гл. 4. Эффективность их воздействия на демпфирование резонансных колебаний воздушного объема оценивают коэффициентом звукопоглощения а, равным отношению поглощенной энергии Wnor.i к падающей Чпад:

Коэффициент звукопоглощения зависит от частоты /, толщины й и плотности р применяемого материала (рис. 5.3). С повышением частоты а возрастает, максимального значения он достигает иа частоте f=c /4h, где - скорость звука в материале волокна, i - толщина слоя. Для сдвига amai(f) в низкочастотную область необходимо увеличивать толщину и плотность заполнения. Однако чрезмерное заполнение корпуса звукопоглощаюпшм материалом может привести к значите.чьному снижению уровня звукового давления в области низких частот н излишней сухости басов. Рекомендуемая в работе [5.7] плотность заполнения составляете... II кг/м*. В высококачественных АС наряду с обычно применяемой минеральной ватой широко используют супертонкие синтетические волокна, склеенные различными смолами. Лучшие из отечественных волокнистых звукопоглощающих материалов: АТМ-1, АТМ-3, АТМ-7 (су-пертоикие стеклянные волокна, склеенные фенольиыми нли кремне-органическими смолами), АТИМС и др. [5.3].

Рис. 3,3. Зависимость коэффициента звукопоглощения от частоты при разной толщине h и плотности материала р

/-Л-0.035 м, Р-Ю кг/ц>, 5-Л-0,035 м, р=20 хг,м . з-Л-0,070 и, р 10 кг/м: A-h~ -0.105 м, р=0 кг,м

Рис. 6.4. Частотная зависимость коэффициента звукоизоляции К:

J -область упругости, 2 -область резонаисов, 3-область закона масс . 4 -область частоты совпадения

Форма АЧХ до и после заполнения корпуса АС звукопоглощающим материалом АТИМС показана на рнс. 5.3. Как видно из результатов измерений, применение .АТИМС существенно уменьшает геравномерность в области средних частот.

Общий эффект звукоизоляции в корпусе АС складывается из авукоизоляции за счет применения звукопоглощающих материалов внутри него и за счет звукоизолирующей способности стенок корпуса. Для оценки звукоизоляции обычно используют коэффициент [5.3]:

= 10)g(U>W npom),

где Шпад - падающая энергия, ITopoui - прощедшая энергия звуковой волны.

Звукоизолирующая способность корпуса .С состоит в следующем. Часть звуковой энергии, излучаемой внутрь корпуса диафрагмой громкоговорителя, поглощается в слоях звукопоглощающего материала, часть попадает на стенкн корпуса, в которых происходят следующие процессы [6.2]: некоторая доля энергии возвращается обратно в виде отраженной Wotp и излучаемой во внутрь за счет упругих колебаний стенок 1Руир, другая рассеивается в материале стенок из-за потерь на трение W-rt и остаточную деформацию WocT и третья проходит во вне за счет упругих продольных и поперечных колебаний стенок Fynp и через щели и поры в материале Wat. Задача выбора конструкций стенок корпуса состоит в том, чтобы максимально увеличить коэффициент звукоизоляции, т. е. уменьшить Wop по отношению к Обычно стенка корпуса

представляет собой пластину из фанеры или ДСП толщиной 10... ... 25 мм. Характер частотной зависимости коэффициента звукоизоляции R для нее показан на рис. 5-4. Для анализа этой зависимости Rif) весь частотный диапазон может быть разбит на четыре характерные области.

1 - область упругости /<0,5Д (f, - первая резонансная часто- та стенки). В этой области коэффициент звукоизоляции определяется упругостью стенки, с повышением частоты он снижается с крутизной 6 дБ/окт. и оценивается по формуле:

K = 101g[l-t-(a.fp/i/2p(,c O,

где ph - поверхностная плотность стенки, <л, - первая резонансная частота, <о - текущая частота; ро - плотность воздуха; Ct - скорость звука в воздухе.

2-область резонансных частот (хотя стенка, как всякая распределенная механическая система, имеет бесконечное число резонаисов, максимальная амплитуда смещений, а следовательно, и достаточно высокий уровень звукоизлучения, имеет место на первых четырех-пяти резонансных частотах). В этой частотной области коэффициент R определяется в основном диссипацией энергии в материале стенки и оценивается по формуле

R = W lg(l-co ptv2p c ),

где ц - коэффициент потерь.

На резонансных частотах стенки уровень звукоизоляции резк падает.

3 - область действия закона масс, где R растет по мере повышения частоты пропорционально массе стенки.

4 - область <s.eoAHoeoeo совпадения , где имеет место снижение уровня звукоизоляции в области частоты /кр= (со/2л) YphlD, где h - толщина стенки; р - плотность; D -изгибная жесткость. Частота/кр для обычно применяемых корпусов в АС 1500... ... 2000 Гц, здесь амплитуда колебаний стенок мала, и они ие вносят существенного вклада в звуковое поле. Для повышенна 146

уровня звукоизоляции в области 1. ..4 стремятся к повышению жесткости и массы стенок. Известны конструкции АС с корпусами иэ кирпича, пенобетона и мрамора. Они обеспечивают высокий уровень звукоизоляции (до 30 дБ), однако неприемлемы по массе. Более эффективно применение двухслойных конструкций стенок (две пластины ДСП нли фанеры с заполнением промежутка между ними песком или звукопоглощающим материалом). Дополнительная звукоизоляция может составлять при этом от 5 до 15 дБ в диапазоне 200... 1000 Гц. Такие конструкции корпусов АС применяют некоторые зарубежные фирмы, однако они чрезвычайно трудоемки и сложны в изготовлении. Наибольшую опасность представляет область 2 (для большинства АС это частотный диапазон до 800 Гц). Здесь основными средствами повышения звукоизоляции являются смещение резонаисов в область более высоких частот и увеличение демпфирования. Поскольку способы, которыми это достигается, общие и для борьбы с вибрацией стенок, возбужденной за счет второго способа передачи колебаний, рассмотрим их сов.местио несколько ниже.

Анализ второго способа возбуждения колебаний стенок корпуса [5.4] показывает, что при колебаниях подвижной системы громкоговорителя возбуждаются колебания диффузородержателя, которые передаются па переднюю панель. Затем возникают интенсивные продольные колебания боковых стеиок, которые передают вибрации на заднюю и верхние панели. В области низких частот стенки корпуса колеблются синфазно. В этой области уровень внброус-кореиня на стенках, а следовательно, и уровень звукоизлучения от иих, определяется их общей упругостью и упругостью заключенного в иих объема воздуха. По мере повышения частоты начинаются интенсивные нзгибные колебания всех стенок корпуса, амплитуды которых имеют максимальные значения на резонансных частотах. Измерения виброускорения па стенках корпусов показывают, что наибольшие амплитуды вибраций имеют место на передней и задней стенках, затем на верхней и боковых. Общая картина распределений иа стенках корпуса показана иа рис. 5.5.

Для борьбы с прямой передачей вибрации применяют методы виброизоляции и вибропоглощення [5.1], [5.2]. Эффект виброизоляции обеспечивается применением упругих амортизаторов при креплении возбудителя вибрации (диффузородержателя) к передней стенке корпуса, а иногда и передней стенки к боковым. При конструировании высококачественных .АС применяют сплошные резиновые прокладки между диффузородержателем и передней панелью, локальные опорные виброизоляторы для крепления винтов, амортизирующие прокладки для крепления передней панели к боковым, развязку диффузородержателя от передней панели за счет дополнительной опоры его на дио и т. д. Все эти меры позволяют уменьшить передаваемый уровень вибрации на боковые и задние стенки корпуса на 10... И дБ.

Для снижения амплитуд вибраций стенок на их резонансных частотах, а следовательно и уменьшения их вклада в звукоизлуче-