Шумо звукоизоляция: 👌️Выбираем лучшие материалы для шумоизоляции на 2021 год

Типичные типы бытовых шумовых проблем

В большинстве жилых районов слышны тысячи шумов. Они могут быть воздушными, ударными или боковыми. Тип шума и его частотный диапазон — вот факторы, которые нас беспокоят.

Наш диапазон слышимости составляет от 20 до 20 000 Гц, и он наиболее чувствителен к звукам в диапазоне 1000 Гц. Звукоизоляция может помочь улучшить наш комфорт и даже улучшить наше здоровье.

• Воздушный звук
  Воздушный шум — это шум, который движется по воздуху. Сигналы транспортных средств, радио, разговоры или лай собак — это примеры звуков, передаваемых по воздуху.
• Звук удара
  Звук удара — это шум, вызванный ударами чего-либо другого. Например, игрушка или стакан, падающие на пол, или люди, идущие по деревянному полу, являются звуками удара.
• Фланговый шум
  Фланговый шум — это звуки, которые проходят через звуковой барьер, под ним или над ним.Их труднее всего контролировать, поскольку они идут косвенным путем. Звуковые волны могут проходить через воздуховоды, над или под самой звуконепроницаемой стеной, а также через пустотелые двери. Звук может передаваться даже через электрические коробки!

Понимание основ передачи звука

Звук распространяется по воздуху с разными длинами волн. Длины волн измеряются от гребня до гребня или от впадины до впадины и представляют разные звуки. Расстояние между гребнями или впадинами представляет собой разные частоты звука.

Чем дальше гребни друг от друга, тем ниже частота, а чем ближе друг к другу, тем выше частота. Длины волн, которые мы слышим, составляют от 0,67 дюйма (17 мм) до 55,77 футов (17 м).

Частота измеряется в герцах (Гц) и представляет тон (частоту) или музыкальную ценность звука. Флейта имеет высокую высоту тона 2000 Гц, а туба — низкую высоту тона 29 Гц. Большинство из нас начинают слышать от 20 до 20 000 Гц, но с возрастом становится все меньше.

Высота — это создаваемая звуковая частота, а тон — это частота, которую мы слышим.Одна и та же частота может генерироваться разными объектами и давать разные тона.

Когда звуковая волна встречается со стеной или предметами, она может поглощаться, отражаться, преломляться, рассеиваться, дифрагировать или проходить. Чтобы контролировать звук в доме, мы хотим либо частично или полностью поглотить звуковую волну, либо заблокировать ее, чтобы не происходило передачи шума. Свойства различных изоляционных материалов позволяют им поглощать звук или уменьшать его передачу через этот материал.

Уровень громкости звука измеряется в децибелах или дБ по шкале звукового давления.0 дБ — это начало того, что мы можем слышать, а 130 дБ вызовут физическую боль. Тихий дом будет в диапазоне 40 дБ.

Есть несколько различных шкал, используемых для измерения эффективности звукоизоляционных материалов. STC — это класс передачи звука, а NRC — коэффициент шумоподавления.

Понимание рейтингов STC и STC

STC (класс передачи звука) — это метод сравнения того, насколько хорошо окна, двери, пол, стены и потолки снижают передачу звука.Он измеряет уменьшение децибел (дБ) по мере того, как звук проходит через материал или стену, поглощается или блокируется им.

STC начали использовать в 1961 году и измеряют уменьшение звука или потери передачи (TL) 16 общих частот от 125 Гц до 4000 Гц через стену или барьер в вашем доме. Результаты представлены в виде графика и кривой.

Ваша кривая сравнивается с набором стандартных эталонных кривых STC. Справочная кривая, ближайшая к вашей кривой, — это ваш рейтинг. Чем выше рейтинг STC, тем лучше стена или материал блокируют или снижают передачу шума на тестируемых частотах.

Измерение передачи звука

Для измерения передачи звука через барьер или комнату в одной комнате генерируются и измеряются 16 общих частот, звук также измеряется на другой стороне стены (за пределами комнаты). Разница в результатах передачи звука отображается в виде графика и сравнивается со стандартным набором кривых. Результат — рейтинг STC.

Рекомендуемые STC для вашего дома

Тихий дом имеет рейтинг STC 40. Международный Строительный Кодекс (IBC) рекомендует использовать STC 50 для стен, потолков и полов в качестве минимального требования.Было бы лучше увеличить до STC 55 или STC 60.

Для жилых помещений рекомендуются минимальные значения STC 52 для спален и STC 56 для ванных комнат, гостиных и кухонь. Стена 2 × 4 с ½ дюйма гипсокартона с обеих сторон, но без изоляции, имеет рейтинг STC 33.

NRC (Коэффициент шумоподавления)

Коэффициент шумоподавления (NRC) измеряет количество звука, поглощаемого или отражаемого материалом, по шкале от 0 до 1. Звук не поглощается и не отражается при 0, и весь звук поглощается. или отражается на 1.

Он основан на 4 частотах: 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц и 2000 Гц, которые являются типичным диапазоном речи. Он округляется до ближайшего шага 0,05.

NRC часто указывается в процентах на основе десятичной дроби. Гипсокартон с краской имеет рейтинг NRC 0,05, что означает, что 5% шума поглощается и 95% отражается.

SAA (Среднее звукопоглощение)

SAA — это среднее значение звукопоглощения с рейтингом, аналогичным NRC. Однако вместо 4 частот он использует 12 третьоктавных полос в диапазоне от 200 Гц до 2500 Гц.

Представляется значением от 0 до 1, где 1 соответствует 100% поглощению звука. Он округляется до ближайшего шага 0,01.

SAA и NRC могут достигать значений выше 1,00, если испытываемый материал имеет большие воздушные пространства или толще, чем обычно.

Изоляция и шумоподавление

При проектировании, строительстве или ремонте здания или отделке подвала важно включить звукоизоляцию в стены и потолки. Есть три способа уменьшить или предотвратить передачу звука через стены во время строительства.

Увеличьте массу с помощью дополнительного слоя гипсокартона, разорвите связь между помещениями и улучшите поглощение полостей — или все три.

Стандартные изоляционные материалы немного поглощают звук, а звукоизоляция — больше. Однако изоляция также снижает реверберацию, которая заставляет звук отражаться или отражаться в комнате, создавая мешающую обратную связь. Изоляция уменьшит передачу звука через стену, а также улучшит звук в помещении.

Типичная внутренняя стена размером 2 × 4 с гипсокартоном 1/2 дюйма с обеих сторон имеет рейтинг STC 34 .

Добавление стандартной стекловолоконной изоляции повышает рейтинг до STC 39 .

Добавление звукоизоляции может улучшить этот показатель до STC 45 .

Построив такую ​​же стену, используя металлические стойки 2-1 / 2 дюйма с гипсокартоном 1/2 дюйма с каждой стороны, вы получите STC из 34 ; Добавление такой же звукоизоляции может повысить рейтинг до STC 47 .

Использование гипсокартона 5/8 дюйма вместо 1/2 дюйма на стальных стойках увеличивает звукоизоляцию стены до STC 49 .

Типы звукоизоляции

Существуют различные способы улучшить звукоизоляцию (STC) вашего дома на этапе строительства. Каждый из них будет работать независимо от другого, но при совместной работе они добиваются лучших результатов.

• Звукопоглощающие
  Материалы, поглощающие звук, уменьшают или предотвращают возврат шума в комнату или прохождение через барьеры в другие жилые помещения. Обычно они легкие, пористые и улавливают звуковые волны.
• Звукоизоляция
  Звукоизоляция обычно представляет собой толстые, твердые или тяжелые материалы (они также могут быть гибкими), которые предотвращают или уменьшают передачу шума через стены, пол или потолок.Их масса отражает звук и препятствует его проникновению в комнату или выходу из нее. Обычно они устанавливаются на потолках, полах, стенах и даже дверях.
• Звукоизоляция
  Звукоизоляция снижает или предотвращает распространение вибраций через стены, поэтому они не могут передавать шум или такой же шум в другие жилые помещения.
• Звукоизоляция
  Это метод строительства, при котором одна поверхность стены или одна сторона стены отделяется от другой или гипсокартон от каркаса.Ступенчатое или двойное обрамление, использование изолирующих зажимов или каналов — это способы уменьшения или предотвращения передачи звука между комнатами.

Различные типы изоляции

Минеральная вата

Минеральная вата — это пряденное волокно, изготовленное из расплавленного вулканического камня или шлака. Он негорючий и не впитывает воду.

Это плотный и пористый материал, замедляющий прохождение тепла и холода через стены, пол и потолок. Кроме того, он может поглощать звуки и вибрации как от воздушных, так и от ударов.

Стекловолокно

Стекловолокно изготовлено из расплавленного пластика, скрученного в шерсть и армированного крошечными стекловолокнами. Это пористый материал, который задерживает воздух, помогая сохранять в комнате тепло или прохладу в зависимости от сезона. Он поглощает воздушный шум на том же уровне, что и минеральная вата.

