Особенности распространения звуковых волн в зависимости от температуры воздуха

Скорость распространения звука в воздухе с= 331,45 кореньТ/273

331м/с при 0˚с

Интерференция звуковых волн -наложения колеб. от нескольких источников

Звуковое поле – область про-ва в кот.колеб. звуковые волны.

Звуковое давление - Р-разность между мгновен.знач.полного давления и средним давлением, котор.наблюд.в среде при отсутствии звукового поля

р=Pm·sin (wt+ φ) ˂p˃=Па= н/м²

рэф=Рm·корень2 Рm- амплитуда давления

Интерференция — физическое явление, наблюдающееся при наложении нескольких волновых процессов и заключающееся в локальных отклонениях общей интенсивности от суммы интенсивностей входящих волн.

На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных высотам, потоки воздуха. Эхо - это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.

Дифракция звука (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн.

Скорость звука — скорость распространения звуковых волн в среде.

Как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах.

Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле:

где β — адиабатическая сжимаемость среды; ρ — плотность.

Для газов эта формула выглядит так:

где γ — показатель адиабаты: 5/3 для одноатомных газов, 7/5 для двухатомных (и для воздуха), 4/3 для многоатомных; k — постоянная Больцмана; R — универсальная газовая постоянная; T — абсолютная температура в кельвинах; t — температура в градусах Цельсия; m — молекулярная масса; M — молярная масса. По порядку величины скорость звука в газах близка к средней скорости теплового движения молекул и в приближении постоянства показателя адиабаты пропорциональна квадратному корню из абсолютной температуры.

Для твёрдых тел скорость звука можно вычислить как:

Где K — модуль всестороннего сжатия; E — модуль Юнга; ν — коэффициент Пуассона.

В воздухе при нормальных условиях скорость звука составляет 331,46 м/с (1193 км/ч).

В воде скорость звука составляет 1485 м/с. (см. Опыт Колладона-Штурма)

В твёрдых телах скорость звука составляет 2000—6500 м/с.

23. Звуковое поле и основные физические величины, характеризующие его. (Звуковое давление, плотность звукового поля). Звуковая мощность, интенсивность звука.

Плотность звукового поля, Д- это звуковая энергия, содержащаяся в единице объема среды D=р²/pc² p-плотность среды кг/м³; с-скорость звука в среде

Мощность звука p-количество звуковой энергии , излучаемой источником звука в единицу времени

Характер. источник звука или шума кол-во звуковой энергии, проходящей в 1с через площадь S, окружающую источник звука ˂р˃=Вм

Интенсивность звука, I-кол-во звуковой энергии, распространяемой в звуковом поле в единицу времени через единичную площадь (если в звуковом поле волны идут только в одном направлении)

I=р²/рс ˂I˃=Вт/м²; р-плотность среды рс-акустич.сопротивление среды (импедание) кг/м²с

Звуковое поле, область пространства, в которой распространяются звуковые волны, т. е. происходят акустические колебания частиц упругой среды (твёрдой, жидкой или газообразной), заполняющей эту область. З. п. определено полностью, если для каждой его точки известно изменение во времени и в пространстве какой-либо из величин, характеризующих звуковую волну: смещения колеблющейся частицы из положения равновесия, колебательной скорости частицы, звукового давления в среде; в отдельных случаях представляют интерес изменения плотности или температуры среды при наличии З. п. Понятие З. п. применяется обычно для областей, размеры которых порядка или больше длины звуковой волны.

С энергетической стороны З. п. характеризуется плотностью звуковой энергии (энергией колебательного процесса, приходящейся на единицу объёма); в тех случаях, когда в З. п. происходит перенос энергии, он характеризуется интенсивностью звука, т. е. средней по времени энергией, переносимой в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны.

Картина З. п. в общем случае зависит не только от акустической мощности и характеристики направленности излучателя — источника звука, но и от положения и свойств поверхностей раздела различных упругих сред, если такие поверхности имеются. В неограниченной однородной среде З. п. является полем бегущей волны. Вдали от источника в З. п. практически любого излучателя звуковое давление спадает по закону 1/r (где r — расстояния от источника .

Интенсивность звука (абсолютная) — величина, равная отношению потока звуковой энергии dP через поверхность, перпендикулярную направлению распространения звука, к площади dS этой поверхности:

Для количественных сравнений громкости нужно ввести понятие интенсивности звука. Интенсивность звуковой волны определяется как средний поток энергии через единицу площади волнового фронта в единицу времени. Иначе говоря, если взять единичную площадку (например, 1 см²), которая полностью поглощала бы звук, и расположить ее перпендикулярно направлению распространения волны, то интенсивность звука равна акустической энергии, поглощаемой за одну секунду. Интенсивность обычно выражается в Вт/см² (или в Вт/м²).

