Theo Rajaram và cộng sự [97], để đo tổn thất truyền âm (STL) qua kết cấu tấm kim loại cũng như composite sandwich phải có hai phòng tiêu chuẩn: phòng phát và
phòng thu có thể tích tối thiểu mỗi phòng vào khoảng 70 - 80m3 và đặc tính vang tuân theo [106 - 109]. Đối với các nghiên cứu cơ bản về ứng xử của kết cấu tấm dưới tác dụng của nguồn âm thanh, yêu cầu nguồn âm phải được xác định rõ ràng. Đây là cơ sở để xây dựng một mô hình đo tổn thất truyền âm (STL) quy mô nhỏ với độ chính xác cao ở các dải tần số thuộc băng tần quãng tám. Mô hình cho phép đo STL có thể lặp lại và tái thiết được. Tuy nhiên, chi phí và không gian cần thiết cho một hệ thống thí
117
nghiệm có quy mô lớn như vậy là rất cao và khó thực hiện. Do vậy, một số hệ thống đo STL quy mô nhỏ được mô tả và thử nghiệm trong các nghiên cứu [91], [95] và [96]. Các hệ thống này đã tiến hành đo STL qua các kết cấu màng mỏng và tấm composite Graphite/Epoxy sử dụng hai phòng vang (phòng thu và phòng phát) quy mô nhỏ gồm hai hình hộp giống nhau (thể tích mỗi phòng là 1,4m3). Trong một số trường hợp khác, các tác giả đã sử dụng phòng có thể tích 6,9m3 hoặc thể tích của phòng vang vào khoảng từ 12m3
đến 16m3 [97] hoặc Jackson trong [85] đã xây dựng phòng vang có hình dạng bất bình thường với thể tích 9,68m3
với chi phí thấp.
Một yêu cầu quan trọng liên quan đến phòng vang quy mô nhỏ là trường âm thanh phải là trường khuếch tán trong phòng. Độ khuếch tán là thước đo mức độ phân bố âm thanh đồng đều trong phòng và được đặc trưng bởi hai tiêu chí: (a) - Độ khuếch tán theo không gian và (b) - Độ khuếch tán theo hướng [87].
Độ khuếch tán theo không gian đánh giá sự đồng đều trong phân phối năng lượng âm thanh tại mọi điểm trong phòng, nó phụ thuộc và thời gian vang. Thời gian vang trong các phòng đo STL được xác định từ 2 - 10 giây [94]. Trong các phòng có quy mô nhỏ, thời gian vang dưới 2 giây [91]. Độ khuếch tán theo hướng là thước đo tính ngẫu nhiên của các góc tới và nó được cải thiện khi chuyển từ phòng có dạng hình học đều đến phòng có hình dạng bất thường có cùng thể tích [91], [110].
Hiện nay, ở Việt Nam chưa có phòng thí nghiệm tiêu chuẩn nào để nghiên cứu về truyền âm và đo tổn thất truyền âm qua các kết cấu kim loại và kết cấu composite. Trên cơ sở các phân tích ở trên, các nghiên cứu thực nghiệm đo tổn thất truyền âm qua các kết cấu tấm composite được thực hiện tại Trung tâm thí nghiệm thực hành, Trường Đại học Nha Trang, cộng tác với Viện đo lường Việt Nam [111]. Trước hết là thiết kế và chế tạo hai phòng: phòng phát và phòng thu đồng dạng hình học để thí nghiệm đo STL.
Phòng phát và phòng thu có kết cấu bằng thép, được đặt trên các dầm nổi gắn cứng với nền nhà. Tường phòng phát và phòng thu có chiều dày 100 mm, mặt trong các phòng là các tấm tôn thép lượn sóng. Giữa các tường được điền đầy lớp Foam - PU đảm bảo cách âm tốt. Tường vách ngăn giữa phòng phát và phòng thu có chiều dày 100 mm. Một cửa sổ được trổ chính giữa vách ngăn, có kích thước: 1067 mm x 1067 mm [97]. Biên ngoài của cửa sổ có gờ chặn để đỡ mẫu thử. Các tấm mẫu được cố định lên tường vách ngăn bằng các vít (gu zông) cấy; mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và vách ngăn được bơm đầy silicol đảm bảo kín tuyệt đối được mô tả như hình 5.1.
Kích thước phòng phát: Dài x Rộng x Cao = 2,06 x 3,7 x 2,1 (m); thể tích bằng 16 m3
118
Kích thước phòng thu: Dài x Rộng x Cao = 1,54 x 3,7 x 2,1 (m); thể tích bằng 11,97 m3.
Hình 5.1 Sơ đồ phòng đo tổn thất truyền âm.
Trong đó:
1. Nguồn âm phát (Loa): Loa cầu đa hướng 4292L B&K, dải tần số từ 50 Hz – 10.000 Hz;
2. Bộ tiền khuếch đại ZC 0032: Khuếch đại năng lượng của tín hiệu từ máy đo để đưa ra loa
3. Micro: Micro trường tự do 4189, đo mức áp suất âm L1 tại phòng phát 4. Micro: Micro trường tự do 4189, đo mức áp suất âm L2 tại phòng thu
5. Máy đo và phân tích âm thanh: 2270 B&K; máy khuếch đại công suất: 2734A. Đầu đo được đặt trên mặt phẳng song song với tấm mẫu thử.
Phân tích tín hiệu thu được từ 02 micro
Tín hiệu đo được là nguồn tạp âm hồng do (5) phát ra Phương pháp đo: đo mức áp suất âm thanh.
6. Máy tính (Laptop)
Phòng phát đáp ứng tiêu chuẩn ISO 3741-88 (E) [108]. Tổn thất truyền âm được xác định bằng phương pháp đo mức áp suất âm, phù hợp với tiêu chuẩn ASTM E 2249-02(E) [109].