت صوت (I با واحد W/m^۲) به صورت دسیبل و نسبت به یک مقدار مرجع تعریف می شوند. در حقیقت هر پارامتر قابل اندازگیری را می توان برحسب دسیبل بیان نمود. برای تعریف دقیق تر دسیبل مراجعه فرمایید به:

توان صوت (Sound Power)

از آنجایی که صوت نوعی موج مکانیکی است و هر موج نیز انرژی محسوب می شود، صوت نیز انرژی مکانیکی بوده که به آن انرژی آکوستیک می گویند. مقدار انرژی خروجی در واحد زمان از منبع صوتی را توان صوتی می نامند و واحد آن وات [W] است. سطح توان صوت (Sound Power Level) با دسیبل نسبت به یک سطح مرجع بیان می شود.

Sound Power Level [dB]

L_W = 10 Log (P/P_۰)   Reference value P_۰ = 10^-۱۲W

مثلا منبع صوتی با شدت توان صوتی 1W، سطح توان صوتی دارد برابر با:

L_W = 10 * Log (1 / 10^-۱۲) = ۱۲۰ dB

فشار صوت (Sound Pressure)

فشار صوت یا فشار آکوستیک، عبارت است از مجذور میانگین مربعات اختلاف فشار (با فشار اتمسفر) که بوسیله عبور صوت از یک فضا پدید آمده است و با واحد پاسکال اندازگیری می شود. سطح فشار صوت (Sound Pressure Level – SPL) با دسیبل نسبت به یک سطح مرجع بیان می شود.

Sound Pressure Level [dB]

L_P = 10 log (p/p_۰)       Reference value p_۰ = 20μPa =20*10^-۶ Pa

سطح فشار صوت (Sound Pressure Level – SPL)

وقتی که صوت منتشر می شود، انرژی آن در طول فاصله کم می شود. برای اندازگیری شدت صوت در فاصله های مختلف، از متغیر سطح فشار صوت استفاده می شود. با فرض اینکه صدا به صورت کروی در فضا منتشر شده و سطح مانعی نیز بین منبع انتشار و محل اندازگیری وجود نداشته باشد، رابطه سطح فشار صوت با سطح توان آن به صورت زیر است:

L_P = L_W + 10* Log (1/4πr^۲) (dB)

مثلا منبع صوتی با شدت صوت 60dB، در فاصله ۲۰ متری شدت صوتی برابر 23dB و در فاصله ۴۰متری شدت صوتی برابر 17dBخواهد داشت:

L_P(20m) = 60dB + 10Log(1/4π۲۰^۲) = ۲۳dB

L_P(40m) = 60dB + 10Log(1/4π۴۰^۲) = ۱۷dB

شدت صوت (Sound Intensity)

شدت صوت به صورت مقدار متوسط انرژی که صوت در واحد سطح در یک راستای مشخص منتقل می کند، تعریف می شود و واحد آن وات بر متر مربع [W/m^۲] است. سطح شدت صوت با دسیبل نسبت به یک سطح مرجع بیان میشود.

سطح مرجع شدت صوت I_۰ به گونه ای تعیین می شود که فشار صوت و شدت صوت در راستای انتشار در یک میدان صوتی، هردو یک مقدار داشته باشند. به همین دلیل بیشتر مواقع به جای فشار صوت از شدت صوت استفاده می شود.

Sound Intensity Level [dB]

L_I = 10 Log (I/I_۰)       Reference value I_۰ = 10-12 W/m^۲

جدول زیر شدت صوت تولیدی از منابع صوتی مختلف را برای مقایسه ارائه می کند.

شدت صوت (dB)	توضیح	مثال
۰	آستانه شنوایی	اتاق تست صوتی
۱۰	بسیار ساکت	تنفس معمولی
۲۰	ساکت	نجوا با یک نفر در یک اتاق ساکت
۳۰	ساکت	خانه معمولی – رادیو آرام – مکالمه معمولی
۴۰	معمولی	رادیو – دفتر کار ساکت – موتور خودرو سولو
۵۰	شلوغ	مکالمه در محل کار
۶۰	شلوغ	دفتر کار شلوغ – رادیو بلند
۷۰	سر و صدای بلند	خیابان شلوغ – مشاجره
۸۰	سر و صدای بلند	جاروبرقی – برهم زدن درب
۹۰	بسیار شلوغ و سروصدای بلند	درون اتوبوس شهری – چاپخانه
۱۰۰	بسیار شلوغ و سروصدای بلند	صدای بوق خودرو از فاصله ۶ متری – اره برقی در فاصله ۱ متری

برای بررسی عملکرد عایق کاری صوتی از مدل ها و ضرایب مختلفی استفاده می شود. معروف ترین و پرکاربردترین این ضرایب عبارتند از: ضریب کاهش صوت نرماله شده (Rw) و کلاس انتقال صوت (Sound Transmission Class) که دومی مخصوص استانداردهای آمریکا می باشد.