Выдувная целлюлоза

Выдувная целлюлозная изоляция на 75-85% состоит из вторичного волокна из бумаги, а оставшиеся 15-25% — из огнестойкого материала. Чем плотнее волокна уложены, тем лучше они поглощают и глушат звук.Его можно гораздо проще и дешевле добавить для возведения перегородок, чем из других материалов.

Изоляция из аэрозольной пены

Изоляция из аэрозольной пены представляет собой аэрозоль из пенополиуретана, который создает тепловой барьер и минимизирует движение воздуха. Он отлично подходит для удержания холода или тепла внутри или снаружи, но не является хорошим звукопоглотителем. Однако существует звукоизоляционная аэрозольная пена, которая хорошо работает как звукоизоляция, которую можно использовать в стенах после строительства.

Пенопласт

Пенопласт синего или розового цвета изготавливается из экструдированного полистирола.Цвет представляет двух производителей. Они жесткие, как доска, с изоляционным фактором 5 на дюйм толщины.

Панели из пенополистирола также не изолируют, они более хрупкие или хрупкие. Панели из полиизоцианурата (ISO) также экструдируются, и они лучше изолируют, чем панели розового или синего цвета, но более дорогие.

Панели из пенополистирола могут помочь уменьшить передачу звука и заглушить звук в комнате или из нее за счет разделения слоев.

Минеральная вата Звукоизоляция

Минеральная вата с высокими эксплуатационными характеристиками

Минеральная вата с высокими эксплуатационными характеристиками представляет собой легкую изоляцию с улучшенными тепловыми и акустическими свойствами.Он изготовлен из смеси минеральной ваты из расплавленной породы и шлака в сочетании с новым процессом производства стекловаты. Обладает улучшенными звукопоглощающими и звукопоглощающими свойствами.

Высококачественная минеральная вата с рейтингом звукопоглощения 95% и NRC 1,05 обеспечивает улучшенные звукоизоляционные свойства. Намного легче по сравнению с многоцелевой минеральной ватой, обеспечивая при этом вдвое большую плотность.

Используется в некоторых внутренних стенах или потолках и полах для уменьшения передачи звука, обратной связи и эха.Я бы рекомендовал использовать высокоэффективную изоляцию из минеральной ваты для стен и потолка мультимедийных комнат и высоких переговорных комнат, таких как гостиная и столовая.

Это уменьшит передачу звука между комнатами и увеличит плотность стен, чтобы свести к минимуму обратную связь и эхо, облегчая четкую слышимость в комнатах.

Многоцелевая минеральная вата

Многоцелевая изоляция из минеральной ваты состоит из пряденных волокон, созданных из расплавленной породы. Волокна делают его более устойчивым к огню, влаге, воде и гниению.

Многонаправленные волокна высокой плотности также придают ему хорошие акустические качества. Он может использоваться для внутренних или внешних стен и имеет коэффициент NRC 0,852.

Вся минеральная вата плотнее и жестче, чем стекловолокно, и с меньшей вероятностью оседает и создает зоны передачи шума. Он не вызывает зуда от осколков стекла и не содержит частиц в воздухе, которые могут раздражать глаза и дыхательные пути. Он также имеет более высокие значения R, предотвращая воздушный поток, что также препятствует передаче звука.

Используется в наружных стенах или потолках и полах для уменьшения шума и эха. Я использовал его на внутренних перегородках, чтобы уменьшить передачу звука между комнатами, а также помогает уменьшить обратную связь внутри комнат.

Roxul Rockboard 60 и 80

Roxul Rockboard — это жесткие панели, предназначенные для использования в потолках и полах, а также стенах. Он не только обеспечивает тепловой барьер, но и улучшает звукопоглощение, а также ударную вибрацию и шум.

Roxul изготавливается из минеральной ваты, полученной из расплавленного базальта и вулканических пород.Их легко разрезать и даже придать форму. 60 имеет плотность 6 фунтов / фут³, а 80 — 8 фунтов / фут³.

Rockboard 60 и 80 имеют схожие акустические свойства. Панель Rockboard 60 толщиной 2 дюйма имеет NRC 0,95, а 80 — 1,0.

Оба могут улучшить перегородку между STC 45 и 52. Rockboard 80 лучше работает с низкими частотами, а плата 60 лучше на средних и верхних частотах. Кроме того, панели устойчивы к пожару, воде, влаге и гниению.

Каменную плиту можно использовать на внешних стенах и покрывать облицовкой, в полостях внутри стен и даже в потолках. Он также может быть обрамлен и покрыт акустической тканью для использования в качестве звукопоглощающих панелей в мультимедийных или музыкальных комнатах или в любом другом месте, где вы хотите уменьшить передачу звука и обратную связь.

Рекомендуемые продукты:

• Roxul Rockboard 60 изготовлен из минеральной ваты и доступен в виде плит 2’x4 ’толщиной 2 дюйма. Они легко помещаются в полости стен или могут быть обрамлены и покрыты тканью для создания подвижных шумоподавляющих панелей.Это жесткая панель, которую можно вырезать и придать ей любую форму. Она хорошо улавливает средние и верхние частоты, а также эффективна с низкими. Его даже можно использовать для изготовления акустических ловушек. Более высокая плотность 60 помогает уменьшить эхо или ударный шум в комнате, а, поскольку он является изоляционным, он имеет коэффициент R, который помогает лучше поддерживать температуру в помещении.

• Изоляционные панели из минеральной ваты Roxul Rockboard 80 представляют собой листы размером 2х4 дюйма и толщиной 2 дюйма. Они имеют плотность 8 фунтов / фут³ и NRC 0.9, поэтому они отлично подходят для звукоизоляции. Превосходная частота среднего и верхнего диапазона NRC 0,9 ​​или выше, а также респектабельный низкий коэффициент диапазона, что делает акустические панели Roxul лучшим выбором для поглощения или уменьшения передачи звука. Их можно использовать внутри стен, потолков. или этажей, или в виде независимых панелей в рамке, подвешенных там, где это необходимо для устранения эха и обратной связи. Кроме того, этот минерал обладает высокой огнестойкостью, устойчив к влаге и плесени, а также улучшает обогрев или охлаждение комнаты.

• Акустические противопожарные накладки Roxul (AFB) изготовлены из минеральной ваты, поэтому они устойчивы к воде, влаге и гниению.Ватины толщиной 2 дюйма и толщиной 2 x 4 дюйма имеют меньшую массу на 2,5 фунта / фут³, что не мешает им быть тяжелым грузом в плане снижения передачи шума. AFB имеет номинальные частоты среднего и высокого диапазона от NRC от 1,05 до 1,09 и может использоваться внутри стен, потолков и полов или в виде рамных панелей. Он более гибкий (менее жесткий), чем картон, поэтому может использоваться и для обертывания.

Изоляция из стекловолокна

Изоляция из стекловолокна изготавливается из расплавленного пластика с врезанными в него крошечными осколками стекла.Это рыхлый материал, который задерживает воздух, который, в свою очередь, может задерживать или поглощать звуковые волны.

У него нет плотности, чтобы заблокировать их. Стекловолокно также обладает тепловыми свойствами, которые помогают сохранять в комнате тепло или прохладу в зависимости от сезона, поэтому он хорошо подходит для строительства дома.

Использование стандартных стекловолоконных войлок толщиной 3-1 / 2 дюйма в полостях стен может улучшить STC с 35 до 39. Шум, проходящий через гипсокартон, еще больше снижается, прежде чем он перейдет в следующую комнату.

Однако, как показывает рейтинг STC, улучшение незначительное. Тем не менее, они хорошо справляются с уменьшением эха и обратной связи в комнате.

Изоляция из стекловолокна (пушистый материал) не является жестким материалом и со временем может оседать и сжиматься. Его также необходимо сжать, чтобы разрезать, уменьшая как его коэффициент сопротивления, так и звукопоглощающую способность, если только он снова не взорвется. R8 толщиной 2-1 / 2 дюйма имеет рейтинг NRC 0,85, R11 толщиной 3-1 / 2 дюйма соответствует NRC 0,95, а R19 толщиной 6-1 / 4 дюйма имеет рейтинг NRC 1.05.

Как видите, чем толще продукт, тем выше коэффициент сопротивления R и тем лучше его способность поглощать звук. Однако любое сжатие стекловолокна снижает как коэффициент сопротивления R, так и поглощающую способность.

Полужесткие и жесткие панели из стекловолокна 2х4 дюйма толщиной 2 дюйма имеют рейтинг NRC от 0,50 до 1,00 в зависимости от продукта; чем выше плотность в кубических футах, тем выше рейтинг. Однако, как и пушистый утеплитель, он также подвержен воздействию влаги и плесени.

Жесткие панели можно использовать в стенах, потолках и полах, на внешних стенах для создания теплового и звукового барьера, а также в качестве подвижных панелей для поглощения звука и обратной связи. Отлично подходит для всех комнатных применений, но особенно для комнат, в которых вы хотите уменьшить обратную связь и передачу звука.

Представляющие интерес продукты:

• Owens-Corning предлагает рулон розовой неизолированной изоляции размером 23 дюйма x 39 футов, который помещается между фермами, балками или стойками, добавляет изоляцию толщиной 6-1 / 4 дюйма со значением R-19. и рейтинг NRC 1.05. Хотя он чувствителен к влаге и плесени. Это улучшит звукопоглощение между полом и стенами, если оно не сжато.

