Art Noxon es un ingeniero acústico totalmente acreditado con títulos de Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica / Acústica y Física. Un ingeniero profesional desde 1982, tiene licencia en Oregon para ejercer la ingeniería en el dominio público con el área de especialidad de la acústica. Un prolífico inventor, desarrolló y patentó el icónico TubeTrap, el original receptor de trampa de graves / agudos, otros 150 dispositivos acústicos y el recuento. Profesor, escritor y profesor de acústica, ha presentado 7 artículos de AES, numerosos artículos de revistas, libros blancos y blogs. Es presidente de Acoustic Sciences Corporation, la compañía que fundó en 1984.
Limp Mass Membrane Bass Traps?
4 de febrero de 2014
La fórmula fo = 170 / a menudo se recomienda a las personas que diseñan trampas de membrana de bajo. Una trampa de membrana es generalmente una caja amplia y poco profunda montada en la pared con el lado frontal de la caja cubierto por una lámina fina, una membrana hermética de material.
Ver Home Recording Studio, Gervais, Fig 9.10 (Panel Trap Formula). Este tipo de trampa de graves es esencialmente una trampa de graves montada en una sola pared.
A) Limp Mass Membrane
Hay dos tipos de membranas, una es una verdadera masa flácida como MLV y la otra es una delgada lámina de madera. La fórmula original es en realidad solo apropiada para membranas de masas flácidas verdaderas, fo = 170 /. El (m) término es el peso superficial (lb / sqft) de la membrana que cubre la cavidad de aire y (d) es la profundidad de la cavidad de aire (pulgadas).
Ejemplo:
Tenemos una trampa de pared montada en la pared de 3 'por 6' con una cavidad profunda de 10 ". Usando MLV de 1/16 de pulgada (1 lb por pie cuadrado) para la masa flácida se calcula la frecuencia resonante usando la fórmula básica: fo = 170 / = 170 / = 54 Hz.
Esta fórmula solo es útil para membranas de masa blando de gran superficie.
B) membrana de panel delgado
Los experimentadores (Engineering Noise Control, Bies y Hansen, 4th Ed, 2009, CRC Press, Ecuación 8.55) con trampas de membrana estilo panel han tenido que hacer un ajuste a la fórmula tradicional de masa flácida porque siguen midiendo frecuencias de resonancia que son más altas que la fórmula predice. La fórmula ajustada empíricamente aumenta la frecuencia de resonancia en aproximadamente 1/3.
fo = 1.34 x 170 / = 228 /
De nuevo, m es el peso superficial del panel delgado (lb / sqft) y d es la profundidad de la cavidad de aire (pulgadas).
¿Por qué el cambio? La fórmula original es teórica, basada en una masa infinitamente amplia sobre un espacio de aire infinitamente ancho. En otras palabras, no hubo efectos de borde. Pero en el mundo real hay efectos de borde. El panel o la membrana está rígidamente unida al aire a un marco alrededor del borde, lo que significa que la sección del panel cerca del borde no es tan libre de moverse bajo presión como la zona más central. El resultado neto es que tenemos menos peso moviéndose en el mismo colchón de aire y eso significa una frecuencia de resonancia más alta.
Si tenemos un panel, el efecto de borde de masa ligera es más fuerte que si tuviéramos una masa de cojera tipo MLV. Un panel es más rígido alrededor del borde clavado que una hoja de masa flácida, lo que explica que los paneles tengan un efecto de borde más fuerte, una masa efectiva menor en comparación con la masa de flotación de peso equivalente.
Ejemplo:
Para una trampa delgada de panel de madera contrachapada de ¼ "(0.7 lb / sqft) en un espacio de aire de 10" tenemos que usar la versión de panel delgado de la fórmula de trampa de membrana: fo = 228 /.
fo = 228 / = 86 Hz
Si hubiésemos usado la fórmula de masa inerte fo = 170 / hubiéramos predicho:
fo = 170 / = 63 Hz, que habría sido demasiado bajo.
La frecuencia pronosticada para una trampa de membrana de masa blanda debe usar la fórmula de membrana original fo = 170 / mientras que una trampa de membrana de panel delgado debe usar la fórmula modificada fo = 228 /
C) Mejoramiento isotérmico
Si la cavidad de aire está rellena con aislante de guata, el material de fibra de vidrio ligero que normalmente viene en rollo y cuando está expandido pesa aproximadamente 0.4 lb / pie, el aire en la cavidad cambia de aire adiabático a isotérmico. Las cavidades de aire isotérmicas son más blandas que las cavidades aéreas adiabáticas.
