Lydabsorbenter videnskab

Anvendelse af Lydabsorbenter:

Hvorfor skal man først og fremmest styre lyden?
⦁ Løsning af det akustiske problem
⦁ Fastsættelse af dækningen
⦁ Sammenligning af forskellige akustiske paneler

I denne oversigt opsummerer vi, hvordan bredbåndsakustiske paneler fungerer, hvordan man vælger det bedste til opgaven, grundlæggende instruktioner om, hvor de skal bruges, og hvordan man sammenligner dem med andre lydabsorberende produkter på markedet.

Formålet med dette websted er ikke at gøre dig til ekspert, vi forsøger “bare” at give generelle oplysninger om den pågældende videnskab og dens anvendelse.

Hvorfor styre lyden?

Generelt bidrager lydstyring til at forbedre klarheden og forståelsen af kommunikationen.
I en kirke kan det være det talte ord, i en lufthavn kan det endda være flymeddelelser, og på en fabrik kan det være relateret til sikkerhedsmeddelelser.

I et hotel, en lobby eller en restaurant kan det blot være et forsøg på at reducere ekkoet for at gøre kommunikationen mellem tjenerne og gæsterne mere behagelig. I et optagestudie giver akustikkens styring os mulighed for at skabe et forudsigeligt resultat for at sikre, at optagelsen lyder i samme kvalitet i andre systemer.

Uden akustisk kontrol preller lyden af på vægge, gulve og lofter og når et punkt, hvor rummet overstiger sin evne til at absorbere og bortlede energi. Det er f.eks. meget forskelligt, om en lærer taler stille og roligt i klassen eller råber i et rum fyldt med ophidsede børn.

Når rummets naturlige grænse er overskredet, kræver det meget mere opmærksomhed at tale og kommunikere. Dette skaber en effekt, der kaldes “øreudmattelse” – når du skal lytte hårdt for at høre og tale højere for at blive hørt i et forsøg på at overhale andre konkurrerende stemmer.

De hoppende lyde konkurrerer:

Disse reflekterede lyde kaldes refleksioner. De kan være primære eller sekundære refleksioner, som preller af på nærliggende overflader, eller de kan være sekundære refleksioner, som skaber et efterklangsfelt. Lydtrykket eller kontrollen af den reflekterede lyd opnås normalt ved at placere akustikpaneler på væggen eller ved at hænge dem op fra loftet. Ved at tilføje lydabsorbenter kan du nemt ændre lydfeltet og skabe behagelig og relativt effektiv kommunikation.

De hoppende lyde konkurrerer:

Akustiske paneler kontrollerer ekkoet:

Disse kaldes reflekterede lydrefleksioner. Der kan være tale om primære eller sekundære refleksioner, som reflekteres fra nærliggende overflader, eller sekundære refleksioner, som skaber et ekkofelt. Normalt foretages lydtrykket eller retningen af den reflekterede lyd ved at montere lydabsorbenterne på væggen eller hænge dem op fra loftet.

Ved at tilføje lydpaneler kan du nemt ændre lydfeltet, hvilket giver mulighed for behagelig og relativt effektiv kommunikation.

De generelle typer af ekko er som følger:

Direkte stemme

Direkte eller oprindelig lyd er den lyd, der kommer fra munden, det instrument, der spilles på eller højttaleren. Denne lyd er normalt den vigtigste.
Disse kraftige refleksioner opstår, når lyden ekkoer fra vægge i nærheden.

Da de normalt kommer et par øjeblikke efter den umiddelbare lyd, kan de forstyrre den såkaldte faseseparation eller kamfiltrering og gøre det svært at høre tale. Kontrol af første-ordens reflekser er normalt den første handlingsplan. Reduktion af efterklangstiden handler normalt om lydabsorption i rummet. Jo flere lydabsorbenter eller bredbåndsakustiske paneler, du installerer, jo mere energi absorberer de.

Raslende ekko uden bredbåndspaneler:

Hvis du klapper i hænderne i et tomt rum, vil du høre klaplyde på væggene, loftet og gulvet. Ekkoet af klaplyde skyldes hovedsageligt parallelle vægflader, der tillader ekkoet at blive fastholdt. Klaplydekkoet kan nemt reduceres ved at placere bredbåndsakustiske paneler over for hinanden på den parallelle væg, så ekkoet ikke kan overleve.