سرعت صوت

سرعت موج در هوا مستقل از فرکانس بوده و تنها تابعی از دمای محیط است:

c = 331.4+0.607t

که t درجه حرارت هوا برحسب درجه سانتی گراد است.

در هوای معمولی (حدودا 20^۰C) سرعت صوت تقریبا ثابت بوده و برابر است با تقریبا c ≈ ۳۴۰m/s .

در مواد دیگر و در دمای 20^۰C سرعت صوت متغیر است مثلا در:

شیشه: 5500-6000m/s

آلومینیوم/ فولاد: 5100m/s

چوب: 3400-4500 m/s

سیمان / بتون: 4000m/s

آجر: 3600m/s

یخ: 3100m/s

آب: 1500m/s

پشم های معدنی: 180m/s

همواره بین سرعت، فرکانس و طول موج رابطه ای برقرار است: c = f * λ

از آنجایی که سرعت صوت تنها تابعی از دمای هوا (یا فضایی که در آن منتشر میشود) میباشد، در دمای ثابت، سرعت آن ثابت خواهد بود. بنابراین با افزایش فرکانس در سرعت مشخص، طول موج کم می شود و بلعکس. به عبارت دیگر، همواره فرکانس و طول موج نسبت عکس با یکدیگر دارند.

مکانیزم های انتقال صوت

معمولا دو نوع مکانیزم انتقال صوت وجود دارد: ۱- هوابرد (Airborne) و ۲- ضربه (Impact)

در مکانیزم هوابرد، آلودگی صوتی مستقیم از طریق هوا از منبع صوتی، منتقل می شود مانند سروصدای خودروهای درون خیابان، تجهیزات مکانیکی، سیستم های تهویه، سیستم سینمای خانگی همسایه مجاور.

در مکانیزم ضربه، آلودگی صوتی از درون خود اجزاء سازه منتقل می شوند، مانند صدای قدم زدن افراد واحدهای بالاسر، ضربه به دیوار مجاور، بستن درب. به مکانیزم انتقال صوت ضربه، صوت سازه برد (Structure Borne Sound) نیز گفته می شود.

برای انجام عایق کاری صوتی، می بایست تمامی مکانیزم های انتقال صوت مد نظر قرار گیرند.درها، پنجره ها و دریچه­ ها برای جلوگیری از آلودگی صوتی محیطی (Ambient) عایق شده و خود اجزاء ساختمان نیز، دارای لایه های عایق های صوتی باشند. خوشبختانه، بسیاری از موادی که در عایق کاری حرارتی استفاده می شوند و مانند پشم سنگ و پشم شیشه، به عنوان عایق صوتی نیز بکار می روند و نیاز به افزودن لایه های مجزا در اجزاء ساختمان نیست. اگرچه عایق هایی نیز وجود دارند که مخصوص صوت بوده و یا خود دیوارها به گونه ای طراحی می شوند (مانند دیوارهای دوجداره به همراه فنر) که خود عایق صوتی محسوب می شوند.

جذب صدا و کاهش صدا (Sound Absorption & Sound Reduction)

باید توجه شود که عایق صوتی و جاذب صوتی مفاهیم متفاوتی هستند. منظور از عایق صوتی، ماده ای است که انتقال صوت را در فضا کاهش می دهد درحالی که منظور از جاذب صوتی، ماده ای است که از انعکاس صوت از سطوح مختلف جلوگیری می کند.

وقتی صدا به یک مانع برخورد می کند، مانند هر موج دیگری، قسمتی از آن انعکاس یافته و قسمت دیگر درون مانع منتشر می گردد. موجی که از درون مانع منتشر می شود، قسمتی از آن جذب می شود به خاصیت میرایی (damping) ماده بستگی دارد و قسمت دیگر از مانع عبور می کند و دوباره در فضا منتشر می شود.

