• بازدید : 36 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

     مبحث كنترل سازها موضوع نويني در طراحي سازه ها مي باشد كه به تازگي مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از روشهاي كنترل در طراحي سازه ها باعث اقتصادي تر شدن طرح مي شود و دستيابي سريع تر و منطقي تر به هدف مورد نظر كه عملا كنترل رفتار سازه در محدوده قابل قبول است را ممكن مي سازد.
     در اين مقاله به بيان مفاهيم و كليات مربوط به كنترل سازه ها و همچنين مقايسه تفاوت موجود بين روشهاي سنتي طراحي سازه ها و روشهاي جديدتر كه پايه آنها استفاده از سيستم كنترل فعال و غيرفعال است پرداخته مي شود. در اينجا تمام بررسي‌ها و مقايسه‌ها بر روي كنترل صوت متمركز شده است و از ويژگيهاي دز‌گير صوتي سازه‌اي براي كنترل صوت انتشار يافته در فضا استفاده مي‌شود .
به طور كلي موج صوتي (sound wave) به هر اغتشاشي كه در يك محيط الاستيك انتشار پيدا كرده است اطلاق مي‌شود. اين محيط مي‌تواند گاز،‌ مايع و يا جامد باشد. اين تعريف شامل موجهاي فراصوتي، صوتي و زير صوتي (ultrasonic, sonic, and inforasonic) مي‌شود. اما آنچه در اينجا و كلاً در مبحث كنترل صوت مطرح است همان موجهاي صوتي (Sonic waves) مي‌باشد كه قابل تشخصيص بوسيله حس شنوايي انسان است.  
بعضي معضلات صوتي عبارتند از: از  دست دادن قدرت شنوايي به صورت دائمي يا موقتي در يك كارخانه،‌ كيفيت پايين انتقال صداي سخنران در يك سالن كنفرانس، عدم تمركز مناسب در كلاس يا كتابخانه و….براي تقويت كردن ميدان صوتي مورد نظر و يا كاهش شدت ميدانهاي صوتي مضر و كلاً بهبود شرايط صوتي، بايد رابطه بين منبع صوتي، محيط انتقال صوت و محل دريافت صوت و ويژگيهاي ميدان صوتي منتشر شده مشخص شود. پس از آن مي‌توان با روشهاي مناسب به كنترل صوت منتشر شده پرداخت. معمولاً روشهاي متنوع زيادي براي اين كار وجود دارد، ولي توجه به جنبه‌هاي اقتصادي باعث عدم قابليت استفاده از بعضي از آنها و ميل به سمت استفاده از بعضي ديگر است. به عنوان مثال اگر هدف كنترل صوت ايجاد شده داخل يك كارخانه باشد مي‌توان از يك يا تركيبي از روشهاي زير استفاده كرد. 
۱- كنترل منبع انتشار صوت:‌كاهش دادن توان صوت خروجي از منبع ارتعاشي با طراحي بهتر آن يا عايق بندي كردن آن و يا با ايزوله كردن منبع انتشار بوسيله محفظه‌هاي بسته و .. 
۲- كنترل ميدان مستقيم صوتي انتشار يافته: افزايش فاصله محل دريافت صوت و منبع ارتعاشي يا ايزوله كردن محل دريافت و يا طراحي مناسب وسايل داخل كارخانه و يا خودسازه كارخانه براي شكست بيشتر صوت و كم كردن ميدان مستقيم صوتي
۳- كنترل ميدان صوت انعكاسي: بوسيله استفاده از مواد جذب كننده صوت در ديواره‌ها و .. آنچه در مواردبالا عنوان شد كنترل صوت به صورت غير فعال (Possive) بود و اگر چه كنترل غير فعال تاكنون كاربرد زيادي هم داشته است. اما از لحاظ اقتصادي نيز معمولاً هزينه‌هاي بالايي را در بر دارد. بنابراين اخيراً روشهاي كنترل فعال كه در صورت طراحي مناسب و قابليت به كارگيري معمولاً كارايي و بازده بيشتري نيز دارند مورد توجه قرار گرفته است. كنترل فعال را نيز مانند كنترل غير فعال مي‌توان در مراحل مختلف انتشار صوت به كار برد، به عنوان مثال كنترل منبع ارتعاشي يا كنترل ميدان صوتي و يا كنترل ارتعاشات سازه‌هاي منعكس كننده و يا عبور دهنده صوت و … 
در اين مقاله ابتدا به توضيحي مختصر راجع به موج صوتي و پارامترهاي مربوط به صوت پرداخته مي‌شود سپس كلياتي راجع به عوامل ايجاد ميدانهاي صوتي در فضا ارائه مي‌شود. پس از ان برخي روشهاي عمده كنترل غير فعال صوت از جمله محفظه‌هاي بسته و پوشش دهنده‌ها به صورت خلاصه عنوان مي‌شوند و سپس مطالبي راجع به كنترل فعال صوت و تحقيقات راجع به آن خواهد آمد. در اين قسمت ابتدا امكان پذيري كنترل ميدان صوتي عبوري از يك صفحه به وسيله كنترل ارتعاشات آن صفحه بررسي مي‌شود. سپس راجع به توانايي محركهاي پيروالكتريك در كنترل صوت انتقالي از ميان صفحات بحث مي‌شود و اينكه آيا مي‌توان از آنها در كنترل صوت استفاده كرد. پس از آن در قسمت سوم به بررسي كنترل صوت منتقل شده از ميان سيستم‌هاي دو جداره پرداخته مبي‌شود. و در مورد اثر پارامترهاي مختلف مؤثر بر آن تحقيق مي‌شود. همچنين به سئوال مهمي راجع به سيستم‌هاي دوجداره پاسخ داده مي‌شود كه آيا مي‌توان به جاي كنترل جداري كه با منبع صوتي در ارتباط است جداري را كه با قسمت دريافت كننده صوت در ارتباط است كنترل كرد و اثر كدام عامل بيشتر است؟ 

