Помощь студентам в учебе
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕВЕРБЕРАЦИОННОЙ КАМЕРЫ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ТРЕБОВАНИЯ К АКУСТИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ НА ЗВУКОИЗОЛЯЦИЮ 8
1.1. Шум как фактор неблагоприятного воздействия на человека 8
1.2. Акустическая лаборатория 12
1.3. Требования к помещениям лаборатории 15
1.3.1. Требования к составу лабораторной установки 15
1.3.2. Требования к объему помещений 15
1.3.3. Требования к отношению размеров помещения 15
1.3.4. Требования к фоновому шуму в приемном
помещении 17
1.3.5. Требование подавления косвенной звукопередачи 17
1.3.6. Требования к испытательному проему 18
1.4. Требования к оборудованию лаборатории 18
1.5. Характеристики звукового поля в реверберационной камере 19
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
РЕВЕРБЕРАЦИОННЫХ КАМЕР 22
2.1. Оборудование акустической реверберационной камеры 22
2.2. Требования к проведению исследований 33
2.3. Исследование диффузности звукового поля реверберационных
камер 34
2.3.1. Проведение измерений уровня звука в реверберационных
камерах 36
2.3.2. Обработка и анализ результатов измерений до отделки
помещения 41
2.3.3. Обработка и анализ результатов измерений после отделки
помещения 44
2.3.4. Исследование корреляционной связи между уровнем звука в измерительной точке и расстоянием до источника 50
2.4. Исследование времени реверберации в помещении низкого
уровня 54
2.5. Выводы по 2 главе 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 97
ПРИЛОЖЕНИЕ И 116
ПРИЛОЖЕНИЕ К 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 134
ПРИЛОЖЕНИЕ М 135
ГЛАВА 1. ТРЕБОВАНИЯ К АКУСТИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ НА ЗВУКОИЗОЛЯЦИЮ 8
1.1. Шум как фактор неблагоприятного воздействия на человека 8
1.2. Акустическая лаборатория 12
1.3. Требования к помещениям лаборатории 15
1.3.1. Требования к составу лабораторной установки 15
1.3.2. Требования к объему помещений 15
1.3.3. Требования к отношению размеров помещения 15
1.3.4. Требования к фоновому шуму в приемном
помещении 17
1.3.5. Требование подавления косвенной звукопередачи 17
1.3.6. Требования к испытательному проему 18
1.4. Требования к оборудованию лаборатории 18
1.5. Характеристики звукового поля в реверберационной камере 19
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
РЕВЕРБЕРАЦИОННЫХ КАМЕР 22
2.1. Оборудование акустической реверберационной камеры 22
2.2. Требования к проведению исследований 33
2.3. Исследование диффузности звукового поля реверберационных
камер 34
2.3.1. Проведение измерений уровня звука в реверберационных
камерах 36
2.3.2. Обработка и анализ результатов измерений до отделки
помещения 41
2.3.3. Обработка и анализ результатов измерений после отделки
помещения 44
2.3.4. Исследование корреляционной связи между уровнем звука в измерительной точке и расстоянием до источника 50
2.4. Исследование времени реверберации в помещении низкого
уровня 54
2.5. Выводы по 2 главе 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 97
ПРИЛОЖЕНИЕ И 116
ПРИЛОЖЕНИЕ К 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 134
ПРИЛОЖЕНИЕ М 135
Одной из наиболее глобальных проблем современности является обеспечение экологической безопасности населения, особенно в промышленно развитых регионах и городах, где миллионы человек ежедневно подвергаются сверхнормативным воздействиям, в том числе, негативному воздействию повышенного шума. Преобладающее большинство населения в купных городах находится в зоне акустического дискомфорта. Постоянное воздействие шума неизбежно влечет за собой многие заболевания: тугоухость, глухота, психическая неуравновешенность, нарушение сна, сердечно-сосудистые заболевания. В современном мире человека окружает огромное количество технических объектов и других источников шума, в связи с чем важным моментом является обеспечение акустического комфорта и защиты от шума.
Эффективным методом борьбы с повышенным шумом является обеспечение хороших звукоизоляционных и звукопоглощающих свойств строительных материалов и конструкций. Материалы, обладающие высокими звукоизолирующими свойствами, имеют превосходство среди прочих и большую конкурентоспособность на строительном рынке. Поэтому остро стоит проблема определения их акустических характеристик и создания инновационных методов оценки звукоизоляции.
