CS243030B1

CS243030B1 - Způsob měření činitele zvukové pohltivosti rovinných nehomogenních absorbérů pří kolmém dopadu zvuku

Info

Publication number: CS243030B1
Application number: CS843026A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kyncl
Original assignee: Zdenek Kyncl
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1984-04-20
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS302684A1

Abstract

Účelem způsobu měření je eliminovat vliv interferenčního pole odražené impulsní vlny. Ze zdroje se emituje sférická impulsní vlna. Snímačem se sférickou charakteristikou, umístěným na kolmici mezi zdrojem a rovinným nehomogenním absorbérem ve vzdálenosti (Λ) od absorbérů rovné minimálně polovině součinu rychlosti šíření zvuku c a doby trvání emitovaného impulsu T, se zaznamená časový rrůběh akustického tlaku emitovaného a odra ženého impulsu. Minimální velikost rovinné plochy absorbérů je dána plochou, vymezenou kružnicí o poloměru -\j(2h + 2Í + cT2)(2h + cT2)(2Z + eT&) cŤgA a. 2(h + a- + kde Tg 3e Aoba trvéní odraženého impulsu a (h) je vzdálenost absorbérů pd zdroje a je minimálně rovna čtyřnásobku vzdálenosti (Z). Dá le se stanoví digitálně kvadratické spektrum emitovaného a odraženého impulsu. Kvadratické spektrum odraženého impulsu se normuje ke spektru emitovaného impulsu, ke vzdálenosti (h) zdroje od absorbérů a ke vzdálenosti (Λ) snímače od absorbérů. Tento postup záznamu a analýzy se opakuje pro několik poloh zdroje a snímače, získaných jejich náhodným, současným rovnoběžným posunutím podél absorbérů, kdy zdroj a snímač zůstávají na společné kolmici vzhledem k absorbérů. Ze získaných normovaných spekter se stanoví etřední hodnota ε (f) a z ní se určí odečtením od jedné činitel zvukové pohltivosti <>6o(f). .

Description

Vynález se týká způsobu měření činitele zvuková pohltivosti rovinných nehomogenních absorbárů při kolmém dopadu zvuku s eliminováním vlivu interferenčního pole odražené impulsní vlny.

Základním problémem tohoto měřeni je stanovení poměru akustické energie, pohlcená absorbérem při kolmém dopadu zvuku, k dopadající akustické energii, v závislosti na spektru zvuku.

Z dosavadních metod měření činitele zvukové pohltivosti absorbárů při kolmém dopadu zvuku je známa především metoda měření ve stacionárním poli stojatých vln. Touto metodou lze velmi přesně stanovit činitel zvuková pohltivosti malých homogáhních vzorků rovinných absorbárů.

Měření je však poměrně zdlouhavé, nebot pro každý kmitočet je nutno opakovat celou měřicí proceduru. Výroba vzorků pro měření je často značně pracná, v řadě případů nelze vzorky vůbec vyrobit.

Měření nehomogenních absorbárů je prakticky nerealizovatelná. Rovněž hluboká absorpční konstrukce, jako např. podhledy, nelze touto metodou měřit. Mšřenl lze realizovat pouze laboratorně pomocí speciálně upravené Kundtovy trubice. V podmínkách in šitu nelze touto metodou měřit.

Dále je znám impulsní způsob měření, založený na digitální Fourierově transformaci dopadajícího a odraženého impulsu, a řada modifikací tohoto impulsního způsobu měření. Těmito impulsními metodami lze měřit zvukovou pohltivost homogenních rovinných absorbárů v širokém spektrálním rozsahu. Jejich aplikace na měření nehomogenních absorbárů však dává zcela nesprávná výsledky (naměřené hodnoty činitele zvuková pohltivosti dosahují např. i záporných hodnot).

Příčinou tohoto jevu je složité interferenční pole odraženého impulsu, která vznikne v důsledku difrakce impulsní vlny na nehomogenitáoh povrchu absorbéru.

Podstatou vynálezu je, že ze zdroje se emituje sférická impulsní vlna, snímačem, např. mikrofonem, se sférickou charakteristikou, umístěným na kolmici mezi zdrojem a rovinným nehomogenním absorbérem se zaznamená časový průběh akustického tlaku emitovaného a odraženého impulsu. Snímač je umístěn ve vzdálenosti rovné minimálně polovině součinu rychlosti šíření zvuku c a doby trvání emitovaného impulsu T, od rovinného nehomogenního absorbéru, jehož minimální velikost rovinná plochy je dána plochou, vymezenou kružnicí o poloměru (2h + 2/ oT₂ )(2/+ cT₂) cT„ (2h + cT₂)

2(h +/+ cTg) kde T₂ je doba trváni odraženého impulsu a b je vzdálenost absorbéru od zdroje, která je minimálně čtyřnásobkem vzdálenosti snímače od absorbéru. Stanoví se digitálně kvadratická spektrum emitovaného impulsu a odraženého impuleu jako druhá mocnina modulu Fourrierovy* transformace akustického tlaku emitovaného a odraženého impulsu.

Kvadratické spektrum odraženého impulsu se normuje ke spektru emitovaného impulsu, k vzdálenosti zdroje od absorbéru a k vzdálenosti snímače od absorbéru. Tento postup záznamu a anelýzy se opakuje pro několik poloh zdroje a snímače, získaných náhodným, současným rovnoběžným posunutím zdroje a snímače podél absorbéru, kdy zdroj i anímač zůstávají na společné kolmici vzhledem k absorbéru. Ze získaných normovaných spekter ae stanoví střední hodnota a z ní odečtením od jedné, se určí činitel zvukové pohltivosti.

