Struktury pochłaniające dźwięk można podzielić na materiały dźwiękochłonne oraz ustroje dźwiękochłonne. Do czynników mających wpływ na właściwości dźwiękochłonne należą:

  • struktura materiału,
  • jego faktura,
  • grubość,
  • uwarstwienie,
  • sposób mocowania do podłoża,
  • częstotliwość dźwięku,
  • kąt padania na materiał.

Główne cechy charakteryzujące materiały, wyroby oraz ustroje pochłaniające dźwięk to:

  • Częstotliwość rezonansowa – definiowana jako częstotliwość, dla której znajduje się maksimum pochłaniania danego ustroju (materiału, wyrobu),
  • Częstotliwościowy zakres (pasmo) działania,
  • Charakterystyka pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku w funkcji częstotliwości – przedstawiona dla pasm oktawowych lub tercjowych.

Materiały dźwiękochłonne mają najczęściej budowę porowatą lub włóknistą. Energia padającej fali dźwiękowej wskutek tarcia o włókna tkaniny lub ścianki kanalików tworzonych przez pory materiału częściowo zamieniana jest na energię cieplną.Własności pochłaniające takich struktur zależą od częstotliwości (słabo tłumią dla niskich, zaś dobrze dla średnich i wysokich częstotliwości) oraz od kąta padania dźwięku – najlepszą absorpcję zaobserwować można dla fali dźwiękowej padającej prostopadle na materiał. Skuteczną metodą pozwalającą na zwiększenie współczynnika pochłaniania dźwięku jest zastosowanie grubszej warstwy materiału oraz szczególnie dla niskich częstotliwości – zamontowanie go w większej odległości od ściany.

Po odpowiednim przetworzeniu materiały mogą zostać umieszczone jako okładziny na podłogach, sufitach lub ścianach, natomiast bez przetworzenia – mogą posłużyć jako wypełnienie ustrojów pochłaniających dźwięk. Wśród materiałów dźwiękochłonnych możemy wyróżnić : maty, filce, płyty z wełny skalnej, maty i płyty z włókna szklanego, elastyczne pianki poliuretanowe, włókniny tekstylne, płyty ze szkła piankowego białego. Materiały dźwiękochłonne w formie przetworzonej to na przykład dywany i wykładziny podłogowe, kotary i zasłony tekstylne, natryskiwane porowate tynki akustyczne, płyty z wełny mineralnej (skalnej lub szklanej), płyty drewnopochodne oraz wyprofilowane wykładziny z pianek poliuretanowych.

Współczynnik pochłaniania płyt z wełny mineralnej o różnej grubości:

wsp pochlaniania

Rys. 1 – Przykładowe wartości współczynnika pochłaniania materiału w zależności od jego grubości.


Ustroje dźwiękochłonne definiowane są jako konstrukcje wykonane z kilku materiałów, nie tylko dźwiękochłonnych, wyposażone w elementy do montażu na ścianach lub sufitach pomieszczeń. Ze względu na kształt, ustroje dźwiękochłonne dzieli się na płaskie (płytowe, membranowe, perforowane oraz ustroje szczelinowe) oraz przestrzenne, których szczególnym przypadkiem jest rezonator Helmholtza.

Zasada działania ustrojów dźwiękochłonnych opiera się na mechanice drgającego układu masa-sprężyna. Wśród nich natomiast można wyróżnić podgrupę ustrojów płytowych i membranowych oraz podgrupę opierającą się na sposobie działania rezonatora Helmholtza – należą do niej między innymi ustroje perforowane oraz szczelinowe. W przypadku pierwszej podgrupy elementem masowym jest płyta lub membrana, zaś sprężystym – pustka powietrzna. Dla rezonatorów Helmholtza masie odpowiada słup powietrza powstający w otworach panelu perforowanego lub innym przewężeniu, natomiast sprężynie – powietrze w pozostałej części rezonatora. Własności pochłaniające mogą zostać zwiększone poprzez zastosowanie materiału porowatego w miejscu występowania wysokich prędkości cząstek powietrza – w szyjce rezonatora Helmholtza lub nad płytą (membraną) ustroju płytowego (membranowego). Przy zastosowaniu perforacji o odpowiednio małej średnicy możliwe jest również wykorzystanie mechanizmu tłumienia opartego na tarciu, analogicznie jak dla materiału porowatego. Rezonans pochłaniania można stosunkowo łatwo wyznaczyć z wzorów teoretycznych (szczególnie dla ustrojów opartych na rezonansie Helmholtza) i tym samym zaprojektować ustrój dopasowany do indywidualnych potrzeb wynikających z charakteru pola akustycznego pomieszczenia. Absorbery typu rezonansowego dobrze sprawują się zarówno dla niskich, jak i średnich częstotliwości, zaś główne cechy wpływające na ich własności to kolejność, grubość i typ składowych materiałów konstrukcyjnych (w tym wkładki dźwiękochłonnej oraz płyty czołowej), głębokości ustroju (odległości od twardej powierzchni odbijającej) oraz dla ustrojów przestrzennych – wymiarów i ich rozmieszczenia.

Tab. 1 - Klasyfikacja materiałów, ustrojów i wyrobów dźwiękochłonnych [1].

Klasyfikacja ze względu na rodzaj surowca
Klasyfikacja ze względu na właściwości akustyczne
Klasyfikacja ze względu na konstrukcję
Materiały i wyroby tekstylneWysokoczęstotliwościowePłytowe
Wełny, maty i płyty z materiałów włóknistychŚrednioczęstotliwościoweMembranowe
Materiały, płyty i wyprawy porowateNiskoczęstotliwościowePerforowane
Materiały i wyroby z tworzyw sztucznychSzerokopasmoweSzczelinowe
Wąskopasmowe (selektywne)Pochłaniacze przestrzenne
Rezonatory Helmholtza

Przykładowe charakterystyki pochłaniania różnych typów materiałów oraz ustrojów dźwiękochłonnych:

wspł

Rys. 2 -  Przykładowe wartości współczynnika pochłaniania materiału w zależności od jego rodzaju.