خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا

خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا

خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا

خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا

مواد جاذب صدا قابلیت جذب غالب انرژی صوتی برخوردی با آنها را داشته و بنابر این بعنوان مواد کاملا مفید برای کنترل نویز بشمار می‌آیند. آنها را می توان در موقعیت های مختلف مورد استفاده قرارداد- نزدیک به منابع صدا، در مسیرهای مختلف و در برخی از مواقع نزدیک به گیرنده‌ها. با وجود آنکه کلیه مواد قابلیت جذب برخی از صداهای انتشاری را دارند، عبارت «مواد آکوستیک» به طور اولیه به آن دسته از موادی اطلاق می شود که برای اهداف خاصی تولید شده و توانایی جذب مقادیر بالایی از منابع صوتی را دارند. استفاده های اصلی مواد جاذب در برخی از مواقع شامل کاهش سطوح فشار صدای دارای انعکاس بالا و در نتیجه کاهش چنین انعکاس های بالایی در محیط های بسته یا اتاق ها می باشد. محدوده گسترده ای از مواد جاذب صدا وجود دارند. در دهه 1970، نگرانی های بهداشت عمومی سبب شد تا نسبت به تغییر اجزای تشکیل دهنده مواد جاذب صدا از مواد مبتنی بر آزبست به الیاف سنتزی جدید اقدام شود. با وجود آنکه این الیاف جدید برای سلامتی انسان ها بسیار سالمتر هستند، اخیرا مسائلی در رابطه با گرمایش جهانی موجب شده است تا استفاده از الیاف طبیعی به جای الیاف سنتزی افزایش یابد.

صدا و نوسان در مبحث سیستم های مکانیکی بسیاری شامل ماشین های صنعتی، ادوات خانگی، ادوات حمل و نقل و ساختمان ها باعث بروز مشكلات متعددی می‌شوند. به علاوه صدا و نوسان را می‌توان به عنوان منبع سیگنال هایی برای تشخیص ماشینی و نظارت بر بهداشت مورد استفاده قرار داد، با این چنین مقوله‌ای در اینجا مد نظر نمی‌باشد. به هنگامی که منابع صدا و نوسان مشخص شدند، صدا و نوسان ماشین آلات را می توان با استفاده از عایق نوسانی، موانع انسدادی، مواد جاذب صدا، تحت پوشش قرار دادن یا محاط نمودن ماشین آلات یا از طریق داخل نمودن این ادوات در یک کانون یا محفظه دیگر، جهت محافظت از مسافرین در مورد هواپیما، یا ادوات وسایل حمل ونقل تحت كنترل درآورد. مواد جاذب صدا را می بایست به طور غالب در تعامل با موانع و ادوات پوششی داخلی به کار گرفت تا آنکه میزان تاثیر آنها افزایش یابد. مواد جاذب صدا به طور گسترده ای در ساخت و ساز هواپیما، سفینه های فضایی و کشتی ها به کار گرفته می شوند که علت آن وزن سبک آنها و میزان تاثیر آنها به هنگام استفاده درست از آنها می‌باشد. چنین خط مشی حاصل آمده از تقاضاهای مرتبط با ظرفیت باری بیشتر و کاهش مصرف ماشین ها، کامیون ها و سازه های فضایی می باشد. طراحی بهینه سیستم های صوتی- نوسانی را می توان ازطریق روش های متعددی شامل تحلیل انرژی آماری( SEA) حاصل آورد.

در خلال 40 الی50 سال گذشته، استفاده و میزان متنوع مواد جاذب صدای خاص موجود به طور فزاینده ای افزایش یافته است. چنین امری عمدتا هم به واسطه ارتقای تکنولوژی و هم نگرانی عمومی در زمینه صدا در زندگی روزمره می‌باشد. مهندسین معماری و مهندسین ادوات صوتی هم اکنون دارای انتخاب های گسترده ای در مبحث مواد جاذب صدا می باشند که نه تنها فراهم آورنده خواص آکوستیکی مطلوب هستند بلکه ارائه دهنده تنوع گسترده ای از رنگها، شکلها، اندازه ها و سبکی، همراه با رتبه بندی در برابر آتش و روش های اتصال می‌باشند- بهتر است اینگونه بیان داریم که دیگر هزینه های خرید، نصب و نگهداری و غیره دیگر چندان حائز اهمیت نمی باشند.