• Owens-Corning 703 Acoustic Insulation Жесткие панели 2’x4 ’толщиной 2 дюйма, легкие и могут использоваться для потолков, стен или обрамления и подвешивания там, где это необходимо для уменьшения обратной связи и эха. Панели должны быть покрыты акустической тканью, чтобы волокна не разлетались по воздуху. Как и в случае с любой изоляцией, плотность влияет на ее способность снижения шума, как и ее состав.Для продуктов 703 толщиной 2 дюйма и плотностью 3 фунта / фут³ NRC варьируется от 0,75 до 1,00, поэтому проверьте продукт, чтобы убедиться, что вы получаете то, что хотите.

• Звукоизоляционная изоляция Owens-Corning толщиной 2 дюйма имеет плотность 10 фунтов / фут³ и утверждает, что она добавит STC 18 к вашей неизолированной стене с STC 35, чтобы довести ее до STC 53. Она имеет рейтинг NRC 1.0, лучше работает на верхней тестовой частоте, чем на нижней, поэтому низкочастотный шум все еще остается проблемой.

Звукоизоляция с изоляцией из выдувной целлюлозы

Целлюлозная изоляция состоит из 75-85% переработанного бумажного волокна, а остальная часть состоит из огнестойкого материала.Он имеет рейтинг STC 44 и NRC 0,80 и может быть добавлен к стенам, полам и потолкам во время или после строительства. Он уменьшает резонанс вибрации в стене или потолке, поглощая, демпфируя и заглушая звук.

Целлюлоза, доступная в сыпучей, влажной или плотной упаковке, не только обеспечивает звукопоглощение, но также является отличным теплоизолятором. Сыпучий наполнитель выдувается в полости стен и потолка / пола под меньшим давлением, в то время как плотный наполнитель выдувается под более высоким давлением, создавая твердое 3.Плотность 5 фунтов / фут³.

Целлюлоза улавливает воздух, который, в свою очередь, улавливает звуковые волны и помогает заглушить звук между уровнями стен и пола. Влажную целлюлозу можно наносить на стены, потолки или вокруг неровных поверхностей на глубину, которая снижает передачу звука и улучшает R-значения.

Я использовал его для всех этих случаев и был поражен отличиями, которые он внес не только в улучшение теплового барьера, но и в плане звука.Эхо, реверберация и обратная связь в комнатах и ​​залах почти исчезли, а передача звука между комнатами и уровнями пола также была уменьшена.

Используйте его в мультимедийных и музыкальных залах, чтобы улучшить качество звука и уменьшить передачу звука.

Рекомендуемые продукты:

• U.S. Greenfiller LLC Fiber Insulation — это целлюлоза с сыпучим наполнителем для выдувания стен или чердаков. Он имеет R-значение R-19 при толщине 4 дюйма. Чем толще, тем лучше как теплоизоляция, так и шумоизоляция.Он имеет рейтинг STC от 44 до 68 в зависимости от толщины и плотности.

• Acoustimac Акустическая изоляция ECO CELLULOSE выпускается в мягких, но жестких листах размером 48 ″ x24 ″ x2 ″. Обладая плотностью 4 фунта / фут³, его можно использовать для отделки стен, потолков или полов. Его также можно оформить в раму и использовать в качестве подвижных панелей, чтобы добиться максимального улучшения звука. Они уменьшают реверберацию и эхо, улучшая качество звука в комнате и уменьшая передачу шума через стены.

Звукоизоляция с помощью аэрозольной пены

Аэрозольная пена — это пенополиуретан, который обеспечивает не только теплоизоляцию, но и звукоизоляцию.Это плотный материал, который блокирует звуковые волны или вибрацию или сопротивляется им.

Пена для распыления помогает приглушить или уменьшить звуки, исходящие от входа в комнату или здание, и сделать то же самое со звуками, исходящими из комнаты или здания. Пена для распыления может использоваться для новых или существующих строительных конструкций и является огнестойкой.

Аэрозольная пена лучше блокирует шум от перемещения между этажами и помещениями, чем поглощает шум. Пена доступна в форматах с открытыми и закрытыми ячейками.

Открытая ячейка менее плотная, чем закрытая, мягкая, звукопоглощающая, имеет более низкое значение R и рассчитана на использование внутри помещений.

Закрытая ячейка при отверждении действует как барьер для влаги, она твердая, может использоваться в помещении и может действовать как структурное усиление. Закрытая ячейка также подавляет звук, но, поскольку она сильно затвердевает, она может отделяться от деревянных рам, вызывая каналы передачи звука. Три дюйма распыляемой пены имеют NRC 0,70. Рейтинг STC для пенопласта с открытыми порами составляет 39, а для закрытых ячеек — STC 37.

Используйте его в зонах отдыха, чтобы заглушить шум и звуки ударов, а в мультимедийных комнатах уменьшить передачу звука. Однако помните; изоляция — это только часть решения.

Интересующие продукты:

• Foam It Green 602 комплект для распылительной пены с закрытыми порами покрывает толщину от 602 квадратных футов до 1 дюйма в идеальных условиях. Комплект обеспечивает отличный тепловой барьер, а также барьер для воздуха, влаги и звука.Способность блокировать звук со временем может быть нарушена. Кроме того, он менее чувствителен к температуре, чем спрей с открытыми ячейками.

• Foam It Green 1202 Комплект распылительной пены с открытыми порами класса 1 — это продукт, сделанный своими руками, который позволяет добавить акустическую ценность любой стене, потолку или полу. В идеальных условиях он может покрыть до 1202 квадратных футов при толщине в 1 дюйм. Это создаст воздушный барьер и, следовательно, шумовой барьер, чтобы уменьшить шум, входящий или выходящий из вашей комнаты. Недостатком является то, что продукт чувствителен к температуре, что влияет на расширение и укрывистость.

Использование пенополистирольной изоляции для звукоизоляции

Пенополистирол — торговая марка пенополистирольных плит. Полистирольные плиты розового, синего, белого или другого цвета обычно используются в строительстве, но у него есть и другие применения. Акустически он может уменьшить и приглушить или помочь блокировать вход или выход шума из комнаты.

Полистирол бывает экструдированного и вспененного. Экструдированные панели часто представляют собой пенопласт розового или синего цвета, который более прочный и плотный; цвета представляют производителей.Экструдированный — это белая, более хрупкая пена, которая при разрыве или разрезании образует круглый снег.

Полиизоцианурат (ISO) — это еще один экструдированный пенопласт. Он имеет более высокие значения R на дюйм толщины, что также делает его лучшим шумоподавителем.

К тому же он дороже других товаров. Панели также доступны для установки в решетку подвесного потолка, чтобы еще больше уменьшить передачу звука между помещениями и этажами.

Полистирол или пенополистирол используются в холодильниках и кофейных чашках, поэтому они обладают тепловыми свойствами.Эти термические свойства переводятся в звукопоглощающие свойства.

Звук — это вибрация; вспененные плиты уменьшают передачу вибрации, что способствует снижению передачи шума. Однако его реальное использование — это звукоизоляция.

Экструдированные плиты представляют собой пенопласт с закрытыми порами, поэтому можно с уверенностью сказать, что у них есть STC 37. Пенопластовые плиты имеют более открытую конструкцию с воздушными пространствами, которые поглощают звуковые волны, как и другой жесткий пенопласт с открытыми порами, его STC может немного быть больше при STC 39.

При использовании в строительстве стандартных перегородок, он может повысить рейтинг STC стены до 51-55. Он также имеет класс ударопрочности (IIC) 70.

Пенополистирол или полистирольные плиты хорошо подходят для наружных стен или можно комбинировать с панелями из минеральной ваты или стекловолокна во внутренних полостях стен в качестве впечатляющего звукопоглощающего, шумопоглощающего и звукоизоляционного барьера. Доски также можно обернуть и повесить для использования в музыкальных или мультимедийных помещениях, чтобы ослабить звук.

Интересующие продукты:

• Листы пенополистирола легкие, их можно покрыть акустической тканью и использовать в качестве звукоизоляционных панелей для уменьшения передачи звука. Материал также может быть использован для изготовления басовых ловушек, поглощающих или отклоняющих низкочастотный звук.

Итак, какой тип изоляции лучше всего подходит для звукоизоляции? Сравнение

Какая изоляция лучшая для звукоизоляции? Это зависит от множества факторов: до или после строительства, методов строительства, внутренних полостей в стене, потолке или полу, подвешивания на стене, всего дома или отдельных помещений, типа шума и БЮДЖЕТА.Если бы звукоизоляция зависела только от изоляции, я бы выбрал целлюлозу.

Другая переменная — литература, которую вы читаете. Мы говорим о многомиллиардных отраслях, конкурирующих за большую долю на рынке, чтобы они могли выглядеть лучше и рассказывать вам, насколько плохи другие.