El relleno de la cavidad con aislamiento de guata distribuye los disipadores de calor por toda la cavidad de aire, lo que elimina el calentamiento del aire cuando se comprime o se enfría al expandirse. El aire isotérmico se mantiene a una temperatura constante y no desarrolla las contrapresiones térmicas debido al calentamiento y enfriamiento que experimenta el aire regular con las presiones alternas de las ondas de sonido.
Cuando la fórmula de membrana de masa blando se convierte en una cavidad de aire isotérmica,
la frecuencia se reduce al 84% de la fórmula adiabática: fo = 143
Cuando la fórmula de la membrana del panel delgado se convierte en una cavidad de aire sotérmica,
la frecuencia también baja al 84% de la fórmula adiabática: 192 /.
Ejemplos:
Agregue aislamiento de guata a nuestra trampa de membrana de masa blanda, 1 lb / pie cuadrado sobre 10 "de cavidad de aire reduce la frecuencia de resonancia: fo = 143 = 143 = 45 Hz
Rellenamos la cavidad de aire de 10 "de una trampa de membrana de panel fino de ¼" con aislamiento de guata para obtener una frecuencia más baja para la misma unidad de tamaño: fo = 192 / = 73 Hz.
D) Trampa de graves doble cara
A veces es interesante hacer una trampa de graves de doble cara. Es mucho más ligero y absorbe el doble de potencia de bajo. En lugar de colgar contra la pared, se monta perpendicularmente a la pared para que ambos lados puedan reaccionar a la presión de los bajos, o se monta en diagonal en la esquina. También se puede volar por encima en el espacio abierto de habitaciones más grandes. La única diferencia entre la trampa de pared de membrana simple y la trampa de espacio de doble membrana es que la trampa de espacio se construye el doble de profundidad.
Esta trampa de graves de doble cara de membrana no empuja contra la pared cuando la onda de graves está siendo absorbida. La presión del bajo empuja igual y opuesta a ambos lados de la trampa de doble membrana al mismo tiempo, por lo que no transfiere el impulso a la pared a la que está conectado.
Si la trampa de doble cara está cubierta con masa flácida en ambos lados y tiene una cavidad de aire de D pulgadas de profundidad, entonces la fórmula de membrana de masa inerte fo = 170 / puede usarse siempre que d sea igual a la mitad de la profundidad D del bajo de doble pared trampa, d = D / 2.
Si la trampa de doble cara de la membrana está hecha de paneles delgados, entonces se usa la fórmula del panel delgado: fo = 228 / donde d = D / 2, la mitad del espacio entre los paneles.
La cavidad isotérmica usará las fórmulas de trampa isotérmica, donde d = D / 2.
Esta fórmula es para una trampa de graves con un panel de sonido montado cerca pero no tocando la parte posterior de la membrana. Este panel debe mantenerse rígidamente en su posición o de lo contrario la presión del bajo hará que vibre y no absorberá demasiado sonido.
Si la cavidad de aire restante de cualquiera de las trampas se rellena o se rellena con aislamiento de guata suelta, la cavidad de aire cambia de una cavidad adiabática a una cavidad de aire isotérmica mucho más blanda. Debido a que el colchón de aire dentro de la trampa es más suave, la fórmula de frecuencia resonante es más baja y la fórmula es fo (isotérmica) = 143 /, donde d = D / 2, la mitad del espacio entre las dos hojas de peso idénticas.
E) Cambio de volumen de aire
Probemos algo más. Cuando trabajamos con presiones de bajos, siempre que la dimensión de la zona de presión sea de 1/10 de longitud de onda, su forma no tiene mucha importancia. Si estamos tratando de alcanzar 60 Hz, la longitud de onda es de aproximadamente 20 'y la longitud de onda de 1/10 es de 2'. Esto significa que podemos hacer variaciones menores en la geometría de la cavidad de aire, dentro del rango de 2 'que da como resultado cambios globales de volumen mientras se retiene la misma membrana y podemos cambiar la frecuencia de resonancia.
Ejemplo:
Si pudiéramos agregar una cavidad de 6 "de ancho alrededor del borde del panel, pero manteniendo el panel del mismo tamaño, agregaremos ½ 'x (6 + 3) x 2 = 9 pies cuadrados al volumen de aire detrás del panel , que ya era de 18 pies cuadrados. Esto es lo mismo que cambiar la profundidad del panel de 10 "a 15".
Ahora añadimos la guata isotérmica en el volumen de aire ampliado para ablandar la fuente de aire, tenemos fo = 192 / = 59 Hz, bastante cerca de los 60 Hz que estábamos tratando de alcanzar.
