Рассчитать акустический проект

Поможем подобрать оптимальные акустические панели

Консультация инженера-акустика:

+7 (351) 240-02-22

пн.-пт. с 09:00 до 18:00 (МСК+2)

Акустические панели АПС Технолоджи, работающие по принципу резонатора Гельмгольца

В акустической практике популярно устройство резонансного типа, а именно, резонатор Гельмгольца, принцип звукопоглощающего действия которого был разработан Германом фон Гельмгольцем.

Суть данного принципа звукопоглощения состоит в сжатии внутреннего объёма воздуха, заключённого в корпусе герметичного устройства, давлением звуковой волны через отверстие (я) в нём.

В основе акустического действия резонатора лежит принцип возникновения свободных колебаний его конструктивных эдементов в унисон с колебаниями частиц воздуха в помещении под действием звуковой волны. В резонаторе Гельмгольца роль резонирующего элемента выполняет объём воздуха, заключенного внутри герметичного корпуса. Так как этот замкнутый объём воздуха обладает массой и упругостью, то данную систему нужно рассматривать как систему "масса-пружина".

 

Набор резонаторов с различными собственными частотами может применяться для анализа звука. Из-за трения в горле резонатора на частоте f_{H} возникает сильное поглощение звука, что используется для создания резонансных звукопоглотителей в архитектурной акустике. См. Википедия

 

Наиболее наглядным примером демонстрации работы резонатора Гельмгольца является обычная стеклянная бутылка. Если сильно, но медленно подуть над горлышком пустой бутылки, то можно отчётливо услышать тон определённой частоты. Налейте в бутылку воду, примерно до четверти её ёмкости и повторите эксперимент – теперь бутылка «запоёт» более высоким тоном.

 

 

С точки зрения физики наливаемая в бутылку вода уменьшает объём воздуха, который содержится в бутылке. Следовательно повышается частота звукового тона, другими словами - увеличивается значение собственной резонансной частоты системы. Таким образом, значение резонансной частоты данного устройства зависит от величины внутреннего объёма воздуха, который содержится в его корпусе.

 

Однако на значение собственной частоты резонатора Гельмгольца влияет и та часть объёма воздуха, которая заключена непосрдественно в "горлышке" бутылки. Конкретное соотношение между внутренним объёмом воздуха и объёмом воздуха, заключённым в суженной части резонатора Гельмгольца определяет значение его резонансной частоты.

 

 

Механизм звукопоглощающего действия резонатора Гельмгольца выглядит примерно так: давление воздуха, создаваемое звуковой волной, взаимодействует с внутренним объёмом воздуха резонатора через отверстие в его корпусе. При этом часть акустической энергии звуковой волны тратится на сжатие внутреннего объёма воздуха и трение в «горлышке» резонатора, а часть кинетической энергии поглощается пористым звукопоглощающим материалом, размещённым внутри корпуса устройства.

 

Поскольку резонаторы Гельмгольца работают по принципу поглощения давления звуковой волны, то и размещать их следует в зонах максимального звукового давления, то есть, в непосредственной близости от отражающих поверхностей.

 

Наибольшее практическое распространение получили перфорированные звукопоглощающие конструкции, выполненные в виде перфорированных щитов. Такие панели монтируют с относом от поверхности стены или потолка. Для расширения поглощаемого частотного диапазона часть воздушного объёма между ними заполняют пористым поглощающим материалом, обычно, минеральной ватой.

 

 

Принцип действия перфорированного резонансного поглотителя легко понять, если представить себе, что внутренний объём за фронтальной панелью как бы разделён условными перегородками на равные по объёму небольшие ячейки, причём таким образом, что каждое наружное отверстие сообщается только со своей индивидуальной ячейкой. Каждую такую ячейку можно рассматривать в качестве обособленного малогабаритного резонатора Гельмгольца.

 

Таким образом, при воздействии давления звуковой волны на поверхность перфорированной панели, представляющей собой совокупность самостоятельных маленьких резонаторов, данное устройство будет вести себя, как единый составной резонатор Гельмгольца с суммарной круговой частотой резонанса.

Яндекс.Метрика