SLIDE BÀI GIẢNG _VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

VH 1 CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM VH 2 VH 3 Khi sóng âm chạm vào bề mặt vật liệu, một bộ phận năng lượng âm thanh bị phản xạ, một bộ phận khác bị hút vào bên trong vật liệu, một bộ phận nữa xu.

CHƯƠNG II :

VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

Khi sóng âm chạm vào bề mặt vật liệu, một bộ phận năng lượng âm thanh bị phản

xạ, một bộ phận khác bị hút vào bên trong vật liệu, một bộ phận nữa xuyên qua mặt bên kia của vật liệu Khi phần lớn các năng lượng âm thanh đi vào trong vật liệu (bị hút hoặc xuyên qua) còn năng lượng phản xạ rất nhỏ, chứng tỏ vật liệu có tính năng hút âm tốt Khi hệ số hút âm trên 0.2, có thể gọi là vật liệu hút âm.

Hút âm và cách âm

Nguyên lý cách âm - hút âm

Dùng vật liệu hoặc kết cấu chặn sự

truyền đi của âm thanh tạo ra môi

trường yên tĩnh gọi là cách âm Khi âm

thanh đi vào vật liệu, năng lượng

xuyên qua mặt bên kia của vật liệu rất

nhỏ, chứng tỏ vật liệu có khả năng

cách âm tốt Chênh lệch decibel giữa

năng lượng âm thanh đi vào và năng

lượng âm thanh xuyên qua ở một mặt

khác chính là lượng cách âm của vật

Cách âm là một khái niệm

mô tả sự giảm của âm thanh truyền qua giữa hai không gian riêng biệt bởi cấu kiện ngăn chia Về mặt lý thuyết, vấn đề cách âm cho công trình cần phải được quan tâm trên cả hai phương diện: âm truyền từ bên trong công trình và âm truyền từ bên ngoài công trình.

Tiêu âm ( hút âm ) là biến âm

thanh ù ù trong một phòng

nghe trở nên rõ ràng và

chắc chắn, làm biến mất

những âm thanh dội lại, tạo

ra chất lượng âm thanh tốt

hơn cho phòng hát, phòng

thu.

Từ cách giải thích trên, chúng ta có

thể hiểu rằng: Vật liệu hút âm tập

trung vào độ lớn nhỏ của năng lượng

âm thanh phản xạ, mục đích tối thiểu

hóa năng lượng âm thanh phản xạ Vật

liệu cách âm tập trung vào độ lớn nhỏ

của năng lượng âm thanh xuyên qua ở

mặt bên kia, mục đích tối thiểu hóa

năng lượng âm thanh xuyên qua.

Vật liệu hút âm

Vât liệu hút âm cho phép âm thanh dễ

đi vào và xuyên qua, có thể hiểu rằng nguyên liệu tạo thành vật liệu hút âm phải xốp (nhiều lỗ), tơi và thông khí Kết cấu của nó là: vật liệu có các lỗ siêu nhỏ số lượng lớn, liên kết với nhau, có tính thông khí nhất định.

Ngược lại, vật liệu cách âm lại đòi hỏi giảm năng lượng âm thanh xuyên qua

và ngăn chặn sự truyền âm Vật liệu cách âm phải chắc, tỉ trọng cao Ví dụ như tấm thép, gang, gạch ngói, kính Yêu cầu với vật liệu cách âm là vật liệu chắc chắn không có lỗ, có trọng lượng lớn.

Hiện tượng này của sóng âm cứ lặp đi lặp

lại, mỗi lần gặp chướng ngại thì một phần

năng lượng của sóng âm sẽ bị tiêu vào vật

liệu cấu tạo vật đó, ta gọi là hiện tượng

hấp thụ âm thanh (nền tảng của tiêu âm),

một phần phản xạ trở lại gọi là âm phản xạ.

Âm thanh đập vào bề mặt lại được khuếch tán

đều ra các hướng gọi là hiện tượng tán xạ

âm thanh Vì sóng âm phản xạ từ tất cả các

hướng tới người nghe nên tạo thành một

trường âm tán xạ, tạo cảm giác âm thanh

không gian hoặc âm thanh quang cảnh.

Tán âm và tiêu âm

Trong một không gian khép kín, một phòng, sóng âm từ nguồn âm một mặt lan truyền trực tiếp đến người nghe hoặc microphone – đó là trực âm Mặt khác nó đập vào các bề mặt giới hạn của phòng (tường, trần, nền) và các

đồ vật đặt trong phòng rồi phản xạ trở lại đó là phản âm.

