Tấm dao động cộng hưởng hút âm – Âm học kiến trúc

Các tấm dao động cộng hưởng hút âm có cấu tạo gồm 1 tấm mỏng có thể bằng gỗ dán bìa, catton đặt cố định trên sườn gỗ. Phía sau tấm mỏng là khe không khí.

Mô phỏng tấm hút âm dao động cộng hưởng

Nguyên tắc làm việc:

Khi sóng âm đập vào bề mặt của kết cấu. Dưới tác dụng biến thiên của áp suất âm, tấm mỏng bị dao động cưỡng bức, do đó gây ra tổn thất ma sát trong nội bộ bản, năng lượng âm biến thành cơ năng và nhiệt năng để thắng nội ma sát khi tấm mỏng dao động.

Khi f sóng âm tối trùng với f dao động của tấm => xảy ra hiện tượng cộng hưởng và lúc đó khả năng hút âm của vật liệu lớn nhất.

Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ bền lâu, hợp vệ sinh. Chống ẩm và chống các tác động cơ học tốt. Hỏng hóc dễ sửa chữa.

Nhược điểm: Chỉ hút âm tần số thấp.

Một tấm dao động cộng hưởng hút âm:

 

Cấu tạo hút âm bằng vật liệu xốp đặt sau tấm đục lỗ

Cấu tạo hút âm bằng vật liệu xốp đặt sau tấm đục lỗ (gọi tắt là vật liệu tiêu âm đục lỗ) là dạng vật liệu hễ hiểu chỉnh khả năng hút âm

Tiêu âm trần phòng phát với gỗ tiêu âm

Đại sảnh sang trọng với gỗ tiêu âm xẻ rãnh

Cấu tạo: Phức tạp hơn tấm dao động hút âm gồm một tấm mỏng, trên có xẻ rãnh hay đục lỗ. Sau tấm đục lỗ có dán một lớp vật liệu ma sát để tăng sự mât năng lượng âm (lớp ma sát có thể là lớp vải mỏng, vải thủy tinh). Giữa tấm mỏng và lớp vật liệu xốp là lớp không khí.

Kết cấu chung của vật liệu tiêu âm đục lỗ

Kết cấu này có khả năng làm việc như tấm dao động hút âm và dễ điều chỉnh đặc tính tần số hút âm. Khả năng hút âm của kết cầu phụ thuộc vào số lỗ và đặc tính của lỗ đục ở trên tấm.

– Nếu diện tích lỗ đục lớn và số lỗ đục trên tấm nhiều => kết cấu làm việc như tấm vật liệu xốp hút âm (Tấm đục lỗ không có ảnh hưởng đến khả năng hút âm của kết cấu.

– Nếu diện tích lỗ đục nhỏ và số lỗ đục ít => kết cấu làm việc như tấm dao động hút âm. Nếu thay đổi diện tích lỗ đục, chiều dày vật liệu, khe hở không khí thì khả năng hút âm của kết cấu sẽ thay đổi. Như vậy muốn kết cấu hút âm ở tần số cao thì diện tích đục lỗ chiếm <15% thì kết cấu hút âm ở tần số thấp.

Ưu điểm: Dễ hiểu chỉnh khả năng hút âm.

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp.

Tiêu âm tiêu biểu cho dạng vật liệu hút âm bằng vật liệu xốp hút âm đặt sau tấm đục lỗ là gỗ tiêu âm với các dòng sản phẩm: Gỗ tiêu âm đục lỗ, Gỗ Tiêu âm xẻ rãnh, Gỗ tiêu âm đục hoa, Gỗ tiêu âm soi ô

 

Vật liệu xốp hút âm – Âm học kiến trúc

Mở đầu seri vật liệu hút âm trong âm học kiến trúc chúng ta cùng tìm hiểu vật liệu xốp hút âm

Cấu tạo: Gồm vật liệu xốp rỗng, các lỗ rỗng thông nhau và thông ra mặt ngoài nơi sóng âm đập vào. Các khe rỗng đan vào nhau trong vật liệu, vách của các khe rỗng bằng cốt liêu cứng hoặc đàn hồi.

Mút xốp tiêu âm FE Foam

Tường tiêu âm sợi bông ép

Những ví dụ về vật liệu hút âm dạng vật liệu xốp

Nguyên tắc làm việc: Khi sóng âm với năng lượng Et đập vào, không khí trong các khe rỗng dao động, năng lượng âm mất đi để chống lại tác dụng của ma sát và tính nhốt của không khí sao động giữa các lỗ rỗng. Một phần năng lượng âm xuyên qua vật liệu, khả năng hút âm của vật liệu xốp phụ thuộc vào độ xốp, chiều dày và sức cản của không khí

* Độ xốp của vật liệu là địa lượng không thứ nguyên:

Sức cản thổi khí (sức cản khi thổi một dòng khí qua mẫu vật liệu)

Trong đó:

∆P: Hiệu số áp suất trên 2 bề mặt của mẫu vật liệu (N/cm2)

v: Vận tốc dòng khí thổi qua khe rỗng (cm/s)

δ: Chiều dày của lớp vật liệu xốp

Nếu r càng lớn, khả năng hút âm của vật liệu càng nhỏ.

* Chiều  dày của lớp vật liệu xốp: δ

Để tránh chi phí thừa khi bố trí cấu tạo lớp vật liệu xốp hút âm ta phải xác định chiều dày của δ kinh tế.

Nếu vật liệu xốp đặt trực tiếp lên bề mặt phản xạ cứng thì: 80<δr<160 NS/cm4 để hệ số hút âm lớn nhất.

Nếu phía sau lớp vật liệu xốp có lớp không khí thì:

40 < δr < 80 NS/cm4

Trong thực tế chiều dày δ cần thiết, người ta đã xác định cho sẵn ở các bảng.

Chú ý: Đại đa số vật liệu xốp hút âm tốt hút tốt các âm ở tần số cao.

Một số vật liệu xốp thường gặp là: mút xốp tiêu âm: mút phẳng, mút trứng, mút gai,…