شبیه‌سازی عددی و تجربی تأثیر هندسه و میرا گرها در کنترل پسیو منابع تولید آلاینده صوتی موجود در فضاهای مسکونی

 

 

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک تبدیل انرژی

 

 

 

عنوان:

شبیه‌سازی عددی و تجربی تأثیر هندسه و میرا گرها در کنترل پسیو منابع تولید آلاینده صوتی موجود در فضاهای مسکونی

فهرست مطالب

چکیده                                                                                                                ۱

۱-فصل اول      ۲

۱-۱-مقدمه  ۳

۱-۲-آکوستیک چیست    ۳

۱-۳-چگونگی انتقال صوت۳

۱-۳-۱-صداهای هوایی.. ۳

۱-۳-۲-صداهای کوبه‌ای   ۴

۱-۴-نوفه کوبه‌ای یا پیکری.. ۴

۱-۵-اندازه مطلوب صدا درساختمان های مختلف۴

۱-۶-عایق صوتی ساختمان.. ۶

۱-۷-طبیعت صوت……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………. ۶

۱-۸-فرکانس صوت…………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………….. ۶

۱-۹-اغتشاش هوا در اطراف ساختمان‌ها ۷

۱-۱۰-صدا ۷

۱-۱۱-فرکانس۸

۱-۱۲- نوفه. ۸

۱-۱۳-زمان پژواک برای اتاق.. ۸

۱-۱۴-تلفات صدا ۹

۱-۱۵-میرایی صدا در طبقات سازه‌های ساختمان.. ۹

۱-۱۵-۱میرایی درونی (مادی). ۹

۱-۱۵-۲-میرایی سازه‌ای در اتصالات و سطوح واسط.. ۹

۱-۱۵-۳-میرایی تابشی   ۹

۱-۱۵-۴-میرایی سیال   ۱۰

۱-۱۶-بیان مساله. ۱۰

۱-۱۷-ضرورت تحقیق.. ۱۰

۱-۱۸-هدف از انجام تحقیق.. ۱۰

۱-۱۹-فرض‌های تحقیق.. ۱۱

۱-۲۰-جمع بندی فصل.. ۱۱

۲-فصل دوم ۱۲

۲-۱-مقدمه  ۱۳

۲-۲-بررسی نمودار تلفات صوتی شرکت کواش۱۵

۲-۳-پیش بینی رفتار آکوستیکی انواع مواد متخلخل.. ۱۶

۲-۴-بررسی نتایج پیش بینی رفتار آکوستیکی مواد متخلخل.. ۱۶

۲-۵-بررسی افت صدا توسط بلوک لیکا ۱۷

۲-۶-نوآوری تحقیق.. ۱۸

۲-۷-نتیجه‌گیری.. ۱۸

۳-فصل سوم………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۹

۳-۱-مقدمه  ۲۰

۳-۲-معادلات آکوستیک…. ۲۰

۳-۲-۱-محاسبه تلفات انتقال صدا ۲۰

۳-۲-۲-سطح فشار صوت۲۰

۳-۲-۳-شدت صوت۲۰

۳-۲-۴-جذب صوتی دیوار. ۲۱

۳-۲-۵-دامنه تغییرات فشار. ۲۲

۳-۲-۶-رابطه بین سرعت صوت، فرکانس و طول‌موج.. ۲۲

۳-۲-۷-سرعت صوت در هوا ۲۳

۳-۳-انتشار موج صوتی در آکوستیک ساختمان.. ۲۳

۳-۳-۱-معادلات ناویر استوکس۲۴

۳-۴-فرضیه‌ها ۲۵

۳-۵-دستگاه آنالیزور صوتی.. ۲۵

۳-۶-معرفی و توضیح اجزاء و برنامه دستگاه آنالیزور: ۲۶

۳-۶-۱-صوت سنج.. ۲۶

۳-۶-۲-دیاگرام تراز صوت سنج.. ۲۷

۳-۶-۳-شیوه عملکرد صوت سنج: ۲۸

۳-۷-کاربردهای صوت سنج: ۲۹

۳-۸-دیتالاگر (کارت صدا): ۳۰

۳-۹-خصوصیات دیتالاگر. ۳۰

۳-۱۰-نحوه کار دیتا لاگر ها ۳۱

۳-۱۰-۱-اجزای دیتا لاگر: ۳۱

۳-۱۰-۲-چگونگی استفاده از دیتا لاگر ها: ۳۱

۳-۱۱-معرفی برنامه Lab VIEW33

۳-۱۲-مراحل انجام پژوهش۳۷

۳-۱۳-نحوه انجام آزمایش و تجهیزات آزمایشگاهی: ۴۰

۳-۱۴-معرفی برنامه. ۴۰

۳-۱۵-نتیجه گیری.. ۴۱

۴-فصل چهار  ۴۲

۴-۱-مقدمه  ۴۳

۴-۲-استقلال از شبکه. ۴۴

۴-۳-اعتبار سنجی.. ۴۷

۴-۴-نتایج کلی.. ۵۳

۴-۴-۱-بررسی و آنالیز مودال آپارتمان.. ۵۳

۴-۴-۲-بررسی شدت صوت در حالت منبع نرمال.. ۵۵

۴-۴-۳-بررسی شدت صوت در حالت منبع غیر نرمال.. ۵۹

۴-۵-نتیجه‌گیری.. ۶۲

۵-فصل پنجم  ۶۴

۵-۱-نتیجه‌گیری.. ۶۵

۵-۲-پیشنهادها ۶۶

 


 

فهرست اشکال

شکل ‏۲‑۱ تلفات صوتی در فرکانس‌های مختلف برای پنل های شرکت کواش.. ۱۶

شکل ‏۳‑۱بلوک دیاگرام صوت سنج. ۲۷

شکل ‏۳‑۲ نحوه عملکرد دیتالاگر. ۳۲

شکل ‏۳‑۳ برنامه تحلیل فرکانسی به‌وسیله نرم‌افزار Lab VIEW35

شکل ‏۳‑۴ نمودار ایجادشده به‌وسیله برنامه لب ویو که مقدار شدت صوتی قبل از بلوک را نشان می‌دهد ۳۶

شکل ‏۳‑۵ نمودار ایجادشده به‌وسیله برنامه لب ویو که مقدار شدت صوتی بعد از بلوک را نشان می‌دهد ۳۷

شکل ‏۳‑۶ آزمودن کارت صدا به‌وسیله اسیلوسکوپ و فانکشن ژنراتور. ۳۸

شکل ‏۳‑۷ آزمودن کارت صدا به‌وسیله آمپلی‌فایر و فانکشن ژنراتور. ۳۹

شکل ‏۳‑۸ مجموعه تجهیزات آزمایشگاهی. ۴۰

شکل ‏۴‑۱ شماتیک مسئله حاضر. ۴۴

شکل ‏۴‑۲ تغییرات افت صوت نسبت به تعداد مش‌های مختلف.. ۴۵

شکل ‏۴‑۳ نوع مش استفاده‌شده در مسئله ۴۶

شکل ‏۴‑۴ لوله ۲ اینچ دو سر بسته بدون سوراخ. ۴۷

شکل ‏۴‑۵ لوله ۲ اینچ دو سر بسته با ۴۹ سوراخ ۲ میلی متر. ۴۸

شکل ‏۴‑۶ محفظه اتاق مکعب مستطیل به ابعاد ۶*۶*۸٫۱. ۴۸

شکل ‏۴‑۷ محفظه اتاق مکعب مستطیل به ابعاد ۳۰*۴۹*۲۰ سانتی. ۴۹

شکل ‏۴‑۸ محفظه لوله چهاراینچ و.محفظه مکعب مستطیلی ۴۹*۲۰*۱۵. ۴۹

شکل ‏۴‑۹ آنالیز مودال محفظه لوله چهار اینچ و محفظه. مکعبی مصالح. و محفظه مکعبی. ۵۰

شکل ‏۴‑۱۰ مکان اندازه گیری شدت صوت.. ۵۱

شکل ‏۴‑۱۱ کاهش شدت صوت نسبت به زمان. ۵۱

شکل ‏۴‑۱۲ حل قرار گیری نقطه سنجش شدت صوت.. ۵۲

شکل ‏۴‑۱۳ کاهش شدت صوت نسبت به زمان. ۵۳

شکل ‏۴‑۱۴ کانتور فشار در فرکانس ۹۰٫۳۷۹ هرتز. ۵۴

شکل ‏۴‑۱۵ نمودار مدهای مختلف فرکانسی. ۵۵

شکل ‏۴‑۱۶ مکان نقاط اندازگی‌ای شدت صوت.. ۵۶

شکل ‏۴‑۱۷ میزان دمپ صوت در دونقطه برای حالت نرمال. ۵۷

شکل ‏۴‑۱۸ کانتور افت شدت صوت برحسب دسی‌بل در حالت نرمال. ۵۸

شکل ‏۴‑۱۹ مسیر خطوط انرژِی حرکت صوت حالت نرمال. ۵۹

شکل ‏۴‑۲۰ میزان دمپ صوت در دونقطه برای حالت غیر نرمال. ۶۰

شکل ‏۴‑۲۱ کانتور افت شدت صوت برحسب دسی‌بل در حالت غیر نرمال. ۶۱

شکل ‏۴‑۲۲ مسیر خطوط انرژِی حرکت صوت حالت غیر نرمال. ۶۲

 


 

فهرست جداول

جدول ‏۴‑۱- استقلال شبکه و درصد خطاهای مختلف۴۵

جدول ‏۴‑۲- میزان فرکانس و شدت صوت در نقاط مختلف۶۳

 


 


 

چکیده:

در ســطح کشــور اطلاعــات معتبــری در خصــوص ارزش آکوســتیکی مصالــح جهــت اســتفاده در محیطهـای اداری و صنعتـی وجـود ندارنـد. هـدف از انجـام ایـن پژوهـش مطالعـه خصوصیـات جـذب صوتـی مـواد و تدویـن بانـک دادههـای آکوسـتیکی اسـت. همچنین در این پایان‌نامه با استفاده از نرم افزار کامسول و یک ستاپ ازمایشگاهی به ببرسی انتقال صوت در یک واحد اپارتمانی پرداخته شده است . نتایج نشان داد که با توجه به اینکه این درب ببین دو اتاق است و از شرط کوپل دو اتاق در نرم‌افزار استفاده‌شده شدت انرژی غیر نرمال خیلی کمتر از حالت نرمال واقعی است و در صورت افزایش چگالی می‌توان افزایش فشار را به‌صورت چشم‌گیری در نمودار مشاهده نمود و همچنین نتیجه گرفت هرچه فاصله بیشتر از منبع صوتی بگیریم فضا باعث افزایش دمپ است و دلیل این امر کاهش دسی‌بل صوت در طول مسیر است. همان‌طور مشخص است کاهش ۱۲٫۵ درصدی شدت صوت در نقطه یک نسبت به نقطه دو است. ملموس است که کاهش شدت صوت بین دو اتاق کاملاً قابل محسوس است که حدود ۱۰ تا ۲۰ دسی‌بل است.

