NO162173B - Fremgangsmaate og innretning for dempning av lyd og akustisk stoey. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved dempning av lyd og akustisk støy, ved hvilken det utformes en konfigurasjon av akustiske absorbatorer som hindrer uønsket lyd i å passere konfigurasjonen. Videre angår oppfinnelsen en innretning for sådan dempning av lyd og akustisk støy.

Akustisk støy og høyt lydnivå er et vesentlig miljø-problem som er gjenstand for en økende interesse. Forskjellige foranstaltninger har vært benyttet for å redusere dette problem. En vanlig foranstaltning har vært å benytte barrierer av forskjellige utforminger for å hindre forplantning av støyen. Sådanne barrierer er f.eks. reflekterende og/eller dempende lydskjermer, 2- og 3-lags isolerglass i vinduer, lyddempende belegg og mellomisolasjoner på eller i bygninger, maskiner og trafikkinnretninger.

Foranstaltninger av ovennevnte type er beheftet med forskjellige ulemper: - De utgjør en permanent installasjon og/eller kon-struksjonsforandring. - De påvirker også transporten av mennesker, dyr, organismer, varme, elektrisitet og luft gjennom den støyhindrende barriere. - De egner seg dårlig for midlertidig installasjon/ fjerning.

Det er også kjent å benytte såkalte motlydsysterner for å hindre forplantning av lyd. Motlydsystemer er karakterisert ved at elektrisk energi tilføres til elektroakustiske omvandlere, slik at det settes opp et lydfelt som inter-fererer med det innkommende lydfelt og svekker henholdsvis forsterker dette på forskjellige steder.

Videre er det tidligere kjent forskjellige typer av akustiske absorbatorer for dempning av lyd. Sådanne absorbatorer og lyddempende arrangementer er eksempelvis kjent fra US-patentskriftene 2 502 017 og 2 502 019. Disse kjente innretninger er særlig beregnet for montering innendørs, for lyd-absorpsjon i oppholdsrom eller andre lokaler. De enkelte absorbatorer ifølge disse patentskrifter er hule legemer hvis egenfrekvens er bestemt av absorbatorenes mekaniske dimensjoner.

Innen optikk, eletromagnetisk bølgeforplantning, forplantning av bølger i elastiske materialer og gravitasjons-bølger er det videre kjent at det er mulig å iaktta eller danne såkalte punktabsorbatorer (resonansabsorpsjon av lys i atomer, antenner, vibrasjonsabsorbatorer, bølgekraftverk) som har et såkalt absorpsjonstverrsnitt/volum eller en såkalt ab-sorpsjonslengde som er større enn punktabsorbatorens egen geo-metriske utstrekning. Dette gjelder bare når frekvensen av de innfallende bølger bringer absorbatorene til å arbeide reso-nant.

Ovennevnte prinsipp har særlig anvendelse når det gjelder vanlige antenner for eletromagnetiske bølger, og dessuten i. den senes.te tids utvikling av bølgekraftverk. Innenfor akustikken- har prinsippene såvidt man kjenner til, bare: vært. benyttet i såkalte akustiske filtre.

Formålet, med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og. en innretning som gj.ør det mulig å hindre forplantning av lyd- og, støy uten i nevneverdig, grad1 å være beheftet med de forani omtaltes ulemper i forbindelse med lyddempende barrierer ifølge dem fejjemte teknikk..

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveie-brakt en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det på grunnlag av målinger av det lydfelt som ønskes dempet foretas en matematisk beregning av nødvendige overføringsfunksjoner for elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype, og deretter beregning av den lyddempende konfigurasjon av sådanne absorbatorer.

Den ifølge oppfinnelsen tilveiebrakte innretning omfatter en konfigurasjon av akustiske absorbatorer som hindrer uønsket lyd i å passere konfigurasjonen, og er kjennetegnet ved at absorbatorene utgjøres av elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype med overføringsfunksjoner som er matematisk beregnet på grunnlag av målinger av det lydfelt som ønskes dempet, og som er anordnet i en matematisk beregnet, lyddempende konfigurasjon.

Med uttrykket "elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype" menes at omvandlernes karakteristiske dimensjoner er mye mindre enn bølgelengden, dvs. ikke absorbatorer av diffraksjonstype.

Med uttrykket "overføringsfunksjoner" menes rela-sjonen mellom det innkommende lydsignal og det elektriske signal som omvandleren sender inn i det elektrisk energifor-brukende element.