موج صوتي و پارامترهاي مربوط به آن: 
هر ارتعاشي كه فركانس آن در حوزه شنوايي انسان قرار داشته باشد باعث تغيير فشار در هواي داخل گوش انسان مي‌شود و اين تغيير فشار را انسان به عنوان صدا درك مي‌كند. تفاوت اين فشار ايجاد شده با فشار اتمسفر به عنوان فشار صوت (Sound pressure) در نظر گرفته مي‌شود ( با واحد پاسكال Pa ) گوش انسان فركانسهاي حدود HZ15 تا HZ000/16 را حس مي‌كند. كه به اين ناحيه فركانس شنوايي نرمال گويند. اما گوش انسان در فركانسهاي بين ۳۰۰۰ تا HZ6000 حساستر است و همچنين حداقل فشار صوتي برابر ۲۰Mpa را حس مي‌كند. 
شدت صوت:
دومين پارامتر مهمي كه معمولاً در محاسبات مربوط به صوت اندازه‌گيري مي‌شود شدت صوت است شدت صوت، توان پيوسته صوت كه در يك نقطه از فضا از ميان مساحتي كوچك مي‌گذرد، مي باشد. واحد آن وات برواحد سطح (w/m2) است. به عبارت ديگر شدت صوت معرف ميزان انرژي منتقل شده توسط موج صوتي است. 
سطح شدت صوت (Sound Intensity level)
معرف همان شدت صوت است، اما واحد آن بل (يا دسي بل) مي‌باشد  وبه صورت زير تعريف مي‌شود. 
Intrensity level=L1=l0 log 
كه در آن I0  شدت صوت مبنا است و برابر ۱۰-۱۲w/m2 است. 

جذر ميانگين مربعات فشار صوت (Prms)
اغلب اصوات شامل سريهاي نامنظمي از اغتشاشات با فشار مثبت و اغتشاشات با فشار منفي هستند كه اين فشارهاي مثبت و منفي نسبت به يك فشار تعادلي اندازه‌گيري شده است. اگر مقدار ميانگين فشار صوت را اندازه بگيريم مقادير مثبت و منفي يكديگر را حذف مي‌كند و اين مناسب نيست بنابراين به جاي آن از جذر ميانگين مربعات فشار صوت استفاده مي‌شود.(Prms)

انواع عوامل ايجاد ميدانهاي صوتي در فضا
صوت  انتشار يافته در فضا به علل مختلفي ايجاد شده است كه عمده آنها عبارتند از: 
– جريان ناپايدار گاز و همچنين برهمكنش جريان گاز با اجسام صلب باعث ايجاد صوت مي‌شود كه به آن صوت آئروديناميكي (Aerodynamic Sound) گويند. اين جريان گاز اغلب باعث تهييج مدهاي ارتعاشي در سطحي از سازه كه جريان گاز را احاطه كرده است مي‌شود و باعث ايجاد صوت انتقالي- سازه‌اي مي‌شود. اين صوت ايجاد شده توسط جريان گاز در اغلب فرايندهاي صنعتي (توليد كشتي‌،‌هواپيما، اتومبيل، راكت و ….) بوجود مي‌آيد و علاوه ايجاد مزاحمت صوتي ممكن است بر پايداري سازه اثر گذارد و يك عامل براي ايجاد پديده خستگي باشد. 
– صوت ايجاد شده به علت ارتعاشات موتور احتراقي رفت و برگشتي اتومبيل كه از سطح خارجي موتور به فضا انتشار مي‌يابد و به طور كلي هر وسيله مكانيكي كه در آن برخورد و حركت اعضاي مختلف وجود دارد. 
– وسايل الكتريكي (ماشين هاي الكتريكي، موتورهاي الكتريكي،‌ ژنراتورها) نيز مي‌توانند باعث ايجاد ارتعاشات صوتي به علت عوامل الكترومغناطيس،مكانيكي و آئروديناميكي شوند،‌ كه اثر هر كدام از اين عوامل ايجاد صوت بستگي به نوع وسيله الكتريكي دارد. عوامل مكانيكي و آئروديناميكي مستقيماً باعث ايجاد و انتشار صوت مي‌شود ولي عامل الكترومغناطيسي كه مختص وسايل الكتريكي است باعث ارتعاشات مكانيكي  دستگاه مي‌شود كه اين ارتعاشات باعث ايجاد صوت مي‌شوند. 

بعضي روشهاي كنترل غير فعال صوت
محفظه‌هاي بسته و پوشش دهنده‌ها (Enclosures & wrapping)
يكي از مواردي كه بيشترين استفاده را در كاهش ارتعاشات صوتي منتشر شده بوسيله تجهيزات، ماشين آلات، لوله‌ها و … دارد، محفظه‌هاي بسته است. همچنين محفظه‌هاي بسته براي جلوگيري از اثر صوت با شدت زياد بر انسان يا تجهيزات حساس به كار مي‌روند. محفظه هاي معمول داراي جدارهايي از مصالح چند لايه هستند كه لايه خارجي آن داراي جنسي از مصالح نفوذ ناپذير و لايه داخلي آن يك لايه متخلخل و داراي جنسي از مصالح جذب كننده صدا است. لايه صلب و متراكم خارجي انرژي صوتي منتشر شده از منبع صوتي را داخل محفظه نگه مي‌دارد و لايه متخلخل و جذب كننده صوت داخلي اين انرژي صوتي را مستهلك مي‌‌كند. 
تفاوت كليدي محفظه‌هاي بسته (Enclosures) و پوشش دهنده‌ها (wrapping) اينست كه در محفظه‌هاي بسته (Enclosures) محفظه با منبع ارتعاشي تماسي ندارد و از آن فاصله دارد ولي در پوشش دهنده‌ها (wrapping) لايه متخلخل و جذب كننده صوت به طور كامل با سطح خارجي جسم مرتعش تماس دارد و آنرا كاملاً احاطه كرده و پوشانده است. يكي از معايب پوشش دهنده‌ها نسبت به محفظه‌هاي بسته اينست كه به دليل تماس پوشش دهنده‌ها با سطح خارجي منبع ارتعاشي (جسم مرتعش) برخورد سطح مرتعش و لايه خارجي پوشش دهنده باعث ارتعاش لايه خارجي پوشش دهنده مي‌شود و اين باعث انتشار ارتعاشات صوتي به خارج از فضاي پوشش دهنده مي شود و از بازدهي آن مي‌كاهد. 
پوشش دهنده‌ها كاربرد زيادي در كاهش ارتعاشات صوتي سطح‌هاي ارتعاشي نظير خطوط لوله گاز و آب و … دارند. از آنجا كه فايبر گلاس (glass fiber) و پشم شيشه (mineral wool) كه معمولاً به عنوان مواد جذب كننده صدا در پوشش دهنده‌ها به كار مي‌روند، عايقهاي خوبي براي حرارت هستند پس اين پوشش دهنده‌ها هم به عنوان عايق حرارتي و هم عايق صوتي مي‌توانند به كار روند. 
كاربرد محفظه‌هاي بسته بيشتر مواقع براي احاطه كردن يك وسيله ارتعاشي مدوله صوت است تا صوت انتشار يافته كه به يك دريافت كننده صوت (receiver) در خارج از محفظه مي‌رسد كاهش يابد و از اين محفظه‌ها بسيار كم براي احاطه كردن دريافت كننده صوت (ممكن است يك وسيله حساس باشد) به منظور كاهش صوت منتشر شده از يك منبع خارج از آن كه به دريافت كننده مي‌رسد استفاده مي‌شود. 

كنترل فعال صوت (Active control of Sound)
در اين قسمت كنترل فعال صوت منتقل شده از ميان صفحات كه باعث ارتعاش آن صفحات نيز مي‌شود مورد بررسي قرار گرفته و كنترل صوت انتشار يافته در فضا توسط كنترل ارتعاشات صفحه‌اي كه ميدان صوتي از آن عبور كرده يا مجاور آن است، صورت مي‌گيرد. 
البته روشهاي كنترل ديگري هم براي كنترل ارتعاشات صوتي درفضا وجود دارد. مثلاً يك روش استفاده از تعدادي بنلدگو (Speaker) است كه صوتي با فاز مخالف در فضا ايجاد كنند و در نهايت ميدان كلي صوتي كاهش يابد. اما اين روش در عمل به تعداد زيادي بلندگو نياز دارد و به صورت كلي غير قابل اجرا است. 
در اين جا همانطور كه در مقدمه به آن اشاره شد كنترل فعال صوت انتقال يافته از ميان صفحات بوسيله كنترل ارتعاشات آن صفحه در حالت مختلف و موارد مربوط به آن تحت بررسي قرار خواهد گرفت. 

۱- كنترل فعال انتقال صوت از ميان يك صفحه مستطيلي
به منظور بررسي كنترل فعال انتقال صوت بوسيله قرار دادن محركهايي روي صفحه‌اي كه انتقال صوت از ميان آنها صورت مي‌گيرد و كنترل ارتعاشات آن، آزمايشهايي توسط توماس
(D.R. THOMAS) و ديگران انجام شده است كه در اينجا شرح داده مي‌شود. 
براي انجام اين آزمايش (مطابق شكل ۱) از دو اتاقك مجزا، كه ميان آنها محلي براي قرار دادن صفحه مستطيلي وجود دارد استفاده شده است. اتاقك سمت راست با حجم m3152 براي قرار گرفتن منبع ايجاد صوت و اتاقك سمت چپ با حجم ۳ m152 براي قرار گرفتن منبع ايجاد صوت و اتاقك سمت چپ با حجم ۳m348 براي قرار گرفتن تعدادي ميكروفون ( كه مقدار صوت رسيده به آنها را اندازه مي‌گيرند) در نظر گرفته شده است . صوت ايجاد شده توسط منبع صوتي به صفحه مستطيلي برخورد مي‌كند و باعث ارتعاش آن مي‌شود و اين ارتعاشات باعث انتقال صوت به اتاقك سمت راست مي‌شود و اين صوت پس از عبور از فضاي اين اتاقك به سيم‌پيچ (Coil) كه به عنوان محرك (actuator) بر روي صفحه مستطيلي قرار گرفته‌اند ارتعاشات اين صفحه كنترل مي‌شود. موقعيت محرك‌ها مطابق شكل ۲ به صورت زير است:‌
محرك اول در cm 45=x و cm 25=y
محرك دوم در cm 5/16 و cm20=y
محرك سوم در cm27=x و cm 63=y

عتیقه زیرخاکی گنج