Grunden til, at vi nævnte bredbåndspaneler ovenfor er at klapning generelt ligger over 1000 Hz, så vi kan kun dæmpe dette område mere jævnt med bredbåndspaneler, og vi kan derfor ikke kontrollere efterklangen af lavere frekvenser.

Sekundære refleksioner eller ekkoer:

Du kan høre dette lange ekko i en gammel kirke. Hvis du går tilbage i tiden til før det moderne højttalersystem, kan du se, at kirken brugte bevidst efterklang til at skabe et stort, rummeligt lydbillede for at formidle det, de sagde.

Dette er særligt effektivt, når du lytter til kor eller gregoriansk sang. Klassisk musik har også gavn af et langt, efterklangsfrit rum, da det giver instrumenterne mulighed for at animere rummet. Kontrol af efterklangstiden er normalt et spørgsmål om at øge rummets lydabsorption. Jo flere paneler du sætter op, jo mere energi vil de absorbere.

Lydabsorption ved hjælp af paneler:

Når der spilles høj musik, kan du lægge din hånd på højttaleren, gulvet, et nærliggende møbel eller endda et vindue og mærke vibrationerne. Lydenergi bevæger sig gennem luften, faste stoffer eller væsker i form af vibrationer, og når mediet sættes i bevægelse, genererer det uundgåeligt varme. Lydabsorption er faktisk en energioverførselsfunktion. Den videnskabelige betegnelse for dette tilfælde er termodynamisk overførsel.

Når lyden passerer gennem et lydabsorberende eller bredbåndsakustisk panel, vibrerer de akustiske rockwoolfibre i panelet. Den samme termodynamiske overførsel sker inde i stenulden. Da der er tale om en fiberstruktur med høj densitet, bliver lyden, der passerer igennem den, kraftigt dæmpet og omdannet til varme på grund af densiteten. Ved at bruge bredbåndspaneler reduceres ekkoet i rummet således hurtigt.

Absorption af lave frekvenser med paneler:

I den akustiske verden er bas- eller lavfrekvenser svære at reducere på grund af deres lange bølgelængder. Uden tilstrækkelig tæthed kan bas trænge igennem næsten alt. Det betyder, at det ikke blot kræver mere energi at producere bas (tænk på elefant eller mus), men at det også er meget sværere at stoppe den når først den kommer i gang (tænk på at forsøge at stoppe et godstog i stedet for en cykel).

Høje frekvenser er langt mindre problematiske, fordi kortere bølgelængder er langt mindre kraftige end dybe bølgelængder. Det er derfor, at skum og svampe med lavere vægtfylde let kan absorbere denne lydenergi, men dybe bølgelængder kan passere igennem uden problemer.

Den nemmeste måde

Den nemmeste måde at absorbere lave frekvenser på er at øge tykkelsen og tætheden af lydabsorbenterne og panelet. Det er mere eller mindre muligt at anslå den nødvendige tykkelse af et akustisk panel ved hjælp af beregninger af kvartbølgelængder. Akustisk afprøvning giver dog som regel overraskende resultater. Medmindre panelet er tæt nok, vil baslyden passere uhindret igennem.

Dette er problemet med skum med lav densitet; det er ineffektivt til at absorbere bas. På den anden side, hvis panelet er for tæt, vil de høje frekvenser blot prelle af og blive reflekteret tilbage i rummet. Bredbånds akustikpaneler er designet til begge dele; de giver en afbalanceret absorption.

Bas indeholder mere energi:

Disse to grafer sammenligner lave og høje frekvenser med samme amplitude. Bemærk, at de længere lave frekvenser indeholder mere energi, som vist i det gule område. Da der er mere energi i lydbølgen, vil det være sværere at absorbere eller kontrollere bassen.

Beregning af kvartbølgelængden

Den matematik, der anvendes til at forudsige et akustisk panels lavfrekvente ydeevne, kaldes “kvartbølgelængdeberegningen”, hvor panelets tykkelse er lig med 1/4 af bølgelængden for den laveste frekvens plus indfaldsvinklen. Panelets tæthed spiller en vigtig rolle.