به عبارت ساده:                   I_I = I_R + I_A + I_tr

I_i: شدت صوت اولیه موج برخورد کننده به دیوار            I_r: شدت صوت موج منعکس شده

I_a: شدت صوت موج میرا شده                                I_tr: شدت صوت موج منتشر شده از درون مانع

معمولا برای ارزیابی یک عایق صوتی، قدرت آن را در کاهش شدت صوت می سنجند. منابع صوتی مختلف، میزان شدت صوت تولیدی متفاوت دارند.

ضریب جذب صوت (Absorption Coefficient)

ضریب جذب صوت، خاصیتی از ماده است که نشان می دهد ماده می تواند چقدر از موج منتشر شده را جذب کند. این ضریب همواره عددی بین صفر و یک است به طوری که عدد یک بیانگر جذب ۱۰۰% و عدد صفر جذب صفر درصد را نشان می دهد. عدد بزرگ تر ضریب جذب صوت همیشه بیان گر بهتر بودن ماده برای عایق کاری آکوستیک نیست و این ضریب بر زمان طنین اثر می گذارد. عدد مناسب ضریب جذب صوت باید متناسب با کاربر سازه و اتاق مورد نظر تعیین شود.

میرایی (Attenuation)

وقتی صوت از درون یک محیط (چه سیال و چه جامد) منتشر می شود انرژی آن تقلیل می یابد. علت این پدیده به دو دلیل است: اول انکسار و پخش شدن موج و دوم جذب. ترکیب اثرات انکسار و جذب پدیده میراشدن موج را بوجود می آورد.

نرخ کاهش (Decay Rate)

عبارت است از نرخ کاهش شدت صوت یا میرایی صدا پس از خاموش شدن منبع صوتی در اتاق. در یک اتاق با دمای ثابت، نرخ کاهش ثابت بوده و متناسب با زمان طنین (Reverberation Time) اندازگیری می شود.

فرکانس بحرانی (Critical Frequency)

در عایق کاری آکوستیک ساختمان ها، فرکانس بحرانی وقتی رخ می دهد که سرعت صوت در هوا برابر با سرعت انتشار امواج در پارتیشن یا پنل شود. در فرکانس بحرانی، مکانیزم اصلی انتشار صوت درون پنل تغییر می کند و ضریب کاهش صوت پنل به طور چشمگیری کم می شود. فرکانس بحرانی به نوع ماده عایق و ضخامت پنل بستگی دارد.

زمان طنین یا تناخنش (Reverberation Time)

زمان طنین عبارت است از مدت زمانی که طول می کشد تا شدت صدا، بعد از خاموش شدن کامل منبع صوتی، به مقدار 60dBکاسته شود.

بسامد

تعداد حرکات نوساني در مدت زمان معين را بسامد مي گويند . زمان اندازه گيري نوسان ها ثانيه مي باشد و با واحد هرتز مشخص مي شود .

هرقدر بسامد صدا تندتر باشد يعني حرکت ارتعاشي تندتر باشد ، صداي حاصل زيرتر و هرقدر بسامد صدا کندتر باشد ، صداي حاصل بم تر خواهد بود .

*گوش انسان تنها قادر به شنيدن صداها در بازه بسامدي بين ۲۰ هرتز تا ۲۰ کيلو هرتز است*

تقسيمات صدايي

تعداد حرکات نوساني در مدت زمان معين را بسامد مي گويند . زمان اندازه گيري نوسان ها ثانيه مي باشد و با واحد هرتز مشخص مي شود .

دايناميک

احساس بلندي و کوتاهي صدا مربوط به انرژي حمل شده با امواج صوتي است و بر حسب واحد دسيبل مي باشد که عبارت است از ده برابر لاگ نسبت شدت صداي مورد نظر به شدت يک سطح مقايسه اي ؛ و بطور قراردادي صدايي است که داراي ۲۰۰۰۰ ميکروبار فشار بوده و بعنوان آستانه شنوايي در انسان در نظر گرفته مي شود .

فرکانس شنوايي انسان بين ۲۰۰۰۰ – ۲۰ سيکل در ثانيه انجام مي شود و داراي شدتي برابر ۶۰ – ۳۰ دسيبل است .