Если вам удастся найти независимую лабораторию, которая выполнила все тесты NRC, STC, SAA и IIC для продуктов, на которые вы изучаете, УДИВИТЕЛЬНО!

Большинство перегородок и полостей многоэтажных перекрытий не изолированы.Добавление утеплителя после строительства, за исключением ремонта, нецелесообразно. Однако есть два доступных продукта, которые подходят для пост-рыночной изоляции стен и потолков: выдувная целлюлоза и аэрозольная пена.

Приведенные здесь сравнения звукоизоляции основаны на имеющейся информации и наиболее надежных найденных источниках. Никакое сравнение не является идеальным, поскольку у каждого бренда есть множество продуктов в каждой категории.

Минеральная вата по сравнению со стекловолоконной изоляцией

• Минеральная вата (3.5 дюймов толщиной) имеют STC 45 и NRC 1,05, они более жесткие и имеют более высокое значение R на дюйм толщины. Он также устойчив к воде, плесени и плесени.

• Войлок из стекловолокна (толщиной 3,5 дюйма) имеет STC 39 и NRC 0,85, они не жесткие и имеют тенденцию к сжатию и оседанию, что снижает их способность поглощать шум.

Панели из минеральной ваты и панели из стекловолокна

• Панели из минеральной ваты (толщиной 2 дюйма) имеют значение STC от 45 до 52 и диапазон NRC от 0.95 к 1.09. Они хорошо работают в стенах и в качестве панелей для поглощения звука, реверберации и эха.

• Панели из стекловолокна (толщиной 2 дюйма) имеют STC 44 и NRC от 0,50 до 0,95 в зависимости от продукта. Их также можно использовать в качестве стеновых панелей для уменьшения звука, эха и реверберации.

Целлюлоза против стекловолоконных баттов и панелей

• Целлюлоза с сыпучим наполнителем имеет STC 44 и NRC 0,8. Его можно распылять во время или после строительства, он устойчив к плесени, насекомым и грызунам.Кроме того, это на 75-85% переработанный материал и наименее дорогой вариант, особенно для всего дома.

• Целлюлоза плотной упаковки имеет STC от 44 до 68 и NRC 0,9. Продукт до или после строительства, он поглощает звук, обратную связь и эхо.

• Стекловолоконные войлоки имеют более низкое значение STC, равное 39, но большее значение NRC, равное 0,95. Их склонность к сжатию и оседанию снижает их способность поглощать шум. Они также предназначены только для предварительного строительства или ремонта.

• Панели из стекловолокна имеют STC 42 и NRC от 0,50 до 0,95, в зависимости от характеристик продукта. Панели жесткие и могут использоваться на стенах для гашения или поглощения звука и эха.

Целлюлоза против Roxul Rockwool

• Целлюлоза, в зависимости от ее плотности, имеет диапазон STC от 44 до 68 и NRC от 0,8 до 0,9. Изготовленный на 75-85% из переработанной бумаги, он может использоваться до и после строительства. Это хороший звукопоглотитель, который снижает обратную связь и эхо.

• Рулоны Roxul Rockwool имеют толщину 3,5 дюйма и имеют рейтинг STC 45 и рейтинг NRC 1,05. Он более жесткий, чем другие войлоки, но является предварительно подготовленным продуктом. Rockwool имеет хорошие средние и верхние показатели звукопоглощения, и даже низкие частоты достойны уважения. Это также помогает уменьшить реверберацию и звуки обратной связи.

Целлюлоза и пена для распыления

• Целлюлоза имеет диапазон значений STC от 44 до 68 и NRC от 0,8 до 0,9 в зависимости от ее плотности.Это переработанный материал на 75–85%, который можно использовать до и после строительства. Это хороший звукопоглотитель, уменьшающий эхо и обратную связь.

• Пена для распыления имеет STC 39 для открытых ячеек и 37 для закрытых ячеек, а также NRC 0,70. Как и целлюлозу, его можно наносить до и после строительства. Это не столько звукопоглотитель, сколько звукопоглотитель. Кроме того, он значительно дороже целлюлозы.

Жесткая пена и панели Roxul Rockboard

• Жесткая пена, в зависимости от продукта, имеет STC от 37 до 55, NRC 0.70 и IIC 70. Это не такой хороший звукопоглотитель, как рефлектор или дефлектор. Звук все еще может проходить через него, но некоторые звуки — нет. Лучше всего он предотвращает проникновение шума в комнату и выход из нее.

• Панели Roxul Rockboard имеют толщину 2 дюйма и имеют рейтинг STC от 45 до 52 и NRC от 0,95 до 1,09. Они хорошо работают на потолках и стенах, а также в качестве подвижных панелей для поглощения звука, реверберации и эха.

Советы по использованию теплоизоляции для звукоизоляции нового здания

Основная цель строительных изоляционных материалов — уменьшить поток воздуха через стены.Он задерживает воздух, чтобы удерживать тепло или холод снаружи или внутри, в зависимости от сезона. Чем больше значение R, тем лучше предотвращается прохождение воздуха через стену и, следовательно, звука.

Это не значит, что он выключает все звуки. Шум — это длина волны, которая также является вибрацией. Изоляция — один из факторов, влияющих на снижение шума.

Новые технологии, новые материалы, больше времени, означает более высокую стоимость строительства. Лучше всего определить, где вам потребуется или нужна улучшенная звукоизоляция.

Я говорю о внешних и внутренних стенах. В жилых помещениях может быть очень шумно, и если кому-то нужно поспать, когда другим нет, это может стать большой проблемой.

Первым шагом является уменьшение шума, проникающего в дом. Звукоизоляция наружных стен жесткой внешней изоляцией под облицовкой — хорошее начало.

Прервите путь вибрации звуковой волны, сдвинув шпильки.

Используйте винил с массовой загрузкой (MLV) для создания звукового барьера, который также снижает уровень шума.Изолируйте полости стены изоляцией с высоким значением R; чем выше значение R, тем больше звукопоглощение или блокировка.

Не забудьте также чердак и фронтоны. Чем больше изоляция, тем лучше для обогрева и охлаждения вашего дома, а также снижается передача шума.

Используйте звукоизоляционную пену и прокладки вокруг дверей, окон и любых других отверстий во внешних стенах. HVAC, вентиляционные отверстия сушилки, воздуховоды и вытяжки в ванных комнатах — это самый быстрый способ разрушить ваши усилия по звукоизоляции.

Они создают резонирующий туннель для звуковых колебаний! Доступны воздуховоды, которые также предназначены для минимизации передачи шума.

Там, где встречаются пол, стены и потолок, передача звука будет происходить извне внутри или между комнатами. Существуют строительные приемы, которые минимизируют перенос, обсудите их со своим строителем; одной из возможностей является вязкоупругое демпфирование.

Поверхности внутренних стен могут иметь более толстый гипсокартон, двойной слой гипсокартона или демпфированный гипсокартон.Демпфированный гипсокартон более плотный и лучше звукоизолирует, чем обычный гипсокартон.

Металлические шпильки передают меньше шумовой вибрации, чем деревянные, и создают отличный звуковой барьер при надлежащей изоляции. Более толстые стены со смещенными стойками нарушат структурную передачу звука между комнатами. Использование упругих каналов также нарушит передачу, если они установлены правильно. Даже размещение и тип шурупов или гвоздей могут улучшить звукоизоляционные характеристики стены.

Помните, что трубы и электрические коробки тоже могут передавать шум.Офсетные электрические коробки в различных полостях стен. Они будут передавать шум, если они находятся в одной полости, особенно если они спина к спине. Используйте акустическое уплотнение, чтобы закрыть все щели или отверстия, чтобы звук не проникал через барьер.

Пол — это еще одна зона, в которой может произойти шумоподавление и изоляция от ударов. Использование войлочной подкладки, изоляция между балками и установка плавающего пола — вот некоторые из способов снизить уровень шума в доме.

Оставление механического разрыва между плавающим полом и стенами — еще один метод, который остановит передачу звука и удара.Использование толстого валика уплотнения или мембраны подоконника под внутренними стенами также может уменьшить передачу звука и ударов.

Новые продукты и технологии постоянно разрабатываются и продаются, поэтому, если вы строите или ремонтируете, будьте в курсе.

Другие способы звукоизоляции вашего дома

Есть и другие способы улучшить звукоизоляцию вашего дома. Правильно нанесенная акустическая краска может улучшить STC комнаты на 3-7 баллов.

Звукоизоляционная герметизация между гипсокартоном и стойками и вокруг выходных отверстий может еще больше снизить передачу звука.Также доступны звукоизоляционные окна, двери и уплотнители.

Подложка для пола

• Roberts 70-193 Подложка Super Flooring представляет собой рулон войлока толщиной 3 мм для использования под деревянными полами на бетонных или деревянных черновых полах. Он имеет ширину 60 дюймов и длину 72 фута, а его площадь составляет 360 квадратных футов. Имея рейтинг STC 66 и IIC 67, он снижает передачу звука между этажами и эхо внутри помещений.

