مقالات

*70

دانشکده فنی
گروه مهندسی نساجی
گرایش شیمی نساجی و علوم الیاف
تهیه و بررسی خواص نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی جاذب صوت
از:
آزیتا سالاروند
استادان راهنما:
دکتر جواد مختاری
دکتر اکبر خداپرست حقی
بهمن 92
تقدیم به:
با تقدیر و درود فراوان خدمت پدر و مادر بسیار عزیز، دلسوز و فداکارم که پیوسته جرعه نوش جام تعلیم و تربیت، فضیلت و انسانیت آنها بودهام و همواره چراغ وجودشان روشنگر راه من در سختی ها و مشکلات بوده است.
تشکر و قدردانیسپاس و ستایش مر خدای را جل و جلاله که آثار قدرت او بر چهره روز روشن، تابان است و انوار حکمت او در دل شب تار، درفشان. آفریدگاری که خویشتن را به ما شناساند و درهای علم را بر ما گشود و عمری و فرصتی عطا فرمود تا بدان، بنده ضعیف خویش را در طریق علم و معرفت بیازماید.
بی شک در گردآوری این مجموعه دست یاری عزیزانی همراه بوده است که بدون توجه آنها راهی طولانی و سخت پیش رو بوده است. سپاس خود را تقدیم اساتید گرامی راهنما آقای دکتر جواد مختاری و آقای دکتر اکبر خداپرست حقی میکنم.
امیدوارم بتوانم آموزههائی که در عرصه علم و عمل از همه عزیزان دریافت کردهام را حفظ کنم و آنها را ادامه دهم و لیاقت پاسداشت آنها را داشته باشم.
فهرست مطالب
-14517827051000عنوان صفحه
فهرست جداول ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………خ
فهرست شکلها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………د
فهرست علائم اختصاری……………………………………………………………………………………………………………………………………………ر
چکیده فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………ژ
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….س
TOC o “1-6” h z u فصل اول: (مروری بر مقالات و منابع)
1-1- مقدمه PAGEREF _Toc382236928 h 21-2- اصول و مبانی صوت …… PAGEREF _Toc382236929 h 31-2-1- ماهیت صوت PAGEREF _Toc382236930 h 31-2-2- کمیتهای صوتی PAGEREF _Toc382236931 h 31-2-3- ساختمان گوش انسان PAGEREF _Toc382236932 h 51-2-3-1-1-1- محدوده شنوایی PAGEREF _Toc382236933 h 51-1-1- انواع صوت PAGEREF _Toc382236934 h 51-2-4- سرچشمههای صوتی PAGEREF _Toc382236935 h 61-2-5- تأثیر شرایط محیطی بر صوت PAGEREF _Toc382236936 h 61-3- جذب صوت PAGEREF _Toc382236937 h 71-3-1- اتلاف انرژی صوت PAGEREF _Toc382236938 h 71-3-2- ضریب جذب صوت PAGEREF _Toc382236939 h 71-3-2-1-عوامل مؤثر در ضريب جذب ماده PAGEREF _Toc382236940 h 81-3-2-2- روشهای اندازهگیری ضریب جذب صوت PAGEREF _Toc382236941 h 81-3-2-2-1-1- روش لوله امپدانس PAGEREF _Toc382236942 h 81-3-2-2-2- روش میدان پرانعکاس PAGEREF _Toc382236943 h 121-3-2-2-3- روش حالت پایا PAGEREF _Toc382236944 h 121-4- انواع مکانیزم جذب صوت PAGEREF _Toc382236945 h 121-5- انواع جذب کنندههای صوتی PAGEREF _Toc382236946 h 131-5-1- جذب کنندههای پوستهای PAGEREF _Toc382236947 h 131-5-2- جذب کنندههای حفرهای PAGEREF _Toc382236948 h 131-5-3- جذب کنندههای روزنهدار PAGEREF _Toc382236949 h 141-5-4- جذب کنندههای رزونانسی و انواع آن PAGEREF _Toc382236950 h 141-5-4-1- جاذبهای هلمهولتز عادي PAGEREF _Toc382236951 h 141-5-4-2- جاذبهای ريز سوراخ PAGEREF _Toc382236952 h 151-5-4-3- بلوك بنايي PAGEREF _Toc382236953 h 151-5-5- جذب کنندههای الیافی یا متخلخل و انواع آن PAGEREF _Toc382236954 h 161-5-5-1- پشم معدني PAGEREF _Toc382236955 h 161-5-5-2- فوم PAGEREF _Toc382236956 h 171-5-5-3- پلاستر آكوستيكي