Мембранный поглотитель низких частот своими руками

Тема: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Опции темы

Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Уважаемые коллеги!
Хочу с вами поделиться небольшим опытом по акустической обработке комнаты. Вся моя эпопея изложена в прилагаемом файле. Если возникнут вопросы, задавайте, постараюсь как можно подробнее ответить.

P.S. Сразу хочу извиниться за то, что нет измерений до обработки и после, однако на слух эффект значительный. Хотя если очень требуются результаты измерений НЧКП то их можно обнаружить на других форумах.

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Фактически поглощает низкие резонансные частоты комнаты, тем самым «выравнивая» бас в комнате прослушивания. Более подробно описано в ветке soundex — акустика помещений, самим автором этой конструкции, Андреем Смирновым.

Последний раз редактировалось xadr; 07.03.2011 в 00:43 .

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

xadr, вы пишите «резонансная частота составила

80Гц, что мне и требовалось». Каким образом измеряется резонансная частота получившейся конструкции?

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

80Гц, что мне и требовалось». Каким образом измеряется резонансная частота получившейся конструкции?

Резонансная частота — вещь условно расчётная. Более подробно тут — http://acoustic.ua/recommendations/567
К сожалению, получившейся результат моей работы измерить нечем, так что сильно не «пинайте».

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Расчет, я видел, конечно. Непонятно какую точность он обеспечивает.
Интересно было бы измерить для контроля и при необходимости подкорректировать резонансную частоту уже сделанного поглотителя. Как её измерять информации на сайте Смирнова и сундуке не нашел.

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Итак, сообщаю что узнал у Андрея Смирнова.
«НЧКП необходимо настраивать на частоту с проблемными комнатными резонансами. Например, если некоторые моды (по ШхДхВ для 4 первых гармоник) совпадают или очень близки по значению. Совпадающими модами можно считать, например, 45 и 47 Гц или 120 и 124 Гц, т.е. когда разница между модами меньше 5-10 Гц.»

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Насколько я понял, как измерить резонансную частоту НЧКП никто не знает.
Ну да ладно. Можно ориентироваться по изменению комнатной АЧХ.

xadr, приобретите недорогой микрофон — тут в толкучке есть предложение и освойте Room EQ Wizard. Будет намного интереснее и информативнее заниматься акустикой комнаты.

Re: Низкочастотный конверсионный поглотитель (НЧКП)

Спасибо за предложение! Давно хотел заняться измерениями комнаты.

———- Добавлено в 14:39 ———- Предыдущее сообщение в 14:33 ———-

Небольшое дополнение по НЧКП:
1.УТОЧНЕНИЕ «Совпадающими можно считать моды, когда разница между ними меньше 0-5 Гц. На частоте совпадения будет пик на АЧХ. Если разница составляет более 20-25 Гц, то моды называются изолированными и на средней частоте между ними возникает провал на АЧХ.»
2.»если совпадающих мод 2 (скажем 43,45 и 86,91) то надо применять два типа поглотителей настроенных на 2 разные частоты, или один поглотителя но с двумя изолированными автономными секциями»

Источник

Тема: Мембранные поглотители — Борьба с модами помещения.

Опции темы

Мембранные поглотители — Борьба с модами помещения.

