Пористый абсорбер или резистивный звукопоглотитель

Выдержка из книги "Шум" Rupert Taylor.
"... вспомним, что втягивать в себя воздух сквозь сигарету труднее, чем сквозь пустую трубочку, это обусловлено именно трением или, точнее, силами вязкости. Воздух обладает определенной вязкостью, хотя гораздо меньшей, чем, например, нефть. Но нефть испытывает большое сопротивление, когда протекает даже по широкой трубе; воздух также испытывает большое сопротивление, протекая через очень узкую трубочку, или просачиваясь между волокнами табака в сигарете. Поэтому, если вблизи отражающей поверхности поместить слой или мат из волокнистого или ячеистого материала, силы вязкости будут сопротивляться движению частиц воздуха при сгущениях и разрежениях и энергия у отраженной волны будет отбираться. При этом может возникнуть неожиданное затруднение: если волокна в мате уложены слишком тесно, его поверхность окажется излишне плотной, и тогда встанет уже известная нам проблема — волны будут отражаться от наружной поверхности мата. Следовательно, при выборе плотности материала поглотителя требуется найти какое-то компромиссное решение. Как выяснилось, наиболее эффективны волокнистые материалы с плотностью 50—200 кг./м.куб. Очевидно, в ячеистых поглощающих материалах ячейки должны соединяться между собой открытыми порами.
Частота звука, вообще, играет определяющую роль в акустике. Как мы уже видели, большая часть звуков включает компоненты широкого диапазона частот с длинами волн примерно от 20 мм. до нескольких метров. Для низкочастотных звуков с длиной волны в несколько метров поглощение в волокнистом слое толщиной 20—30 мм. незначительно, но, если толщина слоя сравнима с длиной волны или даже превышает ее, поглотитель становится чрезвычайно эффективным. Увеличение толщины слоя на большой площади обойдется очень дорого; однако можно значительно улучшить поглощение, просто отодвинув пористый мат от отражающей поверхности. В этом случае усиление эффективности поглощения не связано, как при утолщении мата, с увеличением размеров области взаимодействия волны с волокнами; здесь действие волокон более эффективно потому, что на некотором расстоянии от отражающей поверхности движение частиц воздуха, совершающих низкочастотные колебания, более интенсивно. Поэтому силы вязкости со стороны волокон оказывают в этом месте большее воздействие.
Но самое странное начинается тогда, когда длина волны оказывается меньше толщины волокнистого слоя. Чем выше частота, тем меньшее расстояние проходят частицы в процессе своих колебаний (при заданном звуковом давлении) и, следовательно, тем меньше подвергаются действию сил вязкости; на некоторых частотах волокнистый слой ведет себя подобно пружине, что уменьшает его эффективность. К тому же с ростом частоты возрастает отражающее действие наружной поверхности мата.
Из сказанного очевидно, что частота имеет первостепенное значение для эффективности поглощения звука. Большая часть пористых поглотителей мало что дает для низких частот, эти поглотители очень эффективны для средних и высоких частот и несколько менее полезны при очень высоких частотах...
По сравнению с твердыми стенами, отражающими около 95 % энергии падающего на них звука, стена, покрытая волокнистым слоем и отражающая всего 10 или 20 %, казалось бы, поглощает очень сильно. Но так ли это? Никогда не следует забывать удивительное соотношение между громкостью и децибелами. В гл. 4 мы узнали, что падение интенсивности звука на 80 % уменьшает уровень всего на 7 дБ. Из гл. 5 выяснилось, что изменение уровня на 10 дБ, грубо говоря, соответствует увеличению или уменьшению громкости вдвое. Отсюда следует, что пористые материалы чудес не совершают: если уровень упавшего на стену звука 80 дБ, а отраженного — 73 дБ, то остался еще очень громкий звук...".