Файл: Акустика студий и кинотеатров учебное пособие..pdf

тах гармоник. В этом случае пучности стоячей волны гармоник могут совпасть с узлами стоячей волны основ­ ной частоты, что может существенно изменить резуль­ таты измерений.

Способ стоячйх волн отличается простотой и дает большую точность, однако относительная абстрактность измеряемого им коэффициента звукопоглощения позво­ ляет использовать его только при проектировании и про­ изводстве акустических и строительных материалов.

Рис. 1.1. Схема установки для измерения коэффициента звукопоглощеч ния при нормальном падении волны (верхняя часть) и в диффузном зву-’ ковом поле (нижняя часть рисунка):

и микрофоны; Т р —измерительная трубка; С—стальной сердечник; З М —звукопогло-i щающий материал; П 1 и Я ,—переключатели; Ф —фильтр; Гр и Г—излучатели; Г—звуковой генератор; УМ—усилитель мощности; 3 - акустический зонд; Ж РЯ —макет ревербераци-]

онной камеры

зуется измерительная труба, диаметр которой для обра­ зования плоской звуковой волны должен быть мал по сравнению с длиной волны звуковых колебаний, на кото­ рых производятся измерения.

Сама металлическая труба является распределенной колебательной системой. Если частота звуковых волн, создаваемых в трубе, будет совпадать с одной из соб-

10

ственных частот трубы, то стенки ее начнут интенсивно колебаться, что приведет к искажению формы звукового поля внутри трубы. Для устранения этих искажений при­ бегают к демпфированию колебаний трубы, помещая ее в ящик с песком.

Так как для определения коэффициента звукопогло­ щения при нормальном падении звуковых волн нужно, как это вытекает из рассмотренной выше методики, изме­ рить давление в пучности и узле стоячей волны, то, оче­ видно, длина трубы должна быть больше расстояния от узла до пучности при самой низкой частоте, т. е.

В соответствии с рис. 1.1 ряд приборов, применяемых для определения нормального коэффициента поглоще­ ния, может быть использован и для измерения коэффи­ циента звукопоглощения в диффузном звуковом поле. Однако измерение его в широком диапазоне частот до­ статочно сложно и требует наличия дорогостоящей ре­ верберационной камеры большого объема. Поэтому, ограничивая в определенных пределах частотный диапа­ зон измерений снизу, можно обойтись макетом ревербе­ рационной камеры достаточно малых размеров, показан­ ным в нижней части рис. 1.1.

Поскольку возбуждение звукового поля чистым тоном непригодно для измерения в реверберационных камерах, так как отражение в этом случае обладает наибольшей когерентностью и в различных точках макета наблю­ даются резко выраженные узлы и пучности звукового давления, здесь используется специальный генератор, на выходе которого имеется возможность получить как сложный сигнал («воющий тон»), так и обычный сину­ соидальный.

Чтобы обеспечить в камере излучение звука с фрон­ том, близким к сферическому, в установке используются специальные малогабаритные излучатели, размещенные в углах макета. Приемный тракт состоит из микрофона малых размеров, фильтра, который устраняет возмож­ ные побочные колебания, и чувствительного милливольт­ метра. В макете помещения предусмотрены специальные вырезы, которые достаточно просто и быстро заполняются испытуемыми материалами.

11

Для производства измерений тем или иным методом в схеме (рис. 1.1) предусмотрены переключатели П\, и Я2, которые позволяют коммутировать как сигнал с вы­ хода измерительного генератора, так и сигнал, посту­ пающий на вход милливольтметра.

4.Методика проведения работы

иобработка результатов

Измерение коэффициента звукопоглощения материа­ лов при нормальном падении звуковых волн. Для выпол­ нения этой части работы необходимо:

1. Ознакомиться со схемой установки и конструк­ цией измерительной трубы (верхняя часть рис. 1.1). Укрепить испытуемый материал так, чтобы его наруж­ ная поверхность была заподлицо с краями трубы. Вста­ вить стальной сердечник до засечки, соответствующей толщине звукопоглощающего материала (при измерении звукопоглощения стали сердечник вставляется до упора). Установить переключатели Пi и П2 в положение «1».

2. Передвинуть микрофон с зондом в положение, со­ ответствующее нулевому делению на шкале расстояний и, включив установку, установить на шкале генератора (в режиме синусоидального сигнала) одну из последова­ тельного ряда частот: 125, 180, 250, 360, 500, 1000, 2000 Гц.

3. Установить переключатель поддиапазонов узкопо­ лосного фильтра на выбранную частоту и отрегулировать выходное напряжение генератора так, чтобы получить показания милливольтметра не более 5—10 мВ.

4. Медленно отодвигая микрофон, измерить напряже­ ние на его выходе в точке минимума стоячей волны дав­ ления — Uмин и в точке ее максимума — Uwакс-

Измерения следует производить в точках первого (считая от поверхности материала) минимума и следую­ щего за ним максимума, так как по мере удаления от поверхности материала давление в узлах стоячей волны увеличивается вследствие затухания прямой и отражен­ ной волны из-за трения о стенки трубы. Поскольку ми­ нимум давления в стоячей волне получается весьма острым, то при измерении напряжения в точке минимума микрофон следует передвигать очень медленно.

12

5.Установить между испытуемым материалом и стальным сердечником воздушный зазор путем выдвиже­ ния сердечника из трубы на величину, указанную препо­ давателем. Повторить пп. 1—4 для этого случая и вы­ ключить установку.

6.Результаты измерений и вычислений коэффици­

ента звукопоглощения по формуле (1.12) записать в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Измеренные и вычисленные величины

Материал . . . . . . . . .

Измерения произвести для материалов, указанных руководителем. По данным таблицы построить графики зависимости коэффициента звукопоглощения от частоты при нормальном падении волны.

Измерение диффузного коэффициента звукопоглоще­ ния в ограниченном диапазоне частот. Для измерения ам следует:

1. Ознакомиться с конструкцией макета ревербера­ ционной камеры и закрыть вырезы в ее стенках заглуш­ ками без звукопоглощающего материала. При этом изме­ рительный микрофон должен находиться примерно в се­ редине макета.

2. Поставить переключатели П\ и П2 в положение «2» и включить установку. Установить на выходе генератора (в режиме воющего тона) при частоте 1000 Гц такое на­ пряжение на излучателях, чтобы показания милливольт­ метра (при соответствующем поддиапазоне узкополос­ ного фильтра) составили не менее 3—5 мВ.

3. Произвести измерение напряжения на выходе мик­ рофона при различном размещении испытуемого мате­ риала. При этом, не изменяя напряжение на излучате-

13

лях, заменить в вырезах стенок макета заглушки без материала соответствующими заглушками с испытуемым материалом, указанным руководителем.

Вычислить диффузный коэффициент звукопоглощения по формуле (1.7) с учетом того, что показания милли­ вольтметра прямо пропорциональны давлению, создавае­ мому в макете камеры. Результаты измерений и вычис­ лений записать в табл. 1.2.

4. Произвести необходимые измерения и вычислени диффузного коэффициента звукопоглощения при часто­ тах 1000, 1400, 2000, 2800 и 4000 Гц. Для этого, устано­ вив на генераторе и фильтре соответствующую частоту, измерить напряжение на выходе микрофона при отсут­ ствии в макете звукопоглощающего материала и при его наличии во всех трех вырезах макета камеры. Измерен­ ные и вычисленные данные записать в табл. 1.3 и выклю­ чить установку.

Н

По результатам расчетов построить график зависимо­ сти диффузного коэффициента звукопоглощения от час­ тоты. Необходимые для расчета дополнительные данные’ получить у руководителя.

5.Содержание отчета

Вотчет необходимо включить следующее: 1) изложе­ ние цели работы, 2) схему установки, 3) таблицы изме­ ренных и вычисленных величин, 4) частотные характери­ стики нормального и диффузного коэффициентов звуко­ поглощения, вычерченные отдельно для каждого из ма­ териалов.

6.Контрольные вопросы

1.Чем определяются условия измерения диффузного коэффициента звукопоглощения материалов и почему?

2.Почему при измерениях диффузного коэффициента звукопоглощения используют сложный испытательный сигнал?

3.Каковы принципиальные особенности метода опре­

деления нормального коэффициента звукопоглощения?

4.Как влияют параметры трубы на точность измере­ ния нормального коэффициента звукопоглощения мате­ риалов?

5.Почему измерение минимумов давления в стоячей волне труднее, чем максимумов?

6.Для чего в установке нужен узкополосный фильтр?

7.Какая связь существует между коэффициентами

звукопоглощения, измеренными двумя рассмотренными методами.

15

Р а б о т а 2

ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ СТАНДАРТНОЙ РЕВЕРБЕРАЦИИ

1. Цель работы

Данная работа предназначена для ознакомления с су­ ществующими методами измерения стандартной ревер­ берации и освоения того из них, который наиболее часто используется в практике измерений.

2. Содержание работы

Акустические особенности закрытого помещения мо­ гут заметным образом влиять на качество осуществляе­ мой в нем звукопередачи. Это обусловлено тем, что каж­ дый звуковой импульс, из которых состоит реальней зву­ ковой сигнал, сопровождается отзвуком большей или меньшей длительности.

Отзвуки создаются за счет приходящих к каждому слушателю постепенно уменьшающихся по амплитуде отраженных сигналов, следующих друг за другом с неко­ торыми интервалами. Отзвуки предыдущих речевых или музыкальных импульсов, накладываясь во времени на последующие, маскируют их, что чаще всего ухудшает их восприятие. Это ухудшение зависит от длительности отзвука, или времени реверберации.

Время реверберации будет увеличиваться вместе с увеличением объема V помещения, так как возрастают интервалы между каждой соседней парой отраженных сигналов. Уменьшаться оно будет при увеличении сред­ него коэффициента поглощения а и площади S погло­ щающих материалов, находящихся на внутренних по­ верхностях помещения. Очевидно, что при увеличении мощности основного сигнала возрастает также и время реверберации.

Чтобы исключить влияние мощности источника звука на время реверберации, введено понятие времени стан­ дартной реверберации Т. Под ней понимают время, в те­ чение которого звуковая энергия в процессе затухания уменьшается в помещении на 60 дБ.

16