 در دهه 1970، یکسری از رخدادهای مرتبط با سلامت عمومی سبب شد تا تولید کنندگان مواد جاذب صوت اقدام به تغییر اجزای اصلی تشکیل دهنده محصولات خود از مواد مبتنی بر آزبست به الیاف سنتزی جدید نمایند. این مواد الیافی جدید برای سلامت انسان ها بسیار ایمن تر محسوب می شوند. اخیرا، مسائل مرتبط با گرمایش جهانی که ناشی از تابش گازهای گلخانه ای در اتمسفر به وسیله تولید کنندگان صنعتی مواد می‌باشند، ممکن است سبب ایجاد تغییراتی در بازار مواد آکوستیک یا صوتی شوند. تولید مواد سنتزی و اجزای تشکیل دهنده اصلی آنها در ارتباط با انتشار دی اکسید کربن (غالبا از نیروگاههای برق و ایستگاههای حمل و نقل)، متان و نیتروزاکسید می‌باشند. بنابراین، مجموع گسترده ای از انتشار گازهای گلخانه ای به طور مستقیم یا غیر مستقیم ناشی از تاثیرات تولید موادی خواهند بود که بواسطه نقش آنها هم اکنون اهمیت فزاینده ای در آینده جهان یافته اند. به علاوه، مفهوم مواد ساختمانی «سبز» در عمل در چندین کشور اروپایی به کار گرفته شده است. همچنین، آگاهی عمومی و دل نگرانی در خصوص تاثیرات منفی آلودگی سبب شده است تا مصرف کنندگان به سمت مصرف مواد سازگار با محیط زیست روی آورند و بنابراین هم اکنون فرایند هایی که آلایندگی کمتری را در بردارند و محصولات بازیافتی بیشتری پدیدار گردیده‌اند. از این رو، امر افزایش تحقیقات، در زمینه مواد صوتی بر مبنای منابع قابل بازیافتی که بتوان آنها را جایگزین قابل توجه با زیست پذیری متناسب برای مواد متعارف نمود، در کاربردهای کنونی و آتی حائز اهمیت می باشد.

مواد جاذب متخلخل

مواد جاذب صدا غالب صداهایی كه بدان ها برخورد می نمایند را جذب نموده و میزان بسیار اندكی را بازتاب می دهند. بنابراین مواد جاذب صدا برای كنترل نویز یا صدا بسیار مفید می باشند آنها در موقعیت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند: نزدیك به منابع صدایی (به طور مثال نزدیك به موتورهای الكتریكی) در مسیرهای مختلف (بالای موانع انسدادی)، و در برخی از مواقع نزدیك گیرنده ها (در داخل گوش پوش ها).

محدوده گسترده ای از مواد جاذب صدا وجود دارند. آنها خواص جذب را وابسته به فركانس، تركیب، ضخامت، وضعیت پرداخت سطحی و همچنین روش های نصب اعمال می دارند. با این وجود، موادی كه دارای مقدار زیادی از ضریب جذب صدایی هستند غالباً به صورت متخلخل می باشند.

