Estudio experimental de la propagación acústica en guías periódicas de paredes rugosas

Abstract

The main objective of this work was to study experimentally the acoustic guide transmittances in periodic waves with rough walls. The motivation for this work stems from the potential applications with unconventional sound structures. To achieve this goal we use two different techniques: analysis of the Fourier spectra and measuring the transmittance. The guides were built from cardboard and wood, using straight and sinusoidal profiles. The experimental work was performed with basic automated instrumentation found in the physics laboratory of the faculty. The results from Fourier spectra allowed us to identify the effect on sound propagation due to material and geometry of the guide. The analysis of the transmittances led us to conclude that the smooth guide’s transmittance was affected by the change of material; in the cardboard identify distinct transmission and absorption bands were clearly identified, while in the wood these bands are modulated. With respect to the rough walls guides we noted that a greater loss on the cardboard, since this material is not compact. In the guides with substructure made of wood we have a lesser loss because the material is more compact; we can attribute the losses to the substructure in this guide. Finally in the guides with sinusoidal profile we noticed that the dephasing between structures produced significant changes; this effect can be attributed to the fact that the separation between the elements of the substructure is soft and the order (or lower) than the wavelength of the acoustic radiation in the frequency range analyzed. To our knowledge the results presented in this thesis have not been reported in the literature.

El objetivo principal del presente trabajo fue estudiar experimentalmente las transmitancias acústicas en guías de ondas periódicas con paredes rugosas. La motivación de este trabajo surge de las potenciales aplicaciones que tienen las estructuras acústicas no convencionales. Para lograr este objetivo usamos dos técnicas diferentes: análisis de los espectros de Fourier y medición de las transmitancias. Las guías se construyeron con cartón y madera, usando perfiles rectos y sinusoidales. El trabajo experimental se desarrolló con instrumentación básica automatizada que se encuentra en el laboratorio de física de la facultad. Los resultados derivados de los espectros de Fourier nos permitieron identificar el efecto producido sobre la propagación del sonido debido al material y a la geometría de la guía. El análisis de las transmitancias nos llevó a concluir que en las guías lisas la transmitancia se vio afectada por el cambio de material; en el cartón identificamos bandas bien definidas de transmisión y de absorción mientras que en la madera estas bandas presentan modulaciones. Con respecto a las guías con paredes rugosas observamos que tenemos una pérdida mayor en el cartón, dado que este material no es compacto. En las guías con subestructura construidas en madera tenemos una pérdida menor pues ahora el material es más compacto; podemos atribuir las pérdidas a la subestructura incluida en la guía. Por último en las guías con perfil sinusoidal nos dimos cuenta que el desfasamiento entre las estructuras producen modificaciones notables; este efecto se atribuye al hecho de que la separación entre los elementos de la subestructura es suave y del orden (o menor) que la longitud de onda de la radiación acústica en el rango de frecuencias analizado. Hasta donde sabemos los resultados presentados en esta tesis no han sido reportados en la literatura.