Акустические панели

• Акустические панели ATS имеют толщину 2х4 дюйма и 2 дюйма.Их можно повесить в разных местах, чтобы контролировать эхо, обратную связь, пощечину и реверберацию в комнате. Благодаря NRC 1.0 они хорошо работают в музыкальных и развлекательных помещениях, поглощая звук внутри помещения. Их также можно использовать на стенах и потолках.

• Вы можете сделать самостоятельно, используя жесткую минеральную вату, стекловолокно или акустические хлопковые панели. Сформируйте их в раму размером 2х4 дюйма и накройте акустической тканью и наслаждайтесь!

Окна и двери со звукоизоляцией

Снижает ли шумоизоляция из пенопласта?

При звукоизоляции моего домашнего офиса и помещения для занятий оркестром моего сына я спросил: « снижает ли шумоизоляцию из аэрозольной пены ?» Я проверил аэрозольные пенополиуретаны (SPF) с открытыми и закрытыми ячейками, чтобы узнать, могу ли я использовать их для тепловой и звукоизоляции.

Уменьшает ли шумоизоляция из аэрозольной пены? Основываясь на моем исследовании, простой ответ — нет.Пена с открытыми порами работает лучше, чем с закрытыми порами, но ни одна из них не препятствует передаче звука. Качества, которые делают его отличным тепловым барьером, также создают разрушительный резонанс, а его адгезия связывает элементы стены вместе, увеличивая передачу шума.

Некоторые из моих друзей и клиентов проявили интерес к тому, что я делаю, поэтому я решил, что поделюсь своими выводами. Надеюсь, они помогут вам контролировать проникновение шума в ваш дом или офис.

Что такое изоляция из пенопласта?

Пена для распыления — это полиуретановый материал с открытыми или закрытыми порами, который состоит из двух компонентов, которые смешиваются при распылении на стены или в полости стен.Он расширяется, чтобы покрыть поверхность или заполнить трещину или полость до затвердевания.

Одна часть жидкого спрея представляет собой полимерный МДИ (метилендифенилдиизоцианат), а другая — смесь полиольных смол, антипиренов, поверхностно-активных веществ и катализаторов. Антипирены снижают горючесть и дымообразование.

Closed Cell

Распыляемая пена с закрытыми ячейками расширяется в 35–50 раз по сравнению с первоначальным объемом и при затвердевании весит около 2 фунтов / фут³. Озонобезопасный гидрофторуглерод обычно используется для доставки смеси к поверхности стены или полости, где она расширяется и затвердевает.

Более 90% ячеек закрыты, что делает пену непроницаемым для влаги и пара и улучшает ее тепловые характеристики. Его коэффициент сопротивления R составляет 6,1 на дюйм толщины. Затвердевший полиуретан имеет предел прочности на разрыв 28 фунтов на квадратный дюйм и гораздо менее сжимаем и гибок.

Повышенная прочность дает преимущества в районах, подверженных ураганам или землетрясениям, и помогает скрепить вместе элементы стен и крыши.

Open Cell

Полиуретановая пена с открытыми ячейками расширяется в 150 раз по сравнению с первоначальным объемом и весит около 1/2 фунта / фут³.Вода используется для нанесения смешанных материалов на стену или в полость, где она расширяется, образуя матрицу с открытыми ячейками, которая остается слегка сжимаемой и гибкой.

Взаимосвязанные открытые ячейки задерживают воздушный поток, что делает их хорошим тепловым барьером. Он блокирует поток воздуха и имеет коэффициент теплового сопротивления 3,6 на дюйм, но полупроницаем для влаги и пара. Он имеет предел прочности на разрыв 4,0 фунта на квадратный дюйм.

Воздушные и ударные шумы

Есть несколько типов шумов, которые мы пытаемся контролировать в наших домах или офисах.Звуки, распространяемые в воздухе, и звуки удара — это два звука, которые мы обычно пытаемся контролировать с помощью изоляции. Звуковые волны — это вибрации, которые распространяются по воздуху, пока не встретят препятствие — стену, дерево, окно, человека и т. Д. Частотная волна проходит через объект и продолжается.

Некоторые волны могут поглощаться или отражаться, поэтому меньше распространяется вперед, что может снизить интенсивность звука. Барьеры обычно не работают на всех частотах, поглощая одни, но не другие.

Низкочастотные звуки ударных и бас-инструментов требуют значительного уменьшения.Мы все чувствовали, как они отражаются сквозь стены и автомобили. Средние и высокие частоты, как правило, легче отключить.

Ударный шум возникает, когда что-то ударяется о поверхность внутри или снаружи конструкции. Они также известны как структурные звуки. Падения на твердую древесину или бетон могут эхом пронизывать все здание.

Удар теннисного мяча или баскетбольного мяча о стену или даже о подъездную дорожку отражается на здании точно так же. Удар вызывает воздушную вибрацию через барьер в другое место в вашем доме или офисе.

Что означают оценки звука?

Звуки, которые мы слышим, обычно находятся в диапазоне от 20 до 20 000 Гц; возраст и другие факторы также влияют на диапазон, который мы слышим. 0 децибел — это тишина. Шорох листьев составляет от 10 до 20 дБ, в тихом доме или офисе — 40 дБ, а средний уличный шум или шум вечеринки — от 75 до 80 дБ. Большой барабан, реактивный двигатель или автомобильный гудок могут оглушить вас до 130 дБ.

Герц (Гц) используется для измерения частот звуковых волн, а в децибелах — громкость или интенсивность различных звуков.STC измеряет, как различные материалы или барьеры взаимодействуют с 16 разными частотами. NRC, какую интенсивность звука они блокируют.

Класс передачи звука (STC)

STC — это величина, используемая для оценки того, насколько эффективны различные материалы или комбинации материалов для улучшения потерь при передаче звука (TL) в децибелах (дБ). Он оценивает движение 16 общих частот от 125 Гц до 4000 Гц через материалы или сборки. Чем меньше измеряется проходящего звука, тем больше потери при передаче и тем выше числовой рейтинг STC.

Коэффициент шумоподавления (NRC)

NRC — это система счисления, используемая для оценки того, насколько хорошо тестируемый материал поглощает или отражает звуковые волны. Он представляет собой усредненные результаты испытаний поглощения для четырех общих частотных диапазонов — 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц и 2000 Гц.

Среднее значение — это значение NRC, округленное до ближайшего 0,05 от 0 до 1,0. Чем больше значение, тем лучше материал поглощает или отражает звук.

Снижает ли шумоизоляция из пенопласта?

Чтобы звукоизолировать перегородку, учитывайте структуру и вес материала, который вы хотите использовать.Мы знаем, что нам нужно поглощать, блокировать и глушить звуковые волны, а также разделять слои, чтобы остановить передачу звука через стену. Некоторые материалы имеют рейтинги NRC и STC, которые нам помогают, и вы можете прочитать об этом в моем посте о вариантах звукоизоляции.

Когда мы применяем то, что мы знаем о полиуретане с открытыми и закрытыми порами, мы также можем понять, почему он может не подходить для звукоизоляции. Хотя он обладает хорошими тепловыми свойствами, он не обладает массой, способной поглощать звуковые волны.

Затвердевшая пена образует жесткий материал, который также препятствует впитыванию.Соедините более твердый материал с открытыми или закрытыми ячейками, и вы получите усиленный резонанс, тогда как более мягкое и воздушное вещество погасит его.

Свойство, которое делает распыляемую пену хорошей для зон ураганов и землетрясений, также делает ее плохой для разъединения. Он скрепляет компоненты стены вместе, так что звуковые колебания могут проходить легче. Конструкция стены, толщина пенопласта и стеновая обшивка также влияют на производительность.

Сравнение того, как изоляция улучшает оценку STC для перегородки размером 2 x 4 дюйма с гипсокартоном 1/2 дюйма с обеих сторон и начальной STC между 33 и 35

Как видно из сравнительной таблицы, аэрозольная пена — не лучший материал для звукоизоляции. Изоляция из распыляемой пены с закрытыми порами имеет самые низкие показатели шумоизоляции.

Распыляемая полиуретановая пена с открытыми порами работает лучше с шумоизоляцией и сравнима с изоляцией из стекловолокна. Оба типа пенопласта в значительной степени уступают по характеристикам жесткой изоляции Rockwool и стекловолокно.

Хотя значения должны указывать на улучшение звукоизоляции стандартной перегородки 2 × 4, адгезия пены к компонентам позволяет звуковым волнам легко проходить.

Кроме того, открытые и закрытые ячейки в затвердевшей пене увеличивают резонанс средних частот, искажая качество звука. Он имеет отличные тепловые характеристики, но относительно не является хорошим звукоизоляционным материалом.

Расходы на изоляцию из пенопласта

Стоимость изоляции из пенополиуретана

(Без учета рабочей силы)

Лучшие альтернативы звукоизоляции

Существуют альтернативные изоляционные продукты, которые можно использовать вместо пенополиуретана. Они обладают превосходными тепловыми свойствами, как и пена, но обладают еще лучшими звукоизоляционными свойствами.

Модернизация:

Поставляется в двух форматах — более дешевый сыпучий и плотный. Сыпучий наполнитель имеет STC 44 и NRC 0,80, в то время как плотный наполнитель имеет NRC 0,90 и STC от 44 до 68 в зависимости от того, насколько он плотный.