Звуковое давление – разность между давлением, существующем в среде p_ср в данный момент, и атмосферным давлением p_атм.

Измеряется в паскалях (сила в 1 Н, приложенная к площади 1 кв. м.). Атмосферное давление ~10⁵ Па. Звуковые давления речи и музыки имеют величину до 100 Па.

. Как всякая сила, звуковое давление имеет направление. Однако, под давлением понимается сила, перпендикулярная к поверхности.

Скорость распространения звуковой волны (скорость звука) с_зв в среде зависит от массы молекул или атомов и расстояния между ними. А они в свою очередь зависят от химического состава вещества, его температуры, а для газов и давления. Для технических расчетов достаточно считать

,

где Т - температура, К. При нормальном атмосферном давлении и Т=290 К (17⁰С) скорость звука 340 м/с.

Плотностью звуковой энергии e называется энергия, содержащаяся в единице объема среды распространения.

Время пробега волной единицы длины по лучу 1/с_зв => e =I/с_зв; [e]=[Вт/м²]/[м/с]=[Вт*с/м³]=[Дж/м³].

Плотность энергии через давление:

.

Плотность энергии в отличие от интенсивности величина скалярная, и поэтому может применяться и в тех случаях, когда определение лучей и волновых фронтов затруднительно или невозможно, например, при распространении звуковых волн в помещениях.

25. Уровень интенсивности звука иуровень звукового давления. Уровень звуковой мощности. Эквивалентный уровень звукового давления и эквивалентный уровень звука.

Единицы уровня звука Уровень интенсивности звука измеряют в десятых долях Белла(Б) – децибел (дБ)

Для различных уровней звукового давления – различные условия восприятия звука:

124-пнивматич.молот

94- внутри вагона метро

85-внутри автобуса

25-спальня ночью

40-шепот

Сложение уровней интенсивности звука

Пусть имеется n источников звука, каждый из которых в данной точке поля одну и ту же интенсивность звука I(первое), с уровнем интенсивности L(первое) L=lg·I(первое). Суммарная интенсивность звука I=I(первое) · n; Уровень суммарной интенсивности звука:

Значение 10lgn:

24. Закон Вебера – Фехнера и его интерпретация в акустике. Единицы уровня интенсивности звука. Сложение уровней интенсивности звука.

Для всех органов чувств человека ощущение пропорционально логарифму раздражителя, впряженному в единицах порога ощущения.

Свойства логарифмов log6a – показатель степени b которое надо возвести число b, чтобы получить число a.

Уровень интенсивности звука и уровень звукового давления. Диапазон изменения звукового давления

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука, выраженный через звуковое давление

Lp=20 · lg · (p/pₒ)

Пороговая величина звукового давления pₒ соответствует пороговой величине интенсивности звука Iₒ

рₒ=2 · 10(*в (– 5) степени)* Па; I0 =10 (*в – 12 степени*) Вт/м²; рₒ=10 (*в – 12 степени) Вт;

соотв.порогу слышимости на частоте 1000 Гц

При пороговых величинах уровень интенсивности звука и уровень давл.=0

Уровень звуковой мощности Lp=10·lg(p/pₒ) болевой порог: р=2·10²Па I=10² Вт/м² L=140 дБ

Нормальный разговор – 50-60 дБ

Практически тишина – 10 дБ

Порого слышимости мертвая тишина – 0дБ

НО: менее 20 дб трудно получить

Интенсивностью волны I называют величину, численно равную средней по времени энергии Е, переносимой волной в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны:

где S - площадь поверхности, через которую проходит волна, t - время ее прохождения через эту поверхность. Единица измерения интенсивности волны: Дж/(м² с) = Вт/м².

Звук является объектом слуховых ощущений, поэтому оценивается человеком также субъективно. Субъективными характеристиками звука являются: высота -обусловленная частотой тона, тембр - определяется спектральным составом звука, громкость - уровень слухового ощущения, зависящая, прежде всего от I интенсивности звука. Следовательно объективными характеристиками звука являются: частота, интенсивность, акустический спектр. Человеческое ухо воспринимает звуки на частоте 1 кГц с интенсивностью не менее I₀=10^-12 Вт/м² и называется интенсивность на пороге слышимости. Максимальная интенсивность звука на частоте 1 кГц, воспринимаемая человеком I_б=10 Вт/м² и называется болевым порогом, так как вызывает болевые ощущения. Различие между I₀ и I_б очень велико (I_б/ I₀ = 10¹³), поэтому при измерениях удобно пользоваться логарифмической шкалой. В связи с этим вводят величину уровня интенсивности звука, равную десятичному логарифму отношения интенсивности исследуемого звука I к интенсивности I₀ на пороге слышимости

Уровень интенсивности звука измеряется в белах. бел - есть единица шкалы уровней интенсивности звука, соответствующая изменению интенсивности в 10 раз. Обычно применяют единицу в 10 раз меньшую, называемую децибелом (дБ). Тогда формула (4.11) принимает вид .