F) La cavidad de aire
Todas estas trampas de membrana son en realidad una masa en la parte superior de un resorte con cierta resistencia añadida, esencialmente un circuito de serie LRC. La presión del sonido empuja la membrana que se mueve. A medida que se mueve, empuja el aire a través de la almohadilla resistiva de flujo que se encuentra justo debajo de la superficie de la membrana. A medida que el aire fluye a través de la almohadilla, se produce fricción y se pierde energía. Luego, el aire que fluye a través de la almohadilla empuja hacia la cavidad de aire interna y comprime el aire de la cavidad. La membrana móvil (masa) y la cavidad de aire (resorte) están separadas por una resistencia de flujo de aire que absorbe energía del movimiento de aire entre la membrana y la cavidad.
La adición de aislamiento de guata en la cavidad se realiza principalmente para cambiar la cavidad de una cavidad adiabática ordinaria a una cavidad de aire isotérmica más blanda, que tiene el mismo efecto que si la cavidad se agrandara. A menudo se dice que la adición de aislamiento de la guata a la cavidad de aire se realiza con el fin de aumentar el efecto de absorción del sonido. El aislamiento de la batería en la cavidad reduce la constante del muelle, lo hace más suave, lo que permite que pase más aire a través de la resistencia para la misma presión de aire dada fuera de la trampa de la membrana. En ese sentido, agregar aislamiento de la batería permite que la trampa absorba más sonido.
Y en un segundo sentido, agregar bloque a la cavidad agrega la absorción de sonido a la cavidad, pero solo en el rango de frecuencia medio bajo donde la batería ya no proporciona la condición isotérmica al aire en la cavidad. Por lo general, esta calidad de absorción de graves no es útil porque es el bajo más bajo el que necesita absorción y, en segundo lugar, debido a la ley de masa de flácido, pasa menos energía de bajo a través de la membrana en los registros de bajos superiores.
G) Agregar el factor de amortiguación
¿Cuál es el factor de amortiguación adecuado para una trampa de graves? ¿Cuál es el factor de amortiguación y cómo lo medimos? Esencialmente, el factor de amortiguación es el% o fracción de energía perdida por ciclo. Si tenemos un factor de amortiguación ligera, la membrana se mueve con facilidad y requiere muchos ciclos para absorber cierta cantidad de energía. Si tenemos un fuerte factor de amortiguación, la membrana apenas se mueve debido a la fricción.
Esta es una pregunta antigua. En general, la regla es no usar un factor de amortiguación de la luz. Cuanto mayor sea la resistencia, más potencia se transfiere a la resistencia. Pero si es demasiado alto, no se transfiere potencia. La resistencia ofrecida por un panel de sonido ubicado directamente debajo de la membrana es un amortiguador de velocidad, en el que la membrana empuja el aire hacia adelante y hacia atrás en la pared del panel de sonido. La mayoría, pero no toda la amortiguación, es la amortiguación de la velocidad. Parte de la amortiguación depende del desplazamiento, como con la amortiguación de capa limitada.
El factor de amortiguación crítico se logra cuando la energía del sistema se reduce a cero lo más rápido posible, pero sin ningún sobreimpulso o vibración. Si el factor de amortiguación se establece en ½, cuando se golpea el sistema, solo hay un sobreimpulso inicial con un resorte muy pequeño y lento y luego la energía desaparece. Esta configuración de ½ factor de amortiguación permite que la membrana responda rápidamente a los transitorios también y a las frecuencias.
Entonces, junte la trampa de membrana y pruébela. Golpéalo. Si no retrocede en absoluto, está demasiado amortiguado y necesita más libertad de movimiento. Aligere la carga de fricción y golpee nuevamente. Si vibra, está amortiguado y necesita agregar más fricción. Golpee nuevamente y suena muerto y solo un sobreimpulso seguido de un regreso lento al centro, ese es el factor de amortiguación deseable.
LMV o membranas de masa flácidas se comportan muy bien de esta manera. Pero las trampas de membrana de paneles ligeros no. Si los golpeas, vibran como un tablero vibrará. Pero eso está en un registro mucho más alto. En este caso, buscamos frecuencias muy bajas, en el rango de 40 a 60 Hz. Un golpe más suave estimulará mejor los registros más bajos solamente. Usa la curación de tu puño en lugar de tu nudillo para dar el golpe.
or eso recalco la importancia de medir "in situ" la sintonía a la qe han quedado por si hay que retocarlo hasta que trabaje en donde queremos)