Новое строительство:

Новое строительство предлагает чистый лист для звукоизоляции. Металлические или деревянные стойки, изолирующие зажимы и каналы для разделения слоев, винил с массовой загрузкой, зеленый клей для демпфирования, новейшие строительные технологии и изоляция на ваш выбор.

Легче обеспечить звукоизоляцию с самого начала, чем модернизировать систему управления звуком позже. Две полезные статьи, которые могут вас заинтересовать, — это «Звукоизоляция стен» и «Звукоизоляция потолка в подвале».

• Стекловолокно
  Стеклопластиковые рейки и панели изолируют, а также звукоизолируют более эффективно, чем пена. Стекловолоконные панели Owens Corning 703 имеют толщину 2 дюйма, NRC 1,10 и STC 52. Панели можно использовать на стене или внутри полостей. Он поглощает звук, уменьшает эхо и контролирует реверберацию.

• Каменная вата
  Каменная вата также доступна в изоляционных плитах и ​​обрешетках, а также лучше справляется со звуком, чем распыляемые пены. Изоляция из минеральной ваты имеет толщину 2 дюйма, имеет STC 52 и NRC 1,10. Как и стекловолокно, он уменьшает эхо, регулирует реверберацию и поглощает звук.

Заключение

Пенополиуретан в аэрозольной упаковке является отличной теплоизоляцией и обладает некоторым звукоизоляционным потенциалом. К сожалению, характеристики, которые позволяют ему улавливать звуковые волны, также создают резонирующую камеру, которая, кажется, усиливает средние частоты, которые мешают.

Кроме того, затвердевшая пена также связывает слои, которые соединяют элементы стены и могут улучшить передачу звука. Если вы нашли эту статью интересной и знаете кого-то, кто может ее оценить, передайте ее дальше. Мы также будем благодарны за ваши комментарии и предложения.

Была ли эта статья полезной?

Шумоизоляция | Статья о шумоизоляции от The Free Dictionary

Шумоизоляция — определение шумоизоляции по The Free Dictionary

Шумоизоляция Silent Coat, гашение шума и вибрации автомобиля, звукоизоляция

Сейчас же! Решить эту проблему можно с помощью какой-то дополнительной шумоизоляции .Свяжитесь с нами, объясните, какой шум вас раздражает, и мы обязательно предложим решение!
Мы разработали для Вас несколько пакетов, обеспечивающих желаемый результат.
Допустим, если вы попытаетесь удешевить Стандартный пакет, вы рискуете получить либо неудовлетворительный результат, либо его полное отсутствие.
Вот почему мы больше не предлагаем вам «легких» решений. Выберите то, что действительно работает!

Если Вы в основном ездите на машине по городу , этот пакет шумоизоляции для Вас.Разбирает основные проблемы современного автомобиля среднего класса. Этот пакет включает обработку багажника до задних сидений вместе с задними крыльями, дверями, капотом, а также арками и крыльями передних колес. Выбирая этот пакет, Вы делаете ставку на лучшую акустику, избегаете стука обшивки дверей, значительно снижаете шум задних колес, плюс работа подвески становится «мягче» и комфортнее.

Стоимость пакета — 490 € 440 €

Детали

Если вы часто путешествуете на дальние расстояния, это ваш пакет! В пакете шумоизоляции Comfort Plus материалы установлены на каждую металлическую деталь, которую можно найти в пределах досягаемости.Пакет «Комфорт Плюс» требует полной разборки салона автомобиля. Выбрав этот пакет, Вы не только избежите основных проблем, но и ваши поездки за город станут намного комфортнее, и Вы будете нормально общаться, а не кричать, сидя в машине 🙂

Детали

Стоимость пакета — 1190 €

Детали

Мы установим в ваш автомобиль комбинацию самых эффективных шумоизоляционных материалов Silent Coat, которые доступны сегодня.
Комбинация содержит 2 — 3 слоя материалов, различающихся по своим свойствам. Сначала на металлический лист кладут гаситель вибрации, затем следует какой-нибудь звукоизолятор. Такие комбинации позволяют получить оптимальный результат.
Какого результата можно достичь после установки полной звукоизоляции у нас?
1. Полностью исчезает шум от задних колес.
2. Шум от проезжающих машин резко снижается.
3. Исчезает шум крыши и пола от высокой скорости.
4.Рев двигателя немного приглушен.
5. Грохот спереди становится значительно меньше
6. Существенно снижается вибрация от двигателя, работающего на холостом ходу.
7. Автомобиль ходит мягче на неровной дороге, пропадает жесткость на ямах
8. Аудио звучание аппаратуры значительно улучшается, басы становятся четкими и динамичными.
9. Исчезают скрипы пластиковых деталей в салоне.
10. Двери закрываются с глухим звуком, без звона.
Наша компания профессионально занимается звукоизоляцией с 2001 года.Сегодня мы являемся наиболее опытным предприятием в Эстонии по звукоизоляции транспортных средств. Выполненная с нами звукоизоляция автомобиля — это стопроцентная гарантия желаемого результата, и ни один Ваш отзыв не останется без внимания.
Сделайте это реальностью! Попробуйте наш личный, но ненавязчивый и надежный сервис, созданный в течение более чем 10-летнего периода профессионального развития.

Эффективная низкочастотная шумоизоляция с активным демпфированием

1.Введение

Контроль низкочастотного шума и вибрации всегда был актуальным в академической и промышленной областях. Например, в самолетах, транспортных средствах, поездах и промышленных машинах большая амплитуда структурных откликов наблюдается в низкочастотных диапазонах. Эти нежелательные возмущения вызывают большой шум и ускоряют усталость конструкции. Между тем, вредное воздействие шума на здоровье человека хорошо известно [1].

В приведенных выше примерах широко используются пластинчатые конструкции.В целом, конструктивные параметры плиты определены заранее, а облегченная конструкция способствует снижению затрат. Соответственно, пластинчатая конструкция обычно имеет небольшую толщину и низкие демпфирующие характеристики. Когда внешний шум возбуждает пластинчатую структуру, сама пластина становится эффективным каналом передачи звука во внутреннее пространство [2, 3]. В частности, когда частота возбуждения равна собственной частоте пластинчатой ​​конструкции, большая амплитуда вибрации может сильно воздействовать на частицы воздуха, в результате чего сама конструкция может эффективно излучать шум [4].

Чтобы улучшить шумоизоляционные характеристики пластины, следует применять специальные меры, снижающие передачу звука. Эффективный подход — добавление демпфирования пластине. Соответственно, снижается реакция конструкции на вибрацию, что может существенно улучшить звукоизоляционные характеристики конструкции.

Среди подходов к демпфированию пассивное демпфирование представляет собой простой и эффективный подход к реализации контроля вибрации. Например, подход на основе вязкоупругих материалов широко применяется в инженерных приложениях.Однако этот подход подходит только для средних и высоких частот и не дает удовлетворительных характеристик в диапазоне низких частот [5], особенно когда установка имеет строгие ограничения из-за дополнительного веса и пространства.

С другой стороны, подходы с активным демпфированием оказались хорошим кандидатом для реализации эффективного контроля вибрации в низкочастотном диапазоне. Для выполнения активного демпфирования необходима активная система управления, требующая питания. Классическая активная система управления состоит из датчика, исполнительного механизма, формирователя сигнала, контроллера и усилителя мощности [6].

В этом исследовании мы используем интеллектуальный пьезоэлектрический материал для реализации структурных функций обнаружения и приведения в действие. Пьезоэлектрический материал легко интегрируется в конструкцию, что требует небольшого монтажного пространства [7]. Пьезоэлектрический эффект позволяет преобразовывать структурный сигнал в электрический сигнал, а акселерометр является коммерческим продуктом. Обратный пьезоэлектрический эффект позволяет использовать пьезоэлектрический материал в качестве привода, который хорошо следует управляющему сигналу в низкочастотном диапазоне.Ожидается, что при правильной конструкции шумоизоляционные характеристики пластины могут быть значительно улучшены в низкочастотном диапазоне после активного управления.

В Разделе 2 охарактеризованы общие структурные динамические свойства и уточнены режимы, требующие управления; в разделе 3 предлагаются законы активного управления для увеличения демпфирующих свойств конструкции; в разделе 4 подчеркиваются некоторые практические вопросы реализации активной системы; в разделе 5 пластина из углепластика выбирается в качестве контрольной цели и оценивается эффективность активной звукоизоляции.

2. Классификация частотных диапазонов и интересные целевые режимы

2.1 Классификация частотных диапазонов

В целом частотный диапазон структурной динамики можно разделить на три полосы частот, то есть низкочастотные, средние и высокочастотные [8, 9].

Как показано на рисунке 1, в полосе низких частот структурные отклики характеризуются кажущимися модами колебаний, пики и впадины могут быть найдены на соответствующем графике частотной характеристики.Кроме того, структурные неопределенности невелики, поэтому виброакустическое поведение конструкции можно хорошо спрогнозировать с помощью метода конечных элементов.

Рисунок 1.

Классификация частотных диапазонов на основе наложения мод.