Tán âm chính là việc điều hướng sóng âm theo nhiều hướng khác nhau để tạo ra âm thanh chân thực hơn Nếu chỉ tiêu âm hoàn toàn có thể gọi là làm chết âm thanh trong một căn phòng Để âm thanh nổi, “sống” hơn phải nói đến kỹ thuật tán

âm Phòng nghe lý tưởng nên hoà trộn của các mặt phẳng hấp thu và phản xạ âm thanh dành cho các tần số trung và tạo ra

âm thanh chân thực hơn.

Tán âm tránh được các phản xạ

trực tiếp đồng thời và do đó,

mang lại âm thanh tự nhiên hơn

so với âm thanh va đập vào mặt

phẳng hay mặt cong Ngoài ra,

Khi sóng âm tới trên bề mặt vật thể, năng lượng âm một phần phản xạ trở ra, một phần xuyên qua, một phần tổn thất trong vật thể

Nguyên lý hút âm

Nguyên lý hút âm là nguyên nhângây ra tổn thất năng lượng âm khivật liệu (hay kết cấu) tiếp xúcvới trường năng lượng âm Khi sóng

âm tới trên bề mặt vật liệu sẽ gây

ra một áp lực cưỡng bức vật liệuuốn cong Năng lượng âm phải tiêuhao để thắng sức cản nội bộ duytrì dao động è năng lượng âm biếnthành năng lượng cơ

Nếu vật liệu rỗng trong quá trình

sóng âm xuyên qua khe rỗng phải sử

dụng năng lượng để thắng trở lực ma

sát và tính nhớt của môi trường

không khí, làm cho không khí dao

động trong khe rỗng è biến năng

lượng âm thành năng lượng nhiệt

o Các loại vật liệu sợi: bông, bông khoángchất, bông thuỷ tinh

o Các loại vật liệu gia công: giấy bồi, tấmsợi gỗ ép, bã mía ép, vữa xốp

Sóng âm tới: áp lực âm khi + khi -, đẩy không khí

dao động tới lui trong khe rỗng: f = 1

2 π

K m

Không khí dao động: khối lượng nhỏ è tần số cao

Chiều dày khe rỗng: khả năng hút âm phụ thuộc vào chiều dày, không khíđẩy tới lui trong khe rỗng có giới hạn

Khi sóng âm tới trên bề mặt vật thể, năng lượng âm một phần phản

xạ trở ra, một phần xuyên qua, một phần tổn thất trong vật thể

Khi thiết kế chọn chiều dày của thảm hợp lý sẽ đảm bảo đạt được hiệuquả cao nhất đồng thời tiết kiệm vật liệu Chiều dày kinh tế của thảm

có thể xác định bằng công thức:

cm

r. ω f

v Cấu tạo vật liệu rỗng

§ Vật liệu rỗng chế tạo thành những tấm cứng, có thể hoặc bố trí

trực tiếp trên nền cứng hay trên hệ sườn cách tường 5 – 10cm.

Liên kết theo chu vi

§ Vật liệu rỗng dạng bọt như vữa xốp, beton bọt đặt những vật

liệu này cách tường 5 – 10cm sẽ tăng khả năng hút âm tần số thấp Khối lượng thường từ 1000 – 1200kg/m 3

§ Vật liệu rỗng dạng sợi như tấm bông amiang, tấm sợi gỗ, tấm dăm

bào vừa rẻ, nhẹ, khối lượng từ 200 – 250kg/m 3

II – BẢN MỎNG DAO ĐỘNG CỘNG HƯỞNG HÚT ÂM

Có khả năng hút âm tần số thấp và khuếch tán âm tốt

Bản cộng hưởng có cấu tạo: gồm một bản mỏng có thể bằng gỗ dán,

carton, amiang đặt cố định trên hệ khung gỗ gắn trên tường, lớpkhông khí giữa bản và tường để trống hoặc nhồi vật liệu rỗng

Không khí hoặc vật liệu rỗng

500 ÷ 700d

Ván épJoan nổi Joan chìm

III – LỌ KHÔNG KHÍ DAO ĐỘNG CỘNG HƯỞNG HÚT ÂM (còn gọi là lọ Hémohol)

a = 2R

l

V

Cấu tạo:

Cấu tạo như những lọ thường thấy, bụng

lọ kín có thể tròn, vuông, đa giác Cổ

lọ có chiều dài nhất định, không khí

trong miệng lọ thông với không khí

trong phòng qua miệng lọ Thể tích bụng

lọ nhỏ, lọ chôn trong tường, trần,

miệng lọ nhìn vào phòng

cổ lọ

Nguyên lý hút âm

IV – CÁC LOẠI HÚT ÂM KHÁC

• Chỏm hút âm: thường gắn trên trần để

hút âm gần nguồn

• Khe hở không khí dao động cộng

hưởng hút âm: khe hở hẹp chạy suốt

chiều dại bụng không khí Nguyên

lý hút âm giống như lọ Hémohol

• Kết cấu hút âm di động: trong những

phòng vạn năng, do có nhiều mục đích

sử dụng khả năng khác như hoà nhạc,

ca kịch, chiếu phim, hội

họp thường dùng kết cấu hút âm di

động cho phù hợp từng loại chức

năng

Lượng hút âm của người và ghế:

• Lượng hút âm của khán giả trong phòng bằng số lượng khán giả có

mặt nhân với hệ số đơn vị hút âm của mỗi người cộng với chỗ ngồi

• Lượng hút âm của ghế: khi khán giả không đủ, sẽ có ghế trống,

tổng lượng hút âm trong phòng thay đổi Khi thiết kế lưu ý vấn đềnày

• Lượng hút âm của miệng sân khấu: tuỳ thuộc chức năng phòng khán

Các loại vật liệu hút âm có tác dụng trang trí: thảm, rèm Khảnăng hút âm phụ thuộc vào cách lắp đặt, ghép thành múi, có nếp gấp.Thảm mỏng treo tự do: khi sóng âm tới gây uốn cong tia sóng.

Vật liệu không có tính năng trang trí: nhờ miếng ốp bên ngoài gắnvới hệ khung xương

Suất đục lỗ : P = (diện tích lỗ đục / tổng diện tích tấm vải) x 100%

Chủng loại Đặc điểm Nguyên lý hút âm Phạm vi ứng dụng

Vật liệu rỗng hút

âm

-Vật liệu rỗngbọc ngoài

-Sản phẩm dệt

-Sóng âm cưỡng bứckhông khí trong kherỗng dao động, trở lực

ma sát, tính nhớt biếnnăng lượng âm thànhnăng lượng nhiệt

-Không khí dao độnglui tới qua sản phẩmdệt, ma sát tiêu haonăng lượng âm

-Chủ yếu hút âmtần số cao vàtrung

Bản mỏng dao động

cộng hưởng hút âm

Bản mỏng đặtcách tường một

khoảng trống δ,

có thể đặt vậtliệu rỗng xuyênkhông khí

Áp lực âm cưỡng bứcdao động uốn cong Trởlực uốn cong tiêu haonăng lượng âm

-Hút âm tần sốthấp

f = 1

2 π

K m

Vật liệu

rỗng Sản phẩmdệt

Lọ Hémohol Lọ không khí chôn

trong kết câu,miệng lọ hướng vàophòng, cổ lọ cóhoặc không có vậtliệu rỗng

Sóng âm tới cưỡngbức khối không khídao động tới luitrong cổ lọ, trởlực ma sát củathành cổ lọ tiêuhao năng lượng âm

Hút âm tần số thấp

và trung, tính lựcchọn tần số hút âmrất mạnh

Bản đục lỗ Bản đục lỗ đóng

trên hệ sườn gỗgắn trên tường

Có thể đệm hoặc đểtrống

Nguyên lý hút âmgiống như tập hợpnhiều lọ Hémoholchung một bụng lọ

Hút âm tần sốthấp, trung vàcao

Vữa trát thông thường

Vải thô thưa

Vải hoa thưa

Vải thuỷ tinh

0,0001 – 0,0030,00015 – 0,00090,035 – 0,260,00008 – 0,00060,08 – 0,33

0,000030,00005 -0,000060,00003 – 0,001

Vị trí lắp đặt ảnh hưởng rất lớn tới khả năng hút âm của vật liệu,

vd: một tấm vải mỏng đặt trên tường cứng, khả năng hút âm của vải phụ thuộc vào khoảng cách giữa tấm vải và mặt tường Kết quả thực nghiệm cho thấy sóng âm tới tần số 950Hz, phương tới vuông góc với mặt vải,

hệ số hút âm α lớn nhất khi vải cách mặt tường 9cm, bằng ¼ bước sóng

λ, âm tần số 2700Hz.

Lực cản r của một vài vật liệu xốp, rỗng

V – XỬ LÝ KIẾN TRÚC VẬT LIỆU HÚT ÂM

1- Lựa chọn và bố trí vật liệu hút âm

Cùng một loại vật liệunhưng dán sát tường hoặcđặt cách tường một lớpkhông khí, khả năng hút

âm khác nhau rất nhiều

Bố trí vật liệu hút âmcần chú ý tính chất vật

lý của vật liệu Tínhnăng co dãn trong môitrường làm việc của vậtliệu

Đa số vật liệu hút âm có tính dẫn nhiệt kém Cần đề phòng hiện tượngngưng tụ nước trong vật liệu

VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

Cấu tạo hút âm bằng vật liệu xốp đặt sau tấm đục lỗ (gọi tắt là vật

VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

Thiết kế cách âm phòng Karaoke