ZPŮSOBY MĚŘENÍ REZONANCE NANOVLÁKENNÉ VRSTVY A MEMBRÁNOVÝCH FÓLIÍ

1. ZPŮSOBY MĚŘENÍ REZONANCE NANOVLÁKENNÉ VRSTVYA MEMBRÁNOVÝCH FÓLIÍ Vypracovaly: Lenka Sedláková Jiřina Hovorková Vedoucí práce: Ing. Klára Kalinová, Ph.D

2. Cíl práce • Zjišťovaly jsme, jak ovlivňuje rezonanční frekvenci a činitel pohltivosti: • vzdálenost rezonančního prvku od odrazivé stěny, • plošná hmotnost materiálu, • zvolený typ podkladové mřížky (materiál a dostava), • druh vzorku (fólie versus nanovlákenná vrstva)

3. Teorie • zvuk je podélné nebo příčné mechanické vlnění prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem • frekvence tohoto vlnění leží v rozsahu přibližně 20 Hz až 20 kHz; za jeho hranicemi člověk zvuk sluchem nevnímá • prostředí, ve kterém se vlnění šíří, je obyčejně vzduch, který zprostředkuje spojení mezi zdrojem zvuku a jeho přijímačem, kterým bývá v praxi ucho, mikrofon nebo snímač

4. Rešerše • zvuková pohltivost je dána vlastnostmi povrchové vrstvy pohlcujícího předmětu a závisí na frekvenci zvuku; experimentálně se součinitel pohltivosti určuje z měření doby dozvuku • průzvučnost závisí nejen na materiálu stěny a frekvenci zvuku, ale značnou měrou i na tloušťce, plošné hmotnosti a konstrukci stěny • zařízení zesilující zvuk využitím rezonance se označuje jako rezonátor, lze jím pomocí rezonance zjišťovat existenci kmitání

5. Experiment • používaly jsme dvou-mikrofonovou impedanční trubici Brüel & Kjær typ 4206 • vzorky materiálu o průměru 33 mm jsme vkládaly do trubice s vnitřním průměrem 29 mm vždy podložené jedním druhem mřížky • pro takto připravené dvojice vzorků (materiál + mřížka) jsme použily tři nastavení přístroje (10, 20, 30 mm). Toto nastavení simuluje vzdálenost rezonančního prvku od odrazivé stěny. • provedly jsme celkem 72 měření (8 vzorků materiálu, 3 druhy mřížek, 3 vzdálenosti)

6. Parametry vzorků Fólie: • materiál PE • plošné hmotnosti: 5,2; 7,6; 9,4; 12,4 g.m-2 Nanovlákna: • materiál PVA • plošné hmotnosti: 5,7; 7,1; 9,4; 12,4 g.m-2 Mřížky: • materiál GL dostava 20,5 / 16 • materiál JU dostava 31 / 27 • materiál GL dostava 18,5 / 8,5

7. Dvou-mikrofonová impedanční trubice Brüel & Kjær typ 4206

8. Výsledky experimentu

9. Graf závislosti činitele zvukové pohltivosti na frekvenci pro různé vzdálenosti rezonančního prvku od odrazivé stěny (d = 10, 20, 30 mm) pro fólie o plošné hmotnosti 12,4 g/m2 s použitím mřížky č. 3 Vliv vzdáleností rezonančního prvku od odrazivé stěny na fólii

10. Vliv plošné hmotnosti - fólie Graf závislosti činitele zvukové pohltivosti na frekvenci pro různé plošné hmotnosti fólií (5,2; 7,6; 9,4; 12;4 g/m2) s použitím mřížky č. 2 a vzdálenosti rezonančního prvku od odrazivé stěny d = 20 mm

11. Vliv plošné hmotnosti – nanovlákenné vrstvy Graf závislosti činitele zvukové pohltivosti na frekvenci pro různé plošné hmotnosti nanovlákenných vrstev (5,7; 7,1; 9,4; 12;4 g/m2) s použitím mřížky č. 2 a vzdálenosti rezonančního prvku od odrazivé stěny d = 20mm

12. Vliv typu mřížky na nanovlákennou vrstvu Graf závislosti činitele zvukové pohltivosti na frekvenci pro různé mřížky (1, 2, 3) se vzdáleností rezonančního prvku od odrazivé stěny d = 30 mm pro nanovlákennou vrstvu o plošné hmotnosti 12,4 g/m2

13. Vliv druhu vzorku (nanovlákenná vrstva x fólie) Graf závislosti činitele zvukové pohltivosti na frekvenci pro fólii a nanovlákennou vrstvu o vzdálenosti rezonančního prvku od odrazivé stěny d = 20 mm pro plošnou hmotnost 12,4 g/m2 s použitím mřížky č. 2

14. Závěr 1 • S růstem vzdálenosti rezonančního prvku od odrazivé stěny materiál pohlcuje zvuk při nižších frekvencích. • S rostoucí plošnou hmotností nanovlákenných vrstev vzrůstá činitel zvukové pohltivosti. U fólií není téměř znát vliv plošné hmotnosti. • Mřížka ovlivňuje rezonanční frekvence jak zvukově pohltivého systému, tak i velikost činitele zvukové pohltivosti. S větší dostavou činitel zvukové pohltivosti méně kolísá než v případě nižší dostavy.

15. Závěr 2 • Dle předpokladu by rezonanční frekvence měla narůstat se snižováním plošné hmotnosti. Pokud je plošná hmotnost konstantní, neměla by se rezonanční frekvence měnit. Experiment však tento předpoklad ve většině případů nepotvrdil. • Nanovlákenné vrstvy mají vyšší hodnoty činitele zvukové pohltivosti než fólie.

16. Doporučení Experiment je pravděpodobně ovlivněn způsobem upevnění měřených vzorků v měřícím zařízení , což ovlivňuje napětí vzorku. Proto doporučujeme pro další výzkum provést měření samotné mřížky, vzorku (fólie nebo nanovlákenná vrstva) a dále zvláknit polymer přímo na mřížku. Případně zkusit jiné metody měření.

17. Děkujeme za pozornost