Akustisk absorberande vetenskap

Akustik- och absorptionsvetenskap:

⦁ Varför är det värt att reglera ljudet först?
⦁ Lösning på akustikproblemet
⦁ Val av material
⦁ Jämförelse av olika basfällor

I denna översikt sammanfattar vi hur akustikpanelerna med brett frekvensomfång fungerar och hur man väljer de bästa för uppgiften. Dessutom ger vi grundläggande vägledningar på var de ska användas och hur man kan jämföra dem med andra ljudabsorberande produkter som finns på marknaden.

Syftet med denna webbplats är inte att du ska bli en expert, vi försöker bara ge allmän information om vetenskapen i fråga och dess tillämpning.

Varför ska vi styra ljudet?

Generellt sett hjälper kontrollen av ljudet till att förbättra tydligheten och förstå vad som vill kommuniceras till oss.

På ett enklare sätt: att kringgå störningar i ljudet för att höra meddelandet tydligt. I en kyrka kan detta vara det talade ordet. På en flygplats kan det vara flyginformationen.

Det kan vara relaterat till säkerhetsvarningarna i en fabrik. I en hotellobby eller restaurang vill vi bara försöka minska ekot för att göra kommunikationen mellan personalen och kunden mer bekväm.

I en ljudstudio ger kontrollen av akustik oss möjlighet att skapa en förutsägbar produktkvalitet så att inspelningen låter med samma kvalitet också i andra system.

Utan att behandla akustiken

Utan förbättrad akustik studsar ljudet från väggar, golv och tak och når den punkt där rummet inte kan absorbera och sprida ut ljudenergin.

Till exempel är det en stor skillnad mellan en lärare som talar tyst i ett klassrum och någon som skriker i ett rum fullt av ivriga barn. Om de överskrider den naturliga tröskeln i rummet kräver konversationen och kommunikationen mycket mer uppmärksamhet.

Detta genererar en effekt som kallas ”trötta öron” när vi måste koncentrera oss mycket medan vi lyssnar och vi måste prata högre för att höra och prata över de andra konkurrerande ljuden.

De studsande ljuden konkurrerar:

De ljudabsorberande panelerna styr ekot:

Vi kallar dessa ljudreflektioner. Dessa kan vara primära eller sekundära reflektioner som reflekteras från de näraliggande ytorna eller sekundära reflektioner som genererar ett eko-fält. Vanligtvis måste ljudtrycket eller det reflekterade ljudets riktning behandlas genom att montera den absorbenter på väggen eller hänga dem i taket.

Genom att lägga till ljudpaneler kan du enkelt ändra i det ekande ljudområdet som gör att du kan skapa en bekväm och relativt effektiv kommunikation.

De generiska ekotyperna är följande:

Direkt ljud

Det direkta eller initiala ljudet är ljudet som kommer från munnen, från den enhet som musiken spelas på eller från högtalaren. Det här ljudet är vanligtvis det viktigaste.

Reflektioner inträffar när ljudet träder över på de nära väggarna. Eftersom de vanligtvis anländer några sekunder efter det direkta ljudet kan de störa det så kallade fasavbrottet eller skapa kamfilter och kan göra det svårare att förstå talet.

Kontrollen av de primära reflektionerna är vanligtvis den första handlingsplanen. Att minska efterklangstiden handlar vanligtvis om ljudabsorptionen i rummet. Ju större frekvensbredd de absorbenter du monterar har desto mer energi kommer de att absorbera.

Skramlande eko utan absorbent med stor frekvensbredd:

Om du klappar i händerna i ett tomt rum hör du fladdrande ljud från väggen, taket och golvet. I huvudsak orsakar de parallella väggytorna ekot när du klappar och möjliggör att ekot kvarhålls.

Det är lätt att minska det fladdrande ekot om vi sätter absorbenter med stor frekvensbredd mitt emot varandra på parallella väggar så att ekot inte kan överleva.

Vi nämnde absorbent med stor frekvensomfång ovan eftersom ljudet från handklappningen är över 1000 Hz, och det går bara att dämpa denna frekvens på ett jämnt sätt med sådana.

Sekundära reflektioner eller ekon

Du kan höra detta långa eko i en gammal kyrka. Om vi går tillbaka i tiden innan det fanns moderna högtalarsystem så ser vi att kyrkan skapade det stora och rymliga surroundljudet med planerade reflektioner för att förmedla sitt budskap. Det är särskilt effektivt om du lyssnar på en kör eller gregoriansk musik.

Klassisk musik drar också fördel av långa och ekande utrymmen eftersom de gör det möjligt för musikinstrumenten att stimulera rummet. Kontrollen av efterklangstid är vanligtvis frågan om att öka ljudabsorptionsförmågan i rummet.

Ju fler ljudabsorberande paneler du monterar desto mer energi kommer de att absorbera.

akustikbehandling

Ljudabsorption med akustikpaneler

När du spelar musik högt och lägger händerna på högtalaren, golvet, de närliggande möblerna eller till och med på fönstret så känner du vibrationerna. Ljudenergin går igenom de fasta materialen eller vätskorna i form av vibrationer och när det sätter mediet i rörelse kommer det oundvikligen att producera värme.