بين شدت صوت و بلندي صوت تفاوت وجود دارد . شدت صوت يک کميت فيزيکي است اما بلندي صوت يک خاصيت فيزيولوژيکي است که علاوه بر شدت صوت ، به گوش انسان نيز بستگي دارد .

صداي ناهنجار

سروصدا واژه اي است که براي توضيح وضعيت صدا در زمان هاي ب خصوص بکار مي رود . يک صدا مي تواند در يک لحظه “خواسته” باشد ، در صورتي که در شرايط ديگر يا براي همان همان افراد “ناخواسته” باشد و به عنوان نوفه تلقي شود و لذا به دليل مطرح شدن عوامل ذهني و فيزيولوژيکي و حالات دروني ، ارائه تعريف براي آن مشکل است .

بطور کلي به صداهاي ناخواسته يا آزاردهنده که به هر دليلي بر فعاليت هاي روزانه ما اثر منفي بگذارد نوفه مي گويند .

صدا زماني ناخواسته تلقي مي گردد که :

۱/صحبت کردن و برقراري ارتباط ميان افراد را تحت تاثير قرار دهد .

۲/در فرايند هاي فکر کردن و تمرکز فکري اختلال ايجاد کند .

۳/از انجام مناسب فعاليت ها جلوگيري کند و …

طنين ( رنگ صوتي )

صداهاي موسيقيايي و سازها داراي طنين خاص خود هستند و علت تشخيص صداي سازها از يکديگر که در حال نواختن يک نت مشترک هستند ، طنين يا رنگ صوت است .

صداي بي طنين منحني سينوسي دارد و منظم است .

هارمونيک ( موج فرعي )

صدا ترکيبي از چند موج صوتي است . هر موج صوتي را هارمونيک مي نامند . مجموع اين هارمونيک ها صدا را به شکل يک موج پيچيده صوتي تشکيل مي دهد .

*تفاوت صداي افراد ناشي از تفاوت در همين هارمونيک ها است*

نواک

بياني از زير يا بم بودن يک صدا است . بعضي صداهاي غير موسيقيايي طنين دارند اما تشخيص نواک در آنها مشکل است . مانند صداي باران

پژواک ( بازگشت صدا )

وقتي داخل يک سالن بزرگ يا يک معبد با صداي بلند سخن مي گوييم ، انعکاس صداي خود را پي در پي مي شنويم . به اين پديده پژواک يا اکو مي گويند .

پژواک زماني توليد مي گردد که صدا از موانع انعکاس يابد . همه اشياء صوت را منعکس نمي کنند . برخي از اشياء مانند چوب ، جوت ( کنف هندي ) ، مقواي نازک و … صوت را جذب مي کنند . جهت شنيدن پژواک لازم است که مانع منعکس کننده صوت در فاصله حداقل ۱۷ متري از منبع صوتي قرار گيرد ؛ زيرا اثر صوت به مدت يک دهم ثانيه در گوش ما پديدار مي ماند . اگر يک سيگنال صوتي به گوش ما برسد و به دنبال آن در يک دهم ثانيه سيگنال صوتي ديگري نيز به گوشمان وارد شود ، سيستم شنوايي گوش آن را تشخيص نخواهد داد .

*سرعت صوت ۳۴۰ متر در ثانيه مي باشد*

پس آوا

مدت دوام آوا پس از خاموش شدن سرچشمه آوا را پس آوا گویند که کمیتی قابل محاسبه است . هرچه پس آوا در یک فضا بیشتر باشد وضوح کمتر است .