یك ماده جاذب متخلخل در حقیقت جامدی است كه شامل حفره ها، كانال ها، یا شكاف هایی است، كه قابلیت ورود امواج صدا به داخل آنها وجود دارد. بر این مبنا می توان اقدام به دسته بندی مواد متخلخل بر مبنای موجودیت آنها در برابر سیال خارجی نظیر هوا نمود. شكل 1 معرف یك شماتیك سطح مقطع یك ماده جامد متخلخل می باشد. این منافذ كه به طور كل از نواحی مجاور خود مجزا یا عایق می‌باشند تحت عنوان منافذ بسته نامیده می شوند. آنها بر روی برخی از خواص ماكروسكپی مواد نظیر تراكم حجم، استحكام مكانیكی و رسانه ای حرارتی تاثیر دارند. با این وجود منافذ بسته به طور اساسی از كارآیی كمتری در مقایسه با منافع باز در زمینه جذب انرژی صدا برخوردار می باشند از طریق دیگر، منافذ باز دارای یك كانال پیوسته ارتباطی با سطح خارجی آن بوده و بنابر این از تاثیر زیادی بر جذب صدا برخوردار می باشند. منافذ باز همچنین می توانند به صورت ته بسته یا كور و یا آنكه انتها باز باشند. یك امر متعارف جهت مشخص نمودن تمایز بین تخلخل و زبری مورد استفاده قرار می گیرد كه بر این اساس سطح زبر دارای هیچگونه منفی نخواهد بود، بجز آنكه از بی قاعدگیهایی عمیق تر از پهنای آن برخوردار باشد.

مواد لیفی متخلخل

غالب مواد جاذب صدای منفذ دار كه به صورت تجاری موجود می باشند لیفی شكل هستند. مواد لیفی یا فیبروزی متشكل از مجموعه ای از فیلامنت‌های به هم پیوسته ای هستند كه سبب به تله انداختن هوا در بین آنها میگردد. آنها با توجه به خواص حرارتی، صوتی و مكانیكی مختلف تولید می شوند. الیاف را می توان به عنوان الیاف طبیعی یا سنتزی (مصنوعی) طبقه بندی نمود. الیاف طبیعی را می توان از گیاهان یا رستنی ها (همانند پنبه، كنف و لیف های شاه‌دانه،كتان،چوب، غیره)، با استفاده از مواد حاصل آماده از حیوانات (همانند پشم، نمد) یا محصولات معدنی (همانند آزبست) تولید نمود. الیاف سنتزی را نیز می توان به صورت سلولزی (الیاف بامبو به طور مثال)، معدنی (فایبر گلاس، پشم معدنی، پشم شیشه،گرافیت، سرامیك، غیره) و یا مواد پلیمری (پلی استر، پلی پروپلین، كولار، غیره) تولید كرد.

مواد لیفی سنتزی كه از مواد معدنی و پلیمرها ساخته می شوند غالبا برای جذب صدا یا عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این وجود، از آنجایی كه آنها حاصل آمده از فرآیند اكستروژن با دمای بالا و فرآیندهای صنعتی بر مبنای شیمی سنتزی می باشند، غالبا جزء مواد تشكیل دهنده منابع پتروشیمی محسوب شده كه اثر كربن آنها كاملا مهم تلقی می‌شود.

اخیرا، استفاده از الیاف طبیعی در ساخت مواد جاذب صدا كاربرد زیاد یافته است. الیاف طبیعی به طور الزامی و كاملا زیست تخریب پذیر بوده و روش های توسعه فنی جدید امر فرایند الیاف طبیعی را اقتصادی تر و در تناسب بیشتر با محیط زیست نموده است. این روش های جدید و امكان پذیر منجر به افزایش الیاف دارای كیفیت بالا با قیمت های رقابتی برای اهداف صنعتی شده‌اند. خواص جذب مواد جاذب صوتی كه حاصل آمده از این الیاف می باشند می توانند مترادف با موارد ساخته شده از محصولات معدنی مشابه باشند. این خواص را می توان از طریق پیش فرآوری هایی همانند خشك كردن، كربونیزه نمودن، اشباع و معدنی سازی تصحیح نمود. بعلاوه، الیاف طبیعی در مقایسه با غالب الیاف معدنی سنتزی برای بهداشت انسان ایمن تر هستند چرا كه آنها نیازی به اعمال رویه‌های احتیاطی در زمان كاربرد ندارند.