Løsning af det akustiske problem

Den faktiske proces kan forenkles i fire trin:
⦁ Identificer problemets frekvensområde
⦁ Vælg de rette akustikpaneler til at løse problemet
⦁ Vurdering af det nødvendige beløb og budget
⦁ Installering af akustiske paneler strategisk på de mest hensigtsmæssige steder for at opnå maksimal effektivitet

Først skal du bestemme, hvor problemerne er placeret i rummet ved at identificere det problematiske frekvensområde. Med andre ord skal du overveje, hvilke frekvenser du forsøger at absorbere, før du blot sætter nogle akustikplader på væggen og forventer, at de virker, som du havde forestillet dig.

I et studie er det f.eks. vigtigt at afbalancere lydabsorptionen over hele lydområdet, så din optagelse lyder godt på andre lydsystemer. I dette tilfælde ønsker du at skabe et virkelig neutralt lyttemiljø. I hjemmebiografen er det også vigtigt at opnå den ønskede linearitet i rummet, samtidig med at det sikres, at alle de centrale kanaler, der bærer dialogen, er krystalklare. I et klasseværelse, et bestyrelseslokale eller et kontor sendes den menneskelige stemme, så den akustiske behandling skal tage hensyn til dette frekvensområde.

Tale:

De følgende grafer viser frekvensområdet for en typisk menneskelig stemme og viser, hvordan lydenergien varierer afhængigt af, hvor høj den er. Du vil bemærke, at når lydniveauet stiger, stiger energien i midterbåndet.

Grafen viser området for en typisk mandestemme, med det meste af energien i mellemområdet mellem 400 Hz og 1000 Hz og overtoner op til 3500 Hz.
Hvis du ser nærmere på grafen, kan du se, at størstedelen af energien i den menneskelige stemme ligger mellem 300 Hz og 1500 Hz. Derfor er det vigtigt, at du, når du skal vælge det rigtige akustikpanel til opgaven, vælger et panel, der rent faktisk fungerer inden for dette område, f.eks. et bredbåndsakustikpanel.

Kun til tale ville det være meningsløst at vælge en lædermembran, der kun dæmper lyden under 600 Hz, da de højere frekvenser frit kan hoppe rundt i rummet. Ligeledes ville en “akustisk svamp” være et dårligt valg, da den kun absorberer lyd over 800 Hz.

Bredbåndsakustiske elementer er det bedste valg i dette tilfælde:

For akustiske paneler bestemmes valget af det rigtige lydabsorptionspanel normalt af lydabsorptionskoefficienten. Specifikationen fortæller os, hvis lydabsorptionskoefficienten ved en given frekvens er 1,0, så er det akustiske panel 100 % effektivt til at absorbere lyd ved den pågældende frekvens. En værdi på 0,5 angiver en absorption på 50 %.

Om akustiske svampe og skum:

Bredbåndsakustikpanelet er fremstillet af akustisk stenuld med høj densitet på 90 kg/m3, mens de fleste skumpaneler er fremstillet af polyethylen med lav densitet på 10-15 kg/m3. Da en stor del af skumsvampen skæres til for at skabe et kunstnerisk mønster, reduceres skummet yderligere i densitet på grund af de store lufthuller, der skæres til. Det meste skum eller svamp har en massefylde, der næppe overstiger 8 kg/m3.

Da densiteten af lydabsorbent er mere end 10 gange højere end den for et konventionelt akustisk panel, er det ikke underligt, at polyethylenskum ikke kan absorbere bas. Derfor er det ikke troværdigt at hævde, at akustisk skum eller svamp, xps absorberer bas, selv med resultater målt som en basfælde.

Lad os gå videre

Hvis vi går et skridt videre og sammenligner lydenergien med de fleste akustiske paneler, kan vi tydeligt se, at det akustiske bredbåndspanel giver 95 % absorption op til 100 Hz, mens skumpanelet kun kan absorbere 95 % ved 1000 Hz. Dette understreger vigtigheden af at dæmpe målfrekvenserne i det rigtige frekvensområde (de fleste anerkendte producenter tilbyder et bredt udvalg af produkter). Før du træffer en beslutning, skal du altid kontrollere specifikationerne og de brugte materialer og produktets vægt).