مقدمه بر ماهیت صدا

صدا در علوم مهندسی با ماهیت موج شناخته می شود. این پدیده که به صورت موج کروی در محیط پخش می شود برای انتقال از جایی به جای دیگر نیازمند ماده می باشد. یعنی می توان نتیجه گرفت که در فضا که خلا وجود دارد صدا منتشر نخواهد شد. مهندسان آکوستیک از همین خصوصیت بهره برده و ساخت پنجره های دوجداره با لایه میانی خلا نسبی توانستند مهندسی آکوستیک را وارد علوم ساختمان سازی نمایند.
با توجه به ذات موجی صدا شاید بهتر باشد قبل از هر موضوعی کلیاتی در مورد موج مطرح کنیم. در فیزیک موج پدیده ای است که بر اساس نوسان ایجاد شده و دارای چند پارامتر مهم می باشد. اولین پارامتر سرعت انتشار موج می باشد. این پارامتر بیش از هر چیزی به چگالی محیطی که موج در آن پخش می شود وابسته است. سرعت پخش موج در هوای خشک ۲۰ درجه سانتی گراد ۳۴۴ متر بر ثانیه می باشد. شاید جالب باشد بدانیم سرعت انتشار موج در آب حدود ۱۵۰۰ متر بر ثانیه است. یعنی بالاتر بودن چگالی مواد به بالاتر رفتن سرعت پخش موج کمک می کند.  با همین معیار می توان گفت سرعت پخش موج در فولاد حدود ۵۸۰۰ متر بر ثانیه می باشد.
فرکانس و طول موج دو پارامتر وابسته به هم در رابطه مستقیم با سرعت پخش موج می باشند. به عبارت دیگر می توان گفت حاصلضرب طول موج بر حسب متر ضرب در فرکانس بر حسب هرتز برابر با سرعت پخش موج بر حسب متر بر ثانیه خواهد بود. فرکانس تعداد نوسانات در واحد زمان بوده و مفهوم طول موج هم در شکل زیر نمایش داده شده است.

شاید جالب باشد بدانیم در محیط اطراف ما خیلی از صدا ها وجود دارد که گوش انسان قادر به شنیدن آنها نیست. بازه شنوایی انسان بصورت متوسط بین ۲۰ هرتز تا ۲۰۰۰۰ هرتز می باشد. اما بالاترین میزان حساسیت گوش انسان در حدود فرکانس ۳۰۰۰ هرتز می باشد یعنی فرکانسی که برای آژیر خطر، آژیر آمبولانس و ماشین آتش نشانی و پلیس از آن استفاده می شود.
بلندای صوت یا به عبارت علمی سطح فشار صوت برابر است با ۲۰ برابر لگاریتم فشار صوت بر فشار مبنی که واحد این مولفه دسیبل می باشد. شاید بیان روابط و فرمول برای بیان مفهوم بلندای صوت راه مناسبی نباشد لیکن می توان با استفاده از اعداد و ارقام ارائه شده در جدول زیر این پارامتر را بهتر شناخت.

میزان بلندای صدا	بلندای صوت (دسیبل)
سکوت کامل در محیط بسته	۳۰
صدای صحبت کردن انسان در فاصله ۱ متری	۶۰
خودرو سواری از فاصله ۲ متری	۶۰ الی ۸۰
آستانه آسیب دیدن گوش (بسته به زمان)	۸۵
شلوغی ترافیک در فاصله ۱۰ متری	۹۰ الی ۱۰۰
شلوغی ورزشگاه های ورزشی	۱۰۰ الی ۱۲۰
موتور هواپیمای جنگنده از فاصله ۱۰۰ متری	۱۲۰ الی ۱۴۰
بلند شدن موشک از فاصله ۱۰۰ متری	۱۴۰ الی ۱۶۰

لازم به ذکر است که با توجه به ماهیت لگاریتمی بلندای صوت، اضافه شدن هر ۶ دسیبل به معنای ۲ برابر شدن فشار سطح صوت است.
امپدانس آکوستیکی به زبان ساده مقاومت ماده در مقابل پخش صوت می باشد. این پارامتر که حاصلضرب چگالی ماده در سرعت پخش صوت می باشد در بکارگیری مواد برای انتخاب جنس عایق این پارامتر اهمیت بسزایی ایفا می کند.

۲- مقدمه ای بر عایق صوت:

عایق های صوتی در صنایع مختلف کاربردهای فراوان و گسترده ای دارند. اما هدف تمامی کاربردهای آن تنها یک اصل مهم است: کاهش بلندای صوت یا همان سطح فشار صوت. به منظور آشنایی با عایق های صوتی قبل از هر چیز می بایست رفتار شناسی آکوستیکی مواد بیان شود.
در مواجهه صوت با مواد حالت های زیر همگی توامان بوجود می آیند: بخشی از صوت در مواجهه با سطح ماده بازتابش شده و در محیط اولیه باقی می ماند. میزان بازتابش صوت به شدت به چگالی مواد مرتبط است. بخش دیگری از صدای مورد مواجهه با سطح مواد در ماده منتشر شده و با از دست دادن بخشی از انرژی خود از ماده عبور می کند. میزان صدای کاهش یافته بشدت به ساختار ماده و چگالی ماده مرتبط است. مواد دارای تخلخل و چگالی پایین انرژی قابل ملاحظه ای از صدا را میرا کرده و بالعکس مواد متراکم با چیدمان سلولی منظم تنها محیطی مناسب برای پخش صوت را فراهم می کنند.

