การดูดซับเสียง

การดูดซับเสียง

การดูดซึมหมายถึงกระบวนการที่วัสดุ โครงสร้าง หรือวัตถุเข้ามา พลังงาน เมื่อไรที่ คลื่น ตรงข้ามกับ การสะท้อน  พลังงาน ส่วนหนึ่ง ของพลังงานที่ดูดซับจะถูกเปลี่ยนเป็น ความร้อน และส่วนหนึ่งถูกส่งผ่านวุตถุที่ดูดซับ พลังงานที่เปลี่ยนเป็นความร้อนได้รับการกล่าวขานว่า ‘สูญเสีย’ (เช่น สปริง แดมเปอร์ เป็นต้น)

การดูดซับเสียงคืออะไร?

เมื่อคลื่นเสียงสัมผัสกับพื้นผิวของวัสดุ ส่วนหนึ่งของคลื่นจะสะท้อนกลับ ส่วนหนึ่งจะแทรกซึม และส่วนที่เหลือจะดูดซับโดยตัววัสดุเอง

สูตรดูดซับเสียง

อัตราส่วนของพลังงานเสียงที่ดูดซับ (E) ต่อพลังงานเสียงที่ตกกระทบ (Eo) เรียกว่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง (α) อัตราส่วนนี้เป็นตัวบ่งชี้หลักที่ใช้ในการประเมินคุณสมบัติการดูดซับเสียงของวัสดุ สามารถใช้สูตรเพื่อแสดงสิ่งนี้ได้

α (สัมประสิทธิ์การดูดกลืน) =E (พลังงานเสียงที่ดูดซับ)/ Eo (พลังงานเสียงของเหตุการณ์)

ในสูตรนี้:

α คือสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเสียง

E คือพลังงานเสียงที่ดูดซับ (รวมถึงส่วนที่ซึมผ่าน)

Eo เป็นพลังงานเสียงที่เกิดขึ้น

โดยทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเสียงของวัสดุจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 ยิ่งตัวเลขมีค่ามากเท่าใด คุณสมบัติในการดูดซับเสียงก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงของตัวดูดซับเสียงแบบแขวนอาจมีมากกว่าหนึ่งค่า เนื่องจากพื้นที่ดูดซับเสียงที่มีประสิทธิภาพนั้นใหญ่กว่าพื้นที่ที่คำนวณได้

ตัวอย่าง: ถ้าผนังถูกดูดซับ 63% ของพลังงานที่ตกกระทบและ 37% ของพลังงานสะท้อน ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของผนังจะเท่ากับ 0.63

เราจะวัดค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับได้อย่างไร

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนและอิมพีแดนซ์ถูกกำหนดโดยสองวิธีที่แตกต่างกันตามประเภทของสนามคลื่นตกกระทบ

  1. ท่อของ Kundt (ISO 10534-2)
  2. ห้องสะท้อนเสียง (ISO 354)

วิธีการวัดท่อของ Kundt: (ISO 10543-2)

สำหรับการวัดตัวอย่างขนาดเล็ก ให้ใช้ท่อของ Kundt หรือท่ออิมพีแดนซ์ที่เรียกว่าท่อคลื่นนิ่ง ผลลัพธ์จากการวัดค่าตัวประกอบการดูดกลืนและอิมพีแดนซ์เสียงโดยใช้วิธีคลื่นนิ่งจะมีความหมายก็ต่อเมื่อสมมติว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นงานทดสอบ ซึ่งปกติแล้วจะค่อนข้างเล็ก ปัจจัยการดูดกลืนสำหรับอุบัติการณ์ปกติถูกกำหนดโดยการวัดแอมพลิจูดแรงดันสูงสุดและต่ำสุดในคลื่นนิ่งที่ติดตั้งในท่อโดยลำโพง

