التهدئة الصوتية
التهدئة الصوتية هي عملية جعل الآلات أكثر هدوءًا عن طريق تخميد الاهتزازات لمنع وصولها إلى المُشاهد. تهتز الآلات، مُسببةً موجات صوتية في الهواء، وموجات صوتية مائية في الماء، وإجهادات ميكانيكية في المواد الصلبة. وتتحقق التهدئة بامتصاص طاقة الاهتزاز أو تقليل مصدره. كما يمكن توجيه الاهتزاز بعيدًا عن المُشاهد.
كان أحد الأسباب الرئيسية لتطوير تقنيات التهدئة الصوتية هو جعل الغواصات صعبة الكشف بواسطة السونار . وقد سمح هذا الهدف العسكري في منتصف وأواخر القرن العشرين بتكييف هذه التقنية مع العديد من الصناعات والمنتجات، مثل أجهزة الكمبيوتر (مثل تقنية محركات الأقراص الصلبة )، والسيارات (مثل قواعد تثبيت المحركات )، وحتى الأدوات الرياضية (مثل مضارب الجولف [ 1 ] ).
جوانب التهدئة الصوتية
عندما يكون الهدف هو تقليل الضوضاء، يمكن مراعاة عدد من الجوانب المختلفة. يمكن دراسة كل جانب من جوانب الصوتيات على حدة أو مجتمعة بحيث تكون النتيجة هي تقليل استقبال الضوضاء من قبل المراقب إلى أدنى حد.
قد تشمل إجراءات تخفيف الضوضاء ما يلي:
- توليد الضوضاء: عن طريق الحد من الضوضاء عند مصدرها،
- الاهتزازات المتعاطفة: عن طريق الفصل الصوتي،
- الرنين: عن طريق التخميد الصوتي أو تغيير حجم الرنان،
- انتقال الصوت: عن طريق تقليل الانتقال باستخدام العديد من الطرق (اعتمادًا على ما إذا كان الانتقال عبر الهواء أو السائل أو المادة الصلبة)، أو
- انعكاسات الصوت: عن طريق الحد من الانعكاس باستخدام العديد من الطرق، على سبيل المثال باستخدام مواد امتصاص الصوت (التخميد)، وحصر الصوت، وفتح "نافذة" للسماح للصوت بالخروج، وما إلى ذلك.
من خلال تحليل تسلسل الأحداث بالكامل، بدءًا من المصدر وصولًا إلى المُشاهد، يستطيع مهندس الصوت تقديم العديد من الطرق لخفض ضوضاء الجهاز. ويكمن التحدي في القيام بذلك بطريقة عملية وغير مكلفة. قد يركز المهندس على تغيير المواد، أو استخدام مادة ماصة للصوت، أو عزل الجهاز، أو تشغيله في بيئة مفرغة من الهواء، أو تشغيله بسرعة أقل.
أساليب التهدئة
التخميد الصوتي الميكانيكي
- عزل الصوت : عزل الضوضاء هو عزل الصوت لمنع انتقاله من منطقة إلى أخرى، وذلك باستخدام حواجز مثل مواد عازلة للصوت لحجز الطاقة الصوتية والاهتزازية. مثال: في بناء المنازل والمكاتب، يضع العديد من البنائين حواجز للتحكم في الصوت (مثل ألواح الألياف الزجاجية ) في الجدران لتقليل انتقال الضوضاء من خلالها.
- امتصاص الضوضاء : في مجال الصوتيات المعمارية ، يمكن امتصاص الأصوات غير المرغوب فيها بدلاً من انعكاسها داخل غرفة المُستمع. يُعدّ هذا مفيدًا للضوضاء التي ليس لها مصدر محدد، وعندما يحتاج المستمع إلى سماع الأصوات من مصدر محدد فقط دون صدى. مثال: في استوديوهات التسجيل ، يتم عزل الصوت باستخدام مصائد الصوت الجهير وغرف عديمة الصدى . يُنسب إلى الفيزيائي الأمريكي والاس سابين دراسة ارتداد الصوت عام 1900، وقام كارل إيرينغ بتنقيح معادلاته عام 1930 [ 2 ] لصالح مختبرات بيل . مثال آخر هو الاستخدام الواسع للأسقف المعلقة والبلاط الصوتي في مباني المكاتب الحديثة ذات الأسقف العالية. كما أن هياكل الغواصات مطلية بطبقات خاصة تمتص الصوت.
- التخميد الصوتي : يمنع عزل الاهتزازات انتقالها من الجهاز إلى مادة أخرى. وقد شهدت حوامل التخميد تطورًا ملحوظًا في الصناعة لتوفير مقاومة للاهتزازات في درجات حرية متعددة . ومن بين التطورات الحديثة، عوازل الصدمات التي تخمد في ست درجات حرية على الأقل. [ 3 ] كما يُستخدم التخميد الصوتي في حماية المباني من الصدمات الزلزالية . وعادةً ما تُزود المحركات والأعمدة الدوارة بهذه الحوامل عند نقاط تلامسها مع المبنى أو هيكل الآلات الكبيرة.
- العزل الصوتي : يمكن تصميم أجزاء معينة من الآلة بحيث لا تتأثر بالاهتزازات غير المرغوب فيها من الأجزاء المتحركة، سواءً في الهيكل أو الشاسيه أو المحاور الخارجية. مثال: سجلت شركة فولكس فاجن براءة اختراع لـ "هيكل سفلي معزول صوتيًا لمركبة آلية". [ 4 ] مثال آخر: سجلت شركة ويسترن ديجيتال براءة اختراع لـ "فاصل اهتزازات صوتي لمجموعة محامل محور محرك الأقراص ". [ 5 ]
- منع التوقفات : عندما تتعرض الآلة لتوقف ديناميكي هوائي ، فإنها ستهتز فجأة.
- منع التكهف : عندما تتلامس آلة مع سائل، قد تكون عرضة للتكهف . ومصدر الضوضاء هو صوت انفجار فقاعات الغاز. السفن والغواصات التي تحتوي على مراوح تُسبب التكهف تكون أكثر عرضة للكشف بواسطة السونار .
- الوقاية من ظاهرة الطرق المائي : في مجال الهيدروليكا والسباكة ، تُعدّ ظاهرة الطرق المائي سببًا معروفًا لتلف أنظمة الأنابيب، كما أنها تُصدر ضوضاءً عالية. ويُعدّ الصمام الذي يُفتح أو يُغلق فجأةً السبب الأكثر شيوعًا لظاهرة الطرق المائي.
- امتصاص الصدمات : كما هو الحال مع ممتصات الصدمات المستخدمة في السيارات لمنع الصدمات الميكانيكية من الوصول إلى الركاب في السيارة، فإنها مهمة أيضًا لتخفيف الصدمات.
- تقليل الرنين : لكل قطعة معدنية أو زجاجية ترددات معينة تجعلها عرضة للرنين. والآلة التي ترن ستصدر ضجيجًا هائلاً. ويحدث الرنين أيضًا في الأماكن المغلقة، كما هو الحال عند ارتداد الصدى في آلة الأوكارينا أو أنابيب آلة الأرغن .
- اختيار المواد : باختيار مكونات غير معدنية، يمكن تقليل انتقال الصوت والاهتزازات إلى أدنى حد. على سبيل المثال: بدلاً من استخدام وصلات نحاسية صلبة، قد تكون الآلة التي تستخدم وصلات أنابيب بلاستيكية مرنة أكثر هدوءًا. في بعض الحالات، يمكن تفريغ الهواء من الآلة وإغلاقها بإحكام ، ليصبح الفراغ الداخلي حاجزًا أمام انتقال الصوت. في الحالات التي تُستخدم فيها مواد بلاستيكية مسامية في التطبيقات الصوتية، يتم ضبط مسامية البلاستيك إما لتخميد أطوال موجية محددة أو لتقليل فقدان الصوت إلى أدنى حد في غطاء شبكة مكبر الصوت. [ 6 ]
تهدئة مراقبين محددين
- الصوتيات تحت الماء : تنطبق جميع أنواع كتم الصوت المذكورة أعلاه على الغواصات. إضافةً إلى ذلك، قد تستخدم الغواصة أسلوبًا يمنع وصول الأصوات إلى المستمع على عمق معين في المحيط. بالعمل تحت عمق محور قناة الصوت ، حيث تكون سرعة الصوت في الماء في أدنى مستوياتها، تستطيع الغواصة تجنب رصدها من قبل السفن السطحية، ما لم تستخدم هذه السفن معدات مثل مصفوفة مجرورة و/أو طائرة مسيرة تحت الماء لوضع ميكروفونات مائية تحت محور قناة الصوت.
- انكسار الصوت : كما تستخدم الغواصة الانكسار لإخفاء بصمتها الصوتية عن السفن السطحية، يمكن استخدام مبدأ انكسار الصوت نفسه لمنع بعض المراقبين من سماع الضوضاء. على سبيل المثال، سينكسر الصوت باتجاه مراقب في الهواء الطلق قريب من الأرض عندما تكون الأرض أبرد من الهواء المحيط، وبعيدًا عنه عندما تكون الأرض أسخن من الهواء.
- إعادة توجيه الصوت : من الطرق الواضحة لتقليل مستوى الصوت الذي يسمعه الراصد هو وضعه بعيدًا عن مسار الأصوات ذات السعة الأعلى. على سبيل المثال، في المنطقة المحيطة بمحرك نفاث ، من المتوقع أن تكون مستويات طاقة الصوت أعلى ما يمكن (أي أعلى صوتًا) في خط مستقيم مع عادم المحرك. أما الملاحظات العمودية على العادم فستكون أقل ضوضاءً بشكل ملحوظ.
- حماية السمع : قد يُضطر المراقب إلى ارتداء سدادات الأذن في المناطق ذات مستويات الضوضاء المحيطة العالية . وقد تكون هذه هي الطريقة الوحيدة المتاحة لتهدئة الضوضاء في مناطق التلوث الضوضائي ، مثل ميدان الرماية في الهواء الطلق أو المطار .
تهدئة إلكترونية
- التحكم الإلكتروني بالاهتزازات : تُستخدم الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار والحواسيب حاليًا للحد من الاهتزازات. وباستخدام منطق عالي السرعة، يمكن تخميد الاهتزازات بسرعة وفعالية عن طريق مقاومة الحركة قبل أن تتجاوز عتبة معينة.
- التحكم الإلكتروني بالضوضاء : تُستخدم الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار والحواسيب أيضًا لإلغاء الضوضاء باستخدام تقنية إلغاء الطور ، التي تُطابق سعة الصوتمع موجة ذات قطبية معاكسة . تعتمد هذه الطريقة على استخدام جهاز توليد صوت نشط، مثل مكبر الصوت، لمواجهة الضوضاء المحيطة في منطقة معينة. انظر سماعات إلغاء الضوضاء . قد يُفضل العاملون في البيئات الصاخبة هذه الطريقة على سدادات الأذن.
- تقليل الضوضاء : في أجهزة الصوت والفيديو، تُعرف عملية تقليل الضوضاء بأنها إزالة الضوضاء من الإشارة. ويقتصر هذا على الضوضاء الإلكترونية أو الضوضاء التي تم اكتشافها وتحويلها إلى شكل إلكتروني.
- إلغاء الضوضاء : إذا استقبلت وسائط إلكترونية أو رقمية كلاً من الضوضاء والإشارة، فيمكن تصفية الضوضاء من الإشارة إلكترونيًا وإعادة إرسالها بدون ضوضاء. انظر: ميكروفون إلغاء الضوضاء . يعتمد طيارو المروحيات على هذه التقنية للتحدث عبر الراديو.
انظر أيضاً
- البصمة الصوتية
- تقليل الضوضاء ، للضوضاء الإلكترونية
- تقنية حجب الصوت ، لحجب الضوضاء عن طريق التشبع
- الضوضاء الوردية
- تقنية التخفي ، لتقليل البصمة بشكل عام
- الموجة الطولية
- عزل الصوت
- الرنين الميكانيكي
- حجب الصوت
- التحديث الزلزالي
- تقليل ضوضاء المروحية
- كاتم الصوت
- إزالة التجريد
- إزالة المغناطيسية
مراجع
- ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 5,692,968
- ↑ "غرف ميتة وأسلاك حية: هارفارد وهوليوود وتفكيك الصوتيات المعمارية، 1900-1930"، إميلي طومسون، مجلة إيزيس ، المجلد 88، العدد 4 (ديسمبر 1997)، الصفحات 597-626. JSTOR 237829 .
- ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 6,386,134
- ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 5,090,774
- ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 5,675,456
- ↑ "تقنية الصوت المسامي ومواد الصوت المسامية" . www.porex.com . تاريخ الاسترجاع: 24-03-2017 .
فئات :
- الصوتيات
- التحكم في الضوضاء
- تقنية التخفي