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Helmholtz Resonator

 

亥姆霍兹共鸣器

共振吸收器是一种数一数二的低频吸收科技。低频代表的时100赫兹一下的频率。是什么让共振吸收器在众吸收器中这么突出呢?共振吸收器在高室压状态往往会更有用。

震动与声压

共振吸收器是一种在声压下“运行”的振动系统。正如振动科学告诉我们的那样,共振吸收器是一个靠着弹簧振动的质量。质量是机柜和前壁或隔膜。弹簧是谐振吸收器腔内的空气。如果改变弹簧的振动质量和刚度,则可以控制共振吸收器并将其调谐到所选的共振频率。内部质量或机柜深度决定了设计频率。弹簧或内部空气和空腔用于实现高于装置设计的共振频率的吸收率。共振吸收器可分为三种类型:亥姆霍兹(Helmholz), 横膈膜(Diaphramatic)和膜片(Membrane)吸收器。

Helmholtz resonator

亥姆霍兹 / 膜片 

亥姆霍兹是一个盒子或管子,具有有开口或槽。空气会进入具有计算宽度、长度和深度的槽,开口被连接到不同宽度和深度的机柜或圆柱体。玻璃可乐瓶是亥姆霍兹共振器的一个很好的例子。频率或共振由靠口的尺寸以及机柜或圆柱体深度决定。 亥姆霍兹是频率特定的且窄频带覆盖范围。膜吸收器的工作原理类似于隔膜。它有一个膜,它会随着声压而振动。该振动膜附在具有一定深度并填充材料的柜子上。隔膜吸收器的工作原理类似于每平方英尺性能更高的膜。

计算亥姆霍兹槽吸波器的谐振频率

共振频率公式 Resonant Frequency Formula
fo = 2160*sqrt(r/((d*1.2*D)*(r+w)))
fo = resonant frequency 共振频率
r = slot width 开口宽度
d = slat thickness 板子厚度
1.2 = mouth correction 开口更正数
D = cavity depth 空腔深度
w = slat width 板子宽度
2160 = c/(2*PI) but rounded
c = speed of sound in inch/sec 音速(英寸/秒)

若差距不规律(比如5mm, 10mm, 15mm, 20mm)加上墙面倾斜的话(下图为例),那就等同于创建了一个宽带低中频谐振器,也仍然保持高频活跃。


切记:后面的空腔一定要密封!
通过计算出不同的板宽度和板条间隙,您可以创建特定频率的宽带低中谐振器。

Credit : mh-Audio.nl , acousticfields

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Scientists have pioneered a new technique to produce arrays of sound produced entirely by heat

来自埃克塞特大学超材料研究与创新中心的研究人员团队使用称为热电听器的设备,仅通过附着在一些金属线上的金属薄膜创建了一个完全受控的阵列。

研究结果已被发表在《科学进展》上,可能为包括家庭影院系统在内的新一代音响技术铺平道路。

以往,器材阵列(array)已用于许多日常应用,包括超声波和音响系统。阵列允许将来自多个来源的声音“引导”到某个方向,以获得更好的控制和所产生声音的清晰度。

传统的扬声器阵列依赖于某些物体(例如扬声器锥体)的驱动运动来产生声音。然而,这项新研究开创了完全通过热量产生声音的扬声器阵列:温控器。


尽管热听器已经存在了 100 多年,但直到现在,它们在现实世界中的应用仍然有限。然而,与机械同类产品相比,它们具有许多优势——包括没有移动部件以及能够使用廉价、可持续的材料进行大规模生产。

至关重要的是,它们甚至可以变得透明和灵活,这对于正在产生的新一波灵活技术来说是可取的。

在这项研究中,研究人员发现,当组合成一个阵列时,热电传音器能够再现与传统阵列相同的声场控制。


然而,它们的作用远不止于此:由于它们由电流驱动,它们产生的声音反映了载流子流过设备时的细微运动,因此,它们创造了比传统声音更丰富的声场阵列。

研究人员表示,这项研究开辟了一条从根本上简化阵列设计的途径,表明利用热电听器技术,只需将薄金属膜连接到一些金属线上,就可以创建一个完全受控的阵列。

该研究的主要作者、EPSRC 超材料博士培训中心的博士研究员大卫·塔特内尔 (David Tatnell) 说:“利用热量产生声音是一个游戏规则的改变者,因为它使我们能够制造比以往任何时候都小的扬声器阵列。这,以及由于能够使扬声器灵活透明,因此具有许多令人兴奋的潜在应用,例如智能手机和其他可穿戴设备中的触觉反馈系统。

Credit: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702113652.htm

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声景对感知的影响

之前,我们讨论了人类听觉系统如何运作并识别声音方向。现在,我们将讨论如何通过我们的大脑感知声音。在声学中,进入人类听觉系统的声音处理分为两种不同的机制,即“听见”和“聆听”。“听见”是由于人类听觉系统对一定频率和强度的声波振动的敏感性,声波传播到人类听觉系统的机制过程。“聆听”则是一个听觉过程,根据所听到的声波振动中包含的细节来解释有关某个地方的环境信息。

听觉过程中对声音信息的解释是人类听到的声波的振动。它不仅代表声音的来源,还包含由于声波传播时发生的物理机制而导致听到声音的环境的信息。听力被认为是一种复杂的机制,因为它涉及多层次的注意力和更高的认知功能。听力分为三个层次来解释听力的复杂性,即搜索中的听力、准备中的听力和背景听力。

然后,聆听使我们根据环境的声学条件对环境进行解释和感知。例如,如果我们闭上眼睛,并受到水声、吱吱声和具有一定声压 (SPL) 水平的风声形式的刺激,我们可以将其解释为一种身临其境的感觉。那么如果将声音以足够可听的声压级添加到车辆的声音刺激中,这可能会扰乱公园的气氛,我们会感到不舒服。一个地方的自然因素和/或人为因素在声学上的作用和相互作用称为声景。这是因为环境中的声音不仅关注人,还关注人如何与声音互动以及如何关注所出现的声音。

简单的音景涉及声源的类型、与相关环境中发生的活动相关的位置、环境条件以及形成人们的感知和解释的各种主观事物。这与建立一个人的感知时的音景定义有关,它也受到社会文化的影响,而且音景方法可以从不同的学科中看到。音景过程可以在图 1 的流程图中看到。

声景分析可以产生信息,为采取声音管理形式的行动提供依据,即通过引导参观者的注意力来整理哪些声音应该被听到,哪些声音应该被其他声音覆盖(掩蔽噪音)。对于某些符合预期的声音,它们是基于相关场所的功能。


撰写者:

Adetia Alfadenata

Acoustic Engineer

Geonoise Indonesia

support.id@geonoise.asia

 

References :                                                                     

1. B. Truax, Acoustic Communication. Ablex Publishi, 1984

2. A. Ozcevik and Z. Y. Can, “A Field Study on The Subjective Evaluation of Soundscape,” in Acoustics 2012, 2012, no. April, pp. 2121–2126.

3. F. Aletta and J. Kang, “Soundscape descriptors and a conceptual framework for developing predictive soundscape models,” no. October 2017, 2016.

The British Standards Institution, “BS ISO 12913-1:2014 – Acoustics — Soundscape Part 1 : Definition and conceptual framework,” ISO, 2014.

5. D. Botteldooren, C. Lavandier, and A. Preis, “Understanding urban and natural soundscapes,” in Forum Acusticum 2011, 2011, vol. 1, no. c, pp. 2047–2052.

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