Когда частота повышается до среднего и высокого частотного диапазона, модальное перекрытие увеличивается, и пики и впадины не могут быть четко различимы на графике частотной характеристики. Между тем, структурные неопределенности и вычислительная нагрузка интенсивно возрастают, в результате чего метод конечных элементов не подходит для решения такой проблемы.

2.2 Интересные целевые режимы

Для обеспечения эффективной активной звукоизоляции необходимо тщательно выбирать контролируемые режимы вибрации. Поскольку звуковое возбуждение в целом является широкополосным, это указывает на то, что одновременно могут возбуждаться несколько режимов вибрации, что затрудняет разработку закона управления. К счастью, для каждого режима вибрации эффективность излучения звука существенно различается. Если некоторые режимы вносят небольшой вклад в звуковое поле в дальней зоне, эти режимы могут быть опущены при разработке закона активного управления.

Кроме того, выбор режима тесно связан с размещением датчика / исполнительного механизма в контуре управления. В общем, измеренный сигнал считывания должен иметь достаточное значение отношения сигнал / шум (SNR). Если датчик / исполнительный механизм не размещен должным образом, эффективность и надежность закона управления будут снижены из-за низкого значения отношения сигнал / шум.

Чтобы правильно разместить датчик / исполнительный механизм и идентифицировать интересные целевые режимы, можно применить модальный анализ. Здесь в качестве примера проиллюстрирована прямоугольная пластина, а ее первые четыре формы колебаний представлены на рисунке 2.

Рис. 2.

Формы колебаний прямоугольной пластины.

В соответствии с этими формами колебаний показано, что форма моды 2-2 (четная-четная мода) излучает как квадрупольный акустический источник. В низкочастотном диапазоне для такого режима вибрации соседнее двухтактное явление вызывает сильное акустическое подавление. Точно так же акустическое подавление также сильно происходит в режиме 1-2 (нечетный-четный режим) и режиме 2-1 (четно-нечетный режим), что снижает эффективность излучения звука в этих режимах.Режим 1-1 (нечетно-нечетный режим) излучает как монополь, который имеет самую высокую способность излучения звука.

Кроме того, эффективность излучения режима можно квантовать с различными граничными условиями. Для границы с опорой на опорах подробные уравнения можно найти в работах. [10, 11]. Для зажатой границы подробные уравнения можно найти в работе. [12].

Приведенный выше анализ показывает, что в приложении с активной звукоизоляцией основными интересующими режимами будут нечетные-нечетные режимы.На резонансной частоте и при условии, что смещение однородно, конструкция может быть упрощена до динамической системы с одной степенью свободы.

Как показано на рисунке 3, звуковое давление со стороны падающего звука равно p1, а звуковое давление со стороны передатчика — p2. Смещение конструкции η, коэффициент демпфирования r , коэффициент жесткости k , динамическая система может быть выражена как:

mη¨ + rη̇ + kη = p1 − p2E1

Рисунок 3.

Упрощенная модель для исследование шумоизоляции.

Объемная скорость считается непрерывной на двух сторонах пластины, а соответствующий акустический импеданс равен:

Z = p1 − p2 / η̇ = jωm1 − ω02ω2 + rE2

, где ω0 = k / mis собственная частота.

Согласно определению потерь при передаче звука, когда падающая звуковая волна направлена ​​в вертикальном направлении конструкции, показатель шумоизоляции может быть рассчитан как:

R = 10 log10p1p22 = 10 log101 + Z2ρ0c02 = 10 log101 + jωm1− ω02ω2 + r2ρ0c02E3

где ρ0c0 — характеристическое сопротивление воздуха.

Шумоизоляция имеет наименьшее значение на резонансной частоте, которое может быть выражено как:

R = 10 log101 + r2ρ0c02E4

Как показано в уравнении. (4), чтобы улучшить характеристики шумоизоляции, следует увеличить демпфирование.

3. Законы активного контроля шумоизоляции

3.1 Размещение датчика и исполнительного механизма

С точки зрения техники управления выбор и размещение датчика / исполнительного механизма коррелируют с наблюдаемостью и управляемостью системы.Например, для интересного режима, если датчик размещен в узловой точке конструкции, не может быть получен информативный ответ. Измеряемый сигнал скрывается за шумом. Точно так же, если исполнительный механизм расположен вдоль узловой линии интересующего режима, этот режим будет неконтролируемым.

Для повышения устойчивости закона управления и облегчения разработки закона управления предпочтительна совмещенная конфигурация датчика / исполнительного механизма. В такой конфигурации путь передачи между расположенным рядом исполнительным механизмом и датчиком является ближайшим, образуя минимальную фазовую систему.Другими словами, амплитуда и фазовые отклики между датчиком и исполнительным механизмом уникальны, а полюс / ноль отображаются в виде переплетения. Соответственно, как показано на рисунке 4, резонансные пики и антирезонансные сквозные отверстия будут появляться один за другим. На фазовом графике запаздывание фазы 180 ° генерируется на резонансной частоте, а опережение фазы на 180 ° генерируется на антирезонансной частоте. Если две соседние моды находятся рядом, связь мод делает фазовую задержку меньше 180 °. Таким образом, свойство чередования позволяет изменять фазовую задержку всегда в пределах 180 °, что упрощает разработку закона управления.

Рис. 4.

Свойство чередования совмещенной конфигурации датчика / исполнительного механизма.

На практике физические свойства датчика и исполнительного механизма позволяют совмещать их в ограниченном частотном диапазоне. Это означает, что запаздывание по фазе между парой датчик / исполнительный механизм превышает определенный предел частоты на 180 °. Следовательно, чтобы соответствовать критерию Найквиста [13], коэффициент усиления контроллера должен быть ограничен в определенном диапазоне.

3.2 Управление отрицательной обратной связью по ускорению (NAF)

Закон управления NAF использует сигнал структурного ускорения в качестве входного сигнала.Затем управляющий выходной сигнал генерируется в соответствии с законом управления NAF, который записывается как:

HNAFjω = gωc2 − ω2 + 2ωcζNAFjω + ωc2E5

, где g — усиление управления, ωc — угловая частота управления наведением, ζNAF — параметр коэффициента демпфирования контроллера. .

Согласно анализу, приведенному в [14], на угловой частоте управления наведением закон управления NAF создает активное демпфирование конструкции.

Для заданной частоты управления, с различными параметрами демпфирования управления, значения графика Боде контроллера NAF показаны на рисунке 5.

Рисунок 5.

График Боде контроллера NAF с различными параметрами регулируемого коэффициента демпфирования.

На значение коэффициента демпфирования следует обратить внимание для практической реализации. Ясно, что если будет принято более низкое значение коэффициента демпфирования, полномочия управления будут увеличены на определенную частоту. Потому что на этой частоте контроллер может генерировать больший выходной сигнал. Однако эффективность управления будет существенно снижена, если целевая частота немного смещена от реальной резонансной частоты.Если значение демпфирования слишком велико, мощность управления будет слабой, а добавленная эффективность активного демпфирования будет небольшой.

Достоинством контроллера NAF является то, что полномочия по управлению предоставлены одному конкретному режиму. Спад регулятора на 40 дБ / дек выше целевой контрольной частоты. Эта характеристика спада может эффективно подавлять высокочастотный шум, что позволяет гарантировать усиление управления.

Что касается подавления нескольких режимов, потребуется такое же количество контроллеров NAF, и контроллеры NAF должны быть подключены параллельно.Однако авторы не рекомендуют использовать закон управления NAF для подавления более трех режимов. Одна из важных причин состоит в том, что когда интересующие режимы находятся рядом, поскольку выходной сигнал контроллера не скатывается в достаточной степени, возникают управляющие помехи, что усложняет процесс настройки закона управления.

3.3 Управление с обратной связью по скорости (FVF)

Управление с прямой обратной связью по скорости (DVF) напрямую использует структурную скорость в качестве сигнала обратной связи.Регулятор постоянного усиления, который может создавать активное демпфирование конструкции [15].

Поскольку закон управления DVF не обеспечивает характеристики спада, полномочия управления ограничены для практических экспериментальных испытаний. Однако в области звукоизоляции для реализации глобального снижения существенно требуется широкополосное активное демпфирование.

Для выполнения этой задачи необходимо изменить закон управления DVF и предложить управление с помощью фильтрованной обратной связи по скорости (FVF) для улучшения характеристик управления.Закон управления FVF ведет себя как электрический динамический поглотитель, что можно вывести согласно [5]. [16].

В частотной области контроллер FVF может быть выражен как:

HFVFjω = gjω + 2ωnζFVF − ω2 + 2ωnζFVFjω + ωn2E6

где g — коэффициент усиления, ω — верхняя частота контроллера, ζFVF — коэффициент демпфирования контроллера.

Для заданной контрольной частоты график Боде контроллера FVF с различными значениями контрольного демпфирования показан на рисунке 6.

Рисунок 6.

График Боде контроллера FVF с различными параметрами регулируемого коэффициента демпфирования.