PAGEREF _Toc382236957 h 171-5-5-4-کاستون PAGEREF _Toc382236958 h 181-5-5-5-آیروژل PAGEREF _Toc382236959 h 181-5-5-6- كامپوزيتها PAGEREF _Toc382236960 h 181-5-5-6-1- مشخصات كامپوزيتها PAGEREF _Toc382236961 h 191-5-5-6-2- طبقهبندي كامپوزيتها PAGEREF _Toc382236962 h 201-5-5-6-2-1- کامپوزیتهای ذرهای PAGEREF _Toc382236963 h 201-5-5-6-2-2- كامپوزيتهاي ليفي PAGEREF _Toc382236964 h 221-6- تاریخچهی جاذب صوتها PAGEREF _Toc382236965 h 221-7- آشنایی با فناوری نانو PAGEREF _Toc382236966 h 241-7-1- نانو ذرات PAGEREF _Toc382236967 h 261-7-2- نانوکامپوزیتها PAGEREF _Toc382236968 h 261-7-2-1-پلیاستر PAGEREF _Toc382236969 h 271-7-2-2- پلیاتیلن کلرینه شده PAGEREF _Toc382236970 h 281-7-2-2-1- واکنشهای مختلف تبدیل شدن پلیاتیلن به CPE PAGEREF _Toc382236971 h 291-7-2-3-نانوکلی PAGEREF _Toc382236972 h 291-8- عمل پلاسما PAGEREF _Toc382236973 h 301-8-1- شیمی پلاسما PAGEREF _Toc382236974 h 311-8-1-1- اجزای اصلی PAGEREF _Toc382236975 h 311-8-1-2- برخورد اجزاء پلاسما PAGEREF _Toc382236976 h 331-8-1-3- برخورد پلاسما و سطح PAGEREF _Toc382236977 h 341-8-1-4- واکنشهای اتم، مولکول و سطح PAGEREF _Toc382236978 h 341-8-1-4-1- جذب PAGEREF _Toc382236979 h 351-8-1-4-2- پراکنش PAGEREF _Toc382236980 h 35
1-8-2- انواع پلاسما PAGEREF _Toc382236981 h 361-8-2-1- پلاسمای گرم PAGEREF _Toc382236982 h 361-8-2-2- پلاسمای سرد ……………. PAGEREF _Toc382236983 h 361-9- هدف از پروژه PAGEREF _Toc382236984 h 39فصل دوم: (تجربیات)
2-1- مقدمه PAGEREF _Toc382236986 h 412-2- مواد و تجهیزات PAGEREF _Toc382236987 h 412-2-1- مواد اولیه PAGEREF _Toc382236988 h 412-2-2- تجهیزات مورد نیاز PAGEREF _Toc382236989 h 412-3- روش کار PAGEREF _Toc382236990 h 422-3-1- آمادهسازی الیاف پلیاستر PAGEREF _Toc382236991 h 422-3-2- تهیه نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانو کلی PAGEREF _Toc382236992 h 432-4- آنالیزهای انجام شده PAGEREF _Toc382236993 h 442-4-1- اندازهگیری جذب صوت به روش لوله امپدانس PAGEREF _Toc382236994 h 442-5- بررسی گونه شناسی PAGEREF _Toc382236995 h 452-5-1- آنالیز میکروسکوپی الکترونی پویشی ((SEM PAGEREF _Toc382236996 h 45فصل سوم: (نتایج و بحث)
3-1- مقدمه ……….. PAGEREF _Toc382236998 h 473-2- بررسی اثر پلاسما بر روی الیاف پلیاستر …. PAGEREF _Toc382236999 h 473-2-1- تصاویر SEM الیاف پلیاستر عمل شده با پلاسما تحت فشارها و زمانهای مختلف PAGEREF _Toc382237000 h 483-3- بررسی رفتار جذب صوت نانو کامپوزیت PAGEREF _Toc382237001 h 493-3-1- بررسی اثر تغییر پارامترهای پلاسما روی الیاف پلیاستر، بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی PAGEREF _Toc382237002 h 49 HYPERLINK l “_Toc382237003” 3-3-2- بررسی اثر تغییر درصد الیاف پلیاستر عمل شده با پلاسما بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه
شده/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی ………………………………………………………………………………………………………………………. PAGEREF _Toc382237003 h 54