Если L=1 дБ, то , а . Таким образом, децибел соответствует таким двум уровням, интенсивности которых отличаются в 1,26 раза.

Согласно закону Вебера - Фехнера прирост силы ощущения пропорционален логарифму отношения интенсивностей двух сравнимых раздражений.

Закон Вебера - Фехнера лежит в основе создания шкалы уровней громкости, а также шкалы уровней интенсивности. результате область слышимости ограничена как сверху, так и снизу кривыми. Эти кривые получены на основании измерений, проведенных с людьми, обладающими наиболее чувствительными органами слуха. Для большинства людей область слышимости меньше; для многих частотная граница наступает при 18, 15 и даже при 10 кГц. Интенсивность в 10^-12 Вт/м² также ощущается далеко не всяким человеком. С возрастом область слышимости сужается. При повреждении уха она может стать совсем маленькой, а при глухоте сжимается в точку.

Для того чтобы найти соответствие между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах, пользуются кривыми равной громкости. Видно, что среднее человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам 2500 - 3000 Гц. Каждая промежуточная кривая отвечает одинаковой громкости, но разной интенсивности звука для разных частот. Используя совокупность кривых равной громкости, можно найти для разных частот громкости, соответствующие определенной интенсивности. Например, пусть интенсивность звука частотой 100 Гц равна 60 дБ

26.Частотный спектр звука. Полосы частот. Ряд октавных полос частот. Ряд третьоктавных полос частот.

Звук- колеб. движение в любой упругой материальной среде, вызван. каким-либо источником, проявл. в форме период. изменения давления.

Частотный спектр звука- представление амплитуд синусоидальных колебаний или др. величин, характер. энергию звука в зависимости от частоты.

Периодич. колебания- сумма синусоидов с различной амплитудой.

Зависимость амплитуды от частоты. При сплошном спектре звукового давления уровень спектра В- уровень интенсивности звука в полосе частот 1 ГЦ.

Белый шум- звук с постоянным на всех частотах уровнем спектра В.

Полосы частот

Граничные частоты: f₁-нижняя, f₂- верхняя ширина Δ f= f₂- f₁

Сред. Геометрические частоты

f_ср=
Принятый ряд октавных полос частот

Низкие частоты: до 355; средние:500-1000(у мужчин низкие частоты присутст. в большем кол-ве чем у женщин)

Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е. f₂ = 2 f₁ , называется октавой.

Для более детального исследования шумов иногда используются третьеоктавные полосы частот, для которых

f₂ = 2^1/3 f₁ = 1,26 f₁

Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой:

27.Орган слуха человека. Субъективное восприятие звука человеком. Уровень громкости, шкалы фонов и сонов.

(Органы слуха человека способны воспринимать колебания с частотой от 15-20 герц до 16-20 тысяч герц. Механические колебания с указанными частотами называются звуковыми или акустическими. Звук - это распространяющиеся в упругих средах - газах, жидкостях и твёрдых телах - механические колебания, воспринимаемые органами слуха. Основные физические характеристики звука - частота и интенсивность колебаний. Они и влияют на слуховое восприятие людей.)

Уровень громкости в фонах: L_ф= 20lg( p^|/p₀)

p^|-звуковое давление тона частотой 1000Гц равно громкого с рассматриваемым.(наше ухо не соотв. напрямую физическим законам)

Кривая равной громкости-геом. Место точек одинаковой громкости. Они показывают сравнительную громкость.

Уровень громкости, шкалы фонов и сонов.

S(сон)=2

Сравнение воздействия звука

Громкость в 1 сон имен звук с уровнем громкости в 40 фон

S=2 =2²=4сона

Дифракция звука- способность звуковых волн огибать при распространении препятствия.

Звук распространяется как от источнка звука

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях. (после прекращения звучания)

(Условно принятое время реверберации — время, за которое уровень звука уменьшается на 60 дБ. Для вычисления времени реверберации используют формулу:

, где V — это объём помещения, A — общий фонд звукопоглощения, , a_i — коэффициент звукопоглощения (зависит от материала, его дисперсных, или фрикционных характеристик), S_i — площадь каждой поверхности.)

28.Отражение и поглощение звука в помещениях. Коэффициенты поглощения, отражения и звукопередачи. Суммарное звукопоглощение помещения.

Падая на поверхность ,звуковая волна частично отражается от нее, частично поглощается материалом поверхности, переходя в тепловую энергию, частично может уйти за пределы поверхности. Энергия, оставшаяся в помещении после отражения звуковой волны, характеризуется коэффициентом отражения , энергия, теряемая в помещении после отражения,  - коэффициентом звукопоглощения , энергия звуковой волны, прошедшая сквозь поверхность, τ - коэффициентом звукопроводности омещения. Е_пад - энергия звука, падающая на поверхность; Е_отр - энергия звука, отраженного от поверхности; Е_пр - энергия звуковой волны, прошедшей сквозь поверхность в соседнее помещение; Е_погл - энергия звуковой волны, теряемая в помещении при отражении. Значения коэффициентов ,  и зависят от материала и конструктивных особенностей поверхности, частоты и угла _{падения звуковой волны на преграды.}

Эквивалентная площадь звукопоглащения

Площадь поверхности с коэф. звукопогл. =1(полностью поглащающий звук), которая поглощ. такое же кол-во звуков энергии, как и данная поверхность или предмет.

29. Особенности волнового подхода при анализе звукового поля помещения.

Звуковое поле- область пространства, в которой наблюдаются звуковые волны.(приходящих от источника по кротчайшему пути к этой точке)

Осн. методы(подходы) анализа звукового поля помещения:

1.волновой 2.статический 3.геометрический

Реверберация-это процесс постепенного спадания уровня звукового давления в возд. объеме пом-я после прекращения звучания.(время реверб-ии –это время , в теч. кот. уров. звук. давления спадает на 60ДБ)

(Сэбин Уоллес основн. Теории вывел форму экспериментально)

В силу интерференции (налож. колебаний от неск. источников)процесс реверберации не носит монотонный характер.

С позиции волновой теории возд. объем помещения рассматр. как линейная система с определ. спектром собств. частот колебаний. При воздействии сигнала, излучаемого источником звука, в воздушном объеме помещения возбуждаются собственные колебания. Спектр собственных частот достаточно просто рассчитать лишь для помещений простых геометрических форм. Например, для помещений в форме прямоугольного параллелепипеда (с идеально жесткими отражающими поверхностями) длиной l, шириной b и высотой h собственные частоты :

Для формы параллелепипеда

g, q, r-целые числа(0,1,2…)

При малых значениях l, b h , в малых помещениях частоты собств. колебаний значительно различ. друг от друга. В области высоких частот собств частоты близки , и тем в большем диапазне частот будет резонанс.

(для малых помещений)

30.Геометрический подход при анализе звукового поля помещения.

Звуковое поле- область пространства, в которой наблюдаются звуковые волны.(приходящих от источника по кротчайшему пути к этой точке)

Осн. методы(подходы) анализа звукового поля помещения:

1.волновой 2.статический 3.геометрический

Реверберация-это процесс постепенного спадания уровня звукового давления в возд. объеме пом-я после прекращения звучания.(время реверб-ии –это время , в теч. кот. уров. звук. давления спадает на 60ДБ)

Вместо звук.волн рассматр. звуковые лучи, в направл. которых распространяются звуков. волны.

Допустимость применения геометрич. метода зависит от длины волны, размеров отраж. поверхности и ее расположения по отнош. к источнику звука и точке приема.

Длина волны должна превосход. наименьший размер отраж. поверхности не менее чем в 1.5 раза. Для отраж., облад. кривизной наим. радиус кривизны должен превыш. в 2р.

Построение фронта отраж. Волны от плоскости.

Анализ распред. Первых отражений.

Геометрическая теория более приложима к анализу акустических процессов в помещениях больших размеров - концертных и театральных залах, крупных студиях. Оптимальные размеры зала (студии) определяют на основе анализа начальных отражений.

(Геометрическая (лучевая) теория акустических процессов в помещениях основана на законах геометрической оптики. Движение звуковых волн рассматривают подобно движению световых лучей. В соответствии с законами геометрической оптики при отражении от зеркальных поверхностей угол отражения b равен углу падения a, и падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости.)

Билет 31

Звуковое поле в помещение близко к диффузному.

Звуковое поле называется диффузным если усредненная во времени плотность звуковой энергии одинакова в любой точке поля D (x,y,z) = const

Все направления прихода потоков звука энергии в какую-либо точку равновероятны и по любому направлению усредненный во времени поток звуковой энергии одинаков (нельзя понять откуда идет звук).

Средняя длина свободного пробега L=l/n(l1+l2+....ln)

L=4V/Sобщ; V-объем помещения

Ср. время свободного пробега

r = l/c =4 V (c Sобщ)

Аобщ = ΣαiSi+ΣA

Средний коэффициент звукопоглощения αср=ΣαiSi/Sобщ=Аобщ/Sобщ

Т=0,161 V/ - ln(1- αср) Sобщ определение времени реверберации

Т=0,161 V/ αср* Sобщ

α – небольшое значение α≤0,2

Влияние влажности

Чем больше влажность, тем больше поглощение звука Т=0,161 V/ - ln(1- αср) Sобщ+4mV

Трудности расчета времени реверберации

1). Диспропорциональные помещения

2). С заглушенным полом и потолком

3). Звукопоглощение сосредоточен на потолке или на противоположных стенах

4). В нижней части помещения

из нета: Звуковое поле, область пространства, в которой распространяются звуковые волны, т. е. происходят акустические колебания частиц упругой среды (твёрдой, жидкой или газообразной), заполняющей эту область исследования реверберации. Формула Эйринга имеет вид:

Для экспериментального определения времени реверберации Сэбин пользовался простейшими приспособлениями: органными трубами как источником звука и секундомером. Он нашел, что время реверберации Т прямо пропорционально объему помещения V и обратно пропорционально произведению среднего коэффициента поглощения a_ср и площади всех преград S:

Средний коэффициент поглощения:

где a₁, a₂,... - коэффициенты поглощения различных материалов;

S = S₁ + S₂ + ... - общая площадь преград; n - количество разных преград.

Из этого выражения можно заключить, что средний коэффициент поглощения соответствует единому материалу, которым можно было бы покрыть все поверхности преград помещения с сохранением общего звукопоглощения А = a_срS. Единицей поглощения считают 1 м² открытого проема, полностью поглощающего всю падающую на него энергию (без учета дифракции). Эту единицу назвали сэбин (Сб).

билет 32 Звукопоглощающие материалы и конструкции.

-пористые звукопоглотители; -пористые звукопоглотители с перфорированными и другими экранами; - низкочастотные поглощающие конструкции; - штучные (объемные) звукопоглотители (из нета: В тех случаях, когда звукопоглощающий материал нельзя применять на ограждающих конструкциях (например, если они светопрозрачны) или их площадь недостаточна для достижения необходимого эффекта, используются подвесные штучные (объемные) звукопоглотители. Чаще всего это плоские плиты из волокнистых материалов, покрытые пористой краской, обтянутые тканями или заключенные в перфорированные листы металла. Такие конструкции акустически очень эффективны, так как, подвешенные вертикально, они поглощают звук обеими поверхностями. Если эти поглотители подвешены так, что в плане образуют замкнутые фигуры (квадраты, треугольники и т.д.), то звукопоглощение увеличивается за счет резонансного поглощения в воздухе между вертикалями панелей.); - звукопоглотители кулисного типа; - резонансные и слоистые звукопоглотители

пористые

При падении звук волны на пористый материал воздух в порах начинает колебаться и энергия колебаний переходит в тепловую.

- пористый слой на жесткой отражающей поверхности. Частотная характеристика падает на низких частотах

- пористый слой на относе от жестких поверхностей воздушный промежуток вместо увелечения толщины пористого слоя. (из нета: изготавливают в виде плит, которые крепятся к ограждающим поверхностям непосредственно или на относе, из легких и пористых минеральных штучных материалов - пемзы, вермикулита, каолина, шлаков и т.п. с цементом или другим вяжущим. Такие материалы достаточно прочны и могут быть использованы для снижения шума в коридорах, фойе, лестничных маршах общественных и промышленных зданий.)

Пористые с перфорированными экранами

Виды: -покрытие пленкой; - экраны из ткани

(возрастает) кзп на низких частотах и (падает) на высоких (возрастает) рост эффективн массы. Низкочастотные поглотители: — перфорированные материалы в виде тонких панелей с различной степенью перфорации, которые могут быть изготовлены из гипсовых плит, МДФ, дерева и др.;

Резонансные

глушат определенные частоты (из нета: Для получения высокого значения коэффициента звукопоглощения (0,7…0,9) в широком диапазоне частот применяют многослойные резонансные конструкции, состоящие из 2-3 параллельных экранов с разной перфорацией с воздушным промежутком разной толщины),; — резонансные конструкции из пористых/волокнистых материалов перфорированных/тканевых экранов и воздушного зазора. Коэффициент поглощения данных материалов находится в пределах 0,3 – 1,0 в диапазоне низких частот (63 – 500 Гц).

-комбинированные из резонаторов

на разных слоях гасятся разные частоты

Поглотители в широком диапазоне частот:
— многослойные резонансные конструкции, состоящие из нескольких параллельных экранов с разной степенью перфорации и воздушным зазором разной толщины;

Низкочастотные

Пластина, позади которой есть воздушный промежуток чем больше масса, тем ниже частота, на которой происходит звукопоглощение

Для (вверх) эффективно

Кулисные звукопоглотители

Из нета: Звукопоглотители кулисного типа обеспечивают большее поглощение, чем плоские облицовки, занима­ющие такую же площадь внутренней поверхности зала.

из нета

Звукопоглощающие материалы - акустические материалы, которые применяются в звукопоглощающих облицовках: - для снижения уровня шумов производственных помещений и технических устройств; а также - для создания оптимальных условий слышимости и улучшения акустических свойств помещений общественных зданий.
Звукопоглощающая способность материалов обусловлена их пористой структурой и наличием большого числа открытых сообщающихся между собой пор. Звукопоглощающие материалы разделяют по разным признакам. Чаще других признаков принимают характер поглощения звука, вид и технологию изготовления, характер поверхности изделий. Все эти материалы обычно являются также отделочными, поскольку способствуют созданию внешней архитектурной выразительности помещений.

вопрос 33

Рекомендации по проектированию ограждающих конструкций.

Распространение шума в здании

защита от структурного шума – полы

тип «плавающего пола» на сплошной упругой прокладке

подвесной потолок на пружинах – амортизаторах

из нета: Защита от шума строительно-акустическими методами должна обеспечиваться:

в помещениях жилых и общественных зданий:

рациональным архитектурно-планировочным решением здания; применением ограждающих конструкций, обеспечивающих нормативную звукоизоляцию; применением звукопоглощающих облицовок (в помещениях общественных зданий); применением глушителей шума в системах принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха;

виброизоляцией инженерного и санитарно-технического оборудования зданий;

применением систем звукоусиления, оповещения и передачи информации.

В проектах должны быть предусмотрены мероприятия по защите от шума:

«Защита от шума» на стадии проекта детальной планировки района города - карты шума на территории, расчеты ожидаемого шума у фасадов зданий (жилых, административных, детских дошкольных учреждений, школ, больниц), на площадках отдыха; типы и расположение шумозащитных зданий на магистральных улицах; устройство шумозащитных экранов на участках скоростных дорог; устройство шумозащитных полос зеленых насаждений; применение шумозащитных окон на фасадах зданий, обращенных в сторону магистральных улиц.

Акустический расчет должен производиться в следующей последовательности:

выявление источников шума и определение их шумовых характеристик; выбор точек в помещениях и на территориях, для которых необходимо провести расчет (расчетных точек); определение путей распространения шума от источника (источников) до расчетных точек и потерь звуковой энергии по каждому из путей (снижение за счет расстояния, экранирования, звукоизоляции ограждающих конструкций, звукопоглощения и др.); определение ожидаемых уровней шума в расчетных точках; определение требуемого снижения уровней шума на основе сопоставления ожидаемых уровней шума с допустимыми значениями; разработка мероприятий по обеспечению требуемого снижения шума; поверочный расчет ожидаемых уровней шума в расчетных точках с учетом выполнения строительно-акустических мероприятий.

вопрос 34.

Необходимые условия для создания комфортной акустической среды в залах.

- интенсивный прямой звук; - правильное распределение и допустимое запаздывания отражения звука; - достаточная диффузность звукового поля; - оптимальное время реверберации; - нормативный шумовой режим; - требования по звукофикации залов; +обеспечение видимости

Првильное распределение и допустимое запаздывание

⌂l=lогр-lпр

⌂l =(⌂l/c)*1000 мсек

Для речи: ⌂t=20мс, но не более 30мс

Для музыки: ⌂t=25 мс, но не более 35мс

Первые отраж. должны перекрывать всю зону слушательских мест, начиная с расст. rпр

. rпр – радиус действия прямого звука, т.е. расст., далее которого требуется поддержка прямого звука первым отраж.

речь: . rпр = 8-9 м

музыка . rпр=10-12м

Проверка допустимости применения геометр. Отраж.

Перекрытия ограждений

Нарушение правильного распределения отраженного звука, при налчии в зале больших вогнутых поверхностей

Способы ослаблений:

-расчленение элементов ограждений

-звукопоглощающая отделка

-комбинированные

наиболее эффективные членения

подвеска отражателей

рассеивающий эффект высокого купола

Акустические свойства помещения существенно влияют на характер звуковоспроизведения в нем. Именно поэтому помещения, предназначенные, например, для лекций или концертов, должны иметь разные акустические свойства.
Один из главных критериев, оценивающих акустическое качество помещения, – это время реверберации. При большом его значении искажается восприятие музыки, уменьшается разборчивость речи, при очень малом – появляется эффект «безжизненности» помещения, «сухости» воспроизводимых произведений. Обеспечить оптимальное время реверберации (или регулировать его) в большинстве случаев позволяют современные акустические материалы и конструкции, с помощью которых создается дополнительное поглощение звука в помещении.

Для обеспечения необходимого звукопоглощения наибольшее внимание уделяется потолочному пространству. Поэтому уже довольно давно выпускаются «акустические» потолки, поглощающие звук. В больших помещениях, где для улучшения акустики не хватает одного только потолочного пространства, рекомендуется также использовать звукопоглощающие стеновые панели.

Выбор акустического материала потолка или стен зависит от разных параметров: назначения помещения, его объема, цены материала, интерьерных особенностей и др., а также от того, какую именно область частотного диапазона нужно корректировать.

Билет 35.

Условия возникновения «порхающего» эха – наличие больших плоских параллельных поверхностей или купола на плоской поверхносью.

Театральное эхо – примыкание задней стены зала к потлку под углом 90º или меньше.

Обеспечение достаточной диффузности звукового поля

- отсутствие параллельных и вогнутых поверхностей

- соблюдение ропорций зала

-членение поверхностей (если необхадимо).

Максимальная длина залов

Конференц залы (аудитории) -24-25м

Театр оперы и балета 30-32

Концертный зал, камерной музыки 20-22

Симфонической музыки, хоров и органных концертов 42-46

Современной эстрадной музыки 48-50

Многоцелевые залы, вместимостью более 1000 мест 30-34

L≤Lдоп; B=S/L; H=V/S; 1<L/B<2; 1<L/H<2

Членение зала (эффект в частотах 200-600Гц.)

Членение с нерегулярным шагом

Использование балконов для повышения диффузности поля на низких частотах.

А2/h2≤2

Изменение времени реверберации допустимый отклон Т(-/+)10%

Т>Тдоп – необходимо уменьшить объем зала, увелечить количество мест поставив более мягкие кресла или ввести звукопоглощающию облицовку.

Т<Тдоп – (увеличить) Vзала, (уменьшить) количество мест или заменить отделку

Звукопоглощение достигается

-расположением здания и его внутренней планировки

- качественные двери и тамбуры

- мероприятия по снижению шума систем вентиляции и кондиционирования.

Из нета: эффективное время реверберации Т долгое время являлось единственным критерием акусти ческих условий в зрительном зале.
Оптимальное время реверберации зависит не только от технологических и эксплуатационных требований конкретного помещения, но и от его геометрических размеров, количества звукопоглощающих материалов и конструкций, их размещения по поверхностям зрительного зала и сцены. При решении практических задач рекомендуется пользоваться графиками и таблицами по электроакустике. При определении габаритов зала и оптимального времени реверберации большое значение имеет правильный подход к выбору удельного объема на одного зрителя и соблюдение норм архитектурно-акустической обработки всех поверхностей. Опыт показывает, что удельные объемы можно считать оптимальными в следующих пределах (м3/чел): 3,5--4,5 (речевые помещения), 4-5 (музыкально-речевые), 5-6 (универсальные), 6-7 (музыкальные и оперные театры), 8-10 (залы для исполнения органной музыки).
Структура звука. Уровень и качество звучания речи или музыки в закрытом помещении определяется временным соотношением прямого звука и первых, быстро следующих друг за другом отражений. При выборе формы и размеров зрительного зала учитываются прежде всего условия, при которых интенсивные отраженные сигналы могут приходить к зрительским местам не позже критического времени.

Задача звукоизоляции заключается в преобразовании энергии акустической волны в другие виды энергии. С этой задачей и справляются стены и полы с повышенной изоляцией от воздушного шума.

Но при звукоизоляции конференц-залов следует говорить скорее не о специфике самих материалов, а о конструктивных особенностях ограждающих конструкций. Так, нельзя допускать совмещения потолка зала с соседними помещениями. Те же требования предъявляются и к полу: если он выполнен на лагах, то они должны заканчиваться в изолируемом зале, не переходя в соседний.

Очень важно вовремя предотвратить появление так называемых «звуковых мостиков», то есть узлов и деталей, способствующих протеканию звука. Так, чтобы исключить «звуковые мостики», не следует применять жесткие соединения деталей подвесного потолка. Стыковки перегородки с полом и потолком должны выполняться с применением акустической ленты, ее также следует уложить по периметру при выполнении изоляции пола, а напольное покрытие лучше не доводить до стены на 2-5 мм, чтобы плинтус не касался напольного покрытия.

Конференц-залы оборудуются акустической системой, от которой ожидается пространственный эффект звучания, высокая разборчивость в зрительном зале и отсутствие эха и прочих негативных шумовых эффектов. Важно и решение вопроса нераспространения звука за пределы зала.

Одно из основных правил звукоизоляции – это закон массы, то есть, чем больше масса преграды, тем больше звукопоглощение. Звук делится на высокие и низкие частоты. Массой материала поглощается в первую очередь низкий звук. А высокие частоты лучше поглощаются большим количеством преград на своем пути.

Потому наиболее эффективное решение проблемы звукоизоляции – это конструкция, отвечающая правилу масса-пористость-количество. Она может состоять из тонких листов высокой плотности, например, гипсоволокнистых листов, закрепленных с двух сторон на несущем каркасе, пространство между которыми заполнено пористым материалом. Кроме хорошей изоляционной способности, такие конструкции сравнительно легки, устойчивы, да и установка их при должном опыте не вызывает особых затруднений.

Пространство между перегородками конструкции заполняется акустическими минераловатными и стекловатными плитами или матами. Также для конференц-залов рекомендуется установка подвесных потолков, над которыми располагается, по сути, такая же конструкция, что и на стене.

Билет 36

Залы для речевых программ хороши звуками и разборчивостью речи. Обеспечиваються: - малое время реверберации; - небольшая длина зала

- ограничение объема; интервала запоздания отражения, не более 20мс

Лекционные залы

Nmax – 400 мест; Lmax – 25м; Vзд-5м³; Vзала – 2000м³

Драматические театры

Nmax – 1200 мест; Lmax – 27м; Vmax – 6000м³

- использование выпуклых отражателей

Залы для музыкальных программ

-большое время реверберации; -диффузное поле

-интервалы запаздывания отражений ⌂t=35мс

спортивные залы. Наиболее часто возникает проблема снижения чрезмерной гулкости помещений и обеспечения оптимальных значений времени реверберации. Игнорирование этой проблемы обычно приводит к дискомфортным акустическим условиям, как для зрителей, так и для спортсменов. Последнее особенно характерно для крытых катков, где при высокой гулкости фигуристы не могут уследить за темпом звукового сопровождения. В целом ряде случаев оказывается возможным использовать акустические кулисы из базальтовых матов отечественного производства, что особенно целесообразно для объектов с ограниченным бюджетом. В ходе проектирования помимо обеспечения оптимума реверберации, принимаются, разумеется, меры по исключению таких акустических дефектов, как слышимое однократное или многократное (порхающее) эхо.

(из нета) Акустическое проектирование - расчет акустических свойств помещения (кинозала) в соответствии с требованиями международных стандартов и отечественных стандартов (ГОСТ, ОСТ).

Основные задачи акустического проектирования кинозала:

-оптимизация времени реверберации; -снижение нежелательных отражений звука;

-оптимизация разборчивости фонограммы;

-устранение нежелательных низкочастотных резонансов фонограммы.

-Акустическое проектирование включает в себя: -акустические измерения (кинозала) до реконструкции; -определение критичных акустических параметров кинозала; -составление плана акустической обработки поверхностей зала;

-расчет звуковых отражений и времени реверберации; -составление технических рекомендаций для архитектора и строителей; -совместно с архитектором проекта разработка акустического оформления зала, расчет материалов обработки стен, пола, потолка, расчет акустических свойств конструкций зала; -проектирование заэкранного пространства

Любой из залов для проведения культурномассовых мероприятий должен соответствовать своему функциональному назначению, чтобы каждый из нас одинаково хорошо и удобно ощущал себя в филармонии либо в оперном или драматическом театрах, в конференцзале или на спортивной арене.

Проектирование или реконструкцию зрительных залов необходимо осуществлять только в альянсе архитектора, акустикастроителя и акустиказвуковика. После того как определены габариты зала, акустикистроители на основании акустического расчета совместно с архитектором работают с различными факторами естественной акустики помещения – объемом, конфигурацией и внутренними поверхностями (отражающими, поглощающими, рассеивающими). Затем к ним присоединяются акустикизвуковики, в сфере ответственности которых искусственная акустика – микрофоны и усилители, линия временной задержки и системы искусственной реверберации, а также системы громкоговорителей.

При проектировании естественной акустики залов следует соблюдать основные акустические требования: – зал должен обладать оптимальным временем реверберации, которое зависит от объема и назначения помещения. При малом времени реверберации помещение становится заглушенным, при высоком – гулким;

– иметь определенный объем на одно зрительское место: в пределах 4–5 м3 на место – в конференц­залах, аудиториях, драматических театрах; 6–8 м3 – театрах оперы и балета, концертных залах камерной музыки; 8–10 м3 – концертных залах симфонической музыки; 10–12 м3 – залах, предназначенных для хоровых и органных концертов; 4–6 м3 – залах многоцелевого назначения. При малом объеме на одно место трудно достичь оптимального времени реверберации, при большом – требуется увеличение звукопоглощающего материала; – отношение длины зала к его средней ширине и отношение средней ширины зала к его средней высоте должно быть более 1, но не более 2, а отношение наибольшего размера в плане к высоте спортивного зала не превышать 5. При несоблюдении пропорций ухудшается диффузность звукового сигнала, появляются эхо и нежелательные запаздывания отражений звука; – ограждающие конструкции зала должны обладать достаточной звукоизолирующей способностью, снижающей проникающий шум до соответствующих требований

Поиск по сайту: