• Реклама
  • Реклама
  • Реклама
  • Реклама
Создать ответ 
О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа
Dr.Sound Не на форуме
О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 17-09-2014, 08:51
Сообщение: #1
Пояснения инженера-акустика А.Смирнова о принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа (резонаторов Гельмгольца и панельных поглотителей):
"Резонатор Гельмгольца потому так и называется, что резонирует (излучает звук на своей резонансной частоте - прим. Dr.Sound). При этом в горле резонатора происходит возвратно-поступательное движение воздуха. Если в горло резонатора поместить что-то, что будет оказывать сопротивление этому потоку, например, ткань или минеральную вату, то на частоте резонанса девайс начнет поглощать. Часть кинетической энергии молекул воздуха будет преобразовываться в тепловую энергию за счет потерь на "просасывание" воздуха сквозь ткань или минеральную вату.
Если площадь сечения горла (порта) резонатора небольшое, а длина порта относительно большая, то поглощение может быть получено и без ткани или минеральной ваты. В этом случае потери будут определяться вязким трением воздуха в горле резонатора.
В громкоговорителях с ФИ стоит задача усиления звука (резонанс), поэтому порты обычно имеют диаметр 35-60 мм. В этом случае потери за счет вязкости воздуха небольшие.
В резонаторах, которые применяются в качестве поглотителей диаметр портов или значительно меньше или порт снабжен поглотителем, при этом длина порта тоже выполняется достаточно большой...
... В панельном поглотителе (НЧКП) ситуация аналогичная, но действует еще один механизм поглощения звуковой энергии - за счет внутренних потерь в материале мембраны.
При наличии внутри НЧКП минеральной ваты работают оба механизма (потери в вате и мембране). Какой из них превалирует иногда сказать сложно.
Без минваты работает только один механизм (потери в мембране). Если потери в мембране малы, то поглотитель превращается в усилитель на резонансной частоте...
".

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 10-09-2015, 08:15 (Отредактировано 10-09-2015 в 08:18 , пользователем Dr.Sound.)
Сообщение: #2
Максимальное поглощение ПП происходит на частоте, которая определяется по одной из нижеприведенных формул.
Для расчёта параметров панельного поглотителя без заполнения внутреннего объёма минеральной ватой используется формула:
fo=600/sqrt(m*d),
где m – поверхностная плотность мембраны, кг./кв.м.
d – глубина каркаса, см., а аббревиатура sqrt – квадратный корень.
Если же во внутренний объём поместить пористый звукопоглотитель, то значение резонансной частоты устройства вычисляется по формуле:
fo=500/sqrt(m*d)
Эти данные иллюстрируют влияние внутреннего минераловатного наполнителя на значение резонансной частоты устройства.
При заполнении ватой внутреннего пространства девайса резонансная частота снижается примерно на 20%, эффективность также несколько снижается, но "рабочий" диапазон частот расширяется в связи с уменьшением добротности характеристики поглощения.
Вторая формула используется в качестве алгоритма электронных калькуляторов, предназначенных для расчёта параметров ПП, а также для составления таблиц, используемых с этой же целью (смотри вложение - хотя данные приведённой таблицы, позаимствованной из статьи А.М.Лихницкого, значительно отличаются от расчётов, сделанных на соответствующем электронном калькуляторе, например, по ссылке http://www.acoustic.ua/forms/calculator6.html с сайта Андрея Смирнова - очевидно, таки эта таблица предназначена для расчёта параметров ПП без заполнения воздушного зазора минеральной ватой Smile.

Добро́тность — характеристика колебательной системы, определяющая полосу резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.
Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания.
Общая формула для добротности любой колебательной системы:
Q = 2пFW : P,
где:
F— резонансная частота колебаний;
W — энергия, запасённая в колебательной системе;
P — рассеиваемая мощность.

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 25-10-2018, 13:35
Сообщение: #3
Недавно на одном из тематических ресурсов один из форумчан выложил ссылку на достаточно интересную статью: _https://cloud.mail.ru/public/BWAQ/LQpyGVUrQ
Сам форумчанин предложил объёмную конструкцию панельного поглотителя собственной разработки в виде полой призмы, на каждой грани которой расположены мембраны/диафрагмы с отличающимися параметрами (типа, система настроена одновременно на несколько разных частот).
Я не падок до сенсаций - статья, в общем-то, достаточно интересная, но, отнюдь, не однозначная и, тем более, не бесспорная... Опять же, для автора авторитетом является А.М. Лихницкий. Ничего против Анатолия Марковича, действительно, уважаемого мною человека, не имею - сам в своё время с интересом перечитывал его труды. Но вот ведь досада - он никогда не был инженером акустиком...
В то же время, накоплен многолетний опыт эксплуатации данных устройств в разных странах мира, ну, и, конечно же, есть законы физики. Скажем, недостаточная жёсткость корпуса конструкции резко снижает её добротность и, в свете этого, общий внутренний объём сразу для нескольких мембран с разными параметрами... Четверть-волновая теория - не для панельных поглотителей, это для пористых абсорберов.
Опять же, помимо основного требования - звукопоглощения на заданной частоте, панельный поглотитель также не должен привносить специфическую тембральную окраску звучания на резонансной частоте системы, то есть, чтобы резонансная звукопоглощающая система не работала, как резонатор/камертон...
Ну, и, как известно, панельный поглотитель имеет два механизма звукопоглощения: частичная потеря акустической энергии в материале мембраны (то есть, энергии, затрачиваемой на "раскачивание" мембраны/диафрагмы) и частичные потери акустической энергии в акустическом пористом/волокнистом материале, размещённом внутри корпуса устройства (кинетическая энергия мембраны передаётся частицам воздушной среды ВБЛИЗИ мембраны, а в результате вязкого трения во внутренней пористой/волокнистой структуре, происходит дальнейшая частичная потеря акустической энергии и её трансформация в небольшое количество тепловой энергии).
Почему "ВБЛИЗИ"? Поскольку максимальные значения колебательной скорости молекул воздуха имеют место, как раз, у тыльной поверхности мембраны/диафрагмы, а непосредственно у поверхности ограждения максимальные значения уже имеет звуковое давление. Таким образом, сопротивление воздушному потоку нужно организовывать, как можно ближе к тыловой поверхности колеблющейся мембраны.
И да, при использовании акустического материала внутри резонансной конструкции нужно понимать, что он уже работает не как широкополосный четверть-волновой поглотитель, а как обычный амортизатор, то есть, создаёт сопротивление на пути потока воздуха внутри герметичного корпуса.
Само собой, если бы существовала реальная возможность обеспечить одинаковое колебание всех точек диафрагмы в одной плоскости (поршневой режим), то, очевидно, возможно было бы увеличить избирательность и эффективность работы такого устройства.
Это я к тому, что только понимая и учитывая все вышеперечисленные моменты, уже можно размышлять о плюсах и минусах конструктива...

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 16-04-2019, 19:19 (Отредактировано 16-04-2019 в 21:33 , пользователем Dr.Sound.)
Сообщение: #4
Вот один из типичных вопросов: "Прошу прояснить такой вопрос. Как я понял, в калькуляторе нужно указать глубину конструкции и массу панели ( т.е. берем панель нужного размера и взвешиваем, полученный результат забиваем в калькулятор). Если, допустим, я хочу сделать конструкцию размерами 1200х600х100 мм., то общий вес панели для проектной частоты 56 Гц. составит 8кг., а если 3000х606х100 мм...? То есть, общий вес панели должен оставаться тем же - 8 кг.? Вопрос - изменяется ли вес панели от размеров конструкции (с неизменной глубиной) или должен оставаться одинаковым при разных размерах конструкции".
Ответ.
В общем, понимаете не совсем верно...
При расчёте параметров панельного поглотителя мы оперируем не общей массой панели, а её поверхностной массой, суть, поверхностной плотностью. То есть, массой одного квадратного метра материала, из которого будет изготовлена мембрана. Для разных листовых материалов эта величина разная. Однако любой фрагмент/кусок одного и того же материала, любого размера будет иметь одинаковую поверхностную массу, при разной фактической общей массе каждого конкретного куска.
Таким образом, для разных размеров устройства значение поверхностной массы/плотности материала мембраны остаётся постоянным.
Рекомендуемый размер 1200х600 мм. является компромиссным в плане соблюдения достаточной подвижности мембраны, эффективности устройства и возможности использования для демпфирования системы минераловатных панелей стандартного размера.
В общем случае, слишком малый размер поглотителя ограничивает экскурсию мембраны, снижая эффективность устройства в целом. Заведомо, слишком большие габариты - вероятность захвата смежных частот, которые не являются проблемными. Поэтому, оптимальный размер в большинстве случаев не менее 1200х600 мм. или несколько больше - но не намного, не кратно!
Кстати, обратите внимание, что при расчётах, для более высоких проектных частот рекомендуемый размер устройства (в нижней части окна калькулятора) может быть и несколько меньше "стандартного".
Ну, а чисто концептуально, панельный поглотитель с мембраной большей площади является более эффективным. То есть, устройство с размерами 3000х600х100 мм. будет более эффективным, по сравнению с двумя устройствами размерами 1500х600х100 мм., хотя их общая площадь одинакова.

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 23-04-2019, 09:30
Сообщение: #5
На одном из профильных форумов новичок задал следующие вопросы:
"1. В моем случае вес мембраны оказался выше требуемого. Если я, чисто теоретически, обрежу часть мембраны по периметру, то смогу уменьшить её массу, но мне не понятно как это может повлиять на изменение резонансной частоты поглотителя.
2. Допустим, для изготовления мембраны панельного поглотителя мне нужен материал с плотностью 4кг./м. Но в наличии есть только материал с поверхностной плотностью 3кг./м. Далее, используя stp или другой подобный материал мне нужно просто наклеить 1кг? Ведь выше говорилось, что надо оперировать не массой панели, а её плотностью?"


Для справки! В тематических источниках информации, указывается, что нет нужды в абсолютно точном соответствии фактического значения поверхностной массы мембраны расчётному значению. Это, конечно, вовсе не значит, что данный параметр не важен - стремиться к точному соответствию нужно, но если отличия невелики, то данный момент можно проигнорировать.
Теперь, отвечу на заданные вопросы:
1. Обрезав/уменьшив площадь панели, вы просто уменьшите фактическую массу мембраны, а она в расчётах не участвует. При этом, поверхностная плотность мембраны останется прежней.
2. Понятия "поверхностная плотность" и "поверхностная масса" тождественны. Нанося на поверхность листового материала, предназначенного для изготовления мембраны ПП вязко-эластический материал, вы просто увеличиваете данный параметр, что с одной стороны, несколько увеличивает внутренние потери акустической энергии звуковой волны в материале мембраны, а с другой, это позволяет несколько уменьшить глубину корпуса устройства. Однако существует приоритетное мнение, что более правильно таки использовать мембрану без покрытия, а соответствия проектной частоты желаемому значению добиваться подгонкой глубины корпуса. Такое решение при условии использования не слишком тяжёлой мембраны и, соответственно, более глубокого корпуса, позволяет обеспечить максимальную экскурсию мембраны при воздействии на неё звуковой волны. А это, в свою очередь, обеспечивает бОльшую эффективность устройства, за счёт более активного поглощения кинетической энергии, переданной звуковой волной мембране, в пористой/волокнистой структуре акустического материала, размещённого внутри корпуса поглотителя.

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 01-09-2019, 08:15
Сообщение: #6
Утяжелить мембрану ПП, если это необходимо, в принципе, можно любым доступным способом: использованием такого же, но более толстого листового материала, нанесением на тыльную поверхность мембраны вязкоэластичных материалов, за счёт наклеивания на тыльную поверхность мембраны фрагментов жёстких листовых материалов и т.п.
Как известно, принцип работы ПП, предусматривает использование двух механизмов подавления резонанса - внутренние потери акустической энергии звуковой волны в материале мембраны и потери за счёт трансформации кинетической энергии в тепловую в пористой/волокнистой структуре акустического материала внутри корпуса панельного поглотителя. И в каждом конкретном случае, как правило, всегда задействованы оба механизма. Вопрос только в том, какой из этих механизмов в конкретной конструкции является доминирующим.
В идеале, идеально жёсткая, не деформирующаяся изгибными колебаниями мембрана, должна совершать колебания в поршневом режиме, аналогично колебаниям жёсткого диффузора динамика на гибком подвесе. Это обусловлено тем, что именно относительно высокая амплитуда колебаний мембраны обеспечивает бОльшую эффективность второго механизма преобразования кинетической энергии в тепловую в пористой/волокнистой структуре акустического материала, демпфирующего внутреннее пространство устройства.
Но изготовление такого подвеса больших размеров с заданными параметрами, очевидно, представляет собой определённую техническую проблему. Поэтому на практике обычно используют гибкие мембраны, которые достаточны просты в изготовлении. Само собой, в более или менее, поршневом режиме работает только центральная область мембраны, а ближе к закреплённым кромкам её колебания практически нивелируются. Именно с целью некоторого улучшения режима работы мембраны и используется не жёсткое, а эластичное крепление кромок мембраны по периметру каркаса. То есть, использование герметика для этой цели не ограничивает подвижность мембраны, а наоборот, предоставляет ей некоторую дополнительную свободу в зоне крепления.
Кстати, именно поэтому вовсе не любые листовые материалы подходят для изготовления мембраны панельного поглотителя (ПП).

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 20-11-2019, 18:53 (Отредактировано 20-11-2019 в 19:23 , пользователем Dr.Sound.)
Сообщение: #7
Озвучу свою точку зрения по поводу принципа работы панельного поглотителя.
Считаю, что ПП - это резонатор с введённым в его конструкцию сопротивлением/демпфированием, с одной стороны, уже заставляет работать устройство в большей степени в качестве поглотителя, а с другой стороны, уже в меньшей степени в качестве резонатора.
Это самое сопротивление/демпфирование состоит из двух составляющих - отчасти, от внутренних потерь в материале мембраны и , отчасти, от степени демпфирования системы акустическим материалом, размещённым внутри корпуса устройства. Понятно, что если общее оптимальное значение этого сопротивление/демпфирования принять, скажем за 100%, то в различных вариантах практической реализации устройства (например, более тяжёлая или более лёгкая мембрана, большая или меньшая степень демпфирования системы - толщина и объёмная плотность акустического материала), то процентное соотношение между этими двумя составляющими будет изменяться, но вот суммарные 100% таки нужно иметь. Ну, и таки считаю, что процент второй составляющей в любом случае будет доминирующим.
Теперь, по поводу оптимального сопротивление/демпфирования. Если оно будет заведомо малым, то устройство будет работать больше в качестве резонатора, а его поглощающие свойства будут сомнительными. Если же сопротивление/демпфирование будет чрезмерным, то и поглощающие и резонансные свойства устройства также будут неудовлетворительными. То есть, оптимальное значение определяется максимальной эффективностью поглотителя на резонансной частоте. 
Но опять же, какое сопротивление/демпфирование можно считать оптимальным? Известно, что на малых уровнях прослушивания проявления комнатных мод малозаметны. С повышением уровня эти проявления становятся всё более и более явными. Допустим, что средний уровень прослушивания, скажем 80-85 дБ. Очевидно, что при тихом прослушивании звуковые волны будут не в состоянии "раскачать" заведомо "тугую" систему, собственно отсюда, и известные рекомендации, касательно значений поверхностной массы мембраны, объёмной плотности и толщины акустического материала, а также размеров конструкции. Цель - на оптимальном уровне прослушивания получить близкую к максимальной амплитуду колебаний мембраны для максимального использования потенциала второй составляющей.
Ремарка по поводу измерения характеристик поглощения/продуваемости акустического материала в интерферометре. Его результаты отличаются от характеристик того же материала, снятых в реверберационной камере, поскольку оно учитывает только взаимодействие со звуковыми волнами, падающими на поверхность абсорбера под прямым углом и не учитывает взаимодействие со звуковыми волнами, падающими на поверхность абсорбера под наклоном, то есть, под другими углами. И понятно, что без использования реверберационной камеры корректно измерить акустические параметры какого-либо акустического материала невозможно, в принципе. Остаётся только натурное сравнение результатов акустических измерений в конкретной комнате до и после использования какого-либо акустического материала или устройства. Само собой, считать такие результаты объективными, наверное, неправильно. К счастью, практически к каждому акустическому материалу заводом-изготовителем предоставляется график или диаграмма КЗП на фиксированных частотах по результатам испытаний в реверберационной камере.

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Dr.Sound Не на форуме
RE: О принципе действия НЧ звукопоглотителей резонансного типа / 23-12-2019, 09:58
Сообщение: #8
Об использовании пористых/волокнистых акустических материалов в звукопоглощающих конструкциях резонансного типа.
Дело в том, что в конструкциях звукопоглотителей резонансного типа пористые/волокнистые акустические материалы работают абсолютно по иному принципу, чем в открытых конструкциях.
В открытых конструкциях нас интересуют значения КЗП на разных частотах звукового диапазона, то есть, то, о чём Вы говорите, поскольку именно эти параметры определяют эффективность широкополосного звукопоглощения данного материала.
В случае же использования акустического материала для демпфирования закрытых звукопоглощающих конструкций резонансного типа (например, панельных поглотителей) требования другие, поскольку в данных условиях материал выполняет уже не функцию звукопоглощения, а функцию амортизатора. То есть, это, как шайба с мелкими отверстиями внутри масляного автомобильного амортизатора, которая создаёт сопротивление на пути перемещения масла в обоих направлениях при работе амортизирующей стойки...
Следовательно, в этом аспекте нас больше интересует значение сопротивления, которое создаёт акустический материал на пути колебательных перемещений молекул воздуха "туда-сюда" внутри устройства.
Понятно, что если это сопротивление заведомо мало, то и демпфирование резонансной системы будет неэффективным, а следовательно, и эффективность звукопоглощения тоже. С другой стороны, также плохо, если сопротивление будет заведомо высоким - материал просто практически не будет продуваться воздухом (а это является непременным условием!) и резонансная система будет передемпфирована, суть, практически потеряет способность к поддержанию резонанса...
Для информации. Коэффициент сопротивления у акустических материалов средней плотности составляет примерно 15000 Pa./m2 и выше.
Но опять же, также очевидно, что резонатор Гельмгольца - это не панельный поглотитель, поскольку его конструкция имеет перфорацию, то есть, это уже полу-открытая конструкция с другим принципом акустического действия. А следовательно, возможно, и демпфирование может быть не таким интенсивным, как в случае с панельным поглотителем. Но, думаю, сопротивление всё-равно должно быть достаточно значительным.

"Ребята, не бойтесь замахиваться на "БОЛЬШОЕ", но перед этим - не забывайте сходить "ПО МАЛЕНЬКОМУ"! (Rodney Dangerfield).
Вебсайт
Цитировать это сообщение
Создать ответ 


Переход:


Пользователи, просматривающие эту тему: 1 Гость(ей)


///end footer