3-3-3- بررسی اثر تغییر ضخامت بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه/ پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. PAGEREF _Toc382237004 h 563-4- گونه شناسی سطح نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/ پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی PAGEREF _Toc382237005 h 573-4-1-تصویر SEM نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/ پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی PAGEREF _Toc382237006 h 573-5- نتیجه گیری نهایی PAGEREF _Toc382237007 h 583-6-پیشنهادات ……………… PAGEREF _Toc382237008 h 59مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60

فهرست جداول
-320025981700عنوان صفحه
جدول (1-1) سرعت صدا در مواد مختلف ……………………………………………………………………………………………………………………………………4
جدول (1-2) مشخصههای انرژی برای چند اتم و مولکول ………………………………………………………………………………………………………..32
جدول (2-1) ویژگیهای پلیاتیلن کلرینه شده ………………………………………………………………………………………………………………………….41
جدول (2-2) ویژگیهای نانوکلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………41
جدول (2-3) شرایط عمل پلاسما بر روی الیاف پلیاستر……………………………………………………………………………………………………………42
جدول (2-4) شرایط تولید نانوکامپوزیتهای پلیاتیلن کلرینه/ پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی…………………………………….43
فهرست شکل ها
6995327978100 عنوان صفحه
شکل (1-1) برخورد یک پرتو صدا با سطح ماده ………………………………………………………………………………………………………………………….6
شکل (1-2) نمونهای از جاذب هلمهولتز …………………………………………………………………………………………………………………………………….15
شکل (1-3) نمونهای از جاذب ریزسوراخ …………………………………………………………………………………………………………………………………..15
شکل (1-4) نمونهای از بلوک شیاردار بنایی………………………………………………………………………………………………………………………………..16
شکل (1-5) نمونهای از پشم معدنی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….17
شکل (1-6) نمونهای از آیروژل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….18
شکل (1-7) واکنش کلریناسیون پلیاتیلن…………………………………………………………………………………………………………………………………..28
شکل (1-8) دانسیتهها و دماها یا انرژیهایی برای انواع اجزای اصلی در یک پلاسمای معمولی تحت فشار کم …………………….32
شکل (2-1) دستگاه اندازهگیری صوت لوله امپدانس …………………………………………………………………………………………………………………45
شکل (3-1) تصاویر SEM الیاف پلیاستر: a) الیاف پلیاستر بون عمل پلاسما، b) فشارmbar15/0، زمان min1، c) فشارmbar15/0، زمان min5/2 d) فشارmbar15/0، زمان min5، e) فشارmbar25/0، زمان min1، f) فشارmbar25/0، زمان min5/2،g ) فشارmbar25/0، زمان min5، h) فشارmbar35/0، زمان min1، i) فشارmbar35/0، زمان min 5/2 j) فشارmbar35/0،min 5…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………48
شکل (3-2) منحنی ضریب جذب صوت پلیاتیلن کلرینه شده………………………………………………………………………………………………….50
شکل (3-3) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %10 الیاف پلیاستر(a): حاوی%0 نانوکلی (b): حاوی %5/0نانوکلی و (c): حاوی %1 نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….51
شکل (3-4) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %20 الیاف پلیاستر(a): حاوی%5/0 نانوکلی (b): حاوی %1نانوکلی و (c): حاوی %0 نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
شکل (3-5) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %30 الیاف پلیاستر(a): حاوی %1نانوکلی (b)حاوی %0 نانوکلی (c): حاوی نانوکلی:%5/0………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
شکل (3-6) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %40 الیاف پلیاستر(a): حاوی0% نانوکلی (b): حاوی %5/0نانوکلی و (c): حاوی 1% نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….53
