مفاهیم اولیه آکوستیک

صوت چیست؟

هر تغییر فشار که توسط انسان شنیده شود را بر طبق تعریف صوت می نامند. دقیقا مانند دومینو، حرکت موج صوتی زمانی رخ می دهد که نزدیکترین ذره به منبع صوتی به حرکت واداشته شود. حرکت گسترش می یابد و به ذرات مجاور منتقل می شود و از منبع صوتی دور می گردد. در محیط های مختلف صوت با سرعت های مختلفی انتشار می یابد. صوت در هوا با سرعت340M/S2  درآب 1500M/S2 و در فولاد 5000M/S2 منتشر می شود.

فشار صدا، P

فشار صدا عبارت است از افت و خیزهای فشارکه به دلیل حضور موج صدا بر روی فشار استاتیک( گازو یا یک سیال ) وارد می شود، و بر حسب پاسکال بیان می گردد.

فشارصوت یکی از مهمترین کمیتهایی است که میدان صوتی را تفسیرمی کند و بطورمعمول مستقل ازمکان و زمان است.

مقایسه چند فشارصدای شاخص

مقایسه فشارهوای استاتیک (2*10-5P Pa) با تغییرات فشار صدای قابل شنیدن مشخص می نماید که کمترین مقدارفشارصدای قابل شنیدن، 100 Pa و تقریبا برابر با آستانه دردناکی انسان است. نسبت بین این دو مقدار میلیون به یک و خیلی زیاد است بنابراین برای سنجش صدا از نسبت لگاریتمی به نام dB استفاده می شود.

ترازفشارصدا، Lp

ترازفشارصدا عبارت است ازده برابرلگاریتم برمبنای ده نسبت مجذورفشارصدای به مجذورفشارصدای مرجع، برحسب دسی بل بیان می شود و به کمک رابطه زیرمحاسبه می گردد:

20Log(p1/p2)=Lp

P1، برابراست با فشارموثر صوت(rms) برحسب پاسکال

P2، برابراست با فشارمرجع 2*10-5 برحسب پاسکال

ترازهای شنوای

نتایج اندازه گیری آکوستیک اغلب به کمک یک عدد تنها مشخص می گردد، که آن ترازفشارصدای وزن یافته A نامیده می شود. اصول اصلی وابستگی بسامد به حساسیت گوش انسان روشن می نماید که روش اندازه گیری برای تراز وزن یافته A تقریبا براساس آن می باشد. حساسیت گوش انسان شدیدا به یک نواک مشخص (Tonal Pitch) وابسته است. به شکل مراجعه کنید.

شبکه وزندهی A، A-Weighting

گوش ما حساسیت بیشتری به شنیدن بسامدهای پایین وبالا دارد. بدین خاطردرسنجش ها ازصافی به نام وزندهی A استفاده می شود که به شرایط شنیداری گوش نزدیک است.

مشخصات آکوستیکی فضاها

هرمکان، متناسب با نوع کاربری وحجم آن باید مشخصات آکوستیکی مناسبی داشته باشد.

مهمترین مشخصات آکوستیکی یک مکان شامل موارد زیرمی باشد:

1-نوفه محیط (Background Noise )

2-زمان واخنش (Reverberation Time)

3-افت صوتی (Isolation)

لازم به ذکرمی باشد، مشخصات آکوستیکی قابل قبول برای هرفضای مشخص درکتاب مقررات ملی ساختمان، مبحث 18 ارایه شده است. برای مثال مشخصات آکوستیکی سالن اجتماعات برطبق مقررات مبحث 18 باید برای نوفه داخل سالن های اجتماعات ازمنحنی PNC(35) ومقدارتک عددی LAeq(30)=35 dB تبعیت نماید. زمان واخنش ازمنحنی زیرتبعیت نماید وافت صوتی جداره ها حداقل Rw=55 dB، باشد.

نوفه محیط (Background Noise)

ترازفشارصدا داخل فضایی مشخص است وبا توجه به روشن بودن سیستم هوا رسان داخل فضا و وجود منابع صدا بیرون ازفضا، درنظرگرفته می شود. مقدارنوفه محیط دربسامدهای مختلف وهمچنین به کمک وزندهی A بصورت تک عددی ارایه می شود. منحنی های زیرمقدارنوفه محیط دربسامدهای مختلف را با توجه به PNC مدنظرنشان می دهد.

زمان واخنش(Reverberation)

مدت زمانی است که پس ازقطع صدای صوتی داخل یک فضای بسته شدت صدا داخل فضا

dB60 کاهش یابد. 

افت صوتی(Isolation)

مقدارترازصدایی است که به دلیل وجود جداره ای مشخص شدت صدا پس ازعبورازآن کاهش می یابد.

طراحی آکوستیک فضا

با توجه به کاربری فضای مدنظر، مقررات و ضوابط مربوط به آن باید محاسبات آکوستیکی فضا انجام گردد تا بتوان طراحی آکوستیک مناسبی برای فضا ارایه نمود. درمواردی ضروری است قبل از انجام محاسبات آکوستیک، اندازه گیری آکوستیک داخل فضا انجام شود و با استفاده ازمشخصات فضای موجود محاسبات آکوستیک و سپس طراحی آکوستیک فضا انجام  گردد. برای مثال درپروژه تالارشهرکرج با حجم 8500 مترمکعب و گنجایش 1500 نفر، ابتدا اندازه گیری انجام شد به کمک اطلاعات بدست آمده و محاسبات آکوستیک، طراحی آکوستیک ارایه شد و سپس پس از اتمام کاراندازه گیری آکوستیک فضا انجام شد. درزیرجدول محاسبات آکوستیک و منحنی زمان واخنش فضا پیش بینی واندازه گیری شده قبل ازاجرای آکوستیک نشان داده می شود.

همچنین درمواردی ضروری است برای انجام محاسبات دقیق آکوستیک ضریب جذب پانل آکوستیک یا اجزایی ازسالن تعیین گردد. برای مثال درپروژه تالاربزرگ شهرکرج به دلیل ضرورت اندازه گیری ضریب جذب صندلی های داخل سالن درآزمایشگاه مرکزتحقیقات ساختمان و مسکن بدست آمد.

اهمیت طراحی آکوستیک دراختلاف مقادیراندازه گیری پس ازاتمام کارومقادیرحاصل ازمحاسبات به منظورپیش بینی شرایط آکوستیک نهایی فضا می باشد. درزیراین مقایسه برای تالاربزرگ شهرکرج انجام شده است. به دلیل ضریب جذب انسان شرایط فضا بدون حضورو با حضورانسان درداخل فضا متفاوت است لذا این شرایط درمقادیرحاصل ازاندازه گیری لحاظ شده است.