FI83117C - Foerfarande foer reglering av ljudfaeltet, saosom efterklangstiden, i ett rum. - Google Patents

Description

1 83117

Menetelmä äänikentän, kuten jälkikaiunta-ajan säätämiseksi huoneessa

Keksinnön kohteena on menetelmä äänikentän, kuten 5 jälkikaiunta-ajan säätämiseksi ääntä absorboivien elementtien avulla, jotka on sovitettu huoneen nurkkiin. Keksinnölle on tunnusomaista, että määritetään mittauksin ne alueet nurkassa, joissa äänikenttä on erityisen voimakas, minkä jälkeen ääntä absorboivat elementit muotoillaan ja 10 sijoitetaan siten, että ne kulkevat näiden alueiden kautta.

SE-patenttihakemuksesta 8 103 345 on tunnettua käyttää tasomaisia diagonaalisia absorbentteja äänikuvan, kuten jälkikaiunta-ajan säätämiseksi huoneessa. Taajuuden kulku ei kuitenkaan ole täysin tyydyttävä, koska se ei ole 15 riittävän tasainen - katso kuvio 5b.

Keksinnön mukaisesti yksittäinen ääntä absorboiva elementti on muotoiltu siten, että se sijoitetaan edullisesti nurkan läheisyydessä oleville alueille, jossa ilma-hiukkasten nopeus on erityisen suuri, jolloin käytetään hy-20 väksi sitä, että ilmahiukkasten nopeus on erityisen suuri tietyillä alueilla.

Täten mahdollistuu tasaisempi taajuuden kulku ja saadaan aikaan mahdollisuudet jälkikaiunta-ajan optimaaliselle säädölle. Keksinnön mukaiset elementit ovat lisäksi 25 joustavampia, joten useammat arkkitehtooniset ratkaisut tulevat mahdollisiksi.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää nurkkaan sovitettavaksi tarkoitettua tunnettua diagonaalista absorbenttia; 30 kuvio 2a ja 2b esittää nurkan hajaäänikentän Ekin/Epot kuvaa; kuvio 3 esittää isoabsorptiokäyriä (Ekln/Epot vakio), diago-naaliabsorbenttien ollessa asennettuna, koon ja aallonpituuden erilaisten suhteiden yhteydessä; kuvio 4 esittää absorption taajuuden funktiona; kuvio 5 esittää absorptiota 35 taajuuden funktiona absorbentin erilaisten muotoilujen yhteydessä; ja kuvio 6 esittää virtausvastuksen tiheyden funktiona.

2 83117

Taajuuksilla noin yli 100 - 300 Hz tapahtuu äänen-absorptio kuviossa 1 esitetyssä diagonaaliabsorbentissa ilmahiukkasten liikkeen aikana huokoisessa liikkumattomassa materiaalissa. Absorbentti sovitetaan nurkkaan, 5 jossa ilmahiukkasten nopeudet ovat suuria - katso kuvio 2.

Taajuus f ^ , jonka yhteydessä absorptio on suurin, voidaan määrätä nurkan äänikentän teoreettisillä analyyseillä, jolloin fi = 140 = 280 Hz 10 d 1 * si n20 jolloin d on absorbentin syvyys metreissä, kun taas JLja Θ on annettu kuviossa 1.

Pienemmillä taajuuksilla (50 - 200 Hz) ja diagonaa-15 liabsorbenttien, joiden 1 on pienempi kuin 2 m, ollessa kyseessä tapahtuu äänenabsorptio pääasiassa siten, että levymateriaali alkaa värähdellä resonanssissa ja energiaa absorboituu materiaalissa ja reunoja pitkin tapahtuvan ··· häviön seurauksena, joista reunoista materiaali on kiini- 20 tetty. Näiden resonanssivärähtelyjen aktivoinnin yhtey-.···. dessä on äänikentän niillä alueilla merkitystä, joilla on suuret paineenvaihtelut.

Tasomaiselle diagonaaliabsorbentille, jolla on vä-. . häinen taivutusjäykkyys sisään suljetun ilman jäykkyyteen 25 verrattuna, saadaan resonanssitaajuus: fQ * 120 Hz ^m· 1 *sin(29) ; · jossa m on levymateriaalin massa pinta-alayksikköä kohti 2 .*;· 30 laatuna kg/m ja ton pituus metreissä. Ensiksi mainittu 1 vaikutustapa suurempien taajuuksien yhteydessä asettaa *· ; tiettyjä vaatimuksia koolle, muodolle ja virtausvastuksel- * | le. Toinen alhaisempien taajuuksien yhteydessä ilmenevä vaikutustapa asettaa tiettyjä vaatimuksia koolle ja massal-.... 35 le pinta-alayksikköä kohti.

1: 3 83117

Mahdollisimman suureen äänenabsorptioon pyritään taajuusalueella 100 - 4000 Hz, ja absorption tulee tapahtua mahdollisimman tasaisesti tällä taajuusalueella.

Kokeelliset tutkimukset ovat antaneet lupaavia tu-5 loksia arvoilla l= 0,90 m ja Θ = 30° tasomaisten diago-naaliabsorbenttien ollessa kyseessä. Teoreettisten analyysien perusteella voidaan odottaa vielä parempia tuloksia erityisten, ei tasomaisten muotoilujen osalta - katso kuvio 5d. Kääntäen voidaan odottaa epätasaisia taajuuden 10 kulkuja erityisen epätarkoituksenmukaisten muotoilujen yhteydessä. Jos mitoitukset jäävät liian pieniksi, ongelmia syntyy alhaisilla taajuuksilla. Sitä paitsi on käytettävissä oleva absorptiopaina-ala suoraan riippuvainen absorbentin pinnan pinta-alasta.

15 Koska resonanssitaajuuden f tulee olla suunnil leen 100 Hz ja Coletetaan olevan alueella 0,90 - 1,80 m, saadaan massalle seuraavat vaatimukset pinta-alayksikköä kohti: 2 -f- m = 1 - 2 kg/m , ____: 20 jolloin massan pinta-alayksikköä kohti tulee olla suurin arvojen ollessa pieniä. Kokeet ovat osoittaneet, että virtausvastuksen tulee olla jonkin verran suurempi kuin perinteisten ripustettujen kattolevyjen ollessa kyseessä, : “ nimittäin suunnilleen r = 2000 - 2500 Ns/m^. Nämä suuruu- 25 det riippuvat levyn paksuudesta h sekä varsinaisista mater iaaliparametreista seuraavien kaavojen mukaisesti: m = p*h, jossa p on massatäyte, ja r = jET*h, jossa jBTon ominainen virtausvastus.

Siten saadaan kaava 30 rs: -1 - 1.250 s

P

joka voidaan merkitä viivana ^T-p-diagrammassa - katso kuvio 6. Tämä voi osoittaa, että optimaalinen kuidun hal-.... kaisi ja on jonkin verran pienempi kuin tavanomaisen lasi- villan. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää pinnan päällystettä, joka lisää virtausvastusta sopivasti.

4 83117

Lopuksi on olemassa rajat, kuinka suuri ominais-virtausvastuksen tulee olla sen välttämiseksi, että suuremmat taajuudet heijastuvat liian kovaksi yhteenpuris-tetusta pinnasta. Materiaaliparametrit voidaan valita 5 seuraavien raja-arvojen sisältä: h P 2 20 mm 100 kg/m^ 125*10^ Ns/m4 40 mm 50 kg/m^ 63 -103 Ns/m4.

Kuviot 5a - 5e esittävät absorptioelementin eri-10 laisten suoritusmuotojen ominaiskäyriä. Kuviossa 5a nähdään soikea absorptioelementti, joka antaa epäyhtenäisen taajuuskäyrän, jolloin taajuuskäyrässä on voimakas syvennys kohdassa d/A = 0,7 vastaten siten, että absorptioelementti on tässä tapauksessa sijoitettu sinne, missä väräh-15 telyt ovat heikoimmat. Myös kuviossa 5b esitetty diagonaa-liabsorbentti antaa hyvin huonon ominaiskäyrän, koska kaikissa tapauksissa vain osa absorbentista on sovitettu sinne, missä värähtelyt ovat voimakkaimmat. Vähän auttaa, jos diagonaaliabsorbentti sovitetaan epäsymmetrisesti • _ 20 siten, että yksi kulma poikkeaa arvosta 45°C. Kuvio 3 esittää, kuinka sellainen absorbentti vaikuttaa äänikent-tään eri taajuuksilla. Nähdään, että ominaiskäyrässä on välttämättömästi syvennys (esitetyssä tapauksessa taajuu-della noin 500 Hz) . Kuvio 5d esittää absorptioelementin 25 ihanteenisempaa suoritusmuotoa, jolloin absorptioelementti sijoitetaan alueille, joilla äänikenttä on erityisen voimakas. Kuvio 5e esittää absorptioelementtiä vaihtoehtoisena asymmetrisena suoritusmuotona (asymmetrinen L-muoto).

30 Kuvio 6 esittää virtausvastuksia tiheyden funktio- . na erilaisten materiaalityyppien osalta.

; Ääntä absorboivat elementit voidaan mahdollisesti *:* muuttaa huoneen yhdestä tai useammasta parametriarvosta riippuvaisesti, mahdollisesti siten, että ne vaikuttavat 35 kyseisten parametriarvojen mahdollista muutosta vastaan.

I; 5 83117 Ääntä absorboivia elementtejä voidaan käyttää esim. konserttisalissa ja niitä voidaan säätää orkesterin erityisten toiveiden mukaisesti ottaen huomioon esim. jälkikaiunta-aika, mahdollisesti konsertin aikana.

5 Absorbentit on sovitettu joko huoneen yhteen tai useampaan nurkkaan tai katon reunoja pitkin. Kuviossa 5e esitetty absorbentti on edullisesti sovitettu katon reunaa pitkin mahdollisesti rei'itetyn ääntä läpäisevän alakaton yhteyteen, joka on samassa linjassa absorbentin 10 kanssa ja tukee arkkitehtoonista kokonaisvaikutusta.

Claims (1)

1. 6 83117 Patenttivaatimus Menetelmä äänikentän, kuten jälkikaiunta-ajan säätämiseksi ääntä absorboivien elementtien avulla, jotka on 5 sovitettu huoneen nurkkiin, tunnettu siitä, että määritetään mittauksin ne alueet nurkassa, joissa ääni-kenttä on erityisen voimakas, minkä jälkeen ääntä absorboivat elementit muotoillaan ja sijoitetaan siten, että ne kulkevat näiden alueiden kautta. n 7 83117 Förfarande för regiering av ljudfältet, säsom efterklangstiden i ett rum medelst ljudabsorberande ele-5 ment anbringade i hörnen i ruimnet, känneteck-n a t därav, att man genom mätningar bestämmer de om-räden i hörnet där ljudfältet är särskilt starkt, varefter man utformar och placerar de ljudabsorberande elementen sälunda, att de utsträcker sig genom dessa omräden.