Как показано на Рисунке 6, на низкой частоте контроллеры ведут себя как DVF-контроллер, но управляющий выходной сигнал спадает на 20 дБ / дек после верхней частоты контроллера. Поэтому в низкочастотном диапазоне генерируется активное демпфирование.

В отличие от контроллера NAF, коэффициент демпфирования контроллера FVF должен быть достаточно высоким для создания достаточного усиления ниже верхней частоты.Например, ζFVF = 0,7 — хороший выбор.

Если сигнал ускорения используется в качестве управляющего входа вместо сигнала скорости, модифицированный закон управления FVF принимает следующий вид:

HFVF′jω = gjω + 2ωnζFVFjω − ω2 + 2ωnζFVFjω + ωn2E7

4. Рекомендации по реализации

4.1 Real- платформа управления временем

Для реализации закона управления требуется операционная система реального времени (RTOS) для поддержания закона управления, работающего детерминированным образом. Обычно сигнал считывания выбирается из аналогового входного канала, и устройство сбора данных переключается в одноточечный режим с аппаратной синхронизацией.Система контроля в реальном времени гарантирует, что закон контроля обновляется в течение двух последовательных точек отбора проб. После обновления алгоритма управления выходной сигнал отправляется в канал аналогового вывода.

Как правило, поток закона управления должен иметь наивысший приоритет во время выполнения. Этот механизм позволяет реализовать закон управления детерминированным образом. Другие функции ОСРВ, такие как мониторинг сигналов, регистрация данных и сетевые коммуникации, обычно имеют низкий приоритет выполнения.

Для быстрого прототипирования системы управления примерами целей реального времени являются: цель PXI [17], цель CompactRIO [18], цель Speedgoat [19] и цель dSPACE [20]. Соответствующее фото этих платформ реального времени показано на рисунке 7.

Рисунок 7.

Платформы управления в реальном времени для быстрого прототипирования.

4.2 Минимизация задержки

Что касается системы управления с обратной связью, то временная задержка крайне нежелательна. Однако внутри системы управления с обратной связью каждый компонент может создавать некоторую задержку, которая оказывает неблагоприятное влияние на стабильность и производительность системы.

Для чистой системы задержки фазовое отставание (в градусах) может быть выражено как:

φ = -57,3 × ω × TE8

, где ω — угловая частота, а T — время, вызванное системной задержкой.

Если датчик и исполнительный элемент размещены в совместной конфигурации, физическая задержка распространения сигнала от исполнительного механизма к датчику сводится к минимуму. Следовательно, цифровая система управления становится основным источником временной задержки, которая имеет тесную связь с частотой дискретизации.

Чтобы минимизировать задержку, вызванную выборкой данных, частота выборки должна быть достаточно высокой.В общем, частота дискретизации должна быть как минимум в 10 раз выше, чем верхняя частота интересующей полосы пропускания. Однако достигаемая частота дискретизации также ограничивается контроллером. Когда закон управления требует больших вычислительных усилий, а контроллер недостаточно быстр, закон управления не будет выполнен вовремя. В таких обстоятельствах, чтобы соответствовать детерминированному механизму, частота дискретизации должна быть уменьшена.

Таким образом, для определения скорости обновления закона управления необходимо одновременно учитывать полосу пропускания управления, вычислительную нагрузку и производительность цели в реальном времени.

4.3 Фильтр

Фильтры широко используются в активных системах управления, которые могут подавлять чрезмерный шумовой сигнал. Важно отметить, что если сам закон управления не имеет характеристики спада на высоких частотах, фильтр низких частот всегда будет благоприятным. Фильтр верхних частот также можно использовать для подавления сверхнизкочастотного шума.

Частота среза фильтра и порядок должны определяться в зависимости от объекта управления. Для формы реализации рекомендуется аналоговый фильтр.Потому что аналоговый фильтр имеет гораздо меньшую задержку распространения, чем цифровой фильтр.

5. Примеры из практики

Как показано на Рисунке 8, испытание звукоизоляции проводилось в безэховой комнате. Контрольная мишень представляет собой усиленную плиту из углепластика с параметром размера 840 мм × 840 мм × 1 мм. Пластина установлена ​​в алюминиевой полости толщиной 16 мм. Внутри полости размещен громкоговоритель, который генерирует акустическое возбуждение на жесткой пластине. Пластина из углепластика крепится к алюминиевой полости с помощью винтов.Края между пластиной из углепластика и алюминиевой коробкой герметизированы для предотвращения утечки воздуха.

Рис. 8.

Принципиальная схема активного испытания звукоизоляции.

Согласно закону массы звукоизоляции, поскольку толщина коробки намного больше, чем толщина плиты CFRP, путь передачи звука из внутренней полости наружу является последним. Для оценки эффективности закона управления перед пластиной из углепластика используется датчик микрофона (G.R.A.S 40 ph) для контроля значения уровня звукового давления (SPL).Расстояние между датчиком микрофона и пластиной из углепластика составляет 1 м.

Для реализации системы управления приняты три независимых канала управления. Соответственно, как показано на Рисунке 9, три пьезоэлектрических пластинки PZT-5H служат в качестве исполнительных механизмов, которые обозначены цифрами 1, 2, 3.

Рисунок 9.

Фотография тестовой структуры.

Подробные компоненты системы управления показаны на рисунке 10. Совместно расположенные акселерометры прикреплены к центральной части пьезоэлектрических пластин, которые используются для структурного зондирования.Алгоритмы управления программируются с помощью LabVIEW ™, а затем компилируются и загружаются в цель CompactRIO для реализации в реальном времени. Микросхема ПЛИС Virtex-5 LX110 гарантирует, что контуры управления могут быть реализованы с высокой пропускной способностью и параллельно физически [21].

Рисунок 10.

Компоненты системы управления.

Скорость обновления цифрового контура управления установлена ​​на 20 кГц. Для преобразования непрерывной передаточной функции в дискретизированную форму принят метод билинейного преобразования.Уравнение билинейного преобразования показано следующим образом:

z = 1 + Ts / 21-Ts / 2E9

, где T — время выборки.

Компоненты системы управления показаны на рисунке 10. Ограниченный по полосе шум (20–500 Гц) передается на громкоговоритель, который может возбуждать несколько режимов вибрации панели CFRP. Кроме того, режим 1-1 — это глобальный режим вибрации, требующий больших усилий по управлению. С учетом изложенных выше обстоятельств для решения проблемы предлагается гибридный закон управления.

В гибридной схеме элемент управления NAF передает полномочия управления режиму 1-1 пластины, а элемент управления FVF передает полномочия управления нескольким режимам пластины. Следовательно, ожидается, что этот гибридный закон управления может оказывать достаточное активное демпфирование панели из углепластика, что подходит для применения в шумоизоляции.

Принципиальная схема гибридной системы управления показана на рисунке 11.

Рисунок 11.

Принципиальная схема гибридной системы управления.

Когда система активной изоляции начинает работать, спектры сигнала ускорения до управления и после управления показаны на рисунке 12.

Рисунок 12.

Измеренный сигнал ускорения (сплошная линия: до управления, пунктирная линия: после управления).

На основании данных измерений предложенная гибридная схема управления может реализовать широкополосное подавление вибраций. Например, при 83 Гц величина снижения вибрации составляет 13 дБ; при 143 Гц значение снижения вибрации равно 6.6 дБ; при 194 Гц величина снижения вибрации составляет 5,3 дБ; при 216 Гц величина снижения вибрации составляет 5,2 дБ; при 273 Гц величина снижения вибрации составляет 4,3 дБ; при 305 Гц величина снижения вибрации составляет 5,9 дБ.

Спектры SPL до контроля и после контроля показаны на рисунке 13.

Рисунок 13.

Измеренный уровень звукового давления (сплошная линия: без контроля, пунктирная линия: с контролем).

При 83 Гц, как и ожидалось, эта первая мода вибрации вносит значительный вклад в спектр SPL.После активной демпфирующей обработки на этой частоте значение снижения SPL составляет до 15,3 дБ. Для всей интересующей полосы частот значение снижения SPL достигает 7,3 дБ. Эти экспериментальные результаты измерений доказывают, что предложенный метод активного управления демпфированием может эффективно улучшить звукоизоляционные характеристики конструкции.

6. Выводы

В этой главе используются подходы к активному демпфированию для улучшения звукоизоляции конструкции в низкочастотном диапазоне.Совместная конфигурация датчика / исполнительного механизма принята для упрощения конструкции закона управления. Предлагается закон управления NAF для подавления режима 1-1 пластины, который эффективно излучает звук и требует большего контроля. Предлагается управление FVF для подавления нескольких режимов вибрации в широком диапазоне. В экспериментальном исследовании панель из углепластика используется в качестве контрольной цели, а законы контроля NAF и FVF объединяются для создания активного демпфирования для структуры углепластика. Результаты экспериментальных испытаний показывают, что гибридный закон управления позволяет реализовать широкополосное активное демпфирование и значительно улучшить звукоизоляционные характеристики пластины.

Благодарности

Эта работа финансировалась Национальным фондом естественных наук Китая (номера грантов 61701250, 51605202), Фондом естественных наук провинции Цзянсу (номер гранта BK20160895, BK20160550).