การออกแบบกล่องคลอบเสียงขนาดใหญ่ (Large Acoustic Enclosure)

กล่องครอบลดเสียงขนาดใหญ่ (Large Acoustic Enclosure) ที่มีฉนวนซับเสียง (Sound-Absorbing) ภายใน

กล่องครอบลดเสียง ถูกนำมาใช้เมื่อขนาดของผนังของกล่องครอบ และ ปริมาตรของกล่องมีค่า resonant modes สูง ในช่วงคลื่นความถี่ที่สูง และวิธีการทางสถิติ ในการทำนายระดับเสียงภายใน และการสั่นสะเทือน และเสียงที่ดังออกมาจากผนังของกล่อง กล่องครบลดเสียงขนาดใหญ่นี้มักนำมาใช้ในการลดเสียงในอุตสาหกรรม ที่มีการส่งผ่านพลังงานเสียงได้หลายทาง ดังภาพที่ 1 โดยเสียงที่สามารถดังผ่านเส้นทางหลายทาง ได้แก่ (1) เสียงดังผ่านผนังของกล่องครอบลดเสียง (2) เสียงรั่วผ่านจุดเปิด (3) เสียงดังผ่านโครงสร้าง (structure-borne)

เสียงดังกลุ่มที่ 1 เป็นเสียงที่ดังผ่านผนังเกิดจากเสียงที่ดังมาจากการกระตุ้นของพลังงานเสียงภายในกล่องผ่านทางผนังของกล่องครอบเสียง ทำให้เกิ

ดเสียงดังกระจายออกมาจากผนังของกล่องครอบ เสียงที่ดังผ่านมาในลักษณะนี้เป็นที่เข้าใจ และสามารถ

ทำนายระดับเสียงที่ดังออกมาได้อย่างถูกต้องตามหลักวิศวกรรม

เสียงดังในกลุ่มที่ 2 เสียงที่ดังผ่านรูรั่ว

หรือช่องเปิดของกล่องครอบ เช่น ช่องเปิด หรือท่อระบายอากาศภายใน หรือช่องระหว่างประเก็นกันอากาศรั่ว

ของกล่องครอบ พื้น หรือ ประตูเปิดของกล่อง ซึ่งระดับเสียงจากการดังผ่านช่องเปิดเหล่านี้ ได้มีการศึกษา

และเป็นที่เข้าใจได้บ้าง แต่เป็นสิ่งที่ควบคุมได้ยาก

ส่วนเสียงที่ดังกลุ่มที่ 3 เป็น

เสียงที่ดังโดยการกระจายผ่านพื้นผิวที่เป็นของแข็งที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่สั่นสะเทือนภายในกล่องครอบ

แกน หรือ ท่อที่เจาะผ่านผนังของกล่องครอบลดเสียง หรือการสั่นสะเทือนของพื้นที่ไม่ได้ถูกกล่องครอบไว้ การลด

เสียงในกลุ่มนี้ยากที่จะทำนายถ้าไม่มีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเครื่องจักรที่มีการสั่นสะเทือนอยู่ตลอดเวลา ความพยายามที่จะลดเ

สียง ต้องเป็นผลจากการกันไม่ให้มีการเชื่อมต่อของโครงสร้าง หรือของแข็ง

ในการออกแบบ กล่องครอบลดเสียง

ควรมีการควบคุมเสียงที่ดังผ่านเส้นทางต่างๆ ดังที่กล่าวมานี้

การวิเคราะห์รูปแบบการทำนายเสียงที่ลดลงในคลื่นความถี่สูง

แหล่งกำเนิดที่อยู่ในกล่องค

รอบลดเสียงขนาดใหญ่ จะกระจายเสียงในระดับเดียวกันกับเมื่อแหล่งกำเนิดนั้นไม่มีกล่องครอบลดเสียงอยู่ เ

พื่อให้สามารถทำให้เสียงลดลงได้ในระดับมากๆ ต้องมีการหน่วง (dissipate) พลังงานเสียงในเปอร์เซ็นที่สูงใ

ห้กลายเป็นพลังงานความร้อนภายในกล่องครอบลดเสียงอย่างถูกต้อง

การทำนายระดับเสียงที่ลดลงภายใน

กล่องครอบเสียงขนาดใหญ่ โดยการคำนวณหาค่า Sound transmission ของกล่องครอบที่ผ่านผนัง (W_TW) , ค่า Sound transmission ที่ผ่าน silencer (W_TS) ,

ค่า Sound Transmission ที่ผ่านช่องเปิดต่างๆ (W_TG) และค่า Sound Transmission ผ่านโครงสร้าง Structure borne (W_SB)โดยเราสามารถประมาณค่า insertio

n loss ของกล่องครอบได้ตามสมการนี้

IL ≡ 10 log W_o/[W_TW + W_TG+ W_TS + W_SB] dB [1]

ถ้าเราสามารถออกแบบให้ก

ารลดเสียงผ่านผนังของกล่องครอบ และ silencer ได้ดีสามารถยุบค่าในสมการที่ [1] ได้ดังนี้

IL ≈ Rw + 10log (A/Sw) dB [2]

เมื่อ A = (S_wα_w + S_iα_i) โดยสมการจะใช้ได้ดีเมื่อค่าสัมประสิทธิ์ การดูดกลืน

เสียงของ lining (α_w ≈ 1)

S_w = Total interior wall surface

S_iα_i = total absorption in the interior in excess of the wall absorption (i.e. machine body itself)

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อ insertion loss ของกล่อง

ครอบลดเสียงได้แก่

1. Absorption coefficient ของ lining (α) ค่า IL จะเพิ่มขึ้น ถ้า ดูดกลืนจากการสะท้อนของเสียงมี มากขึ้น
2. ระยะทางระหว่างเครื่องจักร ถึงผนังของกล่อง ถ้าระยะทาง d ลดลง มากกว่า ค่าวิกฤต IL จะลดลง ที่ช่วงคลื่นความถี่ต่ำ
3. ความหนาของผนังข องกล่องเพิ่มขึ้น ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
4. ความหนาแน่นของผนัง (ρ_M) เพิ่มขึ้น ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
5. ความเร็วของคลื่นในทิศทางตาม longitudinal ของ ผนัง CL = ทำให้ค่า IL ลดลงที่ช่วงคลื่นความถี่ต่ำกว่า critical frequency (f_c)
6. ค่า critical frequency (f_c) ของผนัง f_c = c²/1.8C_Lh ถ้า f_c สูงขึ้นต่อความหนาแน่นของผนัง ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
7. การกระจายเสียงของผนัง เพิ่มขึ้นทั้งภายใน (α_i) และภายนอก (α_o) ทำให้ค่า IL ลดลง
8. ความกระด้าง และแข็งตัวของผนัง (stiffness) ทำให้ ค่า IL ลดลง
9. รูรั่วที่มากขึ้น ย่อมเป็นผลทำให้ IL ลดลง จึงต้องให้ความระมัดระวัง ในการออกแบบรอยต่อต่างๆ ที่เป็นของแข็ง

การต่อเชื่อมของโครงสร้างเป็นผลทำ ให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของการลดเสียง IL จะลดลง