ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ4 КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР
П 0 КИНЕМАТОГРАФИИ
л е н и н г р а д с к и й и н с т и т у т КИНОИНЖЕНЕРОВ
я. ш. ВАХИТОВ, В. В. ДАВЫДОВ,
В. С. МАНЬКОВСКИЙ, Н. А. СМИРНОВА, А. Д. ХОХЛОВ
\
АКУСТИКА СТУДИЙ И КИНОТЕАТРОВ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Под редакцией В. С. Маньковского
ЛЕНИНГРАД
1974
'Гео. публичная 1
,£>учно - техначегмя Г
УДК 534 6 ' 5иблиат«*И1 CQ C# |
ЭКЗЕМПЛЯР I
ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛ А [
л г- / 3*и?0
ь
Рекомендовано к изданию методической ко миссией электротехнического факультета 17/XII —
1974 г.
ЯШЭР ШАКИРОВИЧ ВАХИТОВ ВЛАДИМИР ВЕНИАМИНОВИЧ ДАВЫДОВ ВИКТОР СТЕПАНОВИЧ МАНЬКОВСКИЙ НИНА АНДРЕЕВНА СМИРНОВА АНДРЕЙ ДМИТРИЕВИЧ ХОХЛОВ
АКУСТИКА СТУДИЙ И КИНОТЕАТРОВ
Учебное пособие Под редакцией В. С. Маньковского
Редактор М. А . Неупокоева
Технический редактор /f. N . Голубева
Сдано в набор 15-Х-74 г. |
Подписано к печати М-54790 |
||
Формат 84 х 108/32 |
Объем 2 уч„-изд. л. |
||
Печ. л. 2 |
Тираж 2000 |
экз. |
Заказ 740. Цена 30 коп. |
|
ЛИКИ, 196126, |
Ленинград, |
ул. Правды, 13 |
ЛИКИ, 1974 г.
ВВЕДЕНИЕ
В данном руководстве приведены описания лабора торных работ, предусмотренных программой курса «Аку стика студий и кинотеатров». На выполнение их в учеб ном расписании отводится 20 академических часов.
Предполагается, что при выполнении лабораторных работ студенты глубже усвоят теоретические разделы курса, получат некоторые дополнительные знания и по знакомятся с различными методами акустических изме рений, имеющих непосредственное отношение к акустике помещений. Лабораторные работы позволят студентам познакомиться с порядком числовых величин, которые характеризуют тот или иной процесс, протекающий в за крытом объеме помещения.
В описании каждой из работ, кроме целевого назна чения, даются некоторые теоретические положения, явля ющиеся основой для проведения последующих измере ний. Рассматриваются существующие методы измерения данного параметра, а тот из них, который используется в лабораторной работе, излагается более подробно с опи санием установки, с помощью которой следует провести
эти |
измерения. |
I |
В целях конкретизации работы студента по обработке |
результатов измерения и по составлению отчета в описа нии каждой работы дается краткое содержание отчета. Контрольные вопросы и список литературы предназна чены для углубленной подготовки к проведению работ и
кустному отчету студента по каждой из них. После та кого отчета студенту зачитывается выполнение работ по данной лаборатории.
Успешное выполнение очередной лабораторной ра боты требует от студентов предварительной подготовки
кней, для чего используется как данное руководство, так и рекомендуемая литература. Проверка наличия та кой подготовки проводится преподавателем, после чего
1* |
3 |
студент может быть допущен к выполнению работы. Вто рым условием такого допуска является представление преподавателю полностью оформленного отчета по ранее
выполненной работе.
При начале данного цикла лабораторных работ сту дент должен ознакомиться с правилами техники безопас ности и, находясь в-лаборатории, неукоснительно их вы полнять. Необходимо помнить, что схему установки всегда следует собирать при выключенном источнике питания. Включение этого источника разрешается только после проверки схемы преподавателем или старшим ла борантом, принимающим участие в проведении работ.
Для устранения погрешностей в работе следует пом нить, что приемники и излучатели звука, работающие в установке, должны размещаться по возможности даль ше от поверхностей и предметов, могущих изменить кар тину звукового поля.
Результаты измерений по каждой части работы долж ны быть продуманы студентами и обязательно обсуж дены вместе с преподавателем, что необходимо для исключения возможных ошибок.
