Âm thanh không chỉ là phương tiện truyền tải thông tin mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng trải nghiệm không gian. Trong thiết kế kiến trúc, xây dựng hay sản xuất vật liệu, việc kiểm soát âm thanh đóng vai trò quan trọng để đảm bảo môi trường âm học tối ưu. Một trong những yếu tố then chốt là khả năng hấp thụ âm thanh – hay còn gọi là khả năng tiêu âm của vật liệu.
Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ: hấp thụ âm thanh là gì, nguyên lý hoạt động, hệ số hấp thụ âm thanh (α), các phương pháp đo kiểm phổ biến như ống Kundt (ISO 10534-2) và phòng vang âm (ISO 354), cũng như ứng dụng của vật liệu tiêu âm trong thực tế. Đồng thời, giới thiệu với bạn thêm vềDASM – đơn vị hàng đầu về thử nghiệm – đo kiểm âm học tại Việt Nam – cung cấp dịch vụ thử nghiệm hệ số hấp thụ âm chính xác, đạt chuẩn quốc tế, đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng.
Hấp thụ âm thanh là gì?
Hấp thụ âm thanh hay còn gọi là tiêu âm là quá trình vật liệu, cấu trúc hoặc vật thể hấp thụ năng lượng khi gặp sóng âm, trái ngược với phản xạ âm.
Khi sóng âm chạm vào bề mặt vật liệu: một phần bị phản xạ ; một phần bị xuyên qua và phần còn lại bị chính vật liệu hấp thụ .
Một phần năng lượng hấp thụ được chuyển hóa thành nhiệt và một phần được truyền qua vật thể hấp thụ. Năng lượng chuyển hóa thành nhiệt được cho là đã bị “mất đi”. (ví dụ: lò xo, bộ giảm chấn, v.v.)
Công thức hấp thụ âm thanh
Tỷ số giữa năng lượng âm thanh hấp thụ (E) và năng lượng âm thanh tới (Eo) được gọi là hệ số hấp thụ âm thanh (α). Tỷ số này là chỉ số chính được sử dụng để đánh giá khả năng hấp thụ âm thanh của vật liệu. Có thể sử dụng công thức để chứng minh điều này.
α (hệ số hấp thụ) =E (năng lượng âm thanh hấp thụ) / Eo (năng lượng âm thanh tới)
Trong công thức này: α là hệ số hấp thụ âm thanh;
+ E là năng lượng âm thanh được hấp thụ (bao gồm cả phần thấm);
+ Eo là năng lượng âm thanh tới.
Nhìn chung, hệ số hấp thụ âm thanh của vật liệu nằm trong khoảng từ 0 đến 1. Chỉ số này càng lớn thì khả năng hấp thụ âm thanh càng tốt. Hệ số hấp thụ âm thanh của vật liệu hấp thụ âm thanh dạng tấm treo có thể lớn hơn 1 vì diện tích hấp thụ âm thanh hiệu dụng của nó lớn hơn diện tích tính toán.
Ví dụ: Nếu một bức tường hấp thụ 63% năng lượng tới và 37% năng lượng phản xạ thì hệ số hấp thụ của bức tường là 0,63.
Làm thế nào để đo hệ số hấp thụ âm thanh?
Hệ số hấp thụ và trở kháng được xác định bằng hai phương pháp khác nhau tùy theo loại trường sóng tới.
+ Ống Kundt (ISO 10534-2)
+ Phòng vang âm (ISO 354)
Phương pháp đo ống Kundt: (ISO 10543-2)
Để đo mẫu vật nhỏ, hãy sử dụng ống Kundt hoặc ống trở kháng, còn được gọi là ống sóng đứng. Kết quả đo hệ số hấp thụ và trở kháng âm thanh bằng phương pháp sóng đứng rõ ràng chỉ có ý nghĩa khi giả định rằng chúng độc lập với kích thước của mẫu vật, vốn thường khá nhỏ. Hệ số hấp thụ đối với trường hợp âm tới chuẩn được xác định bằng cách đo biên độ áp suất cực đại và cực tiểu trong sóng đứng do loa tạo ra trong ống.
Kỹ thuật cơ bản này, như đã đề cập trong phần giới thiệu, được coi là hơi lỗi thời so với các phương pháp hiện đại hơn dựa trên sự truyền dẫn, được triển khai tương đối muộn (năm 1993) trong tiêu chuẩn quốc tế ISO 10534-1, sau khi đã được sử dụng ít nhất 50 năm. Thiết bị thương mại cũng đã có sẵn trong nhiều thập kỷ.
ISO 10534-2 , dựa trên việc sử dụng tín hiệu băng thông rộng và đo hàm truyền áp suất giữa các vị trí khác nhau trong ống. ISO 10543-2, ngụ ý rằng phương pháp hai micrô được chỉ định được mở rộng sang trường sóng cầu.
Thông thường, ống trở kháng Placid được sử dụng để đo hệ số hấp thụ và tổn thất truyền dẫn.
Phòng vang âm/ phòng dội âm: (ISO 354)
Phương pháp phòng vang là phương pháp truyền thống, phép đo hệ số hấp thụ của các mẫu vật lớn hơn được thực hiện trong phòng vang. Sau đó, người ta xác định giá trị trung bình trên tất cả các góc tới trong điều kiện trường khuếch tán. Dữ liệu sản phẩm thường được cung cấp bởi các nhà sản xuất bộ hấp thụ được xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 354, yêu cầu để đo là 10-12 mét vuông và có các yêu cầu về hình dạng của khu vực. Lý do của các yêu cầu này là hệ số hấp thụ được xác định theo phương pháp này luôn bao gồm một lượng bổ sung do hiệu ứng cạnh, đó là hiện tượng nhiễu xạ dọc theo cạnh của mẫu vật. Hiệu ứng này làm cho mẫu vật lớn hơn về mặt âm học về diện tích hình học, có thể dẫn đến việc thu được các hệ số hấp thụ lớn hơn 1,0. Chắc chắn, điều này không ngụ ý rằng năng lượng được hấp thụ lớn hơn năng lượng tới.
Hệ số hấp thụ âm thanh của các vật liệu có giống nhau không?
Hệ số hấp thụ âm thanh của các vật liệu khác nhau sẽ không giống nhau.
Khả năng hấp thụ âm thanh của vật liệu không chỉ liên quan đến các đặc tính khác, độ dày và điều kiện bề mặt (lớp không khí và độ dày), mà còn liên quan đến góc tới và tần số của sóng âm. Hệ số hấp thụ âm thanh sẽ thay đổi theo tần số cao, trung và thấp. Để phản ánh toàn diện đặc tính hấp thụ âm thanh của một vật liệu, sáu tần số (125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz) được thiết lập để thể hiện sự thay đổi của hệ số hấp thụ âm thanh. Nếu tỷ lệ trung bình của sáu tần số lớn hơn 0,2, vật liệu có thể được phân loại là vật liệu hấp thụ âm thanh.
|
|
Hệ số hấp thụ âm ở các tần số khác nhau |
||||||
|
Loại vật liệu |
125 Hz |
250 Hz |
500 Hz |
1000 Hz |
2000 Hz |
4000 Hz |
|
|
Tấm tiêu âm gắn cố định |
0.20 |
0.40 |
0.70 |
0.80 |
0.60 |
0.40 |
|
|
Tấm tiêu âm dạng treo |
0.50 |
0.70 |
0.60 |
0.7 |
0.7 |
0.50 |
|
|
Vữa tiêu âm |
0.10 |
0.20 |
0.50 |
0.60 |
0.70 |
0.70 |
|
|
Vữa trát thường trên hệ nan/tấm lót |
0.2 |
0.15 |
0.10 |
0.05 |
0.04 |
0.05 |
|
|
Tấm thạch cao 12,7mm trên khung xương |
0.29 |
0.11 |
0.10 |
0.07 |
0.09 |
0.10 |
|
|
Ván ép 6,35mm trên khung xương |
0.60 |
0.22 |
0.17 |
0.09 |
0.10 |
0.11 |
|
|
Bê tông khối (chưa sơn) |
0.4 |
0.4 |
0.3 |
0.3 |
0.4 |
0.3 |
|
|
Bê tông khối (sơn) |
0.10 |
0.05 |
0.06 |
0.07 |
0.1 |
0.1 |
|
|
Bê tông đổ nguyên khối |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.03 |
|
|
Gạch |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
0.07 |
|
|
Gạch lát vinyl trên bê tông |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.02 |
|
|
Thảm dày trên bê tông |
0.02 |
0.06 |
0.15 |
0.4 |
0.6 |
0.6 |
|
|
Thảm dày có lót lớp nỉ phía dưới |
0.10 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.6 |
|
|
Sàn gỗ |
0.4 |
0.3 |
0.2 |
0.2 |
0.15 |
0.1 |
|
|
Kính cửa sổ thường |
0.3 |
0.2 |
0.2 |
0.1 |
0.07 |
0.04 |
|
|
Kính tấm dày |
0.2 |
0.06 |
0.04 |
0.03 |
0.02 |
0.02 |
|
|
Rèm nhung vừa |
0.07 |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
0.70 |
0.6 |
|
|
Ghế bọc nệm (không có người ngồi) |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.7 |
0.6 |
0. 6 |
|
|
Ghế bọc nệm (có người ngồi) |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
0.9 |
0.9 |
0.9 |
|
|
Ghế gỗ (không có người ngồi) |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
0.06 |
0.06 |
0.05 |
|
|
Ghế băng gỗ trong nhà thờ (có người ngồi) |
0.40 |
0.4 |
0.70 |
0.70 |
0.80 |
0.7 |
|
Mỗi loại vật liệu có hệ số hấp thụ âm thanh khác nhau
Ứng dụng của vật liệu hấp thụ âm thanh
Vật liệu hấp thụ âm thanh tuỳ vào đặc tính, hệ số hấp thụ âm cao hay thấp, tuỳ vào nhu cầu sử dụng của khách hàng sẽ được sử dụng trong các hạng mục cũng như các công trình trình khác nhau
Vật liệu tiêu âm có thể được sử dụng để chống vang dội cho tường, sàn và trần nhà của phòng hòa nhạc, rạp chiếu phim, khán phòng và phòng thu phát sóng. Bằng cách sử dụng vật liệu hấp thụ âm thanh đúng cách, khả năng truyền sóng âm trong nhà có thể được cải thiện, tạo ra hiệu ứng âm thanh tốt hơn.
Đo hệ số hấp thụ âm của vật liệu ở đâu chính xác?
Tại Viện Ứng dụng và phát triển vật liệu âm thanh, đơn vị hàng đầu về các dịch vụ âm học tại Việt Nam, chúng tôi hiện cung cấp dịch vụ đo kiểm âm học và thử nghiệm hệ số hấp thụ âm của vật liệu theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 10534-2 và ISO 354, đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng.
DASM sở hữu phòng thí nghiệm hiện đại đạt chuẩn VILAS, thiết bị đo tiên tiến, đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, đảm bảo kết quả chính xác – tin cậy – minh bạch, được các đơn vị thiết kế, sản xuất và thi công tin tưởng.
Liên hệ ngay với DASM để:
+ Kiểm tra, đánh giá khả năng hấp thụ âm của vật liệu bạn đang hoặc sắp sử dụng
+ Kiểm tra, đánh giá khả năng hấp thụ âm của vật liệu trước khi bạn sản xuất hàng loạt
+ Tư vấn giải pháp vật liệu tối ưu âm học cho công trình.
+ Tư vấn và thiết kế âm học công trình đạt chuẩn
+ Tư vấn, thiết kế và cải tiến vật liệu
+ Nhận báo cáo kết quả đo kiểm đạt chuẩn, phục vụ công tác chứng nhận và nghiên cứu.