 

 

 

 

 

 

 

کلمات کلیدی: آکوستیک، عایق صوتی ساختمان، آلاینده‌های صوتی، کاهش صدا

 

 

 

 

 

 

۱-        فصل اول

مقدمه

 


 

۱-۱-    مقدمه

آســایش آکوســتیکی، عــدم وجــود صداهــای مزاحــم و نابهنجــار و آســایش افــراد در محیــط کار و زندگــی از دیــدگاه آکوســتیکی اسـت. در محیطهـای پـر صـدا بـه منظـور کاهـش انعـکاس و زمـان بازآوایـی و در نتیجـه کاهـش تـراز صـدا از مـواد و مصالحی کــه دارای خصوصیــات جــذب صــوت هســتند، اســتفاده می‌شود. مــواد جــاذب صــوت بــا تأثیــر بــر روی ســطوح داخلــی یــک بنــا و در نتیجــه کاهــش انعــکاس صــدا در ایــن ســطوح داخلــی موجــب کاهــش تــراز صــوت می‌گردند. جــذب صــوت در آکوســتیک بــه معنــی افــت انــرژی هنــگام برخــورد یــک مــوج صوتـی بـه سـطح معیـن و تبدیـل آن بـه انـرژی گرمایـی اسـت.

۱-۲-    آکوستیک چیست

آکوستیک علم بررسی نحوه پیدایش و انتقال صداست که به تحلیل انتشار امواج صوتی در گازها، مایعات و جامدات می‌پردازد. برای مباحث متنوع موردبررسی در علم آکوستیک، تقسیم بندی‌های متنوعی وجود دارد. از یک دیدگاه محیطی که موج صوتی در آن منتشر می‌شود، به‌عنوان مبنای مرزبندی انتخاب می‌شود و می‌توان گسترش امواج صوتی را در گازها، مایعات یا اجسام جامد بررسی نمود. از دیدگاه دیگر فرکانس موج صوتی در حال انتشار به‌عنوان مبنا در نظر گرفته می‌شود. در این حالت بازه فرکانسی ۱۶ تا ۲۰۰۰۰ هرتز که درآن گوش انسان قادر به درک امواج صوتی است، به‌عنوان حوزه شنوایی انسان و فرکانس‌های پیش و پس از این بازه به ترتیب در حوزه‌های فرو صوت و فراصوت جای می‌گیرند.

۱-۳-    چگونگی انتقال صوت

صداهایی که به فضای زندگی و کار می‌رسند، به دو گروه تقسیم می‌شوند.

۱-۳-۱-    صداهای هوایی

این صداها در هوا ایجاد شده و از راه بازشوها یا توسط ارتعاش دیوارها و سقف‌ها به فضا وارد می‌شوند.

۱-۳-۲-    صداهای کوبه‌ای

صدای کوبه‌ای یا ضربه‌ای در اثر ضربه تولید می‌شوند. این صداها مستقیماً یا از راه لرزاندن مصالح سخت به اتاق‌ها راه می‌یابند.

 

۱-۴-    نوفه کوبه‌ای یا پیکری

انرژی اولیه صدای پیکری معمولاً بیشتر از صدای هوابرد است و هنگام انتشار در ساختمان به آهستگی کاهش می‌یابد، در نتیجه بیشتر از آن آزار دهنده است. زیرا هیچ ضخامتی از هوا بین منبع و سازه وجود ندارد. انرژی با شدت زیاد در داخل سازه به وجود آمده و از میان آن با سرعت زیاد و کمترین کاهش حرکت می‌کند.

۱-۵-    اندازه مطلوب صدا درساختمان های مختلف

آیین‌نامه صدابندی درساختمان‌ها که توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن انجام‌شده است، نشان می‌دهد که حد مطلوب صدا در ساختمان‌های مسکونی و دراتاق خواب ۳۰ دسی‌بل، دراتاق نشیمن ۴۰ دسی‌بل ودرآشپزخانه ۴۵ دسی‌بل است.

همچنین دراتاق بیماران دربیمارستان ها حد مطلوب صدا ۳۰ دسی‌بل، دراتاق عمل 35 دسی‌بل، دراتاق انتظار ۴۰ دسی‌بل ودربانک ها وفروشگاه ها ۴۵ دسی‌بل برآورد شده است و حداکثر صدا نباید ۵ دسی‌بل بیش ازاین مقدارباشد [۲].

بنابراین صدابندی و استفاده از عایق‌ها و جداگرهای مناسب درساختمان‌ها الزامی است، تا از ورود صداهای مزاحم بالای ۵۰ دسی‌بل به ساختمان‌ها جلوگیری شود. درنتیجه ضروری است که جداگرها و عایق‌کاری با حداقل صدابندی ۵۰ دسی‌بل در محل سکونت و با حداقل صدابندی ۶۰ دسی‌بل در بیمارستان‌ها وحداقل صدابندی ۴۰ دسی‌بل درکلاس های درس مورد توجه قرارگیرد. [۲]

اگرچه امروزه از دیوارهای بتنی و سیمانی و گچی بیش از دیوارهای آجری استفاده می‌شود و تاحدودی صدابندی اجزای ساختمان بیشتر شده است و پنجره‌ها و شیشه‌های دوجداره از ورود صداهای مزاحم و با دسی‌بل بالا تا حدودی جلوگیری می‌کند؛ اما در شرایطی که تولید موتورسیکلت‌هایی با صدای بالای ۷۰، ۸۰، ۹۰ دسی‌بل درکشور افزایش یافته است تنها می‌توان با دیوار سیمانی و بتنی از ورود صداهای مزاحم و آلودگی‌های مختلف صوتی جلوگیری کرد.

بنابراین برای آنکه حد مطلوب صدا در مناطق مسکونی و کلاس‌های درس و بیمارستان‌ها را داشته باشیم استفاده از عایق‌های صوتی بیش از گذشته ضروری به نظر می‌رسد. کارشناسان با اشاره به آثار مخرب و آزار صداهای نامناسب حاصل از زندگی ماشینی در سلامت جسم و روان و بروز بیماری‌های عصبی و حتی ناشنوایی، معتقدند که در طراحی ساختمان‌های جدید باید شاخص‌های تعیین شده صدابندی از سوی مراجع رسمی مورد توجه قرار گیرد.

امروزه آیین‌نامه و مقررات صدابندی درکشورهای سوئد، سوئیس، کانادا، آمریکا و انگلیس در دستور کار قرارگرفته است. درکشور ما و بخصوص در تهران نیز با این همه تراکم جمعیت و ترافیک باید مقررات صدابندی و استفاده از عایق‌ها، دیوار، سقف و پنجره‌های مناسب طبق استانداردها و تجربه کشورهای پیشرفته اجباری شود و از معمارها، کارفرمایان و سازندگان ساختمان‌ها بخواهیم تا برای ایجاد محیط زندگی با آرامش نسبی ساختمان‌های عایق‌کاری شده و با صدابندی مناسب را عرضه کنند. در این مسیر دولت، وزارت مسکن وشهرسازی، اتحادیه‌های مرتبط با ساخت مسکن و ساختمان‌های اداری، وزارت صنایع و معادن و …. باید مقررات صدابندی و استفاده از عایق‌ها را توصیه و اجباری کنند.

اما از هر عاملی موثرتر، خانواده‌ها هستند که برای آرامش افراد خانواده و فرزندان و جلوگیری از آثار مخرب صداهای مزاحم بر روح و جسم و سلامت خود باید در خرید محل سکونت بر عایق‌کاری و صدابندی و استفاده از عایق‌ها و دیوارها و پنجره‌ها و مصالح ساختمانی مناسب تاکید کنند و آپارتمان و خانه‌ای را بخرند که عایق‌کاری و صدابندی درآن رعایت شده باشد تا از ورود آلودگی صوتی به داخل ساختمان جلوگیری به عمل آید.

۱-۶-    عایق صوتی ساختمان

مصالح آکوستیکی در عایق‌ صوتی ساختمان، مصالحی هستند که به منظور مقابله با سر و صدای مزاحم در ساختمان به کار می‌روند. سر و صدای خارج از ساختمان روز به روز در حال افزایش است.‌ مصالح ساختمانی جدید و روش‌های نوین ساخت و ساز می‌توانند به حل مشکل کمک نمایند. اندودهای صاف (لیس‌های) تا ۹۸٪ از اصواتی را که با آنها برخورد می‌کنند، منعکس می‌سازند. تیغه‌های جدا کننده پلاستیکی و گچی نازک، سبب انتقال سر و صدا از اتاقی به اتاق دیگر می‌شوند.

از آنجا که آپارتمان‌نشینی در حال گسترش است، کنترل جابه‌جایی سر و صدا بین واحدهای زیست مجاور مسئله‌ای است که روز به روز پراهمیت‌تر می‌شود. در انتخاب مصالح عایق کاری صوتی ساختمان به منظور کنترل سر و صدا، طراح ساختمان دو جنبه مختلف صوت یک جذب صوت و دیگری انتقال آن را باید در نظر بگیرد. مصالحی که جاذب سر و صدا هستند ممکن است به آسانی صوت را از محلی به محل دیگر عبور دهند. مصالحی که در برابر عبور صوت از میان دیوارها و سقف‌ها پایداری می‌کنند، می‌توانند مسائلی مانند انعکاس یا طنین صوت در فضای بسته را به وجود آورند.

۱-۷-    طبیعت صوت

صوت از ارتعاش به وجود می‌آید و در هوا یا هر محیطی که کم و بیش ارتجاعی باشد، انتشار می‌یابد. یک جسم لرزان، بخشی از انرژی خود را به شکل امواج صوتی به محیط پیرامون خود منتقل می‌کند. انرژی صوتی به صورت تغییر در فشار هوا به شکل مثبت یا منفی عمل می‌کند.

۱-۸-    فرکانس صوت

دامنه تغییرات فرکانس‌های صوتی که به وسیله گوش انسان عادی قابل شنیدن است از ۱۶ تا ۲۰۰۰ هرتز است.‌ با افزایش سن به ۱۶۰۰۰ هرتز کاهش می‌یابد. فرکانس صدای رعد، کم و فرکانس آژیر پلیس، زیاد است.

برخی مصالح عایق کاری صوتی ساختمان در فرکانس‌های زیاد قابلیت جذب صوت مناسب دارند، ولی در فرکانس‌های کم، ضعیف هستند.  آزار اصوات با زمان تناوب بلند معمولاً از اصوات با زمان تناوب کوتاه، بیشتر و حساسیت انسان به، صوت در فرکانس‌های میانه (در حدود ۱۰۰۰ هرتز) زیادتر است. مقدار جذب صوت توسط یک نوع مصالح یا سیستم ساختمانی بر حسب سابین اندازه گیری می‌شود. هر سابین معادل است با جذب صوتی که توسط ۰/۱ متر مربع از سطوح کاملاً جاذب انجام می‌گیرد. جذب صوت به صورت درصد یا نسبت ارزیابی می‌شود. سطوح سخت توپر غیر متخلخل مانند شیشه دارای درجه جذب ۵/۰ سابین هستند. در حالی که مصالح آکوستیکی مناسب، که قادر به جذب در حدود ۹۰٪ از انرژی صوتی و بیشتر از آن هستند، درجه جذبشان ۹/۰ سابین است.

۱-۹-    اغتشاش هوا در اطراف ساختمان‌ها

وقتی باد بین دو بنای بلند حرکت کند، بر سرعت آن افزوده و در طرف دیگر آسمان خراش به سمت زمین منحرف می‌گردد و در مسیرهای اطراف خود آشفتگی هوا به وجود می‌آورد. این موضوع در برج‌های جدید که اغلب سطوح صاف و منظم دارند، بیشتر به چشم می‌خورد در ضمن حرکت هوا از بین دو سطح موازی همیشه باعث کاهش فشار و درنتیجه در میان دو برج بلند، نوسان و ارتعاش کنترل نشده بناء را به دنبال دارد [۳].

۱-۱۰-         صدا

 صدا موج مکانیکی طولی است که در گازها، مایعات و جامدات منتشر می‌شود. گستره امواج صوتی قابل‌شنیدن، بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز است. به تعبیر ساده‌تر صدا را می‌توان به‌صورت حرکات موجی در یک فراگیر کشسان و یا به‌عنوان محرک حس شنوایی تعریف کرد. صدا نتیجه ارتعاش یک جسم است و در محیط مادی (هوا یا آب) به‌صورت موج انتشار می‌یابد و ما در دستگاه شنوایی‌مان آن را با فعل‌وانفعالات فیزیولوژیکی درک می‌کنیم [۷]. هرقدر بسامد صدا بیشتر باشد یعنی حرکت ارتعاشی تندتر باشد صدای حاصل زیرتر و هرقدر بسامد آن کمتر باشد بم‌تر خواهد بود. اما گوش انسان تنها قادر به شنیدن صداها در بازه بسامدی بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰هرتز هست.

 

۱-۱۱-         فرکانس

بسامَد، تَواتُر یا فرکانس معیاراندازه‌گیری تعداد تکرار یک رخداد در یک واحد زمانی معین است. برای محاسبه فرکانس بر روی یک بازه زمانی ثابت، تعداد دفعات وقوع آن حادثه را در آن بازه می‌شماریم و سپس این تعداد را بر طول بازه زمانی تقسیم می‌کنیم. برای تولید و انتشارات امواج آکوستیکی، ارتعاش‌هایی که سبب تولید و انتقال موج‌های آکوستیکی می‌شوند برحسب حدود فرکانسشان به سه دسته تقسیم می‌شوند: ارتعاش‌های صوتی که در ایجاد صدا مؤثرند و با گوش شنیده می‌شوند. حدود فرکانس ارتعاش‌هایی از این نوع که در ایجاد صدا مؤثرند و با گوش شنیده می‌شوند، بین ۲۰ الی ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه هست. ارتعاش‌های فراصوتی از فرکانس‌های ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه به بالا و ارتعاش‌های فروصوتی، از فرکانس‌های ۲۰ سیکل بر ثانیه به پایین سه نوع طبقه‌بندی فرکانس می‌باشد. [۷]

۱-۱۲-         نوفه

نوفه یا نویز به معنای آلودگی صوتی یا نشانکی (سیگنال) ناخواسته است که شکل نشانک‌ها را تغییر می‌دهد و باعث بروز اختلال می‌شود. نوفه در اندازه‌گیری مقدارهای خروجی یک سامانه تأثیر می‌گذارد چنان‌که مقدار مثبوت آن با مقدار واقعی آن فرق دارد. اگر مقدارهای شمارش حاصل از یک منبع پرتوزا را پی در پی اندازه بگیریم، می‌توانیم مقدار شمارش متوسّط را محاسبه کنیم و سپس انحراف معیار را به دست آوریم.

۱-۱۳-     زمان پژواک برای اتاق

هنگامی‌که یک منبع صوتی مانند بلندگو یک‌باره در اتاق خاموش شود، انرژی صوتی به دلیل مکانیزم های میرایی مختلفی که در اتاق وجود دارد تحلیل می‌شود. به این ویژگی پژواک گفته می‌شود. زمان پژواک، برای ارتباط دادن بین توان تابیده‌شده به اتاق و سطح فشار صوتی متوسط گیری شده موردنیاز است.

زمان پژواک T، مدت‌زمانی برحسب ثانیه است که سطح فشار صوت به‌اندازه ۶۰ دسی‌بل کاهش پیدا کند یا از دیدگاه انرژی، مدت‌زمانی که طول می‌کشد تا انرژی صوتی به یک میلیونیم مقدار اولیه خود برسد [۱].

۱-۱۴-         تلفات صدا

تلفات صدا به زبان ساده مقدار کاهش صدا هنگام عبور از یک ماده است. به عبارت دیگر می‌توان گفت که تلفت صدا نشان‌دهنده مقدار توانایی یک ماده در متوقف کردن صداست.

۱-۱۵-         میرایی صدا در طبقات سازه‌های ساختمان

انرژی حاصل از نویز در ساختمان باعث ایجاد ارتعاش می‌گردد و. بخشی از انرژی مکانیکی موجود در طبقه ساختمانی، در هر سیکل ارتعاشی به فضای اتاق تابیده می‌شود. قسمتی از این انرژی از فرم انرژی جنبشی به فرم انرژی پتانسیل (برعکس) تبدیل می‌گردد و بخشی به دلیل مکانیزم های میرایی در طبقه ساختمانی تلف می‌شود. اگر سازه موجود در طبقه ساختمانی، به‌عنوان یک سیستم ارتعاشی در نظر گرفته شود، انرژی مکانیکی به ۴ طریق می‌تواند از آن خارج شود:

۱-۱۵-۱-         میرایی درونی (مادی)

در اثر میرایی درونی، انرژی مکانیکی درون ماده به دلیل بروز فرآیندمای میکروسکوپی و ماکروسکوپی مختلف مستهلک می‌شود.

۱-۱۵-۲-         میرایی سازه‌ای در اتصالات و سطوح واسط

در میرایی سازه‌ای به دلیل حرکات تنشی بین اجزایی از یک سازه یا سیستم مکانیکی که دارای نقاط تماس یا اتصالات مشترک هستند، انرژی مکانیکی مستهلک می‌شود.

۱-۱۵-۳-         میرایی تابشی

در هر سیکل ارتعاشی، یک سازه در حال ارتعاش بخشی از انرژی خود را به فضای پیرامون از طریق تابش امواج صوتی انتقال می‌دهد که این پدیده میرایی تابشی نامیده می‌شود.

 

۱-۱۵-۴-         میرایی سیال

·        هنگام ارتعاش سطح طبقه ساختمانی، هوای موجود در اطراف طبقه مانند یک میراگر می‌تواند انرژی مکانیکی موجود در طبقه ساختمانی را مستهلک کند.

۱-۱۶-         بیان مساله

توجه به اینکه روز به روز با توجه به افزایش و تراکم جمعیت در شهرهای بزرگ محقیقن و پژوهش گران عرصه مکانیک و همچنین آکوستیک را به برسی الایندگی های صوتی در ساختمان‌ها معطوف کرده است همانطور که مشخص است با افزایش جمعیت و در پیان تراکم جمعیت و اپارتمان نشینی برسی انتقال صوت امری خیلی مهم در این زمینه بشمار میاید که بتوانیم با درنظر گرفتن عایق‌های صوتی مناسب از انتقال صوت خود داری نمایم در کار مورد برسی در یک واحد اپارتمان دو خوابه با یک توزیع سطح فشار صدا از یک تلویزیون در یک آپارتمان دو اتاق محاسبه شده است که در این کار هدف برسی اثر انتقال صوت از یک اتاق به اتاق درگیر و برسی عایق‌های صوتی در عمل این انتقال صوت و همچنین برسی عمکلرد یک توضع فشار تقریبی در اتاق نشیمن در نظر گرفته شده است.

·        پرسش‌ها تحقیق

۱٫     انتشار صوت در یک محیط بسته به چ صورت است

۲٫     دمپ صوت در یک محیط ساختمانی چگونه است

۱-۱۷-         ضرورت تحقیق

با توجه به روشد روز افزون جمعیت و افزایش الاینده های صوتی در شهرهای بزرگ این نیاز احساس می‌شود تا در زمینه الایند صوتی و طیقه انتشاران در محیط‌های بسته به خصوص محیط‌های اپارتمانی پرداخته شود که در کار حاضر به بررسی انتشار صوت در یک واحد اپارتمان پرداخته شده است

۱-۱۸-         هدف از انجام تحقیق

 ۱- برسی یک منبع صوتی مستقیم در یکواحد اپارتمان دوخوابه

 ۲- موقیت یابی منبع صوتی که کمترین الاندگی صوتی را ایجاد کند

 ۳- برسی اثر نوع عایق بندی در انتشار صوت

۱-۱۹-         فرض‌های تحقیق

۱-در این کار عددی از یک واحد اپارتمان با دو اتاق و چند مبل معمولی درنظر گرفته شده است.

۲- برای حل از معادله انتشار آکوستیک استفاده شده که زیاد تابع مش نیست و در مسئله نیاز به مش قوی نداریم.

۳- ساختمان فاقد پرده فرش و غیر….. درنظر گرفته شده است.

۴- ضریب جذب برای دیوارهای نرم ۰٫۷ وبرای دیوارهای سخت ۰٫۲۵ در نظر گرفته شده است.