شکل (3-7) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %50 الیاف پلیاستر(a): حاوی%5/0 نانوکلی (b): حاوی %1 نانوکلی و (c): حاوی %0نانوکلی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………53
شکل (3-8) منحنی ضریب جذب نمونههای حاوی %60 الیاف پلیاستر(a): حاوی%1نانوکلی (b): حاوی %0نانوکلی و (c): حاوی %5/0نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
شکل (3-9) منحنی مقایسه ضریب جذب صوت نمونههای(a): حاوی%0 الیاف پلیاستر (b): حاوی %10 الیاف پلیاستر (c): حاوی %20 الیاف پلیاستر (d): حاوی %30 الیاف پلیاستر (e) حاوی %40 الیاف پلیاستر (f): حاوی %50 الیاف پلیاستر (g): حاوی %60 الیاف پلیاستر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………55
شکل (3-10) منحنی مقایسه ضخامت الیاف پلیاستر(a): mm2 (b): mm 3 (c): mm4……………………………………………………57
شکل (3-11) تصویر SEM نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/ پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی………………………………..57
241747428067000علائم اختصاری
38537913948200پلی اتیلن کلرینه شده CPE

31031712093400پلی اتیلن ترفتالات PET
38537928383600 پلی وینیل الکل PVA
43469127368500پلی آکریلونیتریل PAN
31031729182500اسید کلریک HCL
27114528194000اشعه فرابنفش UV
38450530513000میکروسکوپ الکترونی پویشی SEM
21336115875000هرتز (واحد فرکانس) Hz
21478213331200نانومتر (واحد اندازه گیری ذرات وطول موج جذبی) nm

31135412819400متر بر ثانیه ms
12115813025100طول موج λ
21336037465000 پاسکال (واحد فشار) Pa
21590012700000وات (واحد توان) W

1211585370830012080213449300ولت (واحد ولتاژ) V آمپر (واحد جریان) A
45034316708100وات بر متر مربع (واحد شدت) Wm2
31117531778000درجهی سانتیگراد (واحد دما) ℃
29654527178000سانتیمتر (واحد ضخامت) cm
31135328877300دسی تکس (واحد ظرافت الیاف) dtex
44831027051000درصد وزنی %Wt
31866812491700میلی متر(واحد طول) mm
25224816108600میکرو متر (واحد اندازه ذرات) μm
16446513906500گرم g
31866911818600دقیقه min
36131515240000گرم بر سی سی (واحد دانسیته) gcc31831214424700میلی بار(واحد فشار) mbar
45765713840500میلی متر جیوه(واحد فشار) mmHg
25273015427900فشار صوتی ورودی Pi27452414818400فشار صوتی بازتابی Pr
16504913540700سرعت صوت در لوله c
16446515811500ضریب جذب α
22842915295000امپدانس آکوستیکی ZA16129013589000ضریب بازتاب R

16701514327300فاز ∆22778516319500سرعت مؤثر ذرات ورودی vi24890116263600سرعت مؤثر ذرات بازتابی vi

چکیده
-24054627300تهیه و بررسی خواص نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی جاذب صوت
آزیتا سالاروند
سر و صدا، به عنوان صداي ناخواسته تعریف شده است که یکی از مهمترین عوامل زیان آور محیط زیست است. تلاشهاي زیادي براي به کارگیري روشهاي مؤثر کاهش آلودگی صوتی، صورت گرفته است. استفاده از مواد جاذب صوت به عنوان یکی از مؤثرترین راهها براي کنترل صداي ناشی از بازتابش سطوح میباشد. الیاف یکی از مناسبترین مواد براي کاربرد در جاذبهاي صدا میباشد. در این تحقیق، نانوکامپوزیتهای جاذب صوت پلیاتیلن کلرینه شده (CPE)/ الیاف پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی، به عنوان جاذب صوت در نسبتهای مختلف، تهیه شد. برای این منظور ابتدا الیاف پلیاستر به وسیله عملیات پلاسما با تأثیر پارامترهای مختلف عملیات، زمان عملیات و فشار پلاسما آماده شد. سپس نانوکامپوزیت پلیاتیلن کلرینه شده/پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی با نسبتهای مختلف پلیاستر عمل شده با پلاسما (10،20،30،40،50،60) و درصدهای مختلف نانوکلی(0،5/0،1) به روش ساده مخلوط کن داخلی و پرس پخت تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفتند. ساختار نانوکامپوزیت و الیاف پلیاستر عمل شده با پلاسما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی جذب صوت نانوکامپوزیت در یک لوله امپدانس تست شد. اثر ظرفیت الیاف، ضخامت نانوکامپوزیت روی ویژگیهای جذب صوت بررسی شد. نتایج نشان داد که خصوصیات صوتی مواد متخلخل به اختلاط با پلیاستر عمل شده با پلاسما بستگی دارد. جذب صوت مواد با افزایش مقدار پلیاستر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. علاوه براین، ویژگیهای آکوستیک نانوکامپوزیت با ظرفیت %60 پلیاستر عمل شده با پلاسما/نانوکلی در محدوده فرکانس بالا Hz3500 یک اوج ضریب جذب صوت 89/0را نشان داد.
کلمات کلیدی: پلیاتیلن کلرینه شده، پلیاستر، پلاسما، نانوکلی، جذب صوت
Abstract
-9911736603Preparation and characterization of chlorinated polyethylene/plasma treatedpolyester/nanoclay nanocomposite for sound absorption application
Azita Salarvand
00Preparation and characterization of chlorinated polyethylene/plasma treatedpolyester/nanoclay nanocomposite for sound absorption application
Azita Salarvand

Noise, defined as ‘unwanted sound’, is perceived as an environmental stressor and nuisance. Many efforts have been made to use effective methods to reduce noise pollution. The use of sound absorbing material is as one of the most effective ways to control the sound reflection. Fibers are one of the most important materials for sound insulation and absorption application materials. In this research, chlorinated polyethylene/plasma treated polyester fiber/nanoclay nanocomposites were prepared at different ratio as sound absorption. For this purpose, first polyester fibers were prepared by plasma treatment with effects of some process variables such as treatment time, pressure of plasma. Polyethylene chlorinated/plasma treated polyester/nanoclay nanocomposites were then prepared and characterized at different plasma treated polyester fiber ratio (10,20,30,40,50,60) and different nanoclay ratio (0,0.5,1( using the internal mixture and press method. Morphology of nanocomposites and plasma treated polyester fiber were characterized by scanning electron microscope (SEM). The sound absorption property of the nanocomposites was tested in an impedance tube. The effect of fiber content, nanocomposite thickness on the sound absorption property was investigated. The results demonstrated that acoustical characteristics of porous materials were exhibited by mixing with plasma treated polyester fiber. Acoustical absorption of materials increased significantly with increasing plasma treated polyester fiber content. Furthermore, the acoustic property of nanocomposite with 60% plasma treated polyester fiber concentration/nanoclay was noted in the high frequency range, giving a sound absorption coefficient peak, 0.89 at 3500 Hz.
Keywords: Chlorinated polyethylene, Polyester, Plasma, Nanoclay, Sound absorption
فصل اولمروری بر مقالات و منابعمقدمهصدا وسیله ارتباط است، ارتباط انسانها با یکدیگر، ارتباط با طبیعت و حتی ارتباط با اشیاء ساخته شده توسط خود انسان. صدا اولین وسیله ارتباطی است، علم تولید، انتشار و دریافت صدا آکوستیک نام دارد. امروزه همراه با رشد شهرنشینی، به علت توسعه بیشمار در صنایع و همچنین افزایش استفاده از ماشینآلات جدید، عظیم و نیرومند در تمامی زمینهها صداهای ناخواستهای به وجود میآیند و آلودگی صوتی یکی از اجزای غیرقابل اجتناب زندگی ماشینی بشرگشته است. طبق آمار سازمان جهاني بهداشت تعداد افرادي كه در سراسر دنيا دچار كاهش شنوايي ميباشند از 120 ميليون نفر در سال 1995 به 250 ميليون نفر در سال 2004 افزايش يافته است. چنانكه در منابع علمي مختلف و تحقيقات بسياري كه در خصوص بررسي و ارزيابي اثرات سوء صدا و ارزيابي علائم وعوارض آن بر شاغلين صنايع پر صدا به عمل آمده، حاكي از آن است عوارض بسياري از قبيل تغييرات موقت و دائم آستانه شنوايي، ايجاد كم شنوايي حسي عصبی، مشكلات روحي و رواني، افزايش فشار خون، ايجاد معلوليت شنوايي، تأثير منفي بر پارامترهاي فيزيو لوژيك از قبيل درجه حرارت بدن، سردرد، اثرات منفي و بازدارنده بر كارايي و عملكرد كاركنان، افزايش ضربان قلب، اثر برسيستم گوارشي و دستگاه گردش خون، ايجاد استرس، ايجاد اختلال در زندگي روزمره و حالت اذيت و احساس ناراحتي، افزایش ترشح غدد درون ریز(غده فوق كليوي و تيروئيد)، اختلال در ايجاد يادگيري، تأثير بر كيفيت خواب و بسياري از عوارض ديگر را ميتوان ناشي از تماس طولاني مدت با عامل زيان آور صدا نام برد. كليه موارد ياد شده از عوارض مشترك صداهاي با فركانسهاي بالا، مياني و پا يين مي باشند، بعضي از اثرات خاص مواجهه با صداهاي فركانس پا يين است. برای غلبه بر این مشکل انواع مختلف مواد برای کاهش صدا توسعه یافته است اما تعداد محدودی از آنها توانستهاند تا حدی برای جامعه پرسرو صدا امروزی مفید واقع شوند [1،2].
به این منظور تولید پنلهای سوراخ شده، فلزات متخلخل و الیاف فلزی تاحد زیادی در سالهای اخیر بهبود یافتهاند که جذب صوت عالی در یک محدوده فرکانسی گسترده را فراهم میکند با این حال، خواص مکانیکی آنها با توجه به ضخامت و فاکتورهای میکرو متخلخل آنها کم گزارش شده است. اگرچه فلزات متخلخل یک سری ویژگیهای خوب مانند استحکام مخصوص بالا، هدایت حرارتی، جذب انرژی مؤثر دارند اما دارای معایبی هم هستند. آنها اغلب جاذب صداهای ضعیف حتی در محدوده فرکانسهای پایین میباشند، هزینه تولید بالا و مشکل درکنترل فرایند تولید دارند. تحقیقات اخیر روی توسعه کامپوزیتهای سبک وزن چند منظوره که دارای جذب خوب، نفوذ پذیری هوا و ویژگی مکانیکی خوب میباشند متمرکز شده است [4،3].
اصول و مبانی صوتماهیت صوتفیزیک و ماهیت صدا، شاخهای از علم فیزیک است که با انعکاس و کیفیت صدا رسانی سر و کار دارد. یک جسم در حال ارتعاش، حالت ناپایدار موجی شکلی در محیط پیرامون خود که فراگیره نامیده میشود پدید میآورد. این امواج هرچه از منبع ارتعاش دورتر میگردند، انرژی آنها توسط فراگیره جذب و به تدریج از بین میروند. بنابراین پدیدهای احساسی که توسط ارتعاش، گوش انسان را تحریک مینماید، صدا یا صوت نامیده شده و فضایی که در آن این پدیده رخ میدهد، میدان آکوستیکی نامیده میشود. فشار در همه جای یک محیط همگن(فراگیره) که در حالت تعادل است یکسان میباشد. اگر در یکی از نقاط فراگیره فشار تغییر کند، حالت نامتعادل بهوجود میآید که این عدم تعادل به تمام نقاط محیط متعادل منتقل میگردد. در این حالت اگر ذرهای از حالت تعادل خارج شده و شروع به ارتعاش نماید، با توجه به ساختمان مولکولی جسم فراگیره، ذرهی مرتعش شده فشاری را در مولکول بعدی در پیرامون خود پدید میآورد که میتوان گفت نقطهی مفروض با افزایش فشار مواجه شده و به عکس در ذرهی متقارن آن کاهش فشار بهوجود میآید. از انتشار فشار ذرات به یکدیگر موج پدید میآید. اگر این جابجاییها بیش از 16 بار در ثانیه باشد، صدا ایجاد میشود و اگر همین افزایش و کاهش فشار در یک مسافت خاص به تصویر کشیده شود، آنچه به دست میآید امواج صوتی خواهد بود. هنگامی این امواج به وجود میآیند که محیط متعادل دارای خاصیت الاستیسیته باشد و این قابلیت را داشته باشد که نیروی وارده را به ذرات مجاور انتقال دهد [6،5].
کمیتهای صوتیدامنه : عبارت است از فاصلهی بین دو نقطه بیشینه و کمینهی فشار در امواج صوتی. در بسیاری از منابع آکوستیکی، از صفر تا نقطه بیشینه مقدار مثبت و از صفر تا نقطهی کمینه مقدار منفی خوانده میشود.
فرکانس (بسامد): عبارت است از تعداد نوسانات کامل امواج در یک ثانیه که از یک نقطهی معینی عبور کنند. واحد تعداد نوسانات در ثانیه، هرتز(Hz) نامیده میشود.
سرعت صوت : عبارت است از مقدار مسافت طی شده توسط امواج در مدت یک ثانیه. این مسئله بستگی به جنس و دمای محیطی دارد که امواج صوتی در آن حرکت میکنند. همچنین سرعت صدا با رطوبت نیز رابطه مستقیم دارد. هرقدر رطوبت هوا بیشتر باشد سرعت صدا نیز بیشتر است. جدول (1-1) سرعت حرکت امواج صوتی را در مواد مختلف نشان میدهد [8،7].
جدول (1-1) سرعت صدا در مواد مختلف [9]
جنس سرعت (ms) جنس سرعت (ms)
فولاد 6100 بتن 3231
آلومینیوم 4877 آب 1433
آجر 4176 سرب 1158
چوب 3962 چوب پنبه 366
شیشه 3962 هوا 344
مس 3901 لاستیک 150
برنج 3475 الماس 120
طول موج : عبارت است از فاصله بین دو نقطه متوالی و همانند، مانند فاصله بین دو بیشینه و کمینه. طول موج به سرعت و نیز فرکانس صدا بستگی دارد.
توان : عبارت است از مقدار انرژی خروجی از یک منبع در واحد زمان که با واحد وات (w) اندازهگیری میشود.
فشار : عبارت است از میزان تغییر فشار اتمسفریک ایجاد شده توسط صدا در محیط فراگیره. فشار هوا مقداری بینهایت کوچک است که با واحد پاسکال(Pa) سنجیده میشود.
شدت : عبارت است از میزان انرژی صوتی که در واحد زمان بر واحد سطح عمود بر جهت انتشار موج میرسد و با واحد (wm2) اندازهگیری میشود.
امواج ساکن : در تداخل امواج چنانچه دو موج با فرکانسهای یکسان مثلاً امواج منتشر شده و بازتاب با یکدیگر ترکیب شوند، ممکن است به علت اختلاف فاز یک صد و هشتاد درجه در بعضی نقاط یکدیگر را تضعیف کرده و نیز تساوی فازها یکدیگر را تقویت کنند. محل این نقاط ثابت است و الگوی به وجود آمده به امواج ساکن معروف است [9-7].
ساختمان گوش انسانگوش عضو مربوط به حس شنوایی بوده و در استخوان گیجگاهی واقع شده است. اگر امواج صوتی در مسیر حرکت خود به جسمی ازقبیل پرده گوش برخورد کنند و آن را به همان اندازه مرتعش سازند، ارتعاش پرده گوش به وسیلهی اندامهای داخلی به مراکز اعصاب شنوایی منتقل گشته و درنتیجه صدا شنیده میشود و عکسالعمل لازم صادر میشود [9].
محدوده شنواییگوش انسان صداهایی که نوار فرکانس آن از 20 الی Hz 20000 باشد را میشنود که به آن محدوده و یا میدان شنوایی میگویند. حد بالای آن با بالا رفتن سن کاهش مییابد و در سن چهل سالگی در حدود 16000Hz است. نوسانات آرامتر از 16Hz به صورت لرزه احساس شده که در صنعت از آن استفاده میگردد. همچنین نوسانات بیش از 20000Hz را برخی از جانوران مانند سگ (تا 30000Hz) و خفاش (بیش از 90000Hz) میشنوند. به فرکانس صوتی پایینتر از 20000Hz فروصوت و به فرکانسهای بالاتر از 20000Hz فراصوت اطلاق میگردد. با اینکه فراصوت و فروصوت توسط انسان قابل شنیدن نمیباشند، اما فردی که در معرض آن قرار میگیرد دچار احساس سرگیجه، تهوع و سردرد میگردد. حساسیت گوش به فرکانسهای پایین(بم) به مراتب کمتر است [9].
انواع صوتنغمه ناب
صدایی است که یک فرکانس ثابت داشته. این نوع امواج در طبیعت موجود نبوده و با دستگاههای الکترونیکی تولید میشوند. گوش کردن به این نوع صداها اغلب به دلیل یکنواختی خستهکننده میباشد.
نغمه
صدایی است که از چند فرکانس مربوط به هم تشکیل شده باشد یعنی از یک فرکانس اصلی و ضرایب آن مانند صدای موسیقی.
نوفه
اگر در اسیلوگرام به جای خطوط مشخص و منظم، نوار نامنظمی ایجاد گردد، آن صدا دارای اجزای مشخصی نبوده و از لحاظ فیزیکی شکل خاصی نخواهد داشت. درنتیجه اینگونه صداها خوشایند و دلپذیر نبوده و نوفه نامیده میشوند [9].
سرچشمههای صوتیسرچشمههای نقطهای
به سرچشمههایی گفته میشود که در آنها امواج صوتی از همه جهات به صورت کروی منتشر شده و سرچشمه صدا در مرکز کره قرار دارد، مانند صدای انسان و یا یک بلندگو.
سرچشمههای خطی
اگر چندین سرچشمهی نقطهای در یک جهت امتداد یابند (مانند بزرگراه)، سرچشمهی خطی تشکیل میگردد که امواج صوتی را به صورت استوانهای پخش خواهد کرد.
سرچشمههای صفحهای
اگر سرچشمههای نقطهای در دو جهت امتداد یابند، یک سرچشمهی سطحی را به وجود میآورند (صدای حضار در یک سالن). در این حالت امواج صوتی در نزدیکی سرچشمه تنها در روی یک محور پخش شده و بنابراین شدت صدا یکسان میماند [9].
تأثیر شرایط محیطی بر صوتشرایط محیطی تأثیر غیرقابل انکاری در چگونگی انتشار صدا دارند که در ذیل به برخی از مهمترین عوامل اشاره شده است.
تأثیر باد
صدای حاصل از یک منبع صوتی همواره در جهت باد بیشتر بوده و درخلاف جهت باد کمتر است. این مسئله صرفاً به دلیل تغییر سرعت صدا نبوده بلکه به علت تغییر شکل کروی انتشار صدا بر اثر باد غالب میباشد. به عبارتی صدا را در جهت باد بهتر میتوان شنید تا در جهت مخالف آن.
تأثیر دما

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *