Звукоизоляция и звукопоглощение

Представим себе, что звуковая волна падает на бесконечную по размерам преграду — что с ней произойдет?

Очевидно, что часть энергии звуковой волны отразится от преграды, а другая часть пройдет сквозь нее, но если суммировать две эти части получим, что она меньше, чем количество падающей звуковой энергии:

I_пад ≥ I_отр + I_пр

Рисунок 1. Схема прохождения звука через преграду

Что же случилось с остальной частью звуковой энергии? — ведь мы не зафиксировали звуковой энергии, кроме энергии отраженной и прошедшей звуковой волны. Исходя из закона сохранения энергии можно предположить, что звуковая энергия преобразовалась в энергию другого вида. Если установить высокоточную термопару в толще преграды, можно отследить, что при воздействии звуковой волны, температура внутри ограждающей поверхности повышается, а значит часть звуковой энергии преобразуется в тепловую!

Таким образом, уравнение баланса звуковой энергии будет выглядеть следующим образом:

I_пад = I_отр + I_пр + I_погл

где I_пад, I_отр, I_пр, I_погл — интенсивности падающего, поглощенного, отраженного и прошедшего звука соответственно.

Рисунок 2. Прохождение звука через преграду

1 — падающая на конструкцию звуковая энергия; 2 — отраженная звуковая энергия; 3,5 — энергия, излучаемая колеблющейся конструкцией в смежные помещения; 4 — энергия структурного шума; 6 — энергия, трансформирующаяся в тепловую; 7— звуковая энергия, прошедшая через поры и неплотности; 8 — суммарная звуковая энергия, прошедшая через конструкцию.

Отношение интенсивности прошедшего звука к интенсивности падающего, называется коэффициентом звукопроводности:

τ = I_пр / I_пад

Величина, обратная коэффициенту звукопроводности, называется звукоизоляцией. Звукоизоляция характеризует процесс отражения звука и является мерой звуконепроницаемости преграды. Зависимость звукоизоляции от коэффициента звукопроводности записывается следующим образом:

R_w = 10 * lg (1/τ)

То есть, если какая-либо конструкция обладает показателем 50 дБ, это означает, что интенсивность звука при прохождении через эту преграду снижается в 100 000 раз!

Физический процесс перехода звуковой энергии в тепловую называется звукопоглощением, а мерой его измерения является коэффициент звукопоглощения:

α = (I_погл + I_прош) / I_пад

Коэффициент звукопоглощения зависит от свойств материалов — так материалы с большим количеством открытых пор обладают более высоким коэффициентом звукопоглощения, чем материалы с закрытой пористостью. В ГОСТе 23499–2009 вводится понятие индекс звукопоглощения α_w (частотно независимые значения коэффициентов звукопоглощения, соответствующие величине смещенной нормативной кривой на частоте 500 Гц (среднегеометрической частоте октавной полосы), в зависимости от величины которого материалу присваивается класс звукопоглощения.

ГОСТ 23499–2009

Таблица 1. Классы звукопоглощения

Класс звукопоглощения	Индекс звукопоглощения αw
A	0,90; 0,95; 1,00
B	0,80; 0,85
C	0,60; 0,65; 0,70; 0,75
D	0,30; 0,35; 0,40; 0,50; 0,55
E	0,25; 0,20; 0,15

Материалы, обладающие индексом звукопоглощения α_w ≤ 0,2, в соответствии с ГОСТ 23499–2009, не могут называться звукопоглощающими материалами.