۱-۲۰-         جمع بندی فصل

در این فصل مفاهیم پایه در علم آکوستیک معرفی و توضیح داده شدند، همچنین عوامل ایجادکننده نویز از قبیل نویز پیکری، نویز هوابرد و… آمده است که بهترین راه‌های مقابله با نویزهای پیکری و ضربه‌ای داخل ساختمان استفاده از سقف ارتجاعی، کف‌پوش نرم و… و چگونگی میرایی و جذب امواج صوتی در سازه و نیز بهترین راه مقابله با نویزهای هوابرد و نویزهایی که عوامل ایجاد آن‌ها خارجی است، همچون استفاده از مواد جاذب و عایق صوت که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به مواد متخلخل اشاره نمود، پرداخته‌شده است. که در ادامه عملیات آزمایشگاهی بر روی این مواد به‌منظور مقابله بیشتر با نویز هوابرد انجام‌گرفته است.


 

 

 

 

 

 

۲-        فصل دوم

مروری برکارهای پیشین


 

۲-۱-    مقدمه

در گشته مطالعات آکوستیکی کارها و مطالعاتی صورت گرفته که در زیر به بررسی تعدادی از آنها خواهیم پرداخت، که در ابتدا نتایج مربوط به جذب صوتی برخی جاذب‌های در انتها نتایج این تحقیقات جمع بندی و مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

با توجه به اینکه شدت صوت در شهرهای بزرگ حدود ۶۵ تا ۷۵ دسی‌بل است. حال‌آنکه این مقدار باید برای مراکزی که نیاز به آرامش بیشتری دارند (مانند: بیمارستان‌ها، مدارس و …) شدت صوت حداکثر ۳۸ دسی‌بل است [۱۰]. رشد روزافزون جمعیت و فنّاوری و تراکم بالاشهری و در پی آن افزایش الایندگی های صوتی بنابراین صدا بندی و استفاده از عایق‌ها و جدا گرهای مناسب در ساختمان‌ها الزامی است، تا از ورود صداهای مزاحم بالای ۵۰ دسی‌بل به ساختمان‌ها جلوگیری شود. درنتیجه ضروری است که جدا گرها و عایق‌کاری با حداقل صدا بندی ۵۰ دسی‌بل در محل سکونت و با حداقل صدا بندی ۶۰ دسی‌بل در بیمارستان‌ها و حداقل صدا بندی ۴۰ دسی‌بل در کلاس‌های درس موردتوجه قرارگرفته است [۱۱]. STC یا میزان انتقال صدا، عددی است که به‌منظور تخمین میزان کاهش انتقال صوت توسط هر یک از مصالح ساختمانی، به کار می‌رود و برحسب دسی‌بل بیان می‌شود. هرچه این عدد برای یک ماده بیشتر باشد بیانگر آن است که ماده موردنظر میزان کمتری از صدا را به داخل ساختمان انتقال می‌دهد [۱]. برآورد کارشناسان در پیش‌نویس آیین‌نامه صدا بندی در ساختمان‌ها که توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن انجام‌شده است، نشان می‌دهد که حد مطلوب صدا در ساختمان‌های مسکونی و در اتاق‌خواب ۳۰ دسی‌بل، در اتاق نشیمن ۴۰ دسی‌بل و در آشپزخانه ۴۵ دسی‌بل است. همچنین در اتاق بیماران در بیمارستان‌ها حد مطلوب صدا ۳۰ دسی‌بل، در اتاق عمل ۳۵ دسی‌بل، در اتاق انتظار ۴۰ دسی‌بل و در بانک‌ها و فروشگاه‌ها ۴۵ دسی‌بل برآورد شده است و حداکثر صدا نباید ۵ دسی‌بل بیش از این مقدار باشد [۱۰]. در این مقاله بران شدیم تا بتوانم مصالح ساختمانی و تولیدات در برابر صوت برسی کنیم یعنی میزان عایق صوتی و درصد جذب صوت در مصالح ساختمانی در کار حاضر متد جدید و کم‌هزینه برای اندازه‌گیری عایق‌های صوتی ارائه‌شده است.

چگومینگ و همکاران [۱۲] در سال ۲۰۱۵ به برسی عایق صوتی در ساختمان پرداختن اگرچه امروزه از دیوارهای بتنی و سیمانی و گچی بیش از دیوارهای آجری استفاده می‌شود و تا حدودی صدا بندی اجزای ساختمان بیشتر شده است و پنجره‌ها و شیشه‌های دوجداره از ورود صداهای مزاحم و با دسی‌بل بالا تا حدودی جلوگیری می‌کند؛ اما در شرایطی که تولید موتورسیکلت‌هایی با صدای بالای ۷۰، ۸۰، ۹۰ دسی‌بل در کشور افزایش‌یافته است تنها می‌توان با دیوار سیمانی و بتنی از ورود صداهای مزاحم و آلودگی‌های مختلف صوتی جلوگیری کرد. بنابراین برای آنکه حد مطلوب صدا در مناطق مسکونی و کلاس‌های درس و بیمارستان‌ها را داشته باشند استفاده از عایق‌های صوتی بیش از گذشته ضروری به نظر می‌رسد. کارشناسان با اشاره به آثار مخرب و آزار صداهای نامناسب حاصل از زندگی ماشینی در سلامت جسم و روان و بروز بیماری‌های عصبی و حتی ناشنوایی، معتقدند که در طراحی ساختمان‌های جدید باید شاخص‌های تعیین‌شده صدا بندی از سوی مراجع رسمی موردتوجه قرار گیرد.

 کنزیا برواتیا [۱۳] در سال ۲۰۱۵ به بررسی و ساخت ساختمان‌ها با مواد بازیافتی پرداخت‌اند. آن‌ها هدایت حرارتی با استفاده از یک دستگاه جریان گرما موردبررسی قرار دادن که در ۰٫۰۳-۰٫۰۳۴ W / mK است و. ضریب جذب صوتی با استفاده از لوله کونت اندازه‌گیری شد. نتایج به مقایسه شدند که مطابقت کامل با استاندارها دارد و تنها مشکل این ساختمان‌ها نداشتن مقاومت مکانیکی است.

بینیسی و همکاران [۱۴] در سال ۲۰۱۶ به برسی استفاده از کرون استلک و اپوکسی در ساختمان‌ها پرداختن و آن‌ها به این نتیجه رسیدن که این مواد عایق‌های صوتی خوبی برای ارضا استاندارهای ترکیه را دارد.

استروبلی و همکاران [۱۵] در سال ۲۰۱۶ به برسی انتقال عایق‌های صوتی و گرمای پرداختن آن‌ها با مصالح ساختمانی توانستن انتقال حرارت را W / mK ۰٫۰۵ که مقدار قابل قبولی است و برای اینک بتوانند عایق‌های صوتی را هم بهبود بخشند از یک‌لایه اپوکسی استفاده کردند.

لاروزا و همکارن [۱۶] موفق به تولید و آزمایش یک ماده اکوساندویچ حاوی چوب‌پنبه، الیاف کتان و رزین‌های اپوکسی زیستی به‌عنوان مواد طبیعی است. نتایج نشان داد که استفاده از اکوساندویچ در ساختمان می‌تواند به بسیاری از مزایای که برای یک ساختمان خوب است همچون عایق حرارتی و وزن سبک‌تر. عایق خوب صوتی باشد.

باتوجه به اینکه کارهای زیاد در این زمنیه انجام شده است ولی تابحال یک طرح کامل در خصوص الاندگی های صوتی در یک واحد اپاتمان مورد ارزیابی قرار نرگفته است و صرفاً برسی الاندگی صوتی‌های بیرن ساختمان بوده است و تاحالا راهکاری برای کنترل الاندگی های صوتی در داخل یک واحد اپارتمان با توجه به افزایش روز به روز وسایلی که ایجاد صوت دارن نشده است.

۲-۲-    بررسی نمودار تلفات صوتی شرکت کواش

مواد سخت با سلول‌های بسته نیز قابلیت میرایی صدا را از طریق یک مکانیزم متفاوت دارند. جذب صدا از طریق مکانیزم ممبرین ۱ (پوسته‌ای- غشایی) در موادی با سلول‌های بسته بزرگ انجام می‌شود. این تئوری توسط شرکت کواش ۲ برای ساخت پنل های جاذب صوت بکار گرفته شده است. در این سیستم امواج برخورد کننده به ماده باعث ارتعاش دیواره سلول‌ها می‌شوند. نوسانات به دیواره سلول‌ها منتقل شده و انرژی صوتی با حرکت و نوسان مولکول‌های هوا به داخل حفره‌ها و برخورد به شبکه سلولی فشرده ماده جامد به گرما تبدیل می‌شوند. از آن گذشته با تعبیه سوراخ‌های ریز داخل بدنه پنل می‌توان از مکانیزم جذب کلاسیک در کنار مکانیزم جدید بهره برد. شرکت کواش با استفاده از هردو مکانیزم دست به یک نوآوری در صنعت ساخت پنل های عایق صوت زده است. [۱۷]

 

شکل ‏۲۱ تلفات صوتی در فرکانس‌های مختلف برای پنل های شرکت کواش

۲-۳-    پیش بینی رفتار آکوستیکی انواع مواد متخلخل

در موردی که در ادامه آمده است برای پیش بینی رفتار اکوستیکی جاذبهای صوتی از بستة نرم افزاری وین فلگ استفاده شده است. این برنامه قابلیت محاسبة ضریب جذب، امپدانس و شاخص افت صوت را برای ساختارهایی متشکل از لایه‌هایی از انواع مواد اعم از مواد متخلخل، صفحات سوراخدار و جز این‌ها محاسبه می‌کند. [۱۸]

۲-۴-    بررسی نتایج پیش بینی رفتار آکوستیکی مواد متخلخل

با توجه به بررسی‌ها که روی جاذب‌های گوناگون انجام شد، می‌توان نتایج را به صورت زیر دسته بندی کرد. در جاذبهای شیاردار طراح می‌تواند با تغییر شکل و چیدمان کاهش صوت دارند. در جاذبهای سوراخدار، طراح این انتخاب را دارد تا با تغییر شکل حفره‌ها، شاخص کاهش صوت را به ویژه در فرکانسهای بالا افزایش دهد. اگر حفره‌ها مخروطی شکل طراحی شوند، هرچند ضخامت به ناچار باید کمی افزایش یابد، اما کارایی جاذب در فرکانسهای بالا افزایش خواهد یافت. کارایی جاذبهای سوراخ دار با حفرههای منظم کمی بهتر از جاذب سورخ دار با شکل کلی منحنیهای شاخص افت انتقال در جاذبهای جامد ورقهای نازک و ضخیم مشابه است؛ با این تفاوت که با کاهش فرکانس کاربری، ضخامت جاذب ورقهای نیز باید تقریباً به همان نسبت افزایش یابد. در جاذب Limp Pass تغییر چگالی فقط تأثیر اندکی بر جذب صوت و شاخص کاهش صدا دارد که این تأثیر در فرکانس‌های بالاتر مشهود است. [۱۹]

۲-۵-    بررسی افت صدا توسط بلوک لیکا

مسائل آکوستیکی در یک ساختمان را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد، یکی کنترل نوفه یا صدای ناخواسته و دیگری فراهم نمودن شرایط آکوستیک داخلی یک فضا است، که به منظور صدارسانی مطلوب می‌باشد. برای کنترل نوفه ابتدا باید حداکثر نوفه قابل تحمل در فضای مورد نظر مشخص شود. این ارقام در آیین نامه‌های آکوستیکی هر کشور ارائه شده است. پس از آن باید نوفه منطقه‌ای که ساختمان در آنجا ساخته می‌شود مشخص گردد. این نوفه که بیشتر ناشی از نوفه ترافیک است، باید توسط اجزای ساختمانی (دیوار و پنجره و …) کاهش یابد. این کاهش باید به حدی باشد که به ارقام ارائه شده در آیین نامه‌های آکوستیکی کشور برسد.