De elektroakustiske omvandlere kan være av hvilken som helst av de forekommende typer, dvs. f.eks. av elektro-dynamisk, elektromagnetisk, kapasitiv, piezoelektrisk eller piezoresistiv type.

Når det gjelder de forannevnte motlydsysterner, skal det påpekes at innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er vesentlig forskjellig fra motlydsystemene, .- idet det i den foreliggende innretning i prinsipp ikke tilføres eller adderes energi til lydfeltet.

Den foreliggende oppfinnelse utnytter elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype i én,i to- og tre-dimensjonale konfigurasjoner eller arrangementer.j De elektroakustiske omvandlere kan være mikrofoner av liten og billig utførelse. Av aktuelle mikrofontyper kan nevnes elektro-dynamiske mikrofoner, kapasitive mikrofoner, kullstøvmikro-foner, piezoelektriske eller piezoresistive mikrofoner, etc. Mikrofonene avstemmes til én eller flere ønskede resonansfrekvenser og overføringsfunksjoner. Avstemningen av den enkelte mikrofon skjer ved hjelp av dens mekaniske dimensjonering og/eller elektriske anordninger som tilkoples til mikrofonens utgang. De elektriske anordninger kan f .eks. være passive filtre eller elektroniske filtre av kjent type.

Konfigurasjoner av flere mikrofoner vil også kunne gis egenfrekvenser i tillegg til enkeltmikrofonens egenfrekvenser. Disse egenfrekvenser velges ved hjelp av mønsteret for mikrofonenes plassering i konfigurasjonen. Slike konfigurasjoner vil hindre forplantningen av lyd og støy uten at de i nevneverdig grad er beheftet med de innledningsvis omtalte ulemper. De vil videre ha den fordel at de ved hjelp av elektroniske metoder kan gis en karakteristikk eller over-føringsfunksjon som kan varieres fra tid til annen etter ønske.

En innretning ifølge oppfinnelsen vil kunne anta et nærmest ubegrenset antall forskjellige konfigurasjoner. I de forskjellige konfigurasjoner vil de inngående punktabsorbatorer være anordnet i et mønster som er passende for formålet og som kan beregnes ved hjelp av avanserte, matematiske beregninger.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen som i skjematisk form viser utførelseseksempler på en innretning ifølge oppfinnelsen, og der fig. IA og IB viser henholdsvis et lengdesnitt og et tverr-snitt av et rør som inneholder en oppstilling av elektroakustiske omvandlere, fig. 2 viser en tilsvarende oppstilling som på fig. 1, men hvor omvandlerne er forbundet med passive, elektriske elementer, fig. 3 viser en tilsvarende oppstilling som på fig. 1, men hvor omvandlerne er forbundet med aktive, elektroniske elementer, og fig. 4 viser et rør med en oppstilling av to elektroakustiske omvandlere til hvilke det er tilkoplet en anordning for beregning og generering av et signal til omvandlerne.

På tegningene, hvor like henvisningstall betegner like elementer i de forskjellige figurer, er det tatt utgangs-punkt i en enkel, men illustrerende utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen. Denne er vist i sin enkleste form på fig. IA og IB som viser en del av et rør 1 i hvilket det er anordnet en oppstilling av tre elektroakustiske omvandlere 2 av punktabsorbatortype. Omvandlerne er anordnet på linje etter hverandre og er beliggende i rørets lengdeakse, idet de skjematisk er vist å være understøttet av understøttelser 3. Omvandlerne 2 består av mikrofoner, og som vist har disse ingen ytre tilkoplinger. Lyden eller støyen kommer inn i retning av den viste pil A, og mikrofonenes overførings-funksjoner (resonansfrekvenser) er slik tilpasset at den aktuelle lyd dempes effektivt ved passering av mikrofonene. Lyden dempes gradvis ved passering av mikrofonene og vil være i hovedsaken eliminert i det aktuelle frekvensområde ved be-nyttelse av f.eks. 5-7 mikrofoner. Den viste utførelse kan tilpasses for mange anvendelsesområder, f.eks. for reduksjon/

eliminasjon av støy fra vifter i ventilasjonskanaler, etc.

I utførelsen på fig. 2 er tre mikrofoner 4 vist anordnet på tilsvarende måte som på fig. 1, men hver av mikrofonene er her forbundet med passive, elektriske elementer 5, f.eks. i form av passive, elektriske filtre, som påvirker mikrofonenes overføringsfunksjoner på ønsket måte.

Fig. 3 viser også en tilsvarende konfigurasjon som på fig. 1, men de tre mikrofoner 6 er her forbundet med aktive, elektroniske elementer 7 for passende påvirkning av mikrofonenes overføringsfunksjoner.

På fig. 4 er to mikrofoner 8 vist anordnet på tilsvarende måte som mikrofonene på fig. 1-3. I denne utførelse er imidlertid mikrofonutgangene tilkoplet til inngangen til en anordning 9 som ut fra det tilførte signal, dvs. ut fra den av omvandlerne 8 absorberte energi, fortløpende beregner og genererer et elektrisk signal som tilføres til omvandlerne for å påvirke disses overføringsfunksjoner på en slik måte at mest mulig effektiv dempning oppnås, f.eks. i forbindelse med et varierende støyfelt. Anordningen 9 kan i hovedsaken bestå av en mikroprosessor for beregning av det nevnte signal, og en forsterkerkrets for å tilføre signalet med passende nivå til omvandlerne.

Som man vil forstå, kan innretninger ifølge oppfinnelsen tilpasses for mange forskjellige anvendelsesområder. Noen ytterligere eksempler skal nevnes i det følgende, idet

de benyttede, elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype, med eventuelle tilhørende elektriske/elektroniske tilkoplinger, for korthets skyld vil bli benevnt bare som punktabsorbatorer.

1) Dempning av lyd gjennom et åpent vindu: Én eller flere punktabsorbatorer opphenges i vindusåpningen, i en passende (beregnet^ konfigurasjon. 2) Dempning av lyd ved plassering av punktabsorbatorer på vindusrammer og/eller vindussprosser: Dette vil tillate lyd-dempning både med åpent og med lukket vindu. 3) Dempning av lyd fra maskinkonstruksjoner, anleggs-plasser osv.: Gjerdekonstruksjoner, permanente eller flyttbare, forsynes med punktabsorbatorer i gjerdetrådenes krysnings-punkter. Gjerdetråden forutsettes elektrisk ledende (stål, aluminium eller kunstfiber med innspunnet, ledende tråd, f.eks.

av rustfritt stål, jern, kobber, karbon osv).

4) Lyddempende gardiner og forheng: Maskenett av ledende tråd utformes som gardiner og forheng utstyrt med en konfigurasjon av punktabsorbatorer for lyd/støydempning i oppholdslokaler, rundt permanente eller midlertidige støykilder i oppholdslokaler, boliger, friluftsområder osv. 5) Dempning av støy fra veitrafikk: De til dels skjem-mende lydskjermer som idag plasseres langs særlig trafikkerte veier, kan erstattes med gjerder eller lette stolperekker som bærer konfigurasjoner av punktabsorbatorer. Det vil være lettvint mulig å gjøre disse innretninger selvindikerende,

dvs. at de eksemplevis forsynes med lyssignaler som til enhver tid indikerer det aktuelle lydnivå.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved dempning av lyd og akustisk støy, ved hvilken det utformes en konfigurasjon av akustiske absor-batorér som hindrer uønsket lyd i å passere konfigurasjonen, KARAKTERISERT VED at det på grunnlag av målinger av det lydfelt som ønskes dempet foretas en matematisk beregning av nødvendige overføringsfunksjoner for elektroakustiske omvandlere av punktabsorbatortype, og deretter beregning av den lyddempende konfigurasjon av sådanne absorbatorer.

2. Innretning for dempning av lyd og akustisk støy, omfat-tende en konfigurasjon av akustiske absorbatorer som hindrer uønsket lyd i å passere konfigurasjonen, KARAKTERISERT VED at absorbatorene utgjøres av elektroakustiske omvandlere (2) av punktabsorbatortype med overføringsfunksjoner som er matematisk beregnet på grunnlag av målinger av det lydfelt som ønskes dempet, og som er anordnet i en matematisk beregnet, lyddempende konfigurasjon.

3. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at minst én omvandlers (2) overføringsfunksjon i hovedsaken bare er bestemt av dens elektriske og mekaniske dimensjonering.

4. Innretning ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at minst én omvandler (4) er forbundet med passive, elektriske elementer (5) som påvirker dens overføringsfunksjon.

5. Innretning ifølge krav 2, 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at minst én omvandler (6) er forbundet med aktive, elektroniske elementer (7) som påvirker dens overf©ringsfunksjon.

6. Innretning ifølge ett av kravene 2-5, KARAKTERISERT VED at det til minst én av omvandlerne (8) er tilkoplet en anordning (9) som ut fra den av omvandleren absorberte energi fortløpende beregner og genererer et elektrisk signal som tilføres til omvandleren (8) og påvirker dennes overførings-funks jon .