Ljudabsorptionen är i själva verket en energiöverföringsfunktion. Det vetenskapliga uttrycket för detta fenomen kallas termodynamisk överföring.

När ljudet tränger in i absorbenten vibrerar de akustiska stenullsfibrerna i panelen. Samma termodynamiska överföring genereras inuti stenullen.

När vi talar om en fibrös struktur med hög täthet kommer ljudet som går igenom det att minska avsevärt och förvandlas till värme på grund av mediets täthet. Därför, om man använder absorbenter med stor frekvensomfång kommer ekot snabbt att minska i ett rum.

Absorption av låga frekvenser med ljudabsorberande panel:

I akustikvärlden är det svårt att minska basen eller de låga frekvenserna på grund av deras långa våglängd. Utan tillräcklig täthet kommer basen att gå igenom nästan allt.

Det betyder att basljudproduktionen inte bara kräver mer energi (tänk på elefanten och musen) utan det är också mycket svårare att stoppa den när den har startat (tänk på att försöka stoppa ett godståg jämfört med en cykel).

De höga frekvenserna orsakar mycket mindre problem eftersom den kortare våglängden är mycket svagare än den låga. Det är anledningen till att de lätta ljudisolerande skumpanelerna  absorberar denna ljudenergi lätt men basen går lätt igenom dem.

Det enklaste sättet att absorbera låga frekvenser

Men det faktiska akustiska testet visar vanligtvis överraskande resultat. Om inte panelen är tillräckligt tät passerar basen smidigt igenom.

Detta är problemet med skum som har låg densitet, att det är ineffektivt på att absorbera basen. Å andra sidan, om basfällorna är för täta, reflekteras de höga frekvenserna helt enkelt tillbaka i rummet.

Det absorptionspaneler är utformade för båda, de ger balanserad absorption.

Basen innehåller mer energi:

Dessa två diagram jämför de låga och höga frekvenserna med samma amplitud. Ta hänsyn till att de längre låga frekvenserna innehåller mer energi som det visas i det gula området. När det finns mer energi i ljudvågen blir det svårare att absorbera eller reglera basen.

Beräkning av kvarts våglängd

Lösning på akustikproblemet

Processen kan förenklas till fyra steg:

⦁ Ange det problematiska intervallet.
⦁ Välj lämpligt akustikelement för att lösa problemet
⦁ Uppskatta vad du har för budget, beloppet du vill spendera
⦁ Installera ljudabsorbenter i de strategiskt viktigaste områdena för maximal effektivitet.

Först bör du bestämma platsen där det finns problem i rummet genom att identifiera den problematiska frekvensen. Med andra ord bör du överväga vilka frekvenser du försöker fånga upp innan du bara monterar några basfällor på väggen och förväntar dig att de ska fungera som du föreställde dig.

Till exempel i en studio är det mycket viktigt att balansera ljudabsorptionen i hela ljudområdet för att din inspelning också ska låta bra i andra ljudsystem. I detta fall vill vi skapa en riktigt neutral lyssningsmiljö.

Den önskade linjära frekvenskurvan är viktig också för hemmabiografer där man bör se till att alla centrala kanaler som dialoger oftast förs i är kristallklara.

I ett klassrum, mötesrum eller kontor överförs den mänskliga rösten, därför måste akustikbehandlingen också ta hänsyn till detta ljud.

Mänsklig röst:

Diagrammet visar räckvidden för en typisk manlig röst, den håller det mesta av energin i mellanområdet 400Hz och 1000Hz och kurvorna sträcker sig till 3500Hz.

Om vi tittar närmare kan vi se att den mänskliga röstens mesta energi är mellan 300Hz och 1500Hz.

Det är därför det är viktigt att när det är dags att välja lämplig panel för uppgiften ska du välja den som verkligen fungerar inom detta intervall, t.ex. väggabsorbenter med stor frekvensbredd.

Endast för tal rekommenderar vi inte att välja lädermembran som dämpar ljudet endast under 600Hz eftersom de övre frekvenserna fritt fladdrar i rummet.

På liknande sätt skulle det vara fel beslut att välja ljudisolerande skum eftersom dessa absorberar ljudet endast över 800Hz.

I detta fall är det bästa valet basfällor med stor frekvensbredd:

När det gäller absorbenter bestämmer vanligtvis ljudabsorptionskoefficienten valet av lämplig ljudabsorptionspanel. Specifikationen visar att om värdet på ljudabsorptionsvärdet är 1,0 på en frekvens så kommer absorbenten att kunna absorbera ljudet till 100% på den givna frekvensen. Värdet 0,5 betyder absorption på 50%.

Om ljudisolerande skum:

Absorbenterna med stor frekvensbredd är tillverkade av högdensitets ull på 90 kg / m3, medan de flesta av skumpanelerna är tillverkade av lågdensitetspolyeten på 10-15 kg / m3. När människor ofta skär i skummet för att skapa en konstnärlig design kommer skumdensiteten att minska ytterligare på grund av de stora lufthålen.

Den slutliga densiteten för majoriteten av skum är inte mer än drygt 8 kg / m3. Eftersom tätheten för panelen med stor frekvensbredd är mer än tio gånger så mycket är det ingen konstighet att polyetenskummet inte kan absorbera basen.

Därför är det inte sant om någon säger att skum eller xps kan absorbera basfrekvenser i klass med en basfälla. Fysiken påverkas inte av reklamtext.

Vi går vidare

Om vi går längre och jämför ljudenergin med de flesta väggabsorbenterna kan vi tydligt se att sådana med brett frekvensomfång ger absorption på 95% upp till 100 Hz medan skumpanelen kan absorbera 95% vid minimum 1000Hz.

Beroende på vilken typ av frekvens eller brus du försöker absorbera måste du välja en basfälla som fungerar inom ett visst frekvensområde. Tjockleken på akustikpaneler är vanligtvis 6-11-13-20cm.

Folk använder vanligtvis de tunnare panelerna för att absorbera mellersta och höga frekvenser medan de tjockare panelerna från 11 cm absorberar de låga frekvenserna också.

Urvalskriterier för ljudabsorbent:

1. 6 cm för högre ljudintervaller på kontor och restauranger eller för rasslande ekon i studior
2. 11 cm på platser där musik spelas och för att styra de primära reflektionerna där vi vill dämpa i ett stort frekvensområde.
3. 13 cm, 20-30-40 cm för att absorbera basen, där dämparna i punkt 2. inte dämpar de låga frekvenserna tillräckligt.

Exempel 1:

Anta att en matrisskrivare orsakar problem på ett kontor där högfrekvensekot reflekteras från väggen och orsakar en irriterande efterklang. Eftersom detta problem huvudsakligen är i de högre frekvenserna skulle den tunnare absorbenten på 6 cm vara rätt alternativ.

Exempel 2:

Multifunktionellt vardagsrum eller hall som används ibland för dansklasser och även för möten. Du har en begränsad budget. Ljudabsorbenter som absorberar över en stor frekvensbredd med en tjocklek på 11 cm ger utmärkt ljudabsorption i hela frekvensbredden för det aktuella ljudområdet, och därför kan dessa paneler vara rätt val och är mycket effektiva för musiken.

Bestämma hur mycket vi vill täcka:

Sätt upp en liten väggpanel i en gymnasieskola och du kommer antagligen inte höra någon förändring. Sätt en miljon paneler på väggen och i taket så kommer ljudet att vara helt dött. De flesta av behandlingarna är någonstans mellan dessa två. Det är därför det är rekommenderat att följa den så kallade efterklangskurvan.

Efterklangstiden indikerar hur mycket av ljudet som absorberas och hur stor väggyta som ska täckas. Effektiviteten ökar långsamt genom att öka täckningen på väggen eller genom att öka antalet paneler i rummet.

• 

• 

• 

Över en viss punkt förvandlas rummet långsamt från en grottliknande eko-kammare till en behaglig miljö. Därefter minskar effekten om man lägger till ytterligare paneler och det slutar vara en fördel att lägga till fler paneler. Vi har nått överdämpning.

 

Det finns inga absoluta regler för ”hur många ljudabsorberande paneler som behövs för att utföra uppgiften”. Vid “tal” där maximal förståelse krävs talar akustikingenjörerna vanligtvis om en efterklangstid som är kortare än 1 sekund. I större rum kan det vara längre.

I konserthus för klassisk musik är den långa efterklangen vanligtvis att föredra eftersom instrumenten kombinerat med atmosfären stimulerar publiken.

En efterklangstidskurva:

Efterklangstid i hallar i olika storlekar

Applikationen, sunt förnuft och preferenser bestämmer omfattningen av hur mycket som ska täckas. Om du till exempel arbetar i en studio vill du mixa i en trevlig miljö.

Å andra sidan, om du jobbar i en kyrka där det talade ordet och rockband byter av varandra, kan det vara bättre med mer ljudabsorption. Börja från mellan 10% och 20% täckning. Om du inte är nöjd, lägg till lite mer. Det är verkligen så enkelt.

Jämförelse av olika akustikelement:

När vi arbetar med ett rums akustik försöker vi vanligtvis kontrollera ljudreflektionerna genom att montera diffusors på väggen och i taket där de är mest effektiva. Detta görs vanligtvis med väggabsorbenter. Du kan välja mellan flera olika typer av paneler på marknaden. Var och en av dem har sin styrka och svaghet.

För att underlätta valet av produkter presenterar vi varje produkt med vår åsikt och jämförelse av produkterna.

Skrivet av Róbert Polgár

Om du har några kommentarer, vänligen kontakta oss eller skriv ett e-postmeddelande

BG