224

4DU 10. Materiał) i ustroje » /walcraniu wibracji i hałasu

oraz współczynnik porowatości. Miarą porowatości h jest stosunek objętości powietrza zawartego w materiale do całkowitej objętości materiału:

h =    (10.11

gdzie V_p jest objętością porów w m\ V — całkowitą objętością materiału w m³.

Oporność przepływu powietrza przez materiał porowaty określa się za pomocą wyrażenia:

N-s/m*.    (lOi)

vd

gdzie Apjest różnicą ciśnienia po obydwu stronach materiału w Pa, r - prędkością strumienia powietrza przepływającego przez materiał w m/s, d - grubością materiałów w m.

Materiały lepiej tłumiące to te. które odznaczają się większą opornością przepływu powietrza. Na rysunku 10.26 pokazano dwa materiały o jednakowej porowatości, lecz o różnej oporności przepływu powietrza.

Współczynnik porowatości powierzchni isurface factor) definiuje się wzorem:

(10.3)

gdzie F_p jest polem porów na powierzchni materiału w nr. F — całkowitym polem powierzchni materiału w m².

Uzyskanie optymalnego pochłaniania energii wibroakustycznej wymaga kompromisu pomiędzy omówionymi cechami. Materiał powinien mieć dużą porowatość h, duży współczynnik porowatości powierzchni S. Umożliwi to stosunkowo duże wniknięcie fal dźwiękowych do wnętrza materiału. Z drugiej strony materiał powinien cechować się dużą opornością przepływu powietrza, regulując efektywną zamianę energii akustycznej w energię cieplną.

10.3.2. Pomiary współczynnika pochłaniania dźwięku

Obliczenia współczynnika pochłaniania dźwięku określanego wyrażeniem (7.59) dokonuje się w praktyce dwiema metodami:

1)    przez pomiar metodą fal stojących,

2)    przez pomiar pochłaniania metodą pogłosową.

Pomiaru współczynnika pochłaniania dźwięku metodą fal stojących dokonuje się za pomocą tzw. rury Kundla. Zasadniczą częścią tego urządzenia jest gładka długa rura z przymocowanym na jednym końcu głośnikiem i umieszczonym na drugim końcu badanym materiałem. Wewnątrz rury znajduje się cienka, przesuwalna rurka połączona z mikrofonem. Układ ten stanowi sondę pozwalającą na wyznaczenie ciśnień akustycznych w^ strzałkach i węzłach fali stojącej. Na rysunku 10.27 pokazano schemat blokowy stanowiska do pomiaru współczynnika pochłaniania

Rys. 10.27.

dźwięku z, przy użyciu metody fal stojących. Na rysunku tym 1 oznacza generator akustyczny, 2 głośnik dynamiczny, 3 — rurę pomiarową, 4 - badany materiał pochłaniający. 5 — krążek uszczelniający. 6 — sondę mikrofonową, 7 — mikrofon wraz ze wzmacniaczem mikrofonowym 8 7 układem filtrów pasmowych.

Zakres pomiarowy w skali częstotliwości współczynnika pochłaniania dźwięku jest ograniczony wymiarami rury. Najniższa częstotliwość odpowiada długości fali równej długości rury. Natomiast częstotliwość najwyższa odpowiada długości fali dwa razy większej od średnicy rury. Włączając sinusoidalne źródło dźwięku powodujemy powstanie w rurze fali stojącej, dla której ciśnienia akustyczne w jej strzałkach i węzłach mogą być mierzone bezpośrednio za pomocą ruchomej sondy mikrofonowej. Przy założeniu, że w rurze nic ma dużego tłumienia fal dźwiękowych, można na podstawie pomiarów ciśnień akustycznych w strzałce (/>„*,) i węźle (p_min) fali stojącej, które są proporcjonalne do wartości napięć na wzmocnieniu mikrofonowym, wyznaczyć współczynnik pochłaniania dźwięku na podstawie wyrażenia:

< Pmin

(10.4)

gdzie ó jest współczynnikiem odbicia od powierzchni badanej próbki.