Звукоизоляция – это любые средства, препятствующие распространению звука . Существует несколько основных способов уменьшения звука: увеличение расстояния между источником и приемником, развязка, использование шумовых барьеров для отражения или поглощения энергии звуковых волн , использование демпфирующих конструкций, таких как звукопоглощающие экраны , для поглощения или использование активных противошумовых звуковых генераторов. [1] [2]
Для ограничения нежелательного шума можно использовать акустическое шумоподавление и контроль шума . Звукоизоляция может уменьшить передачу нежелательных прямых звуковых волн от источника к непроизвольному слушателю за счет использования расстояния и мешающих объектов на пути прохождения звука (см. класс звукопередачи и индекс шумоподавления ).
Звукоизоляция может подавить нежелательные косвенные звуковые волны , такие как отражения , вызывающие эхо , и резонансы , вызывающие реверберацию .
Звукопоглощающий материал контролирует уровни реверберирующего звукового давления внутри полости, ограждения или помещения. Синтетические абсорбирующие материалы являются пористыми и относятся к пенопластам с открытыми порами (акустическая пена, звукоизоляционная пена). Волокнистые поглощающие материалы, такие как целлюлоза, минеральная вата, стекловолокно, овечья шерсть, чаще используются для подавления резонансных частот внутри полости (изоляция стен, пола или потолка), служа двойной цели наряду с их теплоизоляционными свойствами. Для создания акустических панелей используется как волокнистый, так и пористый поглощающий материал , который поглощает отражения звука в помещении, улучшая разборчивость речи. [3] [4]
Пористые поглотители, обычно резиновые пенопласты с открытыми порами или меламиновые губки , поглощают шум за счет трения внутри клеточной структуры. [5] Пористые пенопласты с открытыми порами являются высокоэффективными поглотителями шума в широком диапазоне средних и высоких частот. Производительность может быть менее впечатляющей на более низких частотах. Точный профиль поглощения пористого пенопласта с открытыми порами будет определяться рядом факторов, включая размер ячеек, извилистость , пористость, толщину и плотность.
Поглощающий аспект звукоизоляции не следует путать со звукопоглощающими панелями, используемыми в акустической обработке. Поглощение в этом смысле означает уменьшение резонансной частоты в полости путем установки изоляции между стенами, потолками или полами. Акустические панели могут сыграть роль в обработке, уменьшая отражения, которые делают общий звук в комнате-источнике громче после звукоизоляции стен, потолков и полов.
Резонансные панели, резонаторы Гельмгольца и другие резонансные поглотители работают путем гашения звуковой волны при ее отражении. [6] В отличие от пористых поглотителей, резонансные поглотители наиболее эффективны на низких-средних частотах, а поглощение резонансных поглотителей согласовано с узким частотным диапазоном.
Демпфирование служит для уменьшения резонанса в помещении путем поглощения или перенаправления посредством отражения или диффузии. Поглощение снижает общий уровень звука, тогда как перенаправление делает нежелательный звук безвредным или даже полезным за счет снижения когерентности . Демпфирование может применяться отдельно для уменьшения акустического резонанса в воздухе или для уменьшения механического резонанса в конструкции самой комнаты или вещей в комнате.
Создание разделения между источником звука и любой формой прилегающей массы, препятствующее прямому пути передачи звука.
Плотность энергии звуковых волн уменьшается по мере того, как они становятся дальше друг от друга, поэтому увеличение расстояния между приемником и источником приводит к постепенному снижению интенсивности звука в приемнике. В обычной трехмерной обстановке с точечным источником и точечным рецептором интенсивность звуковых волн будет ослабляться пропорционально обратному квадрату расстояния от источника.
Добавление плотного материала в обработку помогает предотвратить выход звуковых волн из стены, потолка или пола источника. Материалы включают винил, гипсокартон, звукоизоляционный гипсокартон, фанеру, древесноволокнистый картон , бетон или резину. Звукоизоляционный материал различной ширины и плотности снижает звук в диапазоне переменных частот.
Когда звуковые волны достигают среды, отражение этого звука зависит от несходства материала, с которым они соприкасаются. [7] Звук, ударяющийся о бетонную поверхность, приведет к совершенно иному отражению, чем если бы звук попадал в более мягкую среду, например стекловолокно. На открытом воздухе, например при строительстве дорог, часто используются насыпи или панели для отражения звука вверх в небо.
Если зеркальное отражение от твердой плоской поверхности дает проблемное эхо, то к поверхности можно применить акустический диффузор . Звук будет рассеиваться во всех направлениях.
При активном контроле шума микрофон используется для улавливания звука, который затем анализируется компьютером; затем звуковые волны с противоположной полярностью (фаза 180° на всех частотах) выводятся через динамик, вызывая деструктивные помехи и подавляя большую часть шума.
Программы озвучивания жилых помещений направлены на уменьшение или устранение воздействия внешнего шума. Основное внимание в программе звукового озвучивания жилых помещений в существующих конструкциях уделяется окнам и дверям. Двери из массива дерева являются лучшим звуковым барьером, чем полые двери. [8] Шторы можно использовать для приглушения звука либо за счет использования тяжелых материалов, либо за счет использования воздушных камер, известных как соты . Конструкции с одинарными, двойными и тройными сотами обеспечивают относительно большую степень шумопоглощения. Основным ограничением звукоизоляции штор является отсутствие уплотнения по краю шторы, хотя это можно устранить с помощью уплотнительных элементов, таких как застежки-липучки, клей, магниты или другие материалы. Толщина стекла будет играть роль при диагностике утечки звука. Окна с двойным остеклением обеспечивают несколько большее звукопоглощение, чем окна с одним стеклом, если они хорошо прилегают к проему оконной рамы и стены. [9]
Значительного снижения шума можно также добиться, установив второе внутреннее окно. В этом случае наружное окно остается на месте, а раздвижное или подвесное окно устанавливается в тех же проемах стены. [10]
В США ФАУ предлагает меры по снижению шума для домов, попадающих в зону шума, где средний уровень звука составляетУровень звукового давления 65 дБ или выше. Это часть их программы звукоизоляции жилых помещений. Программа предусматривает входные двери из цельного дерева, а также окна и штормовые двери. [11]
Заделка зазоров и трещин вокруг электропроводки, водопроводных труб и воздуховодов с помощью акустического герметика или аэрозольной пены значительно снизит нежелательный шум в качестве предварительного этапа звукоизоляции потолка. По периметру стены, а также вокруг всех светильников и воздуховодов следует использовать акустический герметик для дальнейшей герметизации обработки. Утеплитель из минеральной ваты чаще всего используется в звукоизоляции из-за ее плотности и дешевизны по сравнению с другими звукоизоляционными материалами. Изоляцию из напыляемой пены следует использовать только для заполнения зазоров и трещин или в виде слоя толщиной 1–2 дюйма перед установкой минеральной ваты. Затвердевшая аэрозольная пена и другая пена с закрытыми порами могут быть проводником звука. Пена для распыления недостаточно пористая, чтобы поглощать звук, но также недостаточно плотная, чтобы заглушать звук. Избегайте встроенных светильников или светильников, требующих больших отверстий в потолке. Одна маленькая дырочка может поставить под угрозу эффективность всего лечения. [ нужна цитата ]
Эффективным методом снижения ударного шума является эластичная изоляция канала . [12] Каналы отделяют гипсокартон от балок, уменьшая передачу вибрации.
Масса — единственный способ остановить звук. Масса относится к гипсокартону, фанере или бетону. Винил с массовой нагрузкой (MLV) используется для гашения или ослабления звуковых волн между слоями массы. Использование вязкоупругого демпфирующего состава [13] или MLV преобразует звуковые волны в тепло, ослабляя волны до того, как они достигнут следующего слоя массы. Важно использовать несколько слоев массы разной ширины и плотности, чтобы оптимизировать любую звукоизоляционную обработку. [14] Установка звукоизоляционного гипсокартона рекомендуется из-за его более высокого класса звукопередачи (STC). Звукоизоляционный гипсокартон в сочетании с вязкоупругим компаундом позволяет добиться снижения шума на уровне STC 60+.
Стены заполнены утеплителем из минеральной ваты. В зависимости от желаемого уровня обработки может потребоваться два слоя изоляции. Розетки, выключатели света и электрические коробки являются слабыми местами в любой звукоизоляционной обработке. Электрические коробки должны быть обернуты глиной или шпаклевкой и покрыты MLV . После установки пластин выключателей, крышек розеток и светильников по периметру пластин или светильников следует нанести акустическую герметизацию.
Разделение балки и фанеры чернового пола с помощью неопреновой ленты для балок или U-образных резиновых прокладок помогает создать звуконепроницаемый пол. Дополнительный слой фанеры можно установить вязкоупругим составом. Винил с массовой нагрузкой в сочетании с резиной с открытыми порами или подложкой из пенопласта с закрытыми порами еще больше снижает передачу звука. После применения этих методов можно укладывать паркетный пол или ковровое покрытие. Дополнительные коврики и мебель помогут уменьшить нежелательное отражение в комнате.
Комната в комнате (RWAR) — это один из методов изоляции звука и предотвращения его передачи во внешний мир, где это может быть нежелательно.
Большая часть передачи вибрации /звука из помещения наружу происходит механическими средствами. Вибрация проходит непосредственно через кирпич, деревянные конструкции и другие твердые элементы конструкции . Когда она встречается с таким элементом, как стена, потолок, пол или окно, который действует как дека , вибрация усиливается и слышна во втором пространстве. Механическая трансмиссия намного быстрее, эффективнее и, возможно, ее легче усилить, чем воздушная трансмиссия той же начальной мощности.
Использование акустической пены и других поглощающих средств менее эффективно против передаваемой вибрации. Пользователю рекомендуется разорвать связь между помещением, в котором находится источник шума, и внешним миром. Это называется акустической развязкой. Идеальная развязка предполагает устранение передачи вибрации как в твердых материалах, так и в воздухе, поэтому поток воздуха в помещение часто контролируется. Это имеет последствия для безопасности: внутри изолированного пространства должна быть обеспечена надлежащая вентиляция, а газовые обогреватели использовать нельзя.
Рестораны, школы, офисы и медицинские учреждения используют архитектурную акустику для снижения шума для своих клиентов. В Соединенных Штатах OSHA предъявляет требования, регулирующие продолжительность воздействия на рабочих определенных уровней шума. [15]
Коммерческие предприятия иногда используют технологию звукоизоляции, особенно если они представляют собой офисы открытого типа. Есть много причин, по которым компания может обеспечить звукоизоляцию своего офиса. Одним из самых больших препятствий производительности труда являются отвлекающие шумы, которые исходят от людей, разговаривающих, например, по телефону или со своими коллегами и начальником. Шумоизоляция важна для предотвращения потери людьми концентрации и сосредоточенности на рабочем проекте. Также важно обеспечить безопасность конфиденциальных разговоров для предполагаемых слушателей.
При поиске мест для установки звукоизоляции акустические панели следует устанавливать в офисных помещениях, где соединено множество транспортных коридоров, путей движения и открытых рабочих зон. Успешная установка акустических панелей основана на трех стратегиях и методах поглощения звука, блокирования передачи звука из одного места в другое, а также сокрытия и маскировки звука, расположенного так, чтобы избежать других услуг или блокировать свет. [16]
Для преподавателей и студентов улучшение качества звука в окружающей среде впоследствии улучшит учебу, концентрацию и общение между учителем и учеником. В 2014 году исследование, проведенное Applied Science, показало, что 86% студентов воспринимают своих преподавателей более разборчиво, а 66% студентов сообщили, что испытывают более высокий уровень концентрации после того, как в классе были использованы звукопоглощающие материалы. [17]
Целью автомобильной звукоизоляции является уменьшение или устранение воздействия внешнего шума, в первую очередь шума двигателя, выхлопных газов и шин в широком диапазоне частот. При конструкции автомобиля, включающего звукоизоляцию, устанавливается демпфирующий материал, который снижает вибрацию панелей кузова автомобиля, когда они возбуждаются одним из многих источников звука высокой энергии, возникающих во время эксплуатации автомобиля. [18] В транспортных средствах создается множество сложных шумов, которые меняются в зависимости от условий вождения и скорости движения автомобиля. [19] Значительного снижения шума (до 8 дБ) можно добиться, комбинируя различные типы материалов. [20]
Автомобильная среда ограничивает толщину используемых материалов, но комбинации демпферов, барьеров и поглотителей являются обычным явлением. Обычные материалы включают войлок, пенопласт, полиэстер и материалы из смеси полипропилена . В зависимости от используемых материалов может потребоваться гидроизоляция. [21] Акустическая пена может применяться в различных частях автомобиля во время производства, чтобы снизить шум в салоне. Пены также имеют преимущества в стоимости и производительности при установке, поскольку пенопласт может расширяться и заполнять полости после нанесения, а также предотвращает утечки и попадание некоторых газов в транспортное средство. Звукоизоляция автомобиля может снизить шум ветра , двигателя , дороги и шин . Звукоизоляция автомобиля позволяет снизить уровень шума внутри автомобиля с пяти до 20 децибел. [22]
Поверхностные демпфирующие материалы очень эффективны для снижения корпусного шума. Пассивные демпфирующие материалы используются с начала 1960-х годов в аэрокосмической промышленности. С течением времени достижения в производстве материалов и разработка более эффективных аналитических и экспериментальных инструментов для характеристики сложного динамического поведения позволили расширить использование этих материалов в автомобильной промышленности. В настоящее время к кузову обычно прикрепляют несколько вязкоупругих демпфирующих подушек, чтобы ослабить колебания структурных панелей более высокого порядка, которые вносят значительный вклад в общий уровень шума внутри кабины. Традиционно для оптимизации размера и расположения демпфирующих обработок используются экспериментальные методы. В частности, испытания типа лазерного виброметра часто проводятся на теле в белых конструкциях, что позволяет быстро получить большое количество точек измерения с хорошим пространственным разрешением. Однако тестирование всего автомобиля в большинстве случаев невозможно, поскольку требуется оценка каждой подсистемы в отдельности, что ограничивает возможность быстрого и эффективного использования этой технологии. Альтернативно, вибрации конструкции также можно измерить акустически с помощью датчиков скорости частиц, расположенных рядом с вибрирующей конструкцией. Несколько исследований выявили потенциал датчиков скорости частиц для определения характеристик вибраций конструкций, что значительно ускоряет весь процесс испытаний в сочетании с методами сканирования. [23]
.jpg/1280px-Shinkansen_Noise_barrier(concrete_board_standard_type).jpg)
С начала 1970-х годов в Соединенных Штатах и других промышленно развитых странах стало обычной практикой устанавливать шумозащитные барьеры вдоль основных автомагистралей, чтобы защитить жителей прилегающих территорий от шума проезжей части . Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) совместно с Управлением автомобильных дорог штата (SHA) приняло Федеральное постановление (23 CFR 772), требующее от каждого штата принятия собственной политики в отношении снижения шума дорожного движения. [24] Инженерные методы были разработаны для прогнозирования эффективной геометрии конструкции шумозащитного барьера в конкретной реальной ситуации. Шумоизоляционные барьеры могут быть построены из дерева, каменной кладки , земли или их комбинации.