مفهوم مواجهه صوت با مواد
در رفتارشناسی عایق های صوت می بایست به این موضوع اشاره شود که انتخاب این دسته از مواد به منظور ایزولاسیون آکوستیکی در معماری و ساختمان سازی کاربرد ویژه داشته بالاخص پلی اورتان سلول باز که پرکاربردترین عایق صوت در جهان می باشد. لیکن در انتخاب عایق صوت می بایست دانست که هر عایق صوت در بازه فرکانسی خاصی خوب عملکرده و انتخاب ضخامت مناسب هم در کنترل هزینه ها و هم در حفظ اصول کاربرد نقش بسزایی دارد.

مهم ترین پارامتر در انتخاب عایق صوت، عملکرد ضخامت مشخص از عایق در حوزه فرکانس می باشد. می بایست آزمون کاهش صدا بر ماده عایق انجام شود و نمودار سطح فشار صوت کاهش یافته بر حسب فرکانس برای ضخامت خاص مشخص گردد

آکوستيک در محيط

امواج صوتی هنگام برخورد به موانع با زاویه تابش نسبت به خط مماس بر نقطه برخورد بازتابیده خواهند شد . بنابراین به دلیل اینکه این اتاق دارای چهار دیوار است ، چهار بازتابش داریم که همان صوت تولید شده را پس از طی مسافت طولانی تری به گوش شنونده می‌رسانند . به عبارت دیگر هرچه از منبع بیشتر دور شویم انرژی صوتی کمتر خواهد شد ، بنابراین مشخص است که بازتابشهایی از منبع اصلی صوت که مسافت بیشتری را برای رسیدن به گوش شنونده طی می‌کنند ، اولآ دیرتر به گوش شنونده می‌رسند و ثانیآ حامل انرژی کمتری هستند.

صوت در دو نوع مستقیم و غیر مستقیم دریافت می‌شود . صداهای مستقیم در یک فرم کروی انتقال یافته و از منبع به طور مستقیم به شنونده می‌رسند و این فرم کروی در حرکت باعث می‌شود در تمام جهت‌ها در یک زمان مشخص حرکت داشته باشد . در حالت غیر مستقیم صدا در اثر برخورد با یک سطح بازگشت یافته و سپس به دریافت کننده می‌رسد . صدا هم‌زمان که از مسیرهای مختلف خارج می‌گردد دریافت می‌شود . کنترل آکوستیکی به معنی کنترل انتشار مستقیم و غیر مستقیم ( مسیرهای ثانویه ) توسط صوت است .

برای فراهم نمودن یک صدای خوب در محیط باید به سه نکته توجه ویژه داشت :

۱/ کنترل و رسیدن صدای خوب به هر شخص به صورت مستقیم است که این موضوع خود بیانی از مباحث انتشار و بازگشت و کم کردن مدت زمان طنین جهت جلوگیری از هم پوشانی شدن صداها توسط یکدیگر است .

۲/جلوگیری از ایجاد نویز یا نوفه بوده که از طریق انتخاب سایت مناسب دور از آلودگی صوتی ، دیوارهای دوجداره ، مصالح جاذب و دورسازی تاسیسات از چنین محیط‌هایی و همچنین قرار دادن فضاهای واسطه‌ای چون کریدور و انبار میان محیط خارج و فضاهای شنوایی است .

۳/استفاده از سیستم‌های صوتی ایده‌آل که در واقع تقویت صدا توسط بکار گیری میکروفونها و بلندگوها و آمپلی فایرها با تعبیه یک اتاق کنترل است و بسته به نوع بکارگیری متفاوت بوده و از سیستم‌های مختلفی می‌توان بهره برد .

پنل آکوستیکی

امروزه برای کنترل صوت در استودیو ها ، اتاق هاي ضبط ، آمفی تئاترها ، سالن هاي سینما و … پنل هایی بر اساس دانش آکوستیک ساخته شده است که موجب کنترل صدا و جلوگیری از بازگشت صدا می گردند . این پنل ها عمدتا به دو دسته تقسیم می شوند :

۱/جاذب ها – این پنل ها دارای ساختار ویژه ای هستند که موجب جذب صدا می شوند و در نتیجه از بازگشت صدا جلوگیری می نمایند . از جمله این پنل ها می توان به فوم هاي جاذب اشاره کرد .

