Файл: Акустика студий и кинотеатров учебное пособие..pdf

тота сигнала совпадает" с собственной частотой колеба­ ний касательного типа, максимальные показания будут обнаружены на двух вольтметрах.

Собственные частоты косого типа обнаруживают себя тем, что до максимального значения возрастают показа­ ния на всех трех вольтметрах.

Таким образом, измерения, выполненные с помощью показанной на рис. 5.1 установки, позволяют определить не только каждую собственную частоту колебаний объема воздуха в помещении, но и решить, к какому типу волн следует отнести эти колебания.

Если модель прямоугольного помещения вытянутой формы-заменить моделью в форме куба, то можно на­ блюдать «вырождение» собственных частот.

Для определения влияния переходного процесса по­ мещения на тембр воспроизводимого сигнала исполь­ зуется установка, собранная по схеме, представленной на рис. 5.2.

Рис. '5.2. Схема измерительной установки:

Г — генератор сложных сигналов; Гр — головка рупорного громкоговорителя; Гр—измерительная трубочка; М —микрофон; У—усилитель; /7—переключатель;

Л—анализатор

Вкачестве источника звука используется генератор сложных сигналов, при помощи которого в модели со­ здается звуковое давление со сложным спектром.

При выключении источника звука в замкнутом объеме модели помещения происходит переходной про­ цесс, который воспринимается микрофоном. Сигналы, связанные с- этим процессом и преобразованные микро­ фоном, передаются через усилитель на анализатор одно­ временного анализа, на экране которого появляется спектр собственных частот модели. Сравнивая отдель­

46

ные спектральные составляющие этого спектра с состав­ ляющими основного сигнала, можно определить харак­ тер тембральных искажений, обусловленных переходным процессом колебаний замкнутого воздушного объема.

4.Методика проведения работы

иобработка результатов

А. Для определения собственных частот воздушного объема помещения необходимо:

1.Ознакомиться со схемой измерительной установки

ивключить ее питание от сети переменного тока.

2.Вращая ручку генератора звуковых колебаний, следить за показаниями всех трех вольтметров. Когда один или несколько из них покажут наибольшее напря­ жение на выходе соответствующих микрофонов, записать значение частоты и количество вольтметров, дающих максимальное показание.

3.Изменяя дальше частоту основного тона, по макси­ мальным показаниям прибора определить все следую­

щие собственные частоты данной модели помещения до частоты / = 800 Гц.

4.Заменить модель помещения вытянутой формы на модель кубической формы и тем же методом определить

еесобственные частоты и соответствующие им типы зву­ ковых колебаний.

5.По формуле (5.1) произвести расчет всех собствен­ ных частот колебаний для каждой из моделей помеще­ ния в пределах до 800 Гц. Размеры моделей таковы:

в первой — 1Х= 0,38 м\ /„=0,30 м\ lz= 0,23 м\

во второй — 1Х = 1у — lz— 0,29 м.

6. Данные расчетов и измерений занести в табл. 5.1 и проверить совпадение рассчитанных и вычисленных ве­ личин.

47

В. Для определения влияния переходного процесса в помещении на тембр воспроизводимого в нем сигнала следует:

1.Собрать схему установки согласно рис. 5.2.

2.От генератора сложных сигналов на громкогово­ ритель подать звуковой сигнал с частотными составляю­ щими fi = 60 Гцf2= 100 Гц; /3= 400 Гц.

3.Записать по шкале анализатора частотные состав­

ляющие принятого микрофоном сигнала и сравнить их с частотным спектром воспроизводимого звука.

От генератора подать сложный сигнал с частотными составляющими fi= 925 Гц; f2=1300 Гц; fs= 1760 Гц, вы­ полнить измерения, указанные в п. 3.

4. Результаты измерений занести в табл. 5.2.

5.Содержание отчета

Вотчет необходимо включить следующее:

1)краткое изложение цели работы, 2) схемы измери­ тельных установок, 3) таблицы измеренных и вычислен­ ных величин, 4) краткие выводы, вытекающие из резуль­ татов измерений.

6.Контрольные вопросы

1. Что такое собственная частота помещения? Ч она характеризуется? Какое ограничение накладывает замкнутый объем на существование собственных частот?

48

2.Какие типы волн могут существовать в поме­ щении?

3.Зависит ли длительность переходного процесса от

типа звуковых волн, распространяющихся в помещении? 4. Что такое «вырождение» собственных частот?

Вкаких случаях оно происходит?

5.Как и почему переходной процесс помещения влияет на тембральную окраску воспроизводимого сиг­ нала? Одинаково ли это влияние в различных участках частотного диапазона?

Р а б о т а в

ИЗМЕРЕНИЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЯ

1. Цель работы

Целью работы является ознакомление с методикой измерения звукоизоляции помещений и преград, а также с расчетом уровня шумов, проникающих в помещения.

2. Общие сведения

Звукоизоляция помещения необходима для уменьше­ ния уровня шумов, проникающих различными путями в помещение с улицы или из смежных помещений.^ Боль­ шая доля шумов проникает в защищаемое помещение через ограничивающие его преграды. Звукоизоляция зна­ чительно снижается, если в преградах имеются щели или отверстия.

Звукоизоляция помещения зависит от звукопроницае­ мости и размеров преград и от общего количества звуко­ поглощения, имеющегося в защищаемом помещении. Звукоизоляция помещения не зависит от уровня шумов за

преградами, хотя от него зависит уровень шумов, прони­ кающих в помещение.

Коэффициент звукопроницаемости т преграды опре­ деляется отношением звуковой мощности, прошедшей че­ рез преграду, к звуковой мощности, падающей на нее. Звукоизолирующее действие преград обычно оценивается величиной, называемой собственной звукоизоляцией пре­ грады, измеряемой в децибелах и определяемой фор­ мулой

D = 1 0 1 g 4 -,

где т — коэффициент звукопроницаемости, следующим образом связанный с мощностями падающего на преграду и прошедшего звука:

Собственную звукоизоляцию преграды принято опре­ делять на частоте 550 Гц, являющейся средней для прак­ тически важного интервала частот от 100 до 3200 Гц.

Звукоизоляция защищаемого помещения оценивается величиной, измеряемой в децибелах и определяемой формулой

где а — средний коэффициент звукопоглощения защи­ щаемого помещения;

S — площадь поверхностей, ограничивающих защи­ щаемое помещение;

5пр — площадь преграды, разделяющей связанные помещения.

Звукоизоляция помещения определяется также раз­ ностью уровней звуковой мощности за преградой и в за­ щищаемом помещении, т. е.

Определив звукоизоляцию помещения и зная уровень

50

шума Ni за преградой, можно найти уровень шума, про­ никающего в защищаемое помещение через данную преграду: N = Ni—k.

Фактически в защищаемое помещение шумы могут проникать через различные преграды, за которыми уро­ вень шума имеет также различные величины. Тогда общий yjpOBeHb шума, проникающего в проектируемое помещение, можно определить по формуле

Расчеты осложняются, если в перегородке имеется отверстие или щель малых относительно длины волн раз­ меров. При этом возникают два важных явления: явле­ ние дифракции волн и явление, связанное с эффективным излучением звука в защищаемое помещение при малом сопротивлении излучения.

В случаях, когда известны коэффициенты звукоизоля­ ции kn помещения от шумов, имеющихся за различными преградами, можно определить общий уровень шума по

Следует указать, что при измерениях звукоизоляции помещений возникают трудности, обусловленные тем, что существующие микрофоны реагируют не на общую звуковую энергию, а на звуковое давление. Величины же звукового давления в различных точках помещения раз­ личны, даже в том случае, когда величины плотности звуковой энергии во всех точках одинаковы. Это обуслов­ лено интерференцией звуковых волн, многократно отра­ жаемых границами помещения и распространяющихся в нем в различных направлениях. Поэтому измерение звукового давления в какой-либо точке пространства

не будет характеризовать общую плотность звуковой энергии в помещении, так как в этой точке может нахо­ диться, например, узел или пучность волн звукового дав­ ления.

Для уменьшения погрешностей, вызванных неравно­ мерным распределением в помещении волн звукового давления, при измерениях часто создают испытательный сигнал, называемый «воющим тоном», при котором про­ исходит значительное выравнивание звукового давления в различных точках помещения. Для той же цели созда­ ют сложный сигнал в виде полос белого шума, находя­ щихся в различных областях звукового диапазона частот.

Однако использование сложных колебаний при изме­ рениях оказывается недостаточным. Поэтому приходится производить измерения звукового давления в несколь­ ких произвольно выбранных точках пространства с тем, чтобы определить среднеквадратичное его значение. Это делается по формуле

(6.5)

где ри Р2, ■■■рп — среднеквадратичные по времени (эф­ фективные) значения звукового давле­

среднеквадратичного звукового давле­ ния, рассчитываемого по формуле

(6.5)).

Теперь можно определить величину плотности звуко­ вой энергии в помещении' по формуле

(6.6)

Сро ’

где с — скорость звука; ро — плотность воздуха.

Произведя измерения в защищаемом и смежном по­ мещениях, можно определить звукоизоляцию защищае­ мого помещения по формуле (6.2).

52

Сопоставив формулы (6.2) и (6.5), приходим к выво­ ду, что звукоизоляцию помещения можно найти по сле­ дующему соотношению:

ЬРср-2

где рср. ! и рср. 2 — среднеквадратичные значения звуко­ вого давления за преградой и в защи­ щаемом помещении.

Распространенные методы измерения звукоизоляции помещений основаны на сравнении звуковых колебаний по обе стороны преград. Для получения достаточно точ­ ных результатов при этом необходимо, чтобы соотноше­ ния между размерами испытуемых объектов и акусти­ ческими волнами соответствовали реальным величинам, т. е. чтобы объекты были натуральной величины. Это вы­ зывает необходимость создания весьма больших объек­ тов, что ведет к повышению стоимости и потере времени при исследованиях.

В связи с этим важное значение приобретает вопрос об измерениях щ малых моделях. Используя этот метод, можно создать модель с уменьшенными, например

в5 раз, размерами, по которой можно изучать акустиче­ ские явления испытательным сигналом с увеличенными

в5 раз частотами. С учетом указанного выше диапазона частот, для которого определяется звукоизоляция, испы­ тательные сигналы при измерениях на модели должны иметь частоту в пределах 500—16 000 Гц.

3. Описание установки

Основными частями установки (рис. 6.1) являются две смежные камеры с объемом приблизительно 0,7 м3 каждая. Камеры имеют неправильную форму, благодаря чему звуковое поле в них отличается повышенной диффузностью. Между камерами находится проем площадью 0,5 X0,5 м2, закрываемый испытуемой звукоизолирующей конструкцией. В одной из камер (камере высокого уровня звука — КВУ) находится источник испытательного сиг­ нала (громкоговоритель), а другая камера (камера низ­ кого уровня — КНУ) имитирует защищаемое помещение. Камеры поставлены одна на другую, благодаря чему

53