Výhodou tohoto způsobu je, že nevyžaduje demontáž absorbérů ze stěn, ani výrobu speciálních vzorků. Při tomto způsobu měření je statisticky eliminován vliv interferenčního pole odražené impulsní vlny na výsledky měření.

Na přiložených výkresech je uveden jeden příklad aplikace způsobu iněření činitele zvukové pohltivosti podle vynálezu. Jedná se o měřeni činitele zvukové pohltivosti části rovinné nehpmogenní stěny, upravené akusticky porézním absorbérem. Nehomogenity měřeného povrchu byly dány neperforovánými pásy a mezerami mézi panely.

Na obr. 1 je znázorněno geometrické uspořádání experimentu. Výbojový zdroj je umístěn před absorbérem ve vzdáleností & = 2,4 m. Snímač, v tomto případě kondenzátorový mikrofon, je umístěn ve'vzdálenosti 2 = 0,4 m od absorbérů a je orientován tečně membránou ke zdroji.

Vzdálenost mikrofonu od absorbérů musí být vždy alespoň tak velká, aby odražený impuls dorazil k mikrofonu až po poklesu emitovaného impulsu ne nulovou hodnotu. Tato vzdálenost, aby byla splněna uvedená podmínka, je minimálně rovna polovině součinu rychlosti šíření zvuku c a doby trvání emitovaného impulsu T,.

Rovinné část měřeného absorbérů musí být alespoň tak velká, aby akustický rozruch z jejích okrajů dorazil k mikrofonu až po poklesů odraženého impulsu na nulovou hodnotu. Odražený impuls nesmí být rušen odrazy od ostatních stěn a překážek. Minimální velikost rovinné plochy absorbérů je dána plochou, vymezenou kružnici o poloměru ~V(2h + 2/+ cT₂)(2h + cT₂)(2/+ cT^ct/ _k(Je2(h +2+ cT₂) je vzdálenost mikrofonu od absorbérů ll je vzdálenost absorbérů od zdroje a je minimálnš čtyřnásobkem vzdálenosti £

Τ, je doba trvání emitovaného impulsu

T₂ je doba trvání odraženého impulsu c je rychlost šíření zvuku.

Postup měření je následující. Zdrojem, umístěným pod absorbérem, se vyšle sférická impuslní vlna. Kondenzátorovým mikrofonem se snímá akustický tlak, emitovaného impulsu p,(t; a odraženého impulsu p₂(t).

Digitální záznam byl pořízen digitálním převodníkem se vzorkovacím kmitočtem 100 kHz. Diagram emitovaného a odraženého impulsu v jedné z poloh zdroje a mikrofonu je na obr. 2. Dále se stanoví digitálně kvadratické spektrum emitovaného impulsu <2, (f) a impulsu odraženého Q₂(f) jako druhá mocnina modulu Fourierovy transformace akustického tlaku p,(t) a p₂(t). Kvadratické spektrum odraženého impulsu se normuje ke spektru emitovaného impulsu podle vztahu

S. (fl [4^] (f)

Q_r (f)

Záznam a analýza byly v tomto případě opakovány pro tři různé polohy zdroje a mikrofonu, získané náhodným současným rovnoběžným posunutím zdroje a mikrofonu podél absorbérů.

Hodnoty normálového činitele zvukové pohltivosti oč_o(f?, stanovení podle vztahu<X_o(f) = 1 - £ (f) kde €(f) je střední hodnota získaných normovaných spekter ae tří polch mikrofonu r. zdroje jsou vyneseny na obr. 3.

Směrodatné odchylka výsledku byla stanovena standardní statistickou metodou. Pro srovnání jsou vyneseny také hodnoty naměřené stacionární metodou v poli stojatých vln v Kundtově trubici, přičemž plná čára označuje výsledek impulsního měření, kroužky označují měření v Kundtově trubici a svislé úsečky označují směrodatnou odchylku.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob měření činitele zvukové pohltivosti rovinných nehomogenních absorbétů při kolmém dopadu zvuku pomocí digitální analýzy impulsu emitovaného zdrojem a impulsu odraženého od absorbéru, vyznačený tím, že ze zdroje se emituje sférická impulsní vlna, snímačem, např. mikrofonem se sférickou charakteristikou, umístěným na kolmici mezi zdrojem a rovinným nehomogenním absorbérem ve vzdálenosti (^) rovné minimálně polovině součinu rychlosti Síření zvuku c a doby trvání emitovaného impulsu T, od nehomogenního absorbéru, jehož minimální velikost rovinné plochy je dána plochou, vymezenou kružnicí o poloměru, který je dán vztahem

Ύ(21ϊ + 2Λ+ cT₂)(2h + cT₂)(2/+ cT₂) cT₂ ^Γ® 2(h +/+ cT₂) kde T₂ je doba trvání odraženého impulsu a h je vzdálenost absorbéru od zdroje a je minimálně čtyřnásobkem vzdálenosti (/) se zaznamená časový průběh akustického tlaku emitovaného impulsu p^(t) a odraženého impulsu p₂(t), stanoví se digitálně kvadratické spektrum emitovaného impulsu Qj(f) a odraženého impulsu Q₂(f) jako druhá mocnina modulu Fourierovy transformace akustického tlaku p,(t) a p₂(t), kvadratické spektrum odraženého impulsu se normuje ke spektru emitovaného impulsu Q^(t), ke vzdálenosti (h) zdroje od absorbéru a ke vzdálenosti (/) snímače od absorbéru a tento postup záznamu a analýzy se opakuje pro několik poloh zdroje a snímače, získaných náhodným, současným rovnoběžným posunutím zdroje a snímače podél absorbéru, kdy zdroj i snímač zůstávají na společné kolmici vzhledem k absorbéru a ze získaných normovaných spekter se stanoví střední hodnota £(f) a z ní, odečtením od jedné se určí činitel zvukové pohltivosti(f).