۲/دیفیوزرها – این پنل ها از اساسی ترین رکن های آکوستیک به ویژه آکوستيک استودیوها هستند و به نحوی ساخته شده اند که با برخورد امواج صدا به آن ها امواج در مسیر ها متفاوت پراکنده می گردند و در نتیجه از بازگشت مجدد صدا در همان مسیر جلوگیری می نمایند . معمولا این پنل ها از جنس پلاستوفوم یا چوب ساخته می شوند و از انواع آن می توان به پنل های دیفیوزر دوبعدی و سه بعدی اشاره نمود .

عایق صدا چيست ؟

هر نوع وسیله و یا ماده ای که برای کاهش فشار صوتی از منبع تولید تا گیرنده صوت استفاده می شود را عایق صوتی می‌گویند .

روشهای اساسی برای کاهش صدا

مدت دوام آوا پس از خاموش شدن سرچشمه آوا را پس آوا گویند که کمیتی قابل محاسبه است . هرچه پس آوا در یک فضا بیشتر باشد وضوح کمتر است .

فواید استفاده از عایق صوتی

۱/بهبود صدا در یک اتاق ( اتاق بدون پژواک )

۲/کاهش نشت صدا

۳/آکوستیک آرام بخش

۴/کاهش سر و صدا

۵/کنترل سر و صدا

۶/محدود کردن سر و صدای ناخواسته

عایق صوتی می‌تواند از امواج صوتی ناخواسته غیر مستقیم که باعث پژواک صدا می شوند جلوگیری کند . همچنین می‌تواند انتقال امواج ناخواسته صدای مستقیم از منبع به شنونده غیر ارادی را از طریق کاهش استفاده از فاصله و دخالت اشیاء در مسیر ، میسر سازد

روش های معمول برای عایق کاری صوتی

۱/بستن منافذ ورود و خروج هوا . هر منفذی که هوا بتواند از آن عبور کند صدا را هم می تواند انتقال می دهد . کلیه منافذ موجود در سقفها و دیوارها نظیر اطراف جعبه تقسیم های برق ، کانالها و داکتها ، سیم ها و هرجایی را که شیئی از داخل دیوار یا سقف عبور می کند با بتونه یا فوم پلی اورتان درزگیری کنید .

۲/جلوگیری از ایجاد ” کانالهای عبور صدا ” در دیوارها . هنگام ساخت بناهای جدید ، کلیدهای برق و دریچه های هوا را در داخل دیوارمشترک دو فضا ، پشت به پشت هم قرار ندهید .

۳/اجتناب از استفاده از مصالح سخت . زیرا اینگونه مصالح ، صوت را به آسانی ازیک مکان به مکان دیگر انتقال می دهند .

۴/استفاده از یک لایه انعطاف پذیرنظیر فوم منبسط شونده جهت جدا نمودن لوله ها از غلافها یا سوراخهایی که از آن عبور می کنند .

۵/استفاده از عایق صوتی در دیوارهای ساختمانهای جدید جهت جلوگیری ازانتقال صدا بین اتاقهای مجاور . به منظور جلوگیری از انتقال صدای نامطلوب جریان سریع آب به هنگام تخلیه فلاش تانک توالت ، لوله های پلاستیکی تخلیه آب را عایق بندی کنید .

۶/استفاده از وسایل خانگی آرامتر ، حتی اگر گرانتر از موارد مشابه پرصداتر باشند .

۷/جدا نمودن تجهیزات صدادار از محلهای استراحت . استفاده از اطاقهای مجزای مجهز به عایق های صوتی می تواند ایده خوبی درطراحی منزل باشد . بکارگیری درب های مجهز به عایق بین کلیه فضاها ، به مقدار قابل ملاحظه ای از انتقال صدا در خانه جلوگیری می کند .

۸/استفاده از مصالح جاذب صدا در کفها ، دیوارها و سقفها . عایقهای صوتی به مانند موکت می توانند از عبور صدا جلوگیری نمایند . حتی الامکان ازبکارگیری کفپوشهای سخت مانند سرامیک و بتن خودداری نمایید .