Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.03.1973 Opis patentowy opublikowano: 20.05.1975 72829 KI. 42k,34/04 MKP GOln 3/32 CZYILLNIA Urzedu P FiMe| lactrytsM «j i,.,,. . Twórcy wynalazku: Antoni Sliwinski, Wlodzimierz Boch, Andrzej Wala- siak, Barbara Szudrowicz Uprawniony z patentu tymczasowego: Uniwersytet im. Adama Mickiewi¬ cza, Poznan (Polska) Sposób wyznaczania sztywnosci materialów dzwiekochlonnych i izolacyjnych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do wyznaczania sztywnosci materialów dzwieko¬ chlonnych i izolacyjnych zwlaszcza materialów lek¬ kich, przy czym sztywnosc tych materialów jest parametrem wykorzystywanym do akustycznego projektowania przegród budowlanych np: sciennych, stropowych.Znane sa dotychczas dwa sposoby okreslania wlasnosci sprezystych materialów dzwiekochlon¬ nych i izolacyjnych, przy czym pierwszy z nich po¬ zwala na wyznaczenie dynamicznego modulu spre¬ zystosci badanej próbki materialu tylko dla jednej czestotliwosci drgan to jest dla czestotliwosci rezo¬ nansowej. Próbke badanego materialu nakleja sie na wzorcowa plytke i umieszcza na drgajacym ele¬ mencie np.: wibratorze elektrodynamicznym a syg¬ nal pomiarowy dostraja sie do czestotliwosci rezo¬ nansowej w zaleznosci od grubosci próbki. Drugi spo¬ sób, pozwala na pomiar w szerszym zakresie czesto¬ tliwosci, jednakze jest mozliwy, gdy tylko na ba¬ dana próbke dziala dodatkowe obciazenie statyczne.Okreslenie sztywnosci materialów dzwiekochlon¬ nych i izolacyjnych poprzez wyznaczenie ich wlas¬ nosci sprezystych tylko dla jednej czestotliwosci drgan — czestotliwosci rezonansowej, jest w praktyce niewystarczajace, poniewaz jak wykazaly badania, zwlaszcza dla materialów lekkich, nastepuja duze zmiany wlasnosci sprezystych w zaleznosci od cze¬ stotliwosci drgan, jakim sa one poddawane. Ponadto w drugim sposobie, stosowanie koniecznego dodat¬ kowego obciazenia statycznego na badana próbke jest zjawiskiem nader niepozadanym. Dodatkowe obciazenie wywoluje powstanie w próbce wewnetrz¬ nych naprezen, które zmieniaja jej wlasnosci spre- 5 zystej, tym bardziej, ze w zasadzie w wielu konstruk¬ cjach materialy dzwiekochlonne i izolacyjne stano¬ wia uklady pracujace bez wewnetrznych naprezen tzn. sa nie obciazone statycznie i oddzialuja z fala dzwiekowa jedynie dynamicznie. Poza tym w przy- io padku obydwóch wymienionych sposobów, próbki badanych materialów wymagaja, specjalnego przy¬ gotowania i okreslonych scisle wymiarów geome¬ trycznych.Celem wynalazku jest rozwiazanie sposobu i ¦ 5 urzadzenia do wyznaczania sztywnosci materialów dzwiekochlonnych i izolacyjnych, wolnych od wad i ograniczen sposobów i urzadzen dotychczas stoso¬ wanych.Cel wedlug wynalazku osiagnieto sposobem wy- 20 znaczania sztywnosci materialów dzwiekochlonnych i izolacyjnych, zwlaszcza lekkich materialów po¬ przez wyznaczenie zespolonej impedancji mecha¬ nicznej w nizej podanych warunkach. Pomiaru do¬ konuje sie umieszczajac badana próbke a w szcze- o5 gólnych przypadkach badany element konstrukcyj¬ ny, miedzy elementem drgajacym w zakresie czesto¬ tliwosci akustycznych i plyta o nieskonczenie duzej masie, co oznacza, ze obciazenie dynamiczne próbki wynosi nieskonczonosc, przy zerowynr obciazeniu ao statycznym. 72 82972 829 Urzadzenie do stosowania tego sposobu jest zbu¬ dowane zey znanych elementów ukladu zasilania i pomiaru, jak akustyczny generator, katodowy oscylograf, lampowy woltomierz oraz wibrator ele¬ ktrodynamiczny, wyposazony w ruchomy stolik, a ponadto ma, nieruchoma plyte o masie nieskoncze¬ nie duzej w stosunku do masy badanego materialu, która to plyta nie dziala statycznie na próbke oraz ma elektryczny uklad kompensacyjny za pomoca którego mierzy sie wartosc pradu pobieranego przez wibrator, zalezna od zmian czestotliwosci.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku pozwalaja wyznaczyc sztywnosc bardzo lekkich materialów dzwiekochlonnych i izolacyjnych jak wata szklana, styropian gabka itp. uzywanych powszechnie w technice budowlanej i to w warunkach maksymal¬ nie zblizonych do warunków pracy tych materialów w konstrukcjach to jest bez obciazen statycznych jak np. luzno zwisajace materialy dzwiekochlonne, lub materialy wypelniajace ustroje panelowe. Inna cenna zaleta jest mozliwosc wyznaczania sztywnosci materialów w calym pasmie czestotliwosci aku¬ stycznych. Urzadzenie zapewnia mozliwosc takiego zamocowania próbki, które spelnia warunek nieob- ciazenia statycznego tzn. ze na badany material nie dzialaja zadne sily sciskajace lub rozciagajace. Sto¬ sowane próbki do badan moga byc dowolnie wybie¬ rane i ksztaltowane z gotowych materialów, a ponad¬ to w pewnych przypadkach mozna wykonywac ko¬ nieczne pomiary bezposrednio na gotowych elemen¬ tach konstrukcyjnych.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest uwidocznione w przykladowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat blokowy urzadzenia.Wyznaczanie sztywnosci badanych materialów dokonuje sie w nastepujacy sposób. Najpierw przy¬ gotowuje sie urzadzenie pomiarowe zestawiajac je i laczac zgodnie ze schematem blokowym. Aku¬ styczny generator 1 poprzez wzmacniacz 2 laczy sie z elektrodynamicznym wibratorem 3 z tym, ze w obwód ten wlacza sie wzorcowy opornik 4 z któ¬ rego sa wykonane polaczenia poprzez mostkowy uklad prostownika 5 na kompensacyjny uklad 6.Kompensacyjny uklad sklada sie z miernika kom¬ pensacji, dzielnika napiecia, baterii zasilania z kon¬ trolnym woltomierzem. Ponadto na wyjsciu z wzma¬ cniacza 2 wlaczony jest lampowy woltomierz 7, a do zacisków wibratora dolacza sie katodowy oscy¬ lograf 8. Na tak zmontowanym urzadzeniu dokonuje sie, sprawdzenia napiecia baterii ukladu kompensa¬ cyjnego na kontrolnym woltomierzu i nastepnie na akustycznym generatorze 1 nastawia sie sygnal wyj¬ sciowy kalibracji ukladu o czestotliwosci 1000 Hz i napieciu 4 V, a dzielnikiem napiecia kompensa¬ tora ustawia sie miernik kompensacji w pozycji od¬ powiadajacej wlasciwej kalibracji ukladu. Na tak przygotowanym i skalibrowanym urzadzeniu prze¬ prowadza sie mocowanie próbki 9 materialu o gru¬ bosci od 2,5 do 7 cm, o powierzchniach wygladzo¬ nych oraz równoleglych parami, w ten sposób, ze zostaje ona jedna strona przyklejona do powierz¬ chni plyty 10 o masie nieskonczenie duzej a do dru¬ giej strony próbki 9 przykleja sie mocujaca plytke 11, posiadajaca sruby. Ruchomy stolik 12 wibratora podprowadza sie pod mocujaca plytke 11 i za pomoca nakretek laczy sie go, ze srubami mocujacej próbke 30 plytki. Tak umieszczona próbka materialu badane¬ go, wzglednie element konstrukcyjny nie jest scis¬ kana ani rozciagana i odleglosc stolika 12 od górnej plyty 10, stanowiacej punkt odniesienia, jest równa s grubosci próbki 9 i mocujacej plytki 11. Pomiary przeprowadza sie, ustawiajac czestotliwosc aku¬ stycznego generatora 1 kolejno na odpowiednie war¬ tosci w zakresie czestotliwosci akustycznych i od¬ czytujac dla kazdej nastawionej czestotliwosci drgan io wibratora 3, wartosc natezenia pradu io^na mierni¬ ku kompensacji oraz wartosc kata przesuniecia fazowego rpp na ekranie katodowego oscylografu 8.Sztywnosc dynamiczna jako funkcje czestotliwosci kolowej co (omega) oznaczona symbolem K0 (co) 15 próbki badanego materialu, wyznacza sie ze wzoru: K„ = - gdzie skladowa urojona impendacji mechanicznej Z pU (co) wyraza sie nastepujaca zaleznoscia: 2py(a)) = fy(w)j[(ro(a)) + Bi(w)) . i0p jcoscp,- Ilo^ + Biio))) . iosJcos?5[+-f)j (co) + B7fco))i0,Jsin?/,- [(l0(co) + B|(o))) i05 sifjcps/ w której Jo(co), B^co), ios, f^co), fy(co), oraz sin yA i cos mi wibrator elektrodynamiczny oraz uklad kompen¬ sacji i sa podane w tabelach dla czestotliwosci srod¬ kowych pasm oktawowych lub w postaci wykresów jako funkcji czestotliwosci dla danego urzadzenia pomiarowego. 35 PL