Звукоизолирующие характеристики разрабатываемых материалов и конструкций невозможно предсказать с высокой точностью без проведения испытаний. Поэтому остро стоит проблема определения их акустических характеристик и создания инновационных методов оценки звукоизоляции. Решение данной проблемы невозможно без наличия специализированного инструмента для проведения испытаний - акустической лаборатории, снабженной всеми необходимыми средствами измерений. Для проведения испытаний на звукоизоляцию применяется такой тип акустических лабораторий как реверберационная камера. К характеристикам звукового поля предъявляются определенные требования: оно должно быть диффузным, а
время реверберации лежать в пределах 1-2 с. В связи с чем встает вопрос об исследовании создающегося в реверберационной камере звукового поля.
Таким образом, целью работы является исследование звукового поля, создающегося в реверберационных камерах (помещение низкого и помещение высокого давления) на соответствие требованиям стандартов. По результатам испытаний провести анализ и оценку характеристик звукового поля: диффузности и времени реверберации. По результатам анализа сделать выводы о соответствии звукового поля стандартам и сформулировать рекомендации по оптимизации исследуемых параметров.
Задачи исследования:
1. Изучение и анализ научной литературы, требований СП и стандартов по акустической реверберационной камере.
2. Определение метода проведения исследований звукового поля.
3. Проведение измерений звукового давления в помещениях лаборатории.
4. Обработка результатов измерений на ПК при помощи ПО Signal+, пакета MS Office и AutoCad.
5. Проведение анализа результатов измерений.
6. Формулировка выводов о соответствии звукового поля требуемым нормам.
7. Разработка рекомендаций по оптимизации характеристик звукового поля реверберационных камер.
Результаты исследования характеристик звукового поля - времени реверберации и диффузности - в реверберационных камерах позволят сделать вывод о соответствии создаваемого звукового поля требуемым нормам, позволят оптимизировать их и поспособствуют проведению максимально точных испытаний в период эксплуатации лаборатории. Результаты испытаний строительных изделий в лаборатории, в свою очередь, будут применяться при проектировании различных объектов, разработке и модернизации новых акустических материалов с высокими звукоизолирующими и звукопоглощающими свойствами.
Эффективным методом борьбы с повышенным шумом является обеспечение хороших звукоизоляционных и звукопоглощающих свойств строительных материалов и конструкций. Материалы, обладающие высокими звукоизолирующими свойствами, имеют превосходство среди прочих и большую конкурентоспособность на строительном рынке. Поэтому остро стоит проблема определения их акустических характеристик и создания инновационных методов оценки звукоизоляции.
Звукоизолирующие характеристики разрабатываемых материалов и конструкций невозможно предсказать с высокой точностью без проведения испытаний. Поэтому остро стоит проблема определения их акустических характеристик и создания инновационных методов оценки звукоизоляции. Решение данной проблемы невозможно без наличия специализированного инструмента для проведения испытаний - акустической лаборатории, снабженной всеми необходимыми средствами измерений. Для проведения испытаний на звукоизоляцию применяется такой тип акустических лабораторий как реверберационная камера. К характеристикам звукового поля предъявляются определенные требования: оно должно быть диффузным, а
время реверберации лежать в пределах 1-2 с. В связи с чем встает вопрос об исследовании создающегося в реверберационной камере звукового поля.
Таким образом, целью работы является исследование звукового поля, создающегося в реверберационных камерах (помещение низкого и помещение высокого давления) на соответствие требованиям стандартов. По результатам испытаний провести анализ и оценку характеристик звукового поля: диффузности и времени реверберации. По результатам анализа сделать выводы о соответствии звукового поля стандартам и сформулировать рекомендации по оптимизации исследуемых параметров.
Задачи исследования:
1. Изучение и анализ научной литературы, требований СП и стандартов по акустической реверберационной камере.
2. Определение метода проведения исследований звукового поля.
3. Проведение измерений звукового давления в помещениях лаборатории.
4. Обработка результатов измерений на ПК при помощи ПО Signal+, пакета MS Office и AutoCad.
5. Проведение анализа результатов измерений.
6. Формулировка выводов о соответствии звукового поля требуемым нормам.
7. Разработка рекомендаций по оптимизации характеристик звукового поля реверберационных камер.
