Файл: Акустика студий и кинотеатров учебное пособие..pdf

Подробный анализ процесса затухания энергии в по­ мещении приводит к установлению следующих связей между временем стандартной реверберации и парамет­ рами помещения:

где пг — коэффициент, характеризующий поглощение зву­ ковой энергии при прохождении волны в воз­ душной среде.

Изложенный выше статистический подход к анализу реверберационного процесса в помещении ничуть не про­ тиворечит волновому представлению о нем. Действи­ тельно, в силу того, что воздушный объем помещения является колебательной системой с большим числом соб­ ственных частот, при выключении источника будут воз­ никать свободные колебания, время затухания которых и есть время реверберации. Возникающие свободные коле­ бания будут иметь частоты, близкие к частоте возбуж­ дающего колебания. Так как эти частоты мало отли­ чаются друг от друга, то при их сложении будут возни­ кать биения и затухания звукового давления будут про­ текать со значительными флюктуациями. Для уменьше­ ния флюктуаций в качестве источника обычно используют генераторы сложных сигналов.

. В настоящее время имеются три метода измерения времени реверберации: интегральный, осциллографический и метод с логарифмическим самописцем.

В первом из них в качестве интегрирующего элемента используется цепочка RC, на которую во время спада­ ния звукового давления в помещении с выхода микро­ фона подается напряжение. Это напряжение будет изме­ няться так же, как и действующее на микрофон звуковое давление, т. е. будет выражаться равенством

2 Зак. 740. ! ЭКЗЕЙЙЛЯР

■ ' - И- *ftSiНОГО ЗАЛА

Подстановка выражения (2.2) в равенство (2.3) при­ водит к следующему его изменению:

13.8

откуда

Таким образом, поддерживая на входе прибора с це­ почкой RC постоянное напряжение t/0 и измеряя на обкладках конденсатора напряжение Uc, можно опреде­ лять время реверберации данного помещения. Схема ре­ верберометра, созданного по этому методу, показана на рис. 2.1.

К

Рис. 2.1. Схема интегрального реверберометра:

Г—многотональный генератор; М —микрофон; У-!—усилитель; £ —вы­ прямитель; У2 — логарифмический усилитель постоянного тока;"Я— ключ, включающий измерительный прибор—Т на выходе£цепочкиХ#С в момент включения громкоговорителя—Г р .

Второй метод предполагает применение прибора, в котором использован осциллограф О и экспонен­ циальный усилитель У с коэффициентом усиления, изме­ няющимся по закону

Если при 'затухании сигнала в помещении напряже­ ние с выхода микрофона М (рис. 2.2) после усиления

18

подавать на горизонтальные пластины трубки осцилло­ графа, то оно будет выражаться равенством

Рис. 2.2/Схема осциллографического ревер­ берометра:

Г—звуковой генератор; Гр—громкоговоритель; М ~ микрофон; У—экспоненциальный усилитель; О—осцил­ лограф

Наблюдая за экраном осциллографа, можно так по­ добрать значение р усилителя, чтобы р = 6, тогда U=AB, а на экране осциллографа будет видна полоса, почти не изменяющаяся по ширине.

Таким образом, по изменению р можно судить об изменениях показателя затухания данного сигнала —Ь или, в конечном счете, об изменении времени ревербе­ рации.

В третьем методе для определения времени ревербе­ рации используется устройство для механической записи быстро изменяющихся уровней. Усиленное и выпрямлен­ ное напряжение с выхода микрофона М (рис. 2.3) под­ водится к пишущему устройству, перо которого при вы­ ключении источника звука записывает на равномерно движущейся бумаге кривую затухания звукового давле­ ния в помещении. В усилительном устройстве имеется элемент, который изменяет подводимое к нему напряже­ ние по логарифмическому закону, вследствие чего перо

самописца вычерчивает не экспоненциальную кривую, а наклонную прямую с некоторыми флюктуационньши отклонениями. Очевидно, что измеряемое время будет тем больше, чем меньше крутизна наклона этой прямой.

а)

Рис. 2.3. Схема измерения реверберации с помощью логарифмического само­ писца:

Г— звуковой генератор, Гр — громкоговоритель; Л1—микрофон; У —усилитель, Л С —логарифмиче­ ский самописец

На рис. 2.3,6 приведена сигналограмма процесса затухания уровня звукового давления в помещении. Из рисунка следует, что путь х, пройденный бумагой за время t, в течение которого затухающий сигнал умень­ шился до нуля, будет

откуда t= y/v- ctgT.

Если помнить, что время стандартной реверберации Т во столько раз больше времени затухания t, во сколько

20

60 дБ больше уровня N, с которого фактически начался: процесс затухания, т. е.

(2.9)

то, подставляя в равенство (2.9) значение t из равенства: (2.8), можно получить

( 2. 10)

где v — скорость движения бумаги;

у — смещение пера при включенном источнике звука. Последняя формула позволяет по сигналограммам затухающих колебаний, снятым в помещении, произвести расчет соответствующего времени стандартной ревербе­

рации.

3.Описание установки

Вданной работе определение времени реверберации осуществляется методом самописца, блок-схема которого показана на рис. 2.3. Согласно этой схеме установка со­ стоит из двух частей: задающей, в которую входит гене­ ратор сложного сигнала и громкоговоритель, и прини­ мающей, в которой вслед за микрофоном включается усилитель, выпрямитель и самописец.

Впроцессе измерений громкоговоритель распола­ гается вблизи одной из стен помещения, а ненаправлен­ ный микрофон устанавливается в ряде точек, достаточно далеко отстоящих как от источника звука, так и от стен помещения.

4.Методика проведения работы

иобработка результатов

При проведении данной работы необходимо придер­ живаться следующего порядка:

1. В помещении, время реверберации для которого должно быть определено, собирается установка согласно схеме, представленной на рис. 2.3. Громкоговоритель и микрофон устанавливаются в соответствии с рекоменда­ цией предыдущего пункта.

21

2.Включается питание установки и на генераторе устанавливается сначала первая частота, при которой предполагается измерять время реверберации, а потом такой уровень сигнала с громкоговорителя, при котором пишущее устройство самописца отклонилось бы на мак­ симальную величину (до верхней горизонтальной линии на восковой бумаге).

3.Включают лентопротяжное устройство и через ко­

роткий промежуток времени выключают громкоговори­ тель. Ждут пока выключенный сигнал не затухнет пол­ ностью, о чем можно судить по спаданию пера самописца до уровня нижней горизонтальной линии на движущейся ленте. После этого выключают лентопротяжный механизм.

4.Не меняя положения микрофойа, устанавливают другую частоту исходного сигнала, вновь устанавливают максимальный уровень и производят операции, изложен­ ные в п. 3. Запись затухающих сигналов производится для сигналов, средняя частота которых равна 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц. После каждой записи на вос­ ковой ленте делается отметка соответствующей частоты.

5.Переносят микрофон в другую точку помещения, и процесс записи кривых затухания сигналов выполняется

втой же последовательности и на тех же частотах, что и при размещении микрофона в первой точке. Точки, в ко­ торых производятся измерения, выбираются так, чтобы их распределение по площади помещения было бы рав­ номерным. Количество точек выбирают от 9 до 15 в за­ висимости от размеров помещения.

6.С помощью транспортира, по возможности с боль­ шей точностью, на ленте самописца измеряют угол на­ клона у кривых затухания, полученных для разных час­

250

и т. д.

22