فوم های پیشرفته فلزی، سرامیکی و ژلی

با وجود آنکه فوم های پلی اورتان و ملامین به عنوان مواد جاذب صدای متخلخل سلولی به شمار می آیند که هم اکنون بیشترین استفاده را دارند، دیگر انواع فوم نیز جهت مسائل محیطی طراحی شده اند که در برابر گرما یا خوردگی مقاوم هستند.

آسفالت متخلخل

غالب نویزهای داخلی نشات گرفته از ماشین ها و ادوات نقلیه مدرن، مخصوصا به هنگامی که سرعت آنها در حد متوسط به بالا باشد، هستند که این امر به واسطه تماس تایر با جاده است. به علاوه برای اتومبیل ها، پیک های سطح نویز –وزنی-A  بین حدودا 800 و 1000 هرتز است، كه این میزان برای ادوات نقلیه سبک و سنگین، 800 الی 1200 هرتز می باشد. یکی از راههای کاهش این نویز یا صدا استفاده از سطوح آسفالت جاده ای متخلخل یا منفذ دار خواهد بود. این سطوح را می توان به عنوان مواد دانه ای جاذب صدا طبقه بندی نمود. این سطوح دارای این مزیت هستند که نه تنها سبب کاهش نویز یا صدای برخورد تایر و جاده می شوند، بلکه آنها همچنین سبب کاهش این صدا ( و همچنین صدای نیروگاههای برق) از طریق جذب صدا و به هنگامی که صدا به سمت نواحی مسکونی مجاور انتشار می یابد، نیز می‌گردند. این سطوح دارای مزیت متعاقبی هستند که سبب خشک شدن آب و کاهش پاشیدگی آن در پشت ادوات نقلیه در طی بارندگی شدید نیز خواهد شد.

جذب صدای سطوح آسفالت جاده ای مختلخل تحت تاثیر چندین پارامتر ژئومتری و پارامترهای دیگر در مبحث آسفالت های جاده ای خواهند بود:

• ضخامت لایه منفذ دار

• حفره هوایی (V_a) یا نسبت تخلخل سطح جاده

• مقاومت جریان هوا بر حسب طول

• پیچ و انحنا

• زبری ترکیب سنگدانه (سنگدانه های کوچک یا بزرگ، غیره).

برای غالب ترکیبات آسفالت متراکم، حفره هوایی (V_a) در حدود 5 درصد می باشد، در حالی كه برای ترکیبات مختلخل جدید، محتوای V_a  از حدود 15 الی30 درصد متفاوت خواهد بود.

خواص جاذب صدای برخی از آسفالت های جاده ای متخلخل به وسیله Crocker و همکاران مورد مطالعه قرار گرفته است تا آنکه قابلیت کاهش نویزها و صداهای داخل بزرگراهها ناشی از اتومبیل ها بررسی شود. به منظور ارزیابی تاثیر ضخامت های مختلف، قالب‌های مختلفی در لابراتوار تولید شد. این قالب های فراهم شده حاوی ترکیب سوپر آسفالت با رتبه متراکم 35/6 میلی متر همراه با یک هسته رتبه باز 05/9 میلی متری ظریف (OGFC) می باشد که بر روی آن قرار می گیرد. سه لایه با ضخامت مختلف مورد استفاده قرار گرفتند (6/2 سانتی متر، 8/3سانتی متر و 1/5 سانتی متر) شکل 5 نشان دهنده نتایج آزمایشی برای ضریب جذب صدای نمونه های OGFC است که با استفاده از تکنیک دو میکروفونی- استاندارد برآورد گردیده است. ضخامت سطح متخلخل تاثیر زیادی را بر روی پیک ها خواهد داشت. به طور کلی، هر چه سطح تخلخل ضخیم تر باشد، میزان فرکانس پیک کمتر خواهد بود. با توجه به سطوح متخلخل ضخیم تر، این پیک ها به طور کلی پهن تر خواهند گردید و جذب پیک تا اندازه ای کاهش می یابد. برای نمونه 1/5 سانتی متری، فرکانس پیک درحدود 900 هرتز می باشد، که در تطابق با نویز ایجادی بوسیله اتومبیل ها به هنگام سیر در ایالات متحده می‌باشد. به علاوه، پیک جذب صدا نسبتا پهن است، بنابراین استفاده از سطح متخلخل جهت کاهش نویز می تواند قابل توجه و جذاب باشد.

