RU2544888C1 - Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов - Google Patents
Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544888C1 RU2544888C1 RU2013159247/28A RU2013159247A RU2544888C1 RU 2544888 C1 RU2544888 C1 RU 2544888C1 RU 2013159247/28 A RU2013159247/28 A RU 2013159247/28A RU 2013159247 A RU2013159247 A RU 2013159247A RU 2544888 C1 RU2544888 C1 RU 2544888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound absorption
- absorption coefficients
- frequency
- materials
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для определения коэффициентов звукопоглощения материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, их аналогово-цифровое преобразование, вычисление передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из измеренных эталонных сигналов, вычисление коэффициентов отражения и коэффициентов звукопоглощения, представление результатов вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число, при этом в качестве эталонного используют детерминированный аналоговый сигнал длительностью не менее 13 секунд с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц. Технический результат: повышение точности определения коэффициентов звукопоглощения материалов в низкочастотном диапазоне. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области определения одной из основных характеристик материалов, используемых для целей шумоподавления, - коэффициентов их звукопоглощения и может быть использовано как для материалов, не обладающих резонансным звукопоглощением (волокнистых, пористых с упорядоченной или неупорядоченной внутренней структурой), так и для материалов с выраженными резонансными звукопоглощающими свойствами, работающими в широком диапазоне частот.
В настоящее время известен способ определения коэффициента звукопоглощения строительных материалов в реверберационной камере (Пат. RU 2431137, МПК C1 G01N 29/04, опубл. 10.10.2011), для реализации которого используют детерминированный сигнал, а обработку сигнала ведут с использованием 1/9 октавных полосовых фильтров, создаваемых на основе Фурье-преобразования [1].
Способ заключается в создании звукового поля с помощью детерминированного сигнала в пустой камере и в камере с исследуемым материалом, записывании сигналов-откликов, вычислении импульсных откликов, фильтрации откликов, определении времени затухания уровня звукового давления, вычислении коэффициентов звукопоглощения исследуемого материала. Причем в качестве детерминированного сигнала используется сигнал с экспоненциально возрастающей частотой, а вычисление коэффициентов звукопоглощения по времени реверберации в пустой камере и в камере с материалом производят по рабочему частотному диапазону в 1/9 октавных полосах с последующим усреднением трех значений смежных полос, по которым определяют звукопоглощение материала.
Недостатком известного способа является высокая погрешность определения коэффициентов звукопоглощения в низкочастотном диапазоне - ниже 160 Гц, при этом построение кривой звукопоглощения выполняется дискретно, по предварительно определенным значениям коэффициентов звукопоглощения в точках, соответствующих 1/3 или 1/9 октавным полосам частот, что делает невозможным визуализацию значений коэффициентов звукопоглощения в непрерывном диапазоне частот.
Наиболее близким к заявленному является способ измерения времени реверберации в низкочастотном диапазоне с использованием вейвлет-фильтров (Sang-Kwon Lee, Measurement of shot reverberation times at low frequencies using wavelet filter bank // KSME International Journal, Vol.17 No. 4, pp. 511-520, 2003; Sang-Kwon Lee and Dong-June Yu, Measurement of reverberation times of a passenger car utilizing the wavelet filter bank, Proc. IMechE, Vol. 219 Part D: J. Automobile Engineering, pp. 329-336, 2004).
Способ включает генерацию импульсных откликов в малом объеме, их запись с помощью микрофона, обработку полученных импульсных откликов с помощью вейвлет-фильтров и вычисление времени реверберации на разных частотах. Авторы способа отмечают, что использование рядов полосовых октавных фильтров дает точные результаты только при произведении ширины полосы фильтра на время реверберации не менее 16. Реализованный подход позволяет получать точные результаты с произведением ширины полосы фильтра на время реверберации не менее 4 [2, 3].
Недостатком указанного способа является ограниченность области его применения для оценки времени реверберации в помещении. Существенным недостатком является и то, что возбуждение объекта осуществляется импульсными сигналами с помощью импульсного источника. Сигналы такой природы не удовлетворяют условию диффузности звукового поля во внутреннем пространстве малого объема, что вызывает необходимость последующего усреднения большого числа импульсов, следовательно, приводит к повышению трудоемкости вычислений и к погрешностям определения значений коэффициентов звукопоглощения.
Задачей заявленного способа является повышение точности определения коэффициентов звукопоглощения материалов в низкочастотном диапазоне методом передаточной функции в акустическом интерферометре. Причем при вычислении передаточной функции используется непрерывное вейвлет-преобразование.
Поставленная задача решается за счет того, что способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов, включающий измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, выполнение их аналогово-цифрового преобразования; вычисление передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из измеренных эталонных сигналов; вычисление коэффициентов отражения и коэффициентов звукопоглощения, представление результатов вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число, отличает от известных то, что в качестве эталонного используют детерминированный аналоговый сигнал длительностью не менее 13 секунд с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц.
Техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является повышение точности определения коэффициентов звукопоглощения в низкочастотном диапазоне.
Осуществление способа происходит следующим образом. Перед началом измерения в акустическом интерферометре с исследуемым образцом создается звуковое поле с помощью детерминированного сигнала с экспоненциально возрастающей частотой. Далее выполняют следующие действия: осуществляют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов, выполняют их аналогово-цифровое преобразование, вычисляют передаточную функцию с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из входных сигналов.
Непрерывное вейвлет-преобразование вычисляют по семейству функций:
где ψ - фиксированная функция, называемая «материнским вейвлетом», которая хорошо локализована как по частоте, так и по времени.
Значения функции ψa,b(t) получают с использованием операций сдвига во временной области (параметр сдвига b) и масштабированием в частотной области (параметр масштабности a) материнского вейвлета. В качестве материнского вейвлета можно принять любой известный тип, например, вейвлет Морле, являющийся модулированной гауссианом комплексной гармонической функцией с частотой ω0:
где ω0 - центральная частота «материнского вейвлета», B - ширина полосы, определяемая как вариация Фурье-преобразования Ψ(ƒ) материнского вейвлета. Непрерывное вейвлет-преобразование сигнала x(t) вычисляется по следующей формуле:
где a, b∈R, a≠0.
На основе приведенных зависимостей вычисляют коэффициенты отражения и звукопоглощения и представляют результаты вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число.
В качестве примера реализации метода приведен способ расчета коэффициентов звукопоглощения материалов изолон®.
Для определения коэффициентов звукопоглощения использовалось следующее оборудование: акустический интерферометр с генератором детерминированного сигнала с экспоненциально возрастающей частотой, усилитель сигнала, громкоговоритель для излучения эталонного сигнала во внутреннее пространство интерферометра, два микрофона для измерения аналоговых эталонных сигналов, исследуемый образец материала, устройство для аналого-цифрового преобразования эталонных сигналов и их обработки. В качестве генератора, устройства для записи и обработки сигналов использовался персональный компьютер со специализированным программным обеспечением.
Измерение проводилось с помощью известного устройства, созданного для определения коэффициентов звукопоглощения материала изолон® толщиной 10 мм в акустическом интерферометре (Пат. RU 105999, МПК U1 G01N 29/14, опубл. 27.06.2011).
Устройство состоит из импедансной трубы с установленными в ней громкоговорителем, микрофонами и соединенными с блоком обработки сигналов, причем труба выполнена в виде составных патрубков, общая длина которых зависит от измеряемого диапазона частот пропорционально величине ΔLобщ, не менее чем [4]:
где ƒ - наименьшая частота в измеряемом диапазоне, Гц;
d - диаметр трубы, м.
В качестве излучателя сигналов использовали динамик SB Acoustics 5″ SB15NRXC30-4 с рабочим диапазоном частот 50-4500 Гц. Эталонным аналоговым сигналом, подаваемым на вход усилителя MQ10, являлся 13-секундный сигнал с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц, при этом генератором сигнала являлось программное обеспечение для ПЭВМ - свободно распространяемый музыкальный редактор Audacity 1.3 Beta. В качестве измерительных микрофонов использовали два микрофона ProAudio РМТ-23. Приемником эталонных аналоговых сигналов являлся тот же персональный компьютер, на котором с помощью указанного выше программного обеспечения производилась их запись. В качестве излучателя сигнала и аналогово-цифрового преобразователя использовали переносной аудиоинтерфейс M-audio Fast Track Pro. В качестве исследуемого материала был использован материал изолон® диаметром 100 мм и толщиной 10 мм.
Выполнение измерений осуществлялось следующим образом.
На внутреннюю сторону торца акустического интерферометра, противоположную месту расположения излучателя эталонного сигнала, крепился исследуемый образец. Эталонный аналоговый сигнал через излучатель поступал на вход усилителя, затем подавался во внутреннее пространство акустического интерферометра. Одновременно осуществлялись запись сигналов с помощью первого и второго микрофонов и их аналого-цифровое преобразование. Затем вычислялись коэффициенты звукопоглощения материала на основе анализа записанных сигналов способом, описанным выше. Результаты определения коэффициентов звукопоглощения материала с вычислением передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования представлены на фиг. 1.
Для сравнения результатов измерений использовался метод оценки коэффициентов звукопоглощения материала с вычислением передаточной функции с помощью Фурье-преобразования. Результаты представлены на фиг. 2.
Визуальное сравнение степени флуктуации значений коэффициентов звукопоглощения (графики на фиг. 1 и 2) позволяет сделать вывод о том, что значения коэффициентов звукопоглощения, определенные на основе передаточной функции, вычисленной с помощью непрерывного вейвлет-преобразования в диапазоне частотных полос со среднегеометрическими 16-500 Гц, являются более точными.
Использование раскрытого выше способа позволит оценить звукоизоляционную эффективность материалов и возможности их использования в целях приведения акустической обстановки помещений в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями.
Список использованных источников
1. Пат. 2431137 Российская Федерация, МПК C1 G01N 29/04, Способ определения коэффициента звукопоглощения [Текст] / А.П. Тюрин; №2010110558/28; заявл. 19.03.2010 г.; опубл. 10.10.2011. Бюл. №28. 10 с.; ил.
2. Sang-Kwon Lee, Measurement of shot reverberation times at low frequencies using wavelet filter bank // KSME International Journal, Vol. 17 No. 4, pp. 511-520, 2003.
3. Sang-Kwon Lee and Dong-June Yu, Measurement of reverberation times of a passenger car utilizing the wavelet filter bank, Proc. IMechE, Vol.219 Part D: J. Automobile Engineering, pp. 329-336, 2004.
4. Пат. 105999 Российская Федерация, МПК U1 G01N 29/14. Устройство измерения акустических характеристик материалов [Текст] / А.П. Тюрин, Пигалев С.А., Балагуров А.В., Севастьянов Б.В. - №2010154817/28; заявл. 30.12.2010; опубл. 27.06.2011. Бюл. №18.2 с.; ил.
Claims (1)
- Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов, включающий измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, выполнение их аналогово-цифрового преобразования, вычисление передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из измеренных эталонных сигналов, вычисление коэффициентов отражения и коэффициентов звукопоглощения, представление результатов вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число, отличающийся тем, что в качестве эталонного используют детерминированный аналоговый сигнал длительностью не менее 13 секунд с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159247/28A RU2544888C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159247/28A RU2544888C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2544888C1 true RU2544888C1 (ru) | 2015-03-20 |
Family
ID=53290789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013159247/28A RU2544888C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544888C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112132431A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-25 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种多层次多孔路面结构空隙连通性检测方法 |
| CN114414664A (zh) * | 2022-01-08 | 2022-04-29 | 西北工业大学 | 基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2117283C1 (ru) * | 1995-09-12 | 1998-08-10 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения" | Акустический интерферометр |
| JP2007333545A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Clarion Co Ltd | 吸音特性測定方法および吸音特性測定装置 |
| RU105999U1 (ru) * | 2010-12-30 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Устройство измерения акустических характеристик материалов |
| RU2431137C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов |
| JP2012237584A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Kobelco Kaken:Kk | 音響管及び音響特性測定装置 |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159247/28A patent/RU2544888C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2117283C1 (ru) * | 1995-09-12 | 1998-08-10 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения" | Акустический интерферометр |
| JP2007333545A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Clarion Co Ltd | 吸音特性測定方法および吸音特性測定装置 |
| RU2431137C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов |
| RU105999U1 (ru) * | 2010-12-30 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Устройство измерения акустических характеристик материалов |
| JP2012237584A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Kobelco Kaken:Kk | 音響管及び音響特性測定装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 23124-78. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112132431A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-25 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种多层次多孔路面结构空隙连通性检测方法 |
| CN114414664A (zh) * | 2022-01-08 | 2022-04-29 | 西北工业大学 | 基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | On the use of power reflection ratio and phase change to determine the geometry of a blockage in a pipe | |
| Gao et al. | On the selection of acoustic/vibration sensors for leak detection in plastic water pipes | |
| Davoodi et al. | Gas leak locating in steel pipe using wavelet transform and cross-correlation method | |
| Jones et al. | Comparative study of impedance eduction methods, Part 2: NASA tests and methodology | |
| JP5973102B1 (ja) | 伝搬定数の取得方法、吸音材の吸音率の計算方法、吸音率評価装置 | |
| Kino | A comparison of two acoustical methods for estimating parameters of glass fibre and melamine foam materials | |
| Din et al. | Measurement method with a pressure-velocity sensor for measuring surface normal impedance of materials using ensemble averaging: Comparison with other methods and its geometrical configuration | |
| Abbaszadeh et al. | Design procedure of ultrasonic tomography system with steel pipe conveyor | |
| Holland et al. | The measurement of sound power flux in flow ducts | |
| Jones et al. | On the use of experimental methods to improve confidence in educed impedance | |
| RU2544888C1 (ru) | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов | |
| Sun et al. | Measurement of sound absorption by underwater acoustic material using pulse-separation method | |
| Berbiche et al. | Experimental determination of the viscous flow permeability of porous materials by measuring reflected low frequency acoustic waves | |
| Brown et al. | Uncertainty analysis of the grazing flow impedance tube | |
| JP6886890B2 (ja) | 減衰時間分析方法、装置、及びプログラム | |
| Čurović et al. | Time–frequency methods for characterization of room impulse responses and decay time measurement | |
| Kani et al. | Acoustic performance evaluation for ducts containing porous materials | |
| Sodagar et al. | An alternative approach for measuring the scattered acoustic pressure field of immersed single and multiple cylinders | |
| Vergara et al. | Measurement of cement porosity by centroid frequency profiles of ultrasonic grain noise | |
| Abbaszadeh et al. | Frequency analysis of ultrasonic wave propagation on metal pipe in ultrasonic tomography system | |
| Omari et al. | Signal to noise ratio comparisons for ultrasound attenuation slope estimation algorithms | |
| RU2431137C1 (ru) | Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов | |
| Ostrikov et al. | Experimental confirmation of an analytical model of the sound propagation in a rectangular duct in the presence of impedance transitions and development of an impedance eduction method based on it | |
| Shanin et al. | Method of the maximum length sequences in a diffraction experiment | |
| Otsuru et al. | Ensemble averaged surface normal impedance measurement method in a reverberation room |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171231 |