При сдаче зачета преподаватель проверяет самостоя
тельность в выполнении работы и составлении отчета, |
|
а также знания физических |
основ, аппаратуры и мето |
дики измерений, понимание |
результатов измерений, вы |
полненных по всем работам этого цикла.
Р а б о т а 1
ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
1. Цель работы
Целью работы является ознакомление с методикой измерения коэффициентов диффузного и нормального звукопоглощения, с порядком величин коэффициентов звукопоглощения некоторых материалов и влиянием условий их крепления на коэффициент звукопоглощения.
2. Общие сведения
При акустическом проектировании помещений необ ходимо знать коэффициент звукопоглощения различных строительных и специальных акустических материалов. При этом обычно предполагается, что волновое движе ние в помещении имеет эргодический характер, т. е. что амплитуды и фазы налагающихся друг на друга воли распределены более или менее хаотически, без наличия преобладающих направлений колебательного движения и симметрии в распределении амплитуд. Поэтому оче видно, что при таких расчетах следует использовать диф фузный коэффициент звукопоглощения материалов, пред ставляющий собой отношение звуковой энергии, погло щенной в материале, к^энергии, диффузно падающей на него.
Для измерения диффузного коэффициента звукопо глощения чаще всего используется реверберационный метод. Измерения по этому методу производятся в так называемых реверберационных камерах, имеющих срав нительно большое и заранее известное время ревербера ции. Для создания в камере более диффузного звукового
5
поля, ее объем выбирается достаточно большим (не ме нее 100 м3), а стены делаются непараллельными с глад кими, хорошо отражающими звук поверхностями.
До начала измерений материал, коэффициент погло щения которого требуется определить, вносится в каме ру, после чего производят измерение времени стандарт ной реверберации. По разности времени реверберации до и после внесения в камеру исследуемого материала вычисляется коэффициент звукопоглощения последнего.
Для того, чтобы внесение материала не снижало сте пени диффузности поля (за счет неравномерного распре деления поглощения), обычно берут три образца, кото рые размещают на поверхностях, образующих трехгран
ный угол.
Во избежание дифракционных явлений линейные раз меры образцов должны быть достаточно велики по срав нению с длиной волны звуковых колебаний, на которых производятся измерения. Края испытуемого материала закрывают. В противном случае возможно возникнове ние так называемого «кромочного эффекта», за счет ко торого вычисленный коэффициент поглощения может оказаться значительно завышенным.
Метод акустического моделирования позволяет использовать для определения диффузного коэффици ента звукопоглощения малые реверберационные камеры. Однако это возможно лишь на частотах, превышающих некоторую предельную частоту, определяемую из выра жения:
|
7,15-102 |
/„ р - |
( 1. 1) |
" у г |
где V — объем камеры, м3.
Для увеличения диффузности поля в камере приме няют измерительные сигналы с полосами частот в !/з— У2 октавы или типа воющего тона, а для устранения искажений формы звукового поля регистрирующий мик рофон располагают возможно дальше от источника звука и стен камеры.
Использование реверберационного метода часто огра ничивается большим уровнем помех в камере или в реальном помещении. Поэтому прибегают к определе нию относительного измерения интенсивности звука или
6
звукового давления при наличии и отсутствии в камере испытуемого материала.
Диффузный коэффициент звукопоглощения можно определить не только по результатам измерений времени реверберации, но и путем сравнения плотностей звуковой энергии в камере при установившемся режиме до и после внесения в неё исследуемого материала.
