IMG_2849
IMG_2852
IMG_2854
IMG_2939
IMG_3036
IMG_3646
IMG_6873
IMG_6884
IMG_6890
IMG_6891
IMG_6898
IMG_6909
IMG_6915
lab_1
WP_20131217_010
zbliz (1)
zbliz (13)
zbliz (15)
zbliz (16)
zbliz (35)
zbliz (39)
tmic
Quad
mbc
Previous Next Play Pause

Aktywna redukcja hałasu urządzeń poprzez sterowanie drganiami ich obudów

Projekt sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer DEC-2012/07/B/ST7/01408.

 

 

Cel projektu

Celem projektu badawczego było przygotowanie podstaw teoretycznych do zaproponowania tzw. aktywnych obudów urządzeń. Opracowano spójną metodę redukcji hałasu bezpośrednio przy źródle urządzenia o cienkościennej obudowie.

Tło

Maszyny i urządzenia są często dominującym źródłem hałasu w otoczeniu człowieka. W skali przemysłowej, wysoki poziom dźwięku może prowadzić do utraty słuchu lub innych problemów zdrowotnych. Urządzenia domowe również mogą być źródłem hałasu, choć nie charakteryzują się poziomem dźwięku, który wprost zagrażałby zdrowiu. Mogą one jednak skutecznie utrudniać pracę lub wypoczynek. Częstym sposobem ograniczenia nadmiernego hałasu urządzeń są metody pasywne. Jednak są one nieskuteczne dla niskich częstotliwości. Często nie można ich też zastosować ze względu na nadmierne zwiększenie wymiarów i masy urządzenia, a także ryzyko przegrzania. Kiedy możliwości metod pasywnych zostają wyczerpane, alternatywnie zastosować można metody aktywne. Skutecznie uzupełniają one metody pasywne w ich najsłabszych punktach - niskim paśmie częstotliwości oraz problemach związanych z odprowadzaniem ciepła.

W klasycznej aktywnej redukcji hałasu stosowane są głośniki i mikrofony w celu osiągnięcia redukcji, jednak w przestrzeni trójwymiarowej często skutkuje to utworzeniem jedynie lokalnych stref ciszy. W przypadku hałasu urządzeń, redukcja globalna jest zdecydowanie bardziej pożądana. W tym celu można zastosować aktywną strukturalną redukcję hałasu, w której stosowane są wzbudniki drgań redukujące samą emisję akustyczną drgającej struktury.

Wyniki projektu

Ze względu na bardzo dużą złożoność obiektu spowodowaną wzajemnymi oddziaływaniami wibroakustycznymi, badania podzielono na trzy etapy. W pierwszym etapie rozpatrzono obudowę o sztywnej konstrukcji minimalizującej zmienność warunków brzegowych ścian pod wpływem drgań ścian sąsiednich. W drugim etapie badano obudowę elastyczną ze wszystkimi możliwymi oddziaływaniami. W trzecim etapie badano typowe dostępne na rynku urządzenie o cienkościennej obudowie, lecz skomplikowanej konstrukcji, w tym przetłoczeniach, otworach wentylacyjnych, zaczepach dla mechanizmów wewnętrznych i złożonym niestacjonarnym hałasie - pralkę automatyczną. Opracowano modele matematyczne pojedynczych ścian i całej obudowy uwzględniające oddziaływania wibroakustyczne, optymalizowano rozmieszczenie elementów wykonawczych i pomiarowych oraz elementów pasywnych zwiększających izolacyjność akustyczną (był to temat ujawniony w trakcie realizacji projektu, nieplanowany wcześniej we wniosku, zakończony zgłoszeniem patentowym), zaprojektowano i przeanalizowano szereg struktur i algorytmów sterowania oraz wymiany danych, przeanalizowano właściwości układów dynamicznych i algorytmów oraz wyprowadzono szereg warunków. W wyniku realizacji projektu wykazano oraz potwierdzono przeprowadzoną w laboratorium analizą metrologiczną wg obowiązujących przepisów, że dla każdego typu aktywnej obudowy z zastosowaniem zaproponowanych technik możliwa jest znacząca redukcja globalna hałasu w całym pomieszczeniu, w którym znajduje się generujące hałas urządzenie lub maszyna, sięgająca 10 dB nawet dla złożonych hałasów.

Zespół projektowy

Kierownik:

  • prof. dr hab. inż. Marek Pawełczyk

Wykonawcy:

  • prof. dr hab. inż. Jerzy Klamka
  • prof. dr hab. inż. Adam Czornik
  • dr inż. Dariusz Bismor
  • dr inż. Janusz Wyrwał
  • dr inż. Radosław Zawiski
  • dr inż. Krzysztof Mazur
  • dr inż. Józef Wiora
  • mgr inż. Sebastian Kurczyk
  • mgr inż. Stanisław Wrona

Plakat