Så afhængigt af frekvens eller støj du forsøger at absorbere, skal du vælge et akustikpanel, der fungerer inden for et bestemt frekvensområde. Akustikpaneler vælges normalt i tykkelser på 6-11-13-20 cm. Tyndere akustikpaneler bruges generelt til at absorbere mellem- og højfrekvente frekvenser, mens tykkere paneler fra 11 cm og opefter giver yderligere absorption af lave frekvenser.

Udvælgelseskriterier for akustiske paneler:

1. 6 cm højere lydområde til kontorer og restauranter eller til raslende ekko i studiet
2. 11 cm i musikrelaterede rum og til styring af primær efterklang, hvor der ønskes dæmpning i bredbåndsområdet.
3. 13 cm til at absorbere 20-30-40 cm bas, hvor det akustiske bredbåndspanel ikke giver tilstrækkelig lavfrekvensdæmpning.

Eksempel 1: Antag, at du har et problem på et kontor forårsaget af en matrixprinter, hvor højfrekvent ekko preller af på væggene og forårsager irriterende efterklang. Da det irriterende problem hovedsageligt er ved de øvre frekvenser, ville et tyndere 6 cm bredbåndsakustikpanel være det rigtige valg.

Eksempel 2: En stue eller sal med mange anvendelsesmuligheder, der nogle gange bruges til danskundervisning, andre gange til fællesmøder. Det har et begrænset budget. Et bredbåndsakustisk panel med en bredde på 11 cm giver en fremragende lydabsorption over hele lydbåndsbredden, hvilket gør disse paneler til et godt valg og meget effektive til musik.

Definition af lydabsorberende dækning:

Sæt et lille akustisk panel i en gymnasieskole, og du vil sandsynligvis ikke kunne høre noget. Sæt en million paneler på vægge og loft, og lyden vil være helt død. De fleste rumbehandlinger ligger et sted midt imellem, så det er værd at følge det, der kaldes efterklokkekurven.
Efterklangstiden er en indikation af vægoverfladens dækning og lydabsorption. Efterhånden som vægdækningen øges eller antallet af paneler i rummet øges, stiger effektiviteten langsomt. På et tidspunkt begynder rummet at forvandle sig fra et hult ekkokammer til et behageligt miljø. Derefter aftager effekten med tilføjelsen af flere paneler, og tilføjelsen af flere paneler giver ikke længere en væsentlig fordel.

Du har nået overdæmpning.

Der findes ingen absolutte regler for, “hvor mange lydabsorberende paneler der er nok til at udføre arbejdet”. Til “tale”, hvor der ønskes maksimal forståelighed, bruger akustikingeniører normalt mindre end 1 sekund. Dette kan være længere i større rum. I koncertsale til klassisk musik foretrækkes normalt lang efterklang, da instrumenterne tilsammen skaber en atmosfære, der ophidser rummet og publikum.

En forsinkelsestidskurve:

Opfølgningstid i andre rum af forskellig størrelse

Dækningsomfanget bestemmes af anvendelsen, sund fornuft og præferencer. Hvis du f.eks. har med et studie at gøre, foretrækker du måske at mixe i et live-miljø. På den anden side, hvis du leder et gudstjenestehus, hvor der skiftes mellem talte ord og live rockband, kan det være nyttigt at have en større lydabsorption. Start med en dækning på 10-20 %. Hvis du ikke er tilfreds, kan du blot tilføje mere. Så simpelt er det virkelig.

Sammenligning af forskellige paneler:

Når vi styrer akustikken i et rum, forsøger vi normalt at kontrollere lydrefleksioner ved at placere akustikpaneler på væggene og loftet, hvor de er mest effektive. Dette gøres normalt ved hjælp af akustikplader. Der findes flere forskellige typer akustikplader på markedet. Hver af dem har deres styrker og svagheder.
For at gøre valget af produkt så nemt som muligt, vil vi præsentere hvert enkelt produkt og give vores meninger og sammenligninger af vores produkter.

Skrevet af Róbert Polgár
Hvis du har kommentarer, bedes du kontakte os.

DK