Известно, что плотность этой энергии выражается . равенством
|
|
= - Э " . |
0-2) |
где |
Ра •—- акустическая мощность источника звука; |
||
|
,4=<zS— суммарное |
поглощение звуковой |
энергии |
|
в камере; |
|
|
|
с0 — скорость звука в воздухе. |
|
|
|
Плотности звуковой |
энергии в камере перед внесе |
|
нием материала и после этого будут пропорциональны квадратам звуковых давлений р, определенных для каж
дого из названных случаев, т. |
е. будут равны |
соответ |
|||
ственно: |
|
|
|
|
|
|
£ o ,= W ; |
|
|
(1.3) |
|
|
E0t= k p f. |
|
|
||
|
|
|
|
||
На основании равенств (1.2) и (1.3) можно написать, |
|||||
что |
|
|
|
|
|
А — |
4Д, |
4/?. |
1 |
к\ |
|
|
c<>E0l |
с,,к |
Pi2 |
Pi |
|
А — |
4Я;, _ |
4Ра |
1 |
|
|
|
СоЯ(>2 |
сок |
Pi |
|
|
Исключая постоянные коэффициенты из равенств |
|||||
(1.4), можно убедиться, что разность |
|
|
|||
А 2 А, — Р± I2 - 1 А. |
( 1.5) |
||||
|
|
Р-з |
|
|
|
Учитывая, что испытуемый материал с площадью 5„ при размещении его на внутренних поверхностях камеры
7
занимает часть площади 5 ограничивающих камеру по верхностей, можно написать, что, если
A ^ a S , |
|
(1.6) |
то |
|
|
A2= a(S — |
|
|
После подстановки значений А\ |
и Аг из равенств (1.6) |
|
в равенство (1.5) не трудно найти диффузный |
коэффи |
|
циент испытуемого материала ам, как |
|
|
а. __ [Ы л)2-1] Л |
a. |
(1.7) |
Su |
|
|
Таким образом, как это видно из формулы |
(1.7), для |
|
определения диффузного коэффициента поглощения до статочно произвести измерение звуковых давлений в ка мере или пропорциональных им напряжений на выходе измерительного микрофона, помещенного в камеру, при отсутствии и наличии в ней испытуемого материала.
Другой более простой способ оценки свойств звуко поглощающих материалов —это измерение коэффициента поглощения при нормальном падении плоской звуковой волны. В этом случае для измерения коэффициента поглощения применяется метод анализа стоячих волн, образующихся в трубе, один конец которой зайрыт, а у другого располагается источник звука. Благодаря интерференции между прямой и отраженной от закры того конца волной, внутри трубы образуются так назы ваемые псевдостоячие волны.
Очевидно, что при полном отражении энергии от за крытого конца трубы амплитуды звукового давления в точках узлов и пучностей стоячей волны будут равны соответственно нулю и удвоенной амплитуде прямой вол-
ны (2р), а коэффициент отражения в этом случае может быть определен по формуле
Рмакс Рмин |
2 |
0 . 8) |
|
I =1. |
|||
£макс“1Рмин |
|||
|
|
Если отражение будет неполным, то звуковое давле ние в точках пучностей будет уменьшаться по сравнению
со случаем полного |
отражения, а в узловых |
точках — |
возрастать, что, как это следует из равенства |
(1.8), при |
|
водит к уменьшению |
Отсюда следует, что коэффи |
|
8 •
циент поглощения при нормальном падении волны может быть определен из равенства
( Рмакс Рмин \2 |
(1.9) |
А*макс“НРмин / |
|
Приведя правую часть равенства к общему знамена телю, можно получить
4/7,максРмин |
( 1. 10> |
|
(Рмакс-ЬЛшн)2 |
||
|
или после деления числителя и знаменателя дроби pa венства (1.10) на ршт
4R |
l l . 11) |
a±-(f>+l)2■> |
где R — отношение давлений, измеренных в точках мак симума и минимума псевдостоячей звуковой волны в трубе.
Измерение звуковых давлений должно производиться так, чтобы не было искажения формы звукового поля внутри трубы. Поэтому для таких измерений необходи мо применять малогабаритный измерительный микрофон или специальный акустический зонд, представляющий собой тонкую длинную трубочку, один конец которой вводится в измерительную трубу, а у другого конца нахо дится микрофон. Так как напряжение на выходе микро фона пропорционально действующему на его диафрагму давлению, то величину R можно найти, как отношениенапряжений на выходе микрофона в пучности и узле волны, т. е. как
Я |
И « акс_ . |
0 . 12) |
|
Ь'мин |
|
Выход микрофона должен присоединяться к элек тронному вольтметру через узкополосный фильтр, про пускающий колебания лишь той частоты, на которой производятся измерения коэффициента' поглощения. В противном случае результаты измерений могут ока заться неверными из-за нелинейных искажений громкого ворителя, создающего в трубе стоячие волны. При нали чии этих искажений в трубе могут образовываться стоя чие волны не только на основной частоте, но и на часто-
&