به طور کلی تخلخل موجود در سبکدانه لیکا باعث می‌شود، اصطکاک، انرژی ذرات هوایی که بر اثر صوت به داخل حفرات رفته و خارج می‌شود را مستهلک و تبدیل به گرما نماید. ویژگی سطح بلوک و خواص دانه‌های لیکا باعث جذب صوت می‌گردد. بر اساس نتایج مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، میزان افت صدا در دیوار ساخته شده از بلوک لیکا به ضخامت ۱۵cm برابر با ۴۶ دسی‌بل است. از اینرو با استفاده از بلوک لیکا در دیوار چینی الزامات مبحث ۱۸ مقررات ملی ساختمان برآورده خواهد شد.

تفاوت بین یک ماده جاذب صدا و یک ماده سد کننده صدا را می‌توان به‌صورت زیر بیان نمود. مواد مختلف ۲ کمیت آکوستیکی مهم دارند که عبارت‌اند از: توانایی جذب انرژی آکوستیک ()، توانایی انعکاس یا جلوگیری از عبور انرژی صوتی. موادی باقابلیت جذب صوت بالا به نوسانات فشار صوت اجازه می‌دهند تا از سطح آن‌ها داخل شوند و به‌واسطه اصطکاک هوا انرژی آزاد می‌کنند. این نوع مواد اغلب متخلخل و سبک هستند. مواد فایبر گلس، فوم‌هایی با سلول‌های باز و یا کاشی‌های سقفی آکوستیکی ازجمله این مواد هستند. از طرف دیگر مواد منعکس‌کننده صدا باعث انعکاس صدا می‌شوند، این دسته از مواد معمولاً جنس سختی دارند و غیر متخلخل هستند. سرب، شیشه، بتن، فولاد، آجر و پنل های گچی ازجمله این مواد هستند. در کل یک ماده همگن نمی‌تواند در آن واحد هم یک ماده جاذب صدا و هم یک ماده منعکس‌کننده صدا باشد. معمولاً برای کاهش انتقال صدا از یک‌لایه جاذب صوت روی یک ماده جذب‌کننده امواج صوتی استفاده می‌کنند. برای مثال از یک‌لایه فایبرگلاس روی یک پنل گچی استفاده می‌شود]۲۰[.

۲-۶-    نوآوری تحقیق

توجه به اینکه کارهای زیاد در زمینه الایندگی های صوتی در چند ده اخیر انجام شده ولی تابحال به برسی الایندگی صوتی در یک واحد اپارتمان با یک منبع صوتی مستقیم انجام نشده است و موقیت یابی برای منبع صوتی که کمترین انتشار الاندگی صوتی را داشته باشد

۲-۷-    نتیجه‌گیری

در ابتدای فصل به برخی از ارهای صورت گرفته پیشین در زمینه آکوستیک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در قسمت بعد مقدار افت صوتی توسط برخی از جاذب‌های صوتی موردبررسی قرارگرفته که درواقع در فرکانس‌های پایین ضخامت جاذب‌ها در مقدار افت صوتی مؤثر است، ولی در فرکانس‌های بالا این چیدمان اجزای جاذب (شیارها، سوراخ‌ها و تخلخل) است که تعیین‌کننده مقدار افت صوتی است. در ادامه ارزیابی ضریب جذب برخی مصالح آمده است سپس مقایسه‌ای بین افت صوتی به‌دست‌آمده از یک فرمول نیمه تجربی که اثرات چگالی، ضخامت و فرکانس اعمالی در آن آمده و افت صوتی به‌دست‌آمده توسط عملیات آزمایشگاهی برای فولاد و آلومینیم قرار دارد که این نتایج هم‌پوشانی خوبی دارند.

 

 

 

 

 

 

۳-        فصل سوم

مواد و روش‌ها


 

۳-۱-    مقدمه

در این فصل ابتدا معادلات حاکم مربوط به آکوستیک آمده است. همچنین در ادامه به ببرسی حالت ازمایشگاهی این حالت ها پرداخته میشود که انالیز های انجام شده در ازمایشگاه را نشان میدهیم

۳-۲-    معادلات آکوستیک

۳-۲-۱-    محاسبه تلفات انتقال صدا

تلفات انتقال صدا را می‌توان به روش دیگری نیز توصیف نمود. اختلاف بین سطح فشار صوت بین محل منبع و محل دریافت صدا را تلفات انتقال می‌نامند که از رابطه زیر به دست می‌آید:]۷[

 

  (۳-۱)                                                   TL = 10 Log10[ / ]

در رابطه بالا (SPL)s سطح فشار صوت خارج شونده از منبع، و (SPL)r سطح فشار صوت رسیده به محل است.

۳-۲-۲-    سطح فشار صوت

 وقتی که صوت منتشر می‌شود، انرژی آن در طول فاصله کم می‌شود. برای اندازگیری شدت صوت در فاصله‌های مختلف، از متغیر سطح فشار صوت استفاده می‌شود.

۳-۲-۳-    شدت صوت

 شدت صوت به صورت مقدار متوسط انرژی که صوت در واحد سطح در یک راستای مشخص منتقل می‌کند، تعریف می‌شود و واحد آن وات بر متر مربع [W/m2] است. سطح شدت صوت با دسیبل نسبت به یک سطح مرجع بیان می‌شود. سطح مرجع شدت صوت I0 به گونه‌ای تعیین می‌شود که فشار صوت و شدت صوت در راستای انتشار در یک میدان صوتی، هردو یک مقدار داشته باشند. به همین دلیل بیشتر مواقع به جای فشار صوت از شدت صوت استفاده می‌شود.

شدت صوت یک کمیت برداری است و به‌صورت حاصل‌ضرب فشار صوت یک نقطه در سرعت ذره در همان نقطه تعریف می‌شود.

I(t)= P(t) V(t) (3-2)

در عمل معمولاً از متوسط زمانی شدت صوت بجای مقدار لحظه‌ای آن استفاده می‌شود:

(۳-۳)

IT=     

 

در این رابطه T، زمان اندازه‌گیری است و در عمل همواره مقدار محدودی دارد. توان صوتی حاصل از یک منبع صوتی، با انتگرال‌گیری از متوسط زمانی شدت صوت روی سطح محصورکننده آن منبع صوتی به دست می‌آید:

(۳-۴)

Wnet =T. n ds =                            

در این رابطه n بردار نرمال یک المان ds است و تساوی آخر در رابطه بالا از تئوری دیورژانس گاوس به دست می‌آید.

ازآنجایی‌که کمیت‌های موردبررسی در آکوستیک، مانند فشار صوتی و توان صوتی دارای گستره وسیعی از تغییرات هستند بجای این کمیت‌های فیزیکی از سطح آن‌ها مطابق تعریف زیر استفاده می‌شود:

Level = 10Log (Parameter/Reference Parameter) (3-5)

به‌عنوان‌مثال سطح فشار صوتی به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

Lp = 10 Log(P2rms/P2ref) (۳-۶)

که در این رابطه Pref فشار صوتی مرجع و برابر ۲۰ میکرو پاسکال و Prms جذر میانگین مربعات صوتی با تعریف زیر است:

P2rms = 1/T (۳-۷)

 

۳-۲-۴-    جذب صوتی دیوار

در هر برخورد موج صوتی با سطوح دیواره‌ها بخشی از توان آن جذب می‌رود. توان صوتی منعکس‌شده از هر سطحی با استفاده از فرمول زیر به دست می‌آید:

(۳-۸)

Wref = Wint (1-)

در این فرمول

 α ضریب جذب سطح، Wint توان موج صوتی تابیده‌شده به سطح و Wref توان بازتابیده است.

اگر ۱=α باشد، آنگاه ۰= Wref خواهد شد که به معنی جذب کامل صدا و عدم انعکاس است. همچنین چگونگی زاویه تابش موج صوتی به یک سطح بر مقدار جذب آن اثر دارد]۲۳[.

 

۳-۲-۵-    دامنه تغییرات فشار

که آن را می‌توان با دامنه فشار ماکزیمم PM یا دامنه جذر مقدار متوسط مربع دامنه‌ها Prms در واحد پاسکال تعریف کرد. مقدار RMS از مجذور مقدار میانگین توان دوی تمام دامنه‌های موجود به دست می‌آید. در کل داریم:

(۳-۹)                                                                                 PM = ۰٫۷۰۷PM Prms =

۳-۲-۶-  رابطه بین سرعت صوت، فرکانس و طول‌موج

(۳-۱۰)C = lf                                                                                                                

در رابطه فوق سرعت صوت دمای هوای ۲۰ درجه سانتی‌گراد، ۳۴۳ متر بر ثانیه می‌شود. برای دماهای دیگر می‌توان مقدار سرعت انتشار صوت از رابطه زیر به دست آورد:

(۳-۱۱)                                                                                         C = 332 + 0.6Tc

برای هر نوع شرایطی می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد:

C =

۳-۲-۷-    سرعت صوت در هوا

سرعت صوت در هوا را می‌توان از رابطه زیر به دست آورد.

(۳-۱۲)

C0 = 331 + 0.6T

چگالی هوا از رابطه زیر به دست می‌آید:

(۳-۱۳)

     

همچنین طول‌موج فرکانس و سرعت فاز به‌صورت زیر است:

(۳-۱۴)

 C0 = f. l

رابطه بین فرکانس، فرکانس زاویه‌ای، طول‌موج و عدد موج برای یک موج صوتی بدین شکل بیان می‌شود:

K =

(۳-۱۵)

در رابطه بالا K عدد موج با واحد رادیان بر متر است [۱].