Результаты исследования характеристик звукового поля - времени реверберации и диффузности - в реверберационных камерах позволят сделать вывод о соответствии создаваемого звукового поля требуемым нормам, позволят оптимизировать их и поспособствуют проведению максимально точных испытаний в период эксплуатации лаборатории. Результаты испытаний строительных изделий в лаборатории, в свою очередь, будут применяться при проектировании различных объектов, разработке и модернизации новых акустических материалов с высокими звукоизолирующими и звукопоглощающими свойствами.
В заключение по проделанной работе можно сделать следующие выводы:
Одной из важных особенностей современного развития человечества является повышенный и растущий с каждым годом уровень шума. Огромное количество людей, проживающих в мегаполисах, находятся в зоне акустического дискомфорта и постоянно подвергаются негативному воздействию шума. В связи с чем эффективная защита населения от шума и проблема определения акустических характеристик строительных конструкций становится актуальной задачей строительной акустики. Обеспечение хорошей звукоизоляции и звукопоглощения строительных материалов и конструкций является одним из самых эффективных методов борьбы с шумом. Чтобы удовлетворять действующие и перспективные нормы по защите от шума и обеспечивать акустический комфорт, необходимы прорывные инновационные решения, которые невозможны без проведения глубоких научных исследований и экспериментов. Проведение экспериментов, осуществление научных исследований, создание прогрессивных методов оценки звукоизолирующих свойств строительных материалов невозможно без соответствующего инструментария - акустической лаборатории и оборудования для проведения исследований. Акустическая лаборатория для проведения научных исследований и испытаний строительных материалов представляет собой два смежных реверберационых помещения (камер) с испытательным проемом в разделительной стене между ними. Основными показателями, характеризующими акустические свойства реверберационных камер, являются время реверберации и диффузность звукового поля. Поэтому главной задачей при создании акустической лаборатории является обеспечение такого звукового поля в реверберационных камерах, которое будет соответствовать требованиям ГОСТов. Согласно требованиям нормативной литературы, звуковое поле в реверберационных камерах должно быть близким к диффузному, а время реверберации лежать в диапазоне 1-2 с. В связи с чем важной задачей становится исследование акустических характеристик создаваемого звукового поля в камерах.
В соответствии с поставленной целью в данной работе были изучены требования ГОСТов к акустическим лабораториям, а именно - реверберационным камерам и создаваемому в них звуковому полю. Исследования звукового поля проводились в специализированной акустической лаборатории, изготовленной Центром сертификации
«УралСтройСертификация» совместно с ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».
В процессе работы были осуществлены следующие задачи:
Изучена и проанализирована научная литература и техническая документации по акустической реверберационной камере:
• требования к планировочным решениям акустической реверберационной камеры;
• требования к характеристикам звукового поля в реверберационных камерах;
• требования к оборудованию акустической реверберационной камеры;
• требования к измерению звукоизоляционных свойств строительных конструкций.
Выбрано оборудование акустической лаборатории, соответствующее требованиям норм и стандартов:
• шумомер-виброметр, анализатор спектра Экофизика-110А с предусилителем Р200 и микрофонным капсюлем ВМК-205 1;
• шумомер-виброметр снабжен набором фильтров для октавного, 1/3- октавного и 1/12-октавного анализа;
• всенаправленный источник звука OED-SP360 в комплекте с усилителем мощности со встроенным генератором OED-PA360 и штатив.
• акустический калибратор АК-1000;
• программное обеспечение Signal +.
Требования к планировочным размерам камер вытекают из требований к диффузности и реверберации в помещениях. Соблюдение требуемых размеров и планировок камер способствует созданию диффузного звукового поля. Размеры и объемы реверберационных камер данной акустической лаборатории соответствуют требованиям ГОСТов.
Проведены измерения звукового давления с целью исследования звукового поля в помещениях низкого и высокого уровня. Измерения с целью исследования диффузности проводились путем измерения звукового давления в точках, равномерно рассредоточенных по площади камер на четырех уровнях по высоте. Измерения с целью исследования времени реверберации проводились методом прерываемого шума и фиксации измерительным прибором кривой спада.
Проведена обработка и анализ результатов измерений при помощи программы Signal+, пакета MS Office и AutoCad. Результаты измерений показали:
- большой разброс уровней звукового давления на низких частотах: 100 - 500 Гц, что обусловлено планировкой самого помещения. Создание диффузного звукового поля на низких частотах возможно только при намного больших размерах реверберационных камер, что в данном случае невозможно. По мере увеличения частоты звуковой волны, повышается диффузность звