طول موج[۵] : 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[۶] : عبارت است از مقدار انرژی خروجی از یک منبع در واحد زمان که با واحد وات (w) اندازه گیری می شود.
فشار[۷] : 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 می شود.
شدت[۸] : عبارت است از میزان انرژی صوتی که در واحد زمان بر واحد سطح عمود بر جهت انتشار موج میرسد و با واحد () اندازه گیری می شود.
امواج ساکن[۹] : 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 [۹-۷].
ساختمان گوش انسان
گوش 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 وسیله اندامهای داخلی به مراکز اعصاب شنوایی منتقل گشته و درنتیجه صدا شنیده می شود و عکسالعمل لازم صادر می شود [۹].
محدوده شنوایی
گوش انسان صداهایی که نوار فرکانس آن از ۲۰ 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 ۱۶۰۰۰Hz است. نوسانات آرامتر از ۱۶Hz به صورت لرزه احساس شده که در صنعت از آن استفاده میگردد. همچنین نوسانات بیش از ۲۰۰۰۰Hz را برخی از جانوران مانند سگ (تا ۳۰۰۰۰Hz) و خفاش (بیش از ۹۰۰۰۰Hz) میشنوند. به فرکانس صوتی پایینتر از ۲۰۰۰۰Hz فروصوت و به فرکانسهای بالاتر از ۲۰۰۰۰Hz 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 [۹].
انواع صوت
نغمه 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 [۹].
سرچشمههای صوتی
سرچشمههای نقطهای
به سرچشمههایی گفته می شود 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 [۹].
تأثیر شرایط محیطی بر صوت
شرایط 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
سرعت صدا وابسته به دمای محیط است. در دمای بالاتر سرعت صدا نیز افزایش مییابد. هرگاه دمای نزدیک سطح زمین بیشتر از دمای هوای بالای آن باشد (هنگام روز)، جهت امواج صوتی متمایل به بالا میشوند. بنابراین با ازدیاد سطح انتشار، انرژی کمتری به فرد شنونده در سطح زمین میرسد. در شب، هنگامی که دمای سطح زمین کمتر از دمای هوا است، به عکس، جهت انرژی امواج صوتی تمایل به پایین داشته، بنابراین با کم شدن سطح انتشار، انرژی صوتی بیشتری به فرد شنونده میرسد. هنگامی که هوای بالا گرمتر از هوای سطح باشد، امواج صوتی تمایل به خم شدن از محیط گرم به سمت محیط سردتر خواهند داشت. به همین دلیل همانند شکل انرژی صوتی مضاعفی از طریق انکسار، علاوه بر حرکت از طریق خط مستقیم به شنونده خواهد رسید [۹].
جذب صوت
اصولاً هنگامی انرژی صوتی جذب می شود که تبدیل به نوع دیگری از انرژی گردد. معمولاً این تبدیل انرژی، تبدیل به انرژی گرمایی بوده و مقدار بسیار کمی از آن به انرژی جنبشی تبدیل میگردد. براثر اصطکاک مولکولهای هوا با سایر مواد در اثر تحریک توسط انرژی صوتی و مقاومت مواد در برابر حرکت و تغییر شکل، انرژی صوتی تبدیل به انرژی گرمایی می شود. بدیهی است که این انرژی حرارتی تولید شده بر حسب وات بسیار بسیار اندک است همانطوری که توان انرژی صوتی بر حسب وات بسیار کم میباشد [۱۰،۱۱].
اتلاف انرژی صوت
موج صدا به سمت سطح ماده آکوستیکی حرکت می کند. مقداری از توان موج در هوا تلف شده و مقداری از آن در برخورد با سطح ماده منعکس می شود. باقیمانده انرژی موج که وارد ماده می شود دچار شکست می شود. همینطور مقداری از آن در داخل ماده تلف می شود. در حین عبور از ماده آکوستیکی نیز مقداری از انرژی در داخل خود ماده منعکس می شود و در پایان مقدار کمی از انرژی باقیمانده از موج صوتی عبور می کند [۱۲].
شکل (۱-۱) برخورد یک پرتو صدا با سطح ماده[۱۲]
ضریب جذب صوت
عبارت است از نسبت انرژی صوتی جذب شده به کل انرژی صوتی تابیده شده. از لحاظ تئوری بهترین ماده ایدهآل برای جذب، دارای ضریب جذب۱ خواهد بود که عملاً در طبیعت وجود ندارد. به طورکلی سطوحی که دارای ضریب جذب بزرگتر و یا مساوی ۵/۰ باشند، سطوح جذب کننده و سطوحی که دارای ضریب جذب کوچکتر یا مساوی۲/۰ باشند، سطوح بازتابنده به شمار میآیند [۱۲،۹].
عوامل مؤثر در ضریب جذب ماده
زاویه تابش:
با افزایش زاویه تابش ضریب جذب اضافه می شود تا اینکه به یک مقدار حدی میرسیم که در آن ضریب جذب به طور ناگهانی افت می کند.
فرکانس پخش موج صدا:
جاذبهای گوناگون دارای تواناییهای متفاوت برای جذب در فرکانسهای مختلف میباشند. مثلاً جاذبهای متخلخل توانایی بیشتری در جذب فرکانسهای بالا دارند ولی نوع رزونانسی در فرکانسهای پایین مؤثرتر میباشند.
ضخامت جاذب:
برای فرکانسهای پایین، زیر۵۰۰ هرتز، جاذبهای ضخیم جذب بالاتری نسبت به جاذبهای نازک دارند. بیشترین جذب هنگامی رخ میدهد که مواد جاذب در فاصله۵۲/۰ طول موج یا ضرایب فردی از این مقدار نسبت به یک سطح بازتابنده قرار گیرد.
فاصله هوایی در پشت جاذب:
با قراردادن یک فاصله هوایی در پشت جاذبهای متخلخل میتوان یک جاذب مؤثر برای فرکانسهای پایین به دست آورد.
چگالی جاذب :
به طورکلی صدا قادر است که در خلل و فرج مواد با چگالی بالا یا پایین به خوبی نفوذ کند. برای سطوح با چگالی پایین نفوذ بیشتر و برای سطوح با چگالیهای بالاتر انعکاس سطحی بالاتر و نفوذ کمتر میباشد [۱۳،۱۲].
روشهای اندازه گیری ضریب جذب صوت
روش لوله امپدانس
روش اول برای موجهای ساده، که موج به صورت مستقیم و عمودی به ماده برخورد می کند، مورد استفاده قرار میگیرد و ضریب جذب نرمال نامیده می شود. در این روش کافیست که نمونه به اندازهای بزرگ باشد که بتواند دیواره داخل لوله را لمس کند. یک موج صوتی هنگامی که در یک محیط مایع یا جامد منتشر می شود، مقداری از انرژی اش را از دست میدهد. این کاهش انرژی آکوستیکی به دلیل جذب صوت است. در جامدات، جذب امواج صوتی به دلیل نا خالصیهای شبکه، خواص فروالکتریکی و فرومغناطیسی، برهمکنش الکترون-فوتون، تاثیرات حرارتی و تشدید مغناطیسی هسته است [۹].
موج فرودی بر روی نمونه در یک نقطه فشار صوتی را ایجاد می کند که از رابطه زیر بدست می آید [۱۰].
(۱-۱) | = A |