پانل های سوراخ دار ریز / میكرو منفذ

جذب کننده های پانل سوراخ دار برای سالیان متمادی در زمینه کنترل نویز یا غالبا جهت محدود نمودن مواد جاذب صدا مورد استفاده قرار گرفته اند. به هنگامی که فاصله کافی از یک حالت جامد رخ می دهد، یک پانل سوراخ دار به طور موثر از تعداد زیادی از تشدید كننده‌های Helmholtz واحد تشکیل می شود که هر کدام شامل یک گردنه، متشکل از پانل سوراخ دار و حجم هوایی اشتراکی است که به واسطه حجم کلی هوای محصور شده در پانل و سیستم پشتیبان آن تشكیل می‌گردد. به هنگامی که امواج صوتی به داخل پانل سوراخ دار نفوذ می کند، اصطکاک بین مولکول‌های درحال حرکت بین هوا و سطح داخلی منافذ سبب انتشار انرژی صوتی وتبدیل آن به انرژی حرارتی خواهند شد. این سوراخ ها غالبا متشکل از یکسری از منافذ یا شکاف های مرتبط می‌باشند و به عنوان هم نواگر یا تشدید کننده واحد به شمار می آیند. مواد متخلخل غالبا در داخل یك فضای هوایی قرار گرفته تا آنکه حالت میرایی را برای سیستم به وجود آورند.

مواد جذب کننده هوشمند

اخیرا، استفاده از کنترل نویز فعال در ترکیب با کنترل غیر فعال جهت توسعه سیستم های جذب صدای هیبرید یا ترکیبی مورد استفاده قرار گرفته اند. فناوری های کنترل فعال ظاهرا به عنوان تنها روش میرا کننده  مولفه های نویز فرکانس پایین می باشند. بنابراین، یک جاذب فعال- غیر فعال هیبرید قابلیت جذب صدا در محدوده فرکانس وسیعی را خواهد داشت. شکل 7 نشان دهنده اصول چنین ابزاری خواهد بود که متشکل از خواص جذب غیر فعال یک لایه متخلخل و کنترل فعال در وجه پشتی آن می باشد، که در آن می توان از کنترلر با استفاده از تکنیک های دیجیتال بهره گرفت.

نتیجه گیری

مواد جاذب صدای متخلخل هم اکنون سیر تکاملی خود را به سمت مواد پیشرفته تر در خلال سالیان اخیر می پیمایند. در مقایسه با مواد جاذب قدیمی تر که در دهه 1960 تولید شده اند، مواد جدید ایمن تر، سبک تر، و از نقطه نظر فناوری بهینه تر گردیده اند. به علاوه، مفهوم قابلیت حفظ محیط زیست، وضعیت پایدار، قابلیت بازیافتی و مواد ساختمانی سبز به زودی نقش مهمی را در بازاریابی مواد جاذب صدا به عهده خواهند گرفت. این مسیرهای جدید به طور امیدوار كننده‌ای سبب ترغیب توسعه مواد جدید و یا ارتقای مواد موجود شده اند. با توجه به تراکم تحقیقات و توسعه در فرآیند های تولیدی، این گونه پیش بینی می نماییم که محدوده مواد جاذب صوتی جدید به سرعت در خلال چندین سال آتی گسترش یابد.

خط مشی های جدید در مواد متخلخل جاذب صدا