۳-۳-    انتشار موج صوتی در آکوستیک ساختمان

هنگام انتشار موج صوتی در محیط، انرژی توسط موج به نقاط مختلفی از محیط منتقل می‌شود بدون نیاز به اینکه خود محیط، جابجایی خالصی (صرف‌نظر از نوسانات حول نقطه تعادل) داشته باشد. آکوستیک ساختمان معمولاً در حوزه آکوستیک خطی قرار می‌گیرد.، با عبور موج صوتی از یک محیط کمیت‌های فیزیکی مانند فشار، چگالی و سرعت شروع به نوسان می‌کنند. بنابراین می‌توان هر یک از این کمیت‌ها را به دو بخش تعادلی ونوسانی تقسیم کرد:

 (۳-۱۶)                                                                V0+V = V total P total = P0+P  total = 0+

طبق فرض سکون محیط، جابجایی خالص در محیط وجود ندارد بنابراین: V0=0.

معادله دیفرانسیلی پایستاری جرم به‌صورت زیر قابل‌بیان است:

(۳-۱۷)

. ( total Vtotal) +  total/t = 0

با فرض ثابت بودن مقادیر تعادلی نسبت به مکان و زمان معادله فوق به صورت زیر بازنویسی می‌گردد:

 (۳-۱۸)

ρ۰

۳-۳-۱-    معادلات ناویر استوکس

معادلات ناویر استوکس برای سیال غیر لزج، که به معادلات اویلر هم معروف هستند، به شکل زیر نشان داده می‌شوند:

(۳-۱۹)

  total [DV total/Dt]=  total _Ptota

که در این رابطه D/Dt، مشتق مادی و نیروی حجمی برای جرم واحد است.

با جایگذاری مقادیر کلی کمیت‌های فشار، سرعت و چگالی در رابطه فوق و با فرض کوچک بودن مقادیر نوسانی در برابر مقادیر تعادلی، ثابت بودن مقادیر تعادلی نسبت به مکان و زمان، ساکن بودن هوا و صرف‌نظر از نیروهای حجمی، معادله ناویر استوکس را می‌توان به فرم ساده‌شده زیر کاهش داد:

(۳-۲۰)

ρ۰ = –P

چنانچه فرآیندی آیزنتروپیک در یک گاز ایده آل صورت گیرد، رابطه زیر بین فشار و چگالی برقرار است:

(۳-۲۱)

D(P total)= C2 d(total  P = C02

در این رابطه C سرعت یک موج صوتی صفحه‌ای همگن در گاز ایده آل است و نتیجه‌گیری سمت راست با فرض خطی بودن و استفاده از جملات مرتبه اول در بسط تیلور آمده است. در رابطه سمت راست C0، سرعت صوت در گاز ایده آل در شرایط تعادلی است. بنابراین روابط نهایی لازم برای استخراج معادله صوتی در هوا بدین شکل بازنویسی می‌شود:

(۳-۲۲)

P = C02  ρ۰ = –P ρ۰ 

چنانچه از معادله پایستاری جرم، مشتق زمانی و از معادله اویلر مشتق مکانی گرفته شود

 (۳-۲۳)

=(۰۲P

با فرض تعویض‌پذیر بودن ترتیب مشتق‌گیری زمانی و مکانی، پس از ساده‌سازی می‌توان نوشت:

(۳-۲۴)

= ۲P

با ترکیب این معادلات شکل نهایی معادله موج صوتی در هوا به‌صورت زیر به دست می‌آید [۱]:

(۳-۲۵)

۲P= 1/C02.

۲= 

۳-۴-    فرضیه‌ها

۱-در این کار عددی از یک واحد اپارتمان با دو اتاق و چند مبل معمولی درنظر گرفته شده است

۲- برای حل از معادله انتشار آکوستیک استفاده شده که زیاد تابع مش نیست و در مسئله نیاز به مش قوی نداریم

۳- ساختمان فاقد پرده فرش و غیر….. درنظر گرفته شده است

۴- ضریب جذب برای دیوارهای نرم ۰٫۷ وبرای دیوارهای سخت ۰٫۲۵ در نظر گرفته شده است

دستگاه‌های به کار رفته و اجزاهای تشکیل دهنده آنان:

۳-۵-   دستگاه آنالیزور صوتی

آنالیزور صوتی وسیله‌ای است که سطح صوت فرکانس سیگنال ارسالی را در محیط تشخیص داده و این پارامترها را تعیین می‌نماید، در صنعت نمونه خارجی از این وسیله وجود دارد ولی به قیمت‌های بسیار گران فروخته می‌شود که به دلیل اهمیت موضوع و هایتک بودن آن معدود شرکت‌های خارجی آن را باقیمت‌های هنگفت در اختیار متقاضیان قرار می‌دهند و ضمناً به دلیل تحریم‌های موجود دشواری‌های مضاعفی نیز بر آن افزوده می‌گردد. این وسیله مشابه داخلی نداشته و همچنین با تولید داخلی آن امکان تغییرات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای محققین محیا گردیده است ضمناً با عنایت به طراحی داخلی این محصول محدودیت‌های موجود در نمونه‌های خارجی مثل امکان داده‌برداری از چند کانال به‌طور همزمان و تعیین اختلاف‌فاز بین سیگنال‌های ارسالی نیز برطرف گردیده است. دستگاه ساخته‌شده به کاربر امکان دسترسی به انواع سیگنال‌ها به‌صورت آنلاین و همچنین پردازش را می‌دهد و محدودیتی در انتخاب نوع حس‌گرها ندارد. دستگاه فوق از یک صوت سنج معمولی که قابلیت دریافت و نمایش سیگنال‌های محیطی را دارد و یک برد که ازیک‌طرف به صوت سنج و از سمت دیگر به کامپیوتر متصل می‌رود و با استفاده از برنامه‌نویسی در نرم‌افزار لب ویو قابلیت ثبت ۱۰۰۰ نمونه دسی‌بل در هر ثانیه، پردازش سیگنال‌ها، تعیین اختلاف‌فاز بین سیگنال‌های دریافتی و امکان داده‌برداری از چند کانال به‌طور همزمان را داراست. شکلی که در انتها آمده، منبع برنامه ایجادی در نرم‌افزار لب ویو است که با بازخوانی موارد موجود از نوارابزار برنامه لب ویو می‌توان به برنامه موردنظر رسید.

دستگاه آنالیزور صوتی در صنعت کاربردهای فراوان دارد که ازجمله می‌توان به تحلیل فرکانسی در تعیین مقدار جذب صوتی مصالح ساختمانی، تحلیل فرکانسی در مقدار نویز ایجادی توسط موتور خودرو و عیب‌یابی از این طریق و … اشاره کرد.

۳-۶-    معرفی و توضیح اجزاء و برنامه دستگاه آنالیزور:

۳-۶-۱-    صوت سنج

دستگاهی است که قابلیت اندازه‌گیری پارامتر صدا برحسب دسی‌بل را دارد. معمولاً صوت سنج‌های موجود از نوع صوت سنج دیجیتال پرتابل بوده و نمونه‌های حرفه‌ای آن قابلیت آنالیز صوت آنالیزور صوت و ذخیره مقادیر اندازه‌گیری شده (دیتالاگر صدا) را دارد. صوت سنج مورداستفاده در این پژوهش (Cxy 650) عمل ثبت سیگنال را انجام می‌دهد ولی برای رسیدن به نتایج موردنظر و تحلیل و بررسی آن‌ها نیاز به صوت سنجی است که به کامپیوتر متصل شده و قابلیت آنالیز و تحلیل فرکانسی را نیز داشته باشد، برای این منظور یک کارت صدا (دیتالاگر مدل ۴۷۰۴) که به کامپیوتر متصل می‌شود تهیه‌شده و با نرم‌افزار Lab VIEW دستورات تحلیل فرکانسی و گرفتن تبدیل (Fast Finite Fourier Transform) FFT و… بر روی کارت صدا ایجاد شدند.

وقتی تغییرات فشار هوا موجب تولید امواجی از فشار شده که در اتمسفر منتقل می‌شود صوت ایجاد می‌شود. هنگام عبور،  این امواج به روش‌های گوناگونی با محیط خود ارتباط دارند. صدا واژه‌ای است که  ناخودآگاه  برای صوت به‌کار می‌رود. طریقه انتقال صوت به‌صورت موج است که‌موج سینوسی معمول‌ترین نوع موج صوتی است که در یک سمت و بدون واگرایی از منبع تولید دور می‌شود. برای اندازه‌گیری تراز فشار صوت ، صوت سنج ساخته‌شده است.

باوجوداینکه ویژگی‌های ترازسنج‌های صوتی می‌تواند تنوع داشته باشد اما در کل یک ترازسنج صوت حداقل دارای سه قسمت مهم است:

الفپردازشگر

بصدابَر 

ج-نمایشگر
وظیفه هر
 صدابَر بر اساس اعمال فشار صوت بر سطح دیافراگم آن و تولید جریان متناظر الکتریکی است. در پردازشگر با توجه به ویژگی دستگاه و نیاز کاربر، اطلاعات گرفته‌شده از صدابَر تقویت ، توزین و پردازش  شده سپس توسط نمایشگر دیجیتال یا عقربه‌ای مقادیر نشان داده می‌شود. این وسیله که یک صدابَر خازنی در ورودی خود دارد صوت را می‌گیرد و بعد از چندطبقه تقویت، این سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل  می‌کند و نشان می‌دهد. این وسیله یک ترازسنج صوت است که آلودگی‌های صوتی محیط را برحسب دسی‌بل مشخص می‌کند و بر روی نمایشگر به ما نشان می‌دهد.

۳-۶-۲-    دیاگرام تراز صوت سنج

دیاگرام صوت سنج

شکل ‏۳۱بلوک دیاگرام صوت سنج

۳-۶-۳-    شیوه عملکرد صوت سنج:

مرحله ورودی:
منظور از مرحله ورودی  تبدیل سیگنال صدابَر، به‌گونه‌ای است که مدارات الکتریکی ترازسنج صوت که استاندارد هستند، به آسانی بتوانند آن را پردازش کنند. در این مرحله از نظر فنی  سیگنالی که امپدانس بالایی دارد به سیگنالی تبدیل می‌شود که امپدانس کمی دارد.

توصیه می‌شود در مورد تعدادی از ترازسنج‌های صوت که صدابَر با چند متر سیم به دستگاه ترازسنج منتقل شود تا از این راه آن دو از یکدیگر دور شوند. احتمال ایجاد اختلالات الکترونیکی وقتی هست که این  کابل مستقیماً به صدابَر متصل شود. سیگنال به‌وسیلهٔ یک کابل به ترازسنج متصل می‌شود که می‌تواند سیگنالی با امپدانس کم را منتقل کند.
شناساگر:
شناساگر برای
  تبدیل سیگنال متناوب به ولتاژ مستقیم است. نسخهٔ واقعی صدای محیط ، توسط صدابَر متصل به ترازسنج صوت برداشت می‌شود. در این هنگام باید ثابت زمانی دستگاه انتخاب شود.  
تجمیع کننده:  
ترازسنج‌های قدیمی به‌وسیلهٔ مدارات آنالوگ، بیشتر محاسبات و پردازش اطلاعات را انجام می‌دادند. ترازسنج‌های مدرن محاسبات و پردازش اطلاعات را به‌وسیلهٔ ریزپردازنده‌ها انجام می‌دهند. برای چاپگر ازجمله وظایف تجمیع کننده تبدیل فشار صوت به واحد دسی‌بل و ذخیره‌سازی اطلاعات است.   
باطری:
باطری که قوی نباشد باعث بروز خطا و کسب اطلاعات اشتباه می‌شود. ترازسنج‌های امروزی کاربر را از حالت و وضعیت باطری آگاه می‌سازند و یک آلارم هنگامی‌که انرژی باطری حداقل شود می‌زنند. 
صدابَر:
صدابَری که استفاده می‌شود بایستی بسیار دقیق باشد برای همین بسیار گران  هستند. کیفیت صدابَر تا حد زیادی کلاس ترازسنج را تعیین می‌کنند. مثالی از صدابرهایی که عمدتاً استفاده می‌شوند صدابرهای خازنی و صدابَرهایالکترت هستند.
نمایشگر:
نمایشگرهای عقربه‌ای  که بر روی ترازسنج‌های قدیمی سوار می‌شدند دیگر ساخته نمی‌شوند. این دسته از نمایشگرها نمی‌توانستند  یک  نمایش بسیار دقیق داشته باشند. نمایشگرهای جدید خیلی پیچیده می‌باشند و اکثراً دارای یک نمایشگر شبه آنالوگ می‌باشند. که معمولاً این نمایشگر یک ستون متحرک است که طول آن با توجه به عددی که نشان داده می‌شود از طریق یک نشانگر زیاد و کم می‌گردد.

حساسیت:
میزان سیگنال خروجی صدابرهای مختلف که در تعدادی از اصوات یکسان قرار می‌گیرند امکان دارد فرق داشته باشند. به میزان اندکی خروجی صدابَر را تجهیزات معمولی کالیبراسیون تنظیم می‌کنند اما اختلاف سیگنال خروجی صدابرها تا حدی زیاد  است که امکان یکسان‌سازی در کالیبراسیون‌های معمولی آن‌ها وجود ندارد.

۳-۶-۴-    حالت نمونه‌برداری سریع و آهسته در صوت سنج‌ها:
اشاره به این‌که دستگاه به صدا با چه سرعتی  از خود واکنش نشان می‌دهد. اکثر دستگاه‌ها قسمتی را برای انتخاب حالت کند یا سریع دارند. حالت کند در بیشتر موارد برای شنیدن مکالمات به‌کاربرده می‌شود و حالت سریع برای کم کردن سروصدا به‌کار می‌روند. مثلاً  خیلی سریع منبع سروصدای ناشی از سوختن را شناسایی می‌کند که کارمندان آتش‌نشانی قادر به استفاده از آن هستند.

۳-۷- کاربردهای صوت سنج:

۱٫     آنالیز و بررسی صدای فرودگاه

۲٫     سالن‌های کنسرت

۳٫     آنالیز و بررسی قدرت و توان شنوایی انسان

۴٫      تقاطع‌هایی که دارای ترافیک‌های زیاد هستند.

۵٫      ساخت‌وساز پروژه‌های عمرانی

۶٫     بهداشت حرفه‌ای  و بهداشت محیط

۷٫     مطالعات فشرده محیطی و کتابخانه‌ها

۸٫     عیب‌یابی وسایل آزمایشگاهی و دوار

آنالیزر و پایش صدای دستگاه‌های پرس‌کاری / تراشکاری و اثرات آن بر اپراتور کنترل فنی اعم از کنترل منبع صوتی / مراقبت درست از دستگاه‌ها / محل و شکل استقرار وسیله / تغییر و تحول در اجزاء و وظیفه دستگاه‌ها / کنترل در مسیر انتشار صوت / کنترل صدابر اساس برجذب صدا / کنترل صدا بر اساس ایزولاسیون]۲۱[.

۳-۸-     دیتالاگر (کارت صدا):

جمع‌آوری و ذخیره داده یک کاربرد معمول اندازه‌گیری است. در شکل بسیار ابتدایی آن جمع‌آوری داده شامل اندازه‌گیری و ذخیره مقادیر فیزیکی یا الکتریکی در یک دوره زمانی است. این داده‌ها می‌توانند سیگنال‌های صوتی، دما، کشش، جابجایی، جریان، فشار، ولتاژ، مقاومت، توان و بسیاری پارامترهای دیگر باشند. دیتالاگرها شامل رنج بسیار وسیعی از محصولات می‌باشند. از یک دستگاه ساده اندازه‌گیری تا دستگاه‌های پیچیده‌تری که تحلیل‌های گوناگونی را بر روی‌داده‌ها انجام می‌دهد. جمع‌آوری و ذخیره داده‌ها نیاز بسیاری از پروژه‌ها را برطرف می‌کند، اما بعضی از پروژه‌ها نیاز به آنالیز آنلاین، آنالیز آفلاین، نمایش، گزارش‌گیری و اشتراک‌گذاری داده‌ها دارند. حتی بعضی از پروژه‌ها نیازمند به جمع‌آوری و ذخیره داده‌های متفاوتی مانند صدا و تصویر هستند.

۳-۹-    خصوصیات دیتالاگر

۱- تعداد کانال‌ها:  تعداد کانال‌های دیتالاگر بیانگر تعداد حس‌گرها و مبدل‌هایی است که هم‌زمان قابل اتصال به دیتالاگر هستند.   
۲- فرکانس نمونه‌برداری:
 تعداد دفعاتی که دیتالاگر داده‌های هر حس‌گر را خوانده و به کامپیوتر یا حافظه منتقل می‌کند را  فرکانس  نمونه‌برداری دیتالاگر  می‌گویند.  به‌عنوان   مثال  دیتالاگری که  دارای   فرکانس نمونه‌برداری ۳۰۰ هرتز است به این معنی است که در هر یک سیصدم ثانیه داده‌های به‌دست‌آمده از حس‌گرها به کامپیوتر منتقل می‌شود. 
۳- نوع حس‌گرهای پشتیبانی‌کننده
: معمولاً هر دیتالاگری حس‌گرها و مبدل‌های خاصی را پشتیبانی می‌کند. مثلاً یک دیتالاگر ممکن است تنها قادر به پشتیبانی حس‌گرهای حرارتی RTD باشد ولی قادر به پشتیبانی ترموکوپل‌ها نباشد.
۴- پردازش داده‌های جمع‌آوری‌شده:
 معمولاً هر دیتالاگر مجهز به یک نرم‌افزار است که امکان اعمال تنظیمات آن و مشاهده نمودارهای به‌دست‌آمده از حس‌گرها را حین نمونه‌برداری ممکن می‌کند. 
۵- مدت‌زمان ثبت اطلاعات:
 یک پارامتر اساسی در دستگاه‌های دیتالاگر قابلیت ثبت اطلاعات برای  مدت‌زمانی طولانی مثلاً چندین سال است. برای دست‌یابی به این هدف لازم است  دستگاه‌های  دیتالاگر  دارای رسانه‌های ذخیره‌سازی در حجم‌های بالا و مصرف انرژی بسیار کم باشند.

۳-۱۰-         نحوه کار دیتا لاگر ها

دیتالاگرها از حس‌گرها برای تبدیل پدیده‌ها و محرک‌های فیزیکی به سیگنال‌های الکترونیکی مانند جریان یا ولتاژ استفاده می‌کنند. سپس این سیگنال‌های الکتریکی به داده‌های بایتری تبدیل‌شده و به رایانه یا حافظه موردنظر انتقال داده می‌شوند. این داده‌های بایتری به‌راحتی می‌توانند توسط برنامه‌های رایانه‌ای مورد تحلیل قرار گیرند و بر روی دیسک سخت رایانه یا رسانه‌های ذخیره‌سازی ازجمله کارت حافظه، CD، DVD و غیره ذخیره شوند.

۳-۱۰-۱-         اجزای دیتا لاگر:

•    سخت‌افزاری برای تبدیل سیگنال‌های موردنظر به داده‌های دیجیتال که شامل حس‌گرها، مدارات بهبود سیگنال (مانند تقویت‌کننده و کاهنده‌های نویز) و مدارهای مبدل آنالوگ به دیجیتال.
•    سخت‌افزار ذخیره‌سازی بلندمدت داده‌ها که معمولاً کارت حافظه یا رایانه است.
•    نرم‌افزار دیتالاگر که برای جمع‌آوری، آنالیز و نمایش داده‌ها استفاده می‌شود.

۳-۱۰-۲-         چگونگی استفاده از دیتا لاگر ها:

•    حس‌گرها را به دیتالاگر متصل کنید. حس‌گرها می‌توانند ترموکوپل،  مقاومت‌های حرارتی، RTD، گیج‌های فشار، شتاب سنج و …. باشند.
•    از نرم‌افزار دیتالاگر برای تنظیم دیتالاگر استفاده می‌نمایند.
•    مقادیر پیکربندی مانند نرخ نمونه‌برداری، آلارم‌ها، شرایط شروع و اتمام برای عملیات جمع‌آوری داده را تنظیم می‌کند.
•    بعدازاینکه سخت‌افزار، داده‌های حس‌گرها را جمع‌آوری کرد، می‌توان از آن برای تحلیل داده‌ها، تهیه گزارش‌ها و ذخیره داده‌ها برای استفاده‌های آتی از استفاده کرد.

یکی از خصوصیات دیتالاگرها، توانایی برداشت مقادیر حس‌گرها و ذخیره داده‌ها برای استفاده آتی است. هرچند در مواردی که از دیتالاگر استفاده می‌رود به‌ندرت فقط از جمع‌آوری و ذخیره داده استفاده می‌شود. پس باید توانایی تحلیل و ارائه داده‌های ذخیره‌شده را داشته باشیم تا بتوانیم تصمیمات حیاتی را بر اساس داده‌های ذخیره‌شده بگیریم. یک دیتالاگر کامل اغلب باید شامل اجزای نشان داده‌شده در تصویر زیر باشد.

loggerchiste

شکل ‏۳۲ نحوه عملکرد دیتالاگر

برداشت داده:

این مرحله شامل حس‌گرها و سخت‌افزار دیتالاگر است که برای تبدیل پدیده‌های فیزیکی به سیگنال‌های دیجیتال از آن استفاده می‌شود.

 

 

تحلیل آنلاین:

این مرحله شامل کلیه تحلیل‌هایی است که می‌خواهیم قبل از ذخیره داده‌ها انجام دهیم. یک مثال ملموس از این نوع تحلیل، تبدیل ولتاژ اندازه‌گیری شده به واحدمای علمی بامعنی مانند درجه سانتی‌گراد است. می‌توانیم این محاسبات پیچیده و فشرده‌سازی داده‌ها را قبل از ذخیره آن‌ها انجام دهیم. کنترل قسمتی از سیستم (مانند قطع پمپ و …) بر اساس اندازه‌گیری‌های فعلی قسمتی از تحلیل آنلاین است. تمامی نرم‌افزارهای دیتالاگر باید تبدیل داده‌های بایتری به ولتاژ و تبدیل ولتاژ به واحدهای عملی را انجام دهند.

ذخیره‌سازی:

این مرحله شامل ذخیره داده‌های تحلیل‌شده در فرمت خاص فایل‌های موردنظر است.

تحلیل Off Line:

این مرحله شامل تحلیل‌هایی است که بر روی‌داده‌های ذخیره‌شده انجام می‌شود. یک مثال ساده از تحلیل آفلاین، جستجوی یک داده خاص در داده‌های پیشین یا داده‌های فشرده‌شده است.

نمایش, اشتراک‌گذاری و گزارش‌گیری:

این مرحله شامل ایجاد گزارش‌هایی است که نیاز داریم تا داده‌های خود را نمایش دهیم]۲۱[.

۳-۱۱-         معرفی برنامه Lab VIEW

نرم‌افزار LabVIEW که مخفف عبارت Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench است، یک‌زبان برنامه‌نویسی گرافیکی است که به‌صورت گسترده‌ای برای کاربردهای مختلفی در صنایع، تحصیلات، آموزش و تحقیقات آزمایشگاهی به‌عنوان یک مدل استاندارد برای جمع‌آوری و پردازش داده‌ها و همچنین وسیله‌ای جهت کنترل و شبیه‌سازی ابزارهای مجازی درآمده است.
LabVIEW
درواقع ابــــــزار یـــــک  میز کار (Workbench) مهندسی بوده که حالت پیشرفته یک‌زبان برنامه‌نویسی گرافیکی است و زمان زیـــادی از تــولــد آن نمی‌گذرد. اســاس بـرنـامـه‌نـویـسی مطابق با اصطلاحات مهندسی نام‌گذاری شده‌اند و به  همین دلیل کار کردن با آن برای یک متخصص بسیار راحت است و این قدرت را به فرد  می‌دهد که ایده ذهنی خود را بـدون درگـیـر شـدن بـا اصـول و کـلـمـات برنامه‌نویسی مبتنی بر متن، پیاده‌سازی کند و نتیجه آن را تحلیل کند 
اوج قدرت این نرم‌افزار در کارهای پردازش و نـمـایـش سیگنال‌ها است و کارت‌های USB DAQ وظیفه انتقال اطلاعات آنالوگ و دیجیتال را به محیط برنامه‌نویسی بر عهده‌دارند]۲۲[.

شکل ‏۳۳ برنامه تحلیل فرکانسی به‌وسیله نرم‌افزار Lab VIEW

 

 

شکل ‏۳۴ نمودار ایجادشده به‌وسیله برنامه لب ویو که مقدار شدت صوتی قبل از بلوک را نشان می‌دهد

شکل ‏۳۵ نمودار ایجادشده به‌وسیله برنامه لب ویو که مقدار شدت صوتی بعد از بلوک را نشان می‌دهد

 

دو نمودار بالا به‌عنوان نمونه از نمودارهای حاصل از آزمایش‌ها هستند که شاهد افت ۵۱ دسی‌بل شدت صوت به‌واسطه وجود بلوک ساختمانی هستیم.

۳-۱۲-         مراحل انجام پژوهش

بعد از تهیه کارت صدا و برنامه‌نویسی‌های لازم برای تحلیل فرکانسی با نرم‌افزار لب ویو، کارت صدا در آزمایشگاه توسط فانکشن ژنراتور و اسیلوسکوپ آزمون شده که هر فرکانس و دامنه‌ای که بر روی فانکشن ژنراتور اعمال‌شده توسط برد در کامپیوتر مشاهده شد.

شکل ‏۳۶ آزمودن کارت صدا به‌وسیله اسیلوسکوپ و فانکشن ژنراتور

در مرحله بعدی آزمون کارت صدا و صوت سنج توسط آمپلی‌فایر متصل به فانکشن ژنراتور مورد آزمایش قرار گرفتند که دامنه ولتاژ اعمالی توسط آمپلی‌فایر توسط برد در کامپیوتر مشاهده شد.

شکل ‏۳۷ آزمودن کارت صدا به‌وسیله آمپلی‌فایر و فانکشن ژنراتور

مرحله بعدی آزمودن صوتی مصالح ساختمانی پرکاربرد به‌عنوان عایق‌های صوتی در ساختمان از قبیل لیکا و سیپورکس و… و آنالیز آن‌هاست بدین‌صورت که مطابق مجموعه آزمایشگاهی قابل‌مشاهده در شکل زیر و در چندین مرحله و با نازک‌کاری‌های مختلف از قبیل ملات گچ، پرلیت و… بر روی مصالح میزان جذب صوتی مصالح را به دست آورده و مورد تحلیل قرار می‌دهیم.

شکل ‏۳۸ مجموعه تجهیزات آزمایشگاهی

 

۳-۱۳-         نحوه انجام آزمایش و تجهیزات آزمایشگاهی:

در این آزمایش یک فانکشن ژنراتور برای ایجاد بازه‌های فرکانسی مختلف، اسیلوسکوپ برای دیدن شکل موج‌های ایجادشده، اسپیکر و بلندگوی معمولی که به فانکشن متصل شده و به‌عنوان منبع صوتی فرکانس‌های حاصله عمل می‌کنند، لوله یک متری که بلندگو به یکسر آن متصل شده و انتهای آن داخل عایق‌های صوتی قرار می‌گیرد، و درواقع با ایجاد مودهای فرکانس طبیعی لوله باعث می‌شود که بدون نیاز به امپلی فایر یا بلندگوهای گران‌قیمت بتوانیم به‌شدت صوتی تا ۱۳۵ دسی‌بل برسیم؛ و سپس به ببرسی انالیز های در محفظه های مختلف پرداخته شد.

 

 


 

مراجع:

[۱] دارابی. کاوه."پیش‌بینی نویز ضربه‌ای در طبقات مختلف ساختمان" پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی اصفهان ۱۳۹۰٫

[۲] وزرات راه و شهرسازی. مقررات ملی ساختمان. مبحث ۱۸٫ عایق‌بندی و تنظیم صدا

[۳] دانشوران. سروش" بررسی تجربی رفتار و ارتعاشات تک سازه ساختمانی مرتفع (آسمان‌خراش) در برابر نیروی القایی باد، به کمک تونل باد" پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شیراز.۱۳۹۳

[۴]Warnak,A.C.C.factors Affecting Sound Transmission Loss,National Research Council,Division of Building Reaserch,CBD-239,Canada,1985

[۵] http://edu.nano.ir

[۶]F.J.Fahy.”Foundation Engineering Acoustics”,Academic press,2001

[۷] محمدشاهی. ملیحه"مطالعه و بررسی پیرامون تأثیر پیکربندی لایه‌های بی بافت در عایق‌های صوتی"پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه یزد.۱۳۸۸

 -[۸]Iso 140: Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and buildings elements

[۹] مقدمی. مجید" مدل‌سازی و تحلیل رفتار آکوستیکی مواد جاذب و مانع صوت خودرو"پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه علم و صنعت ایران.۱۳۸۳

-[۱۰]Zannin, P.H.T., Diniz, F.B. and Barbosa, W.A., ۲۰۰۲. Environmental noise pollution in the city of Curitiba, Brazil. Applied Acoustics, ۶۳ (۴), pp.۳۵۱-۳۵۸.

 

-[۱۱]Sang Hee Park, Levels and sources of neighbour noise in heavyweight residential buildings in Korea, Applied Acoustics, Volume ۱۲۰, May ۲۰۱۷, Pages ۱۴۸-۱۵۷

-[۱۲]Cheuk Ming Mak, Zhen Wang, Recent advances in building acoustics: An overview of prediction methods and their applications Building and Environment, Volume ۹۱, September ۲۰۱۵, Pages ۱۱۸-۱۲۶

-[۱۳]Buratti, C., Moretti, E., Belloni, E. and Agosti, F., ۲۰۱۵. Thermal and acoustic performance evaluation of new basalt fiber insulation panels for buildings. Energy Procedia, ۷۸, pp.۳۰۳-۳۰۸.

-[۱۴]Binici H, Aksogan O, Demirhan C. Mechanical, thermal and acoustical characterizations of an insulation composite made of bio-based materials. Sustain Cities Soc ۲۰۱۶; ۲۰: ۱۷۲۶.

-[۱۵]Asdrubali F, Bianchi F, Cotana F, D’Alessandro F, Pertosa M, Pisello AL, Schiavoni S.Experimentalthermo-acoustic characterization of innovative common reed biobased panels for building envelope. Build Environ ۲۰۱۶; ۱۰۲: ۲۱۷۲۹

 -[۱۶]La Rosa AD, Recca A, Gagliano A, Summerscales J, Latteri A, Cozzo G, Cicala G.

-[۱۷]Environmental impacts and thermal insulation performance of innovative composite

-[۱۸]solutions for building applications. Constr Build Mater ۲۰۱۴;۵۵:۴۰۶–۱۴.

-[۱۹]www.Engineering toolbox.com, AirboneSound Transmission Loss.

 [۲۰]- خلیل‌آبادی. محمدرضا" پیش‌بینی رفتار آکوستیکی انواع پوشش‌های جاذب" نشریهٔ علمی ترویجی صوت و ارتعاش. شمارة نهم. سال پنجم. صفحات ۱۱۵-۱۰۹٫ ۱۳۹۵

 -[۲۰] http://www.labviewmaster.ir

[۲۱]http://instrucenter.com/fa/sound-measurement-training/863

-[۲۲]Yuzawa,M(1975).A method of obtaining the oblique incident sound absorbtion coefficient through an on-the-spot measurement.Appl.Acoust.8.

 -[۲۳]www.Quash.com,Quash Acoustics Introduction,Sound Absorbtion VS Sound Transmission Loss,Dow Performance Foams,Quash Company 2011.

 

 

 

 

برچسبها
مطالب مرتبط

دیدگاهی بنویسید.

بهتر است دیدگاه شما در ارتباط با همین مطلب باشد.

0