          เทคนิคพื้นฐานนี้เป็นเทคนิคพื้นฐานที่กล่าวถึงในบทนำซึ่งถือว่าล้าสมัยเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการที่ทันสมัยกว่าโดยอิงจากการถ่ายโอน
ซึ่งดำเนินการค่อนข้างช้า (1993) ในมาตรฐานสากล ISO 10534-1 หลังจากใช้งานมาอย่างน้อย 50 ปี อุปกรณ์เชิงพาณิชย์ก็มีมาหลายทศวรรษแล้ว อย่างไรก็ตาม ยังมีส่วนที่สองของมาตรฐานดังกล่าว คือ ISO 10534-2 โดยอิงจากการใช้สัญญาณบรอดแบนด์และการวัดฟังก์ชันการถ่ายโอนแรงดันระหว่างตำแหน่งต่างๆ ในท่อ ISO 10543-2 ซึ่งบอกเป็นนัยถึงวิธีการไมโครโฟนสองตัวที่ระบุถูกขยายไปยังสนามคลื่นทรงกลม

          โดยปกติท่อ Placid Impedance จะใช้สำหรับการวัดค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับและการวัดการสูญเสียการส่งผ่าน

(https://www.placidinstruments.com/product/impedance-tube/)

รูปด้านบนแสดงหลอดอิมพีแดนซ์

Click here to refer Placid Sound absorption measurement

Click here to refer Placid Sound transmission loss measurement

ห้องสะท้อนเสียง (ISO 354)

 

          วิธีการของห้องสะท้อนเสียงเป็นวิธีการดั้งเดิม การวัดค่าตัวประกอบการดูดซับของตัวอย่างขนาดใหญ่จะดำเนินการในห้องสะท้อนเสียง จากนั้นค่าหนึ่งจะกำหนดค่าเฉลี่ยของมุมตกกระทบทั้งหมดภายใต้สภาวะสนามแบบกระจาย ข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยปกติผู้ผลิตตัวดูดซับถูกกำหนดตามมาตรฐานสากล ISO 354 ที่จำเป็นสำหรับการวัดคือ 10-12 ตารางเมตรและมีข้อกำหนดเกี่ยวกับรูปร่างของพื้นที่ เหตุผลของข้อกำหนดเหล่านี้คือปัจจัยการดูดซับที่กำหนดวิธีการนี้จะรวมจำนวนเงินเพิ่มเติมเนื่องจากผลกระทบของขอบ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนตามแนวขอบของชิ้นงานทดสอบเสมอ ผลกระทบนี้ทำให้ชิ้นงานทดสอบมีเสียงขนาดใหญ่ขึ้นในพื้นที่เรขาคณิต ซึ่งอาจส่งผลให้ได้ปัจจัยการดูดซับที่มากกว่า 1.0 แน่นอนว่านี่ไม่ได้หมายความว่าพลังงานที่ดูดซับมีมากกว่าพลังงานที่ตกกระทบ

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงของวัสดุต่างๆ

          การดูดซับเสียงของวัสดุไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุ ความหนา และสภาพพื้นผิว (ชั้นอากาศและความหนา) แต่ยังเกี่ยวข้องกับมุมตกกระทบและความถี่ของคลื่นเสียงด้วย ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงจะเปลี่ยนไปตามความถี่สูง กลาง และต่ำ เพื่อสะท้อนคุณสมบัติการดูดซับเสียงของวัสดุหนึ่งอย่างครอบคลุม จึงได้ตั้งค่าความถี่หกความถี่ (125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz) เพื่อแสดงการเปลี่ยนแปลงของค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง หากอัตราส่วนเฉลี่ยของความถี่ทั้งหกมีค่ามากกว่า 0.2 วัสดุนั้นสามารถจัดเป็นวัสดุดูดซับเสียงได้

การใช้ตัวดูดซับเสียง

          วัสดุเหล่านี้สามารถใช้เป็นฉนวนกันเสียงของผนัง พื้น และเพดานของห้องแสดงคอนเสิร์ต โรงภาพยนตร์ หอประชุม และสตูดิโอกระจายเสียง ด้วยการใช้วัสดุดูดซับเสียงอย่างเหมาะสม สามารถปรับปรุงการถ่ายทอดภายในของคลื่นเสียงเพื่อสร้างเอฟเฟกต์เสียงที่ดียิ่งขึ้น

เลือกตัวดูดซับเสียงของคุณจาก https://www.blast-block.com/