Меня давно терзал вопрос — «как влияет на поглощение комнатных мод гипсокартонная конструкция ?» По сути это мембрана.
Мембрана, раскаченная звуковой волной поглощает часть энергии этой волны и теоретически должна снизить степень влияния комнатных «стояков» на общее звучание. В теории всё пока ясно, неплохо было бы чтоб эти мембраны сами не гудели — т.е. нужно поглотить, снять энергию с них. Опять же, теоритечески — это можно сделать, подложив под мембрану демпфер, волокнистый материал типа стекловаты или её разновидностей, таких сейчас множество.
Итак, получаем — обычная гипсокартонная стена(ы) под гипсокартоном минеральная вата, достаточно плотно контактирующая с листами гипсокартона (или аналогичными). В теории эта конструкция должна поглощать Энергию «врезавшейся» в неё звуковой волны — вопрос только в том как эффективно и на каких частотах.
Очевидно, что диапазон частот поглощения связан с частотой резонанса мембраны и её добротностью, т.е. на частоте резонанса происходит самое большое поглощение.
Выявить эффективность этого процесса лично у меня не получается, поэтому эксперимент.
В одной из комнат моей квартиры затеялся ремонт, попутно кроме эстетических вопросов решались вопросы звукоизоляции спальной комнаты от смежных квартир, по причине неудачной планировки граничащими с моей спальней кухнями. Поспать я люблю, и часто просыпаюсь ранним утром от звуков моющейся в раковине посуды и т.п.
Отделиться решил всё той же минеральной ватой и гипсокартоном, понимаю что конструкция должна висеть на пружинах, но давайте пока не будем это обсуждать — тема про подавление стоячих волн.
В общем я сделал измерения до ремонта и после ремонта, в почти пустой комнате, где при измерениях были только одна колонка (эффективно воспроизводящая от 30гц), усилитель, и измеряющий — т.е. я. Конечно размеры комнаты немного уменьшились, поэтому частоты резонансов немного увеличились.
Забегу вперёд — послушать на музыке результаты я не успел и сделаю это не совсем скоро — т.к. нормальной, действующей акустики в доме нет (прежнюю продал, а новую ещё не успел сделать)
Условия измерения таковы: комната прямоугольная с размерами примерно 4,6м на 2,6м высотой 2,55м. Предполагаемый слушатель расположен вдоль длинной стены, АС расположена вдоль противоположной длинной стены. Короткие стены гипсокартонной конструкцией не обшивались — только большие стены !! Пол деревянный — лаги, доски, ДВП и линолеум. Вот фото начального сетапа.
Итак, переходим к измерениям — синим «ДО», красным «ПОСЛЕ»
АЧХ — микрофон по ширине по середине комнаты от задней стены на 50см (точка прослушивания) стоит отметить что эти графики накопленной АЧХ за 150мСек

Сонограмма (сверху -ДО, снизу ПОСЛЕ)

То-же самое но в виде ватерфола:

Миниатюры

Последний раз редактировалось mAxSpace; 14.04.2014 в 22:48 .

Источник

Тема: Мембранные поглотители — Борьба с модами помещения.

Опции темы

Мембранные поглотители — Борьба с модами помещения.

Меня давно терзал вопрос — «как влияет на поглощение комнатных мод гипсокартонная конструкция ?» По сути это мембрана.
Мембрана, раскаченная звуковой волной поглощает часть энергии этой волны и теоретически должна снизить степень влияния комнатных «стояков» на общее звучание. В теории всё пока ясно, неплохо было бы чтоб эти мембраны сами не гудели — т.е. нужно поглотить, снять энергию с них. Опять же, теоритечески — это можно сделать, подложив под мембрану демпфер, волокнистый материал типа стекловаты или её разновидностей, таких сейчас множество.
Итак, получаем — обычная гипсокартонная стена(ы) под гипсокартоном минеральная вата, достаточно плотно контактирующая с листами гипсокартона (или аналогичными). В теории эта конструкция должна поглощать Энергию «врезавшейся» в неё звуковой волны — вопрос только в том как эффективно и на каких частотах.
Очевидно, что диапазон частот поглощения связан с частотой резонанса мембраны и её добротностью, т.е. на частоте резонанса происходит самое большое поглощение.
Выявить эффективность этого процесса лично у меня не получается, поэтому эксперимент.
В одной из комнат моей квартиры затеялся ремонт, попутно кроме эстетических вопросов решались вопросы звукоизоляции спальной комнаты от смежных квартир, по причине неудачной планировки граничащими с моей спальней кухнями. Поспать я люблю, и часто просыпаюсь ранним утром от звуков моющейся в раковине посуды и т.п.
Отделиться решил всё той же минеральной ватой и гипсокартоном, понимаю что конструкция должна висеть на пружинах, но давайте пока не будем это обсуждать — тема про подавление стоячих волн.
В общем я сделал измерения до ремонта и после ремонта, в почти пустой комнате, где при измерениях были только одна колонка (эффективно воспроизводящая от 30гц), усилитель, и измеряющий — т.е. я. Конечно размеры комнаты немного уменьшились, поэтому частоты резонансов немного увеличились.
Забегу вперёд — послушать на музыке результаты я не успел и сделаю это не совсем скоро — т.к. нормальной, действующей акустики в доме нет (прежнюю продал, а новую ещё не успел сделать)
Условия измерения таковы: комната прямоугольная с размерами примерно 4,6м на 2,6м высотой 2,55м. Предполагаемый слушатель расположен вдоль длинной стены, АС расположена вдоль противоположной длинной стены. Короткие стены гипсокартонной конструкцией не обшивались — только большие стены !! Пол деревянный — лаги, доски, ДВП и линолеум. Вот фото начального сетапа.
Итак, переходим к измерениям — синим «ДО», красным «ПОСЛЕ»
АЧХ — микрофон по ширине по середине комнаты от задней стены на 50см (точка прослушивания) стоит отметить что эти графики накопленной АЧХ за 150мСек

Сонограмма (сверху -ДО, снизу ПОСЛЕ)

То-же самое но в виде ватерфола:

Миниатюры

Последний раз редактировалось mAxSpace; 14.04.2014 в 22:48 .

Источник

Акустика домашней студии. Часть 5: Поглотители.

Когда у вас на руках готовый акустический проект со спецификацией материалов, это лишает необходимости самому «ломать голову». Берём проект и строим, стараясь сильно не отклоняться от чертежей. И если инженеры хорошо знали своё дело, то в конце нас ждёт предсказуемый положительный результат. Все довольны и спокойны, деньги потрачены не зря.

Однако, совсем другая ситуация, когда нам приходится самостоятельно выступать в роли автора технических решений, призванных улучшить наши акустические условия. Как правило, это про домашнюю студию и ограниченный бюджет. Поскольку ресурсы ограничены, расходовать их нужно с умом. Нужно знать наверняка, что вложения дадут ощутимый прирост в качестве.

Какие же материалы используются при формировании акустики нашего рабочего пространства?

Да практически все традиционные строительные и отделочные материалы находят применение при строительстве студии. Металл, дерево, стекло, текстиль. Натуральные и искусственные, красивые и уродливые. Химическая промышленность предлагает нам всевозможные пластики, резины и пластмассы, вспененные, пористые, волокнистые, с хаотической и упорядоченной структурой, ультратонкие и мега-толстые, дорогие и дешёвые, специализированные и общего назначения, уникальные и широко распространённые, незаменимые и взаимозаменяемые. Под любые задачи и в любой ценовой категории.

Сегодня я предлагаю поговорить про поглотители

Процесс поглощения энергии звуковых волн сопровождается её рассеянием и переходом в другую форму: тепловую, механическую или энергию деформации. С точки зрения физики, поглотители звуковой энергии делятся на три типа: пористые , мембранные и резонансные . Поглощающая способность сильно зависит от физических свойств самого материала, размеров конструкции, способа монтажа и, собственно, звуковой частоты.

Так вот, некоторые из доступных сегодня материалов могут быть использованы как вполне самодостаточные (например, те же поролоновые панели «пирамидка» для поглощения высоких и средних частот), а часть материалов гораздо эффективнее работает в составе конструкций . Например, минеральная вата малой плотности, размещённая во внутреннем объёме низкочастотного мембранного поглотителя. Сама по себе она малоэффективна для поглощения низких частот, но будучи частью конструкции, отлично выполняет свою роль.

Нужно различать поглощающие материалы и поглощающие конструкции

Строго говоря, все материалы в той или иной степени способны поглощать энергию звуковых волн. Более плотные, массивные материалы лучше поглощают низкие частоты, при этом хорошо отражают средние и высокие. А более лёгкие материалы хорошо поглощают высокие частоты, но в то же время являются «акустически прозрачными» для низких. В зависимости от плотности и структуры материал может более эффективно взаимодействовать с одними частотами и менее эффективно справляться с другими.

Универсальных материалов, которые бы имели одинаково высокое поглощение сразу во всём звуковом спектре не существует. Например, именно поэтому применение «пирамидки» в качестве единственного материала не может решить всех акустических задач в помещении.

Поглощающие свойства материалов принято выражать в виде «коэффициента поглощения», определяемого как отношение энергии отражённых волн к энергии волн, попавших на поверхность материала или конструкции. Определяется он в стандартных частотных полосах путём акустических измерений. Данные измерений заносятся в «технический паспорт» материала и используются инженерами при разработке акустических проектов.

Ниже в таблице в качестве примера приведены коэффициенты поглощения для некоторых материалов и конструкций в стандартизированных частотных полосах:

Пористые поглотители

Обычно обладают высоким коэффициентом поглощения. К ним относятся минеральная вата, поролон, синтепон, пористые резины, древесно-стружечные плиты с рыхлой структурой, сюда же можно отнести ковровые покрытия и текстиль. Звукопоглощающие материалы, как правило, обладают относительно низкой плотностью. Поэтому звуковые волны проникают сквозь их поверхность в толщу материала, где их энергия за счёт сопротивления, трения и вязкости волокнистой или ячеистой структуры, а также за счёт большой удельной поверхности, эффективно поглощается, преобразуясь в тепловую форму.

Количество выделяемого тепла, кстати, ничтожно мало, примерно 1∙10-6 ватт.

Пористые звукопоглотители наиболее эффективны для средних и высоких частот. На низкие частоты они, как правило, оказывают минимальное влияние.

Неплохо на всякий случай вспомнить закон сохранения энергии, из которого следует, что энергию нельзя создать или разрушить, её можно только преобразовать из одной формы в другую.

Мембранные поглотители

Традиционно этот тип конструкций представляет собой плоский герметичный ящик, внутри которого заключён воздух, и часть внутреннего объёма заполнена поглощающим материалом. Одна из стенок (мембрана) выполнена из воздухонепроницаемого материала с небольшой жёсткостью и способна воспринимать звуковые колебания. У данной системы есть выраженная резонансная частота, услышать которую можно слегка ударив по мембране пальцем.

Механизм действия можно описать так: звуковые волны, достигая поверхности мембраны, вынуждают её отклониться от положения покоя, затрачивая на это свою энергию. Колебательная система, «масса мембраны + упругость заключённого внутри воздуха» (почти как грузик на пружине) преобразует энергию звуковых волн в механические колебания.

Материалы из которых изготавливаются мембранные поглотители (фанера, МДФ, пластик, винил, резина) обладают значительной плотностью и сами по себе не являются поглощающими, однако конструкция в целом эффективно взаимодействует с низкими частотами. Поверхность мембраны хорошо отражает средние и высокие частоты, поэтому часто на неё наносят поглощающий материал. Например, крепят листы минеральной ваты. Обычно такие конструкции скрыты за драпировкой или размещаются вне поля видимости.

Давайте взглянем на конструкцию и простейший расчёт мембранного поглотителя:

На рисунке а) изображён классический вариант конструкции «ничего лишнего», а на рисунке б) – усовершенствованная версия.

Недостатком «классического» варианта является отражающая ВЧ и СЧ поверхность мембраны, что потребует размещения дополнительных поглощающих материалов для контроля этой части спектра. Кроме того, свободно колеблющаяся мембрана при определённых условиях может начать возбуждаться, переизлучать звуковые волны на частоте собственного резонанса.

Очевидным улучшением конструкции было добавление на наружную поверхность мембраны пористого поглощающего материала, что позволило расширить спектр захватываемых частот. Перенос же поглощающего материала на внутреннюю поверхность с поверхности задней стенки конструкции позволил при сохранении количества поглотителя увеличить массу мембраны, практически не увеличивая её жёсткость.

Эффективная рабочая область частот мембранного поглотителя распространяется на октаву вниз и на октаву вверх от опорной частоты. Что делает этот тип конструкций «широкополосным» и позволяет прощать небольшие погрешности при изготовлении. Имеются в виду, конечно, не аккуратность исполнения, а отклонения фактической резонансной частоты от расчётных значений, в виду непостоянства свойств самой мембраны, шага скоб или шурупов, которыми мембрана крепится к корпусу, силы прижима и некоторого варьирования линейных размеров конструкции.

Кстати, приведённая выше формула f = 80/(m∙d) – это экспериментально скорректированная «классическая» формула f = 60/(m∙d) , которая не учитывает «граничный эффект», возникающий в реальной конструкции и подразумевала бесконечно большую площадь мембраны и бесконечно большой воздушный объём. Реально измеряемая резонансная частота конструкций была на 1/3 выше, чем рассчитанная по «классической» формуле. Поэтому в неё была внесена поправка и вместо 60 в числителе появилось 80.

Дело в том, что по периметру мембрана жёстко и неподвижно крепится к корпусу поглотителя и никакого смещения на краях не происходит, то есть, масса, вовлекаемая в колебательный процесс, и амплитуда самих колебаний уменьшаются от центра к краям. Увеличение же жёсткости мембраны влечёт за собой увеличение влияния граничного эффекта и как следствие, повышение резонансной частоты. То есть, резонансная частота резиновой мембраны будет ниже, чем фанерной при одинаковой поверхностной плотности.

Стоп! А как это обстоятельство учесть в расчёте?

Для больших (размером в несколько метров) конструкций с нежёсткими эластичными мембранами (например, резиновыми) можно использовать «классическую» формулу, а для небольших конструкций, типа 1 х 0.6 м. с жёсткой фанерной мембраной – скорректированную.

На практике при работе с акустикой комнаты мне приходится изготавливать несколько различающихся своими параметрами поглотителей для лучшего контроля НЧ.

Поглотители резонаторного типа

Поглотители резонаторного (резонансного) типа используются, когда необходимо подавить конкретную частоту. Принцип возникновения резонанса, лежащий в основе действия, был открыт немецким физиком Германом Гельмгольцем в середине 19-го века и часто эти конструкции называют резонаторами Гельмгольца.

Конструкция представляет собой воздушную камеру с горлышком, частично заполненную пористым поглощающим материалом. Звуковые волны, достигая поверхности поглотителя, оказывают давление на воздушный столб, содержащийся в горлышке, «вдавливая» его внутрь камеры, что вызывает сжатие содержащегося в ней воздуха (воздушной пружины). Когда внешняя вдавливающая сила и сила противодействия сжатого воздуха сравниваются, происходит обратный процесс – воздушная пружина выдавливает воздушный столб наружу и так продолжается, пока не исчезнет внешняя сила. Это происходит с определённой частотой, которая зависит от площади сечения и длины горлышка.

Давайте рассмотрим устройство и расчёт поглотителя, построенного по принципу резонатора Гельмгольца.

• Эквивалентная длина горлышка – величина, использующая поправочный коэффициент, учитывающий отличие реальной длины воздушного столба от длины горлышка и от теоретического значения.
• Гидравлический (эквивалентный) диаметр отверстия – величина, употребляемая при расчётах потоков газов и жидкостей в трубах не круглого сечения и позволяющая учесть поведение потока в них.

Как видите, принцип работы поглотителей можно описать в довольно доступной форме.

Конечно, процессы, происходящие в материалах и конструкциях довольно сложные и многоуровневые, но для большинства задач вполне достаточно расчётов, приведённых в этой статье.

В следующий раз мы побеседуем про реверберацию, точнее про время реверберации и важность этого параметра для оценки акустических качеств помещения.

Источник