CS237466B1

CS237466B1 - A method of measuring the medium omnidirectional factor of sound power

Info

Publication number: CS237466B1
Application number: CS66884A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kyncl
Original assignee: Zdenek Kyncl
Priority date: 1984-01-30
Filing date: 1984-01-30
Publication date: 1985-08-15

Abstract

Řešení se týká způsobu měření středního všesměrového činitele zvukové pohitivosti při všesměrovém dopadu zvuku v ohraničeném prostoru . Způsob měření řeší problém stanovení poměru akustické energie pohlcené stěnami k akustické energii, dopadající na stěny, v závislosti na spektru zvuku s vysokou přesností a poměrně nízkou pracností. Jeho podstatou je, že se impulsní zvukové pole vybudí krátkým impulsem, emitovaným zdrojem a sférickou vyzařovací charakteristikou. Podle požadavku na míru přesnosti měření se zvolí několik různých poloh zdroje a snímače zvuku. Při těchto různých polohách se zaznamená časový průběh akustického tlaku emitovaného impulsu a odezvy ohraničeného prostoru. Pak se vyberou záznamy, kde je zpoždění odezvy za emitovaným impulsem delší než doba trvání emitovaného impulsu. Z nich se stanoví digitálním výpočtem Fourierovy transformace kvadratická spektra emitovaných impulsů a odezev. Kvadratické spektrum každé odezvy se normuje ve vztahu ke spektru emitovaného impulsu, k ploše stěn prostoru a vzdálenosti zdroje od snímače, určí se střední objemová hodnota normovaného spektra a z ní se přímo stanoví na základě statistické zákonitostí interakce, střední všesměrový činitel zvukové pohitivosti stěn. Tento způsob měření je určen k měření v ohraničených prostorách, např. obytných místnostech, sálech, dílnách, učebnách apod.The solution concerns a method of measuring the mean omnidirectional sound velocity factor in the case of omnidirectional sound incidence in a confined space. The measurement method solves the problem of determining the ratio of acoustic energy absorbed by walls to acoustic energy incident on walls, depending on the sound spectrum with high accuracy and relatively low labor. Its essence is that the impulse sound field is excited by a short pulse, emitted by a source and spherical radiation characteristic. According to the requirement for the degree of measurement accuracy, several different positions of the sound source and sensor are selected. At these different positions, the time course of the acoustic pressure of the emitted pulse and the response of the confined space are recorded. Then, records are selected where the response delay after the emitted pulse is longer than the duration of the emitted pulse. From these, the quadratic spectra of the emitted pulses and responses are determined by digital calculation of the Fourier transform. The quadratic spectrum of each response is normalized in relation to the spectrum of the emitted impulse, the area of the walls of the room and the distance of the source from the sensor, the average volume value of the normalized spectrum is determined and from it the average omnidirectional sound absorption coefficient of the walls is directly determined based on the statistical laws of interaction. This measurement method is intended for measurements in confined spaces, e.g. living rooms, halls, workshops, classrooms, etc.

Description

Vynález se týká způsobu měření středního všesměrového činitele zvukové pohltivosti při všesměrovém dopadu zvuku v ohraničeném prostoru.The present invention relates to a method for measuring the mean omnidirectional sound absorption coefficient at an omnidirectional impact of sound in a confined space.

Při těchto měřeních je základním.problémem stanovení poměru akustické energie pohlcené stěnami, k akustické energii, dopadající na stěny, v závislosti na spektru zvuku.In these measurements, the basic problem is to determine the ratio of the acoustic energy absorbed by the walls to the acoustic energy incident on the walls according to the sound spectrum.

Dosud jsou známy a k tomuto účelu používány dozvukové metody měření. Měření zvukové pohlr tivosti dozvukovými metodami však nevychází z přímého porovnání dopadající a pohlcené akustické energie. V ohraničeném prostoru je nejdříve změřena doba dozvuku a z ní je pak vypočítán střední všesměrový činitel zvukové pohltivosti. Přesnost měřené zvukové pohltivosti dozvukovými metodami je limitována omezenou přesností stanovení doby dozvuku a mírou neurčitosti vztahu mezi dobou dozvuku a pohltivosti stěn. Dozvukové měření má velmi omezenou kmitočtovou'' selektivitu. Tento způsob měřeni je poměrně pracný a tím i časově náročný.So far, reverberation methods of measurement are known and used for this purpose. However, the measurement of sound absorption by reverberation methods is not based on a direct comparison of the incident and absorbed acoustic energy. In the confined space, the reverberation time is first measured and the mean omnidirectional sound absorption coefficient is calculated. The accuracy of the measured sound absorption by reverberation methods is limited by the limited accuracy of the reverberation time determination and the degree of uncertainty between the reverberation time and the absorption of the walls. The reverberation measurement has very limited frequency selectivity. This method of measurement is relatively laborious and hence time consuming.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob měření středního všesměrového činitele zvukové pohltivosti v ohraničeném prostoru podle vynálezu, na podkladě statistické zákonitosti interakce impulsního zvuku s ohraničným prostorem. Tato zákonitost je vyjádřena vztahem mezi středním všesměrovým činitelem zvukové pohltivosti ohraničeného prostoru a střední objemovou hodnotou normovaného spektra jeho impulsové odezvy.The aforementioned drawbacks are eliminated by the method of measuring the mean omnidirectional sound absorption coefficient in the confined space according to the invention, based on the statistical law of the interaction of the impulse sound with the confined space. This regularity is expressed by the relationship between the mean omnidirectional sound absorption coefficient of the bounded space and the mean volume value of the standardized spectrum of its impulse response.

Podstatou tohoto způsobu je, že impulsní zvukové pole se vybudí krátkým impulsem, emitovaným zdrojem se sférickou vyzařovací charakteristikou. Zaznamená se časový průběh akustického tlaku emitovaného impulsu a odezvy ohraničeného prostoru při různě zvolených polohách zdroje a snímače zvuku. Počet zvolených poloh se zvyšuje s rostoucími požadavky na míru přesnosti měření. Potom se vyberou záznamy, kde je zpoždění odezvy za emitovaným impulsem delší než doba trvání emitovaného impulsu. Z nich se stanoví digitálním výpočtem Fourierovy transformace kvadratická spektra emitovaných impulsů a odezev. Kvadratické spektrum každé odezvy se normuje ve vztahu ke spektru emitovaného impulsu, k ploše ohraničeného prostoru a ke vzdálenosti zdroj od snímače zvuku. Určí se střední objemová hodnota normovaného spektra a z ní se přímo stanoví na základě statistické zákonitosti interakce střední všesměrový činitel zvukové pohltivosti.The essence of this method is that the impulse sound field is excited by a short pulse emitted by a source with a spherical radiation characteristic. The time course of the sound pressure of the emitted pulse and the response of the confined space at the different positions of the source and the sound sensor shall be recorded. The number of positions selected increases with increasing requirements for measurement accuracy. Then, records are selected where the response delay after the emitted pulse is longer than the duration of the emitted pulse. Of these, the quadratic spectra of emitted pulses and responses are determined by digital calculation of the Fourier transform. The quadratic spectrum of each response is normalized in relation to the spectrum of the emitted pulse, the area of the enclosed space, and the distance of the source from the sound sensor. The mean volumetric value of the standardized spectrum is determined and the mean omnidirectional sound absorption coefficient determined directly from it based on the statistical law of interaction.

Výhodou tohoto způsobu měření je, že stanovení středního všesměrového činitele zvukové pohltivosti vychází přímo z jeho definice na základě statistické zákonitosti interakce. Na rozdíl od dozvukové metody umožňuje získáni hodnot pro kmitočtová pásma libovolné šíře i pro diskrétní kmitočty. Lze předem stanovit chybu měření a lze ji libovolně zmenšit zvýšením počtu měřicích bodů a zpřesněním digitálního výpočtu Fourierovy transformace. Při použití mobilního analyzátoru FFT - Fast Fourier Transform - je možno vyhodnocovat měření přímo v terému a výsledky lze získat prakticky okamžitě.The advantage of this measurement method is that the determination of the mean omnidirectional sound absorption coefficient is based directly on its definition based on the statistical law of interaction. Unlike the reverberation method, it allows to obtain values for frequency bands of any width even for discrete frequencies. The measurement error can be predetermined and can be arbitrarily reduced by increasing the number of measuring points and refining the digital calculation of the Fourier transform. Using the Fast Fourier Transform (FFT) mobile analyzer, measurements can be evaluated directly in the field and results can be obtained virtually instantly.

Jako příklad použití způsobu měření podle -vynálezu je na přiloženém grafu uvedeno porovnání hodnot třetinooktávového všesměrového činitele zvukové pohltivosti stěn experimentální místnosti měřeného způsobem podle vynálezu v porovnání s hodnotami získanými na základě měření dozvukovou metodou.As an example of using the measurement method of the present invention, the attached graph compares the values of a one-third octave omnidirectional sound absorption coefficient of the walls of the experimental room measured by the method of the invention compared to those obtained by the reverberation method.

Při tomto konkrétním příkladu měření se impulsní zvuková vlna emituje jiskrovým zdrojem. Vzniklý akustický tlak je snímán kondenzátorovým mikrofonem a zaznamenán pomocí digitálního převodníku. Digitální převodník zaznamenává časový průběh akustického tlaku emitovaného impulsu a časový průběh odezvy ohraničeného prostoru. Při tomto měření bylo měřeno při pěti různých náhodně zvolených měřicích polohách zdroje a mikrofonu. Digitální analýza emitovaného impulsu a odezvy podle zákonitosti interakce impulsního zvuku s ohraničeným prostorem probihá na elektronickém počítači. Na počítači se stanoví kvadratické spektrum emitovaných impulsů 2_e a odezev Q_r, načež se normuje kvadratické spektrum každé odezvy Q , což znamená, že se vydělí kvadratickým spektrem příslušného emitovaného impulsu Q_e a vynásobí členem (S)/(16 r²) , kde S je velikost plochy stěn ohraničeného prostoru a r je vzdálenost zdroje od mikrofonu.In this particular measurement example, the impulse sound wave is emitted by a spark source. The resulting sound pressure is sensed by a condenser microphone and recorded using a digital transmitter. The digital transducer records the waveform of the acoustic pressure of the emitted pulse and the waveform of the response of the confined space. In this measurement, five randomly selected source and microphone measurement positions were measured. Digital analysis of the emitted pulse and the response according to the regularity of the interaction of the impulse sound with the confined space is carried out on an electronic computer. The quadratic spectrum of the emitted pulses 2 _e and the responses Q _r is determined on a computer, then the quadratic spectrum of each response Q is normalized, which is divided by the quadratic spectrum of the respective emitted pulse Q _e and multiplied by (S) / (16 r ² ). where S is the size of the wall area of the enclosed area and r is the distance of the source from the microphone.

Pak se na počítači stanoví střední objemová hodnota tohoto normovaného spektra f(f) , a to v tomto případě jako aritmetický průměr normovaných spekter, stanovený v pěti měřicích bodech The mean volume value of this standardized spectrum f (f) is then determined on a computer, in this case as the arithmetic mean of the standardized spectra, determined at five measuring points.

a výsledný všesměrový činitel zvilkové pohltivosti rr(£) , který je na základě statistické zákonitosti interakce všeobecně dána vztahem rt(f) + K<f)and the resulting omnidirectional coefficient of superficial absorption rr (£), which is generally given by the relationship rt (f) + K <f) based on the statistical law of interaction

Pásmové hodnoty normovaných spekter byly stanoveny jako střední hodnoty diskrétních hodnot stanovených metodou FFT pro kmitočty ležící uvnitř třetinooktávových pásem. Pravděpodobná chyba měření byla stanovena standardní statistickou metodou.The band values of the standardized spectra were determined as the mean of the discrete values determined by the FFT method for frequencies lying within the third octave bands. The probable measurement error was determined using the standard statistical method.

Způsob měření všesměrového činitele zvukové pohltivosti podle vynálezu je určen k měření v ohraničených prostorech, jako jsou obytné místnosti, sály, dílny, učebny apod.The method of measuring the omnidirectional sound absorption coefficient of the invention is intended to be measured in confined spaces such as living rooms, halls, workshops, classrooms and the like.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method of measuring the mean omnidirectional sound absorption coefficient in a confined space on the basis of the statistical regularity of the interaction of the impulse sound with the confined space expressed, the relationship between the omnidirectional sound absorption coefficient of the confined space walls and with a short pulse emitted by a source with a spherical radiation characteristic, the waveform of the acoustic pressure of the emitted pulse and the response of the confined space is recorded at different positions of the source and the sound sensor, the number of which increases with increasing requirements for measuring accuracy; responses beyond the emitted pulse longer than the duration of the emitted pulse, of which the quadratic spectra of the emitted pulses / Q _e are determined by digital calculation of the Fourier transform (a) the response (Q), the quadratic spectrum of each response (Q) is normalized in relation to the spectrum of the emitted pulse (Q), the total wall area (S) of the confined space and the distance (r) of the source from the sound sensor; the value of the standardized spectrum (r / f /) and from there the direct omnidirectional factor (a / f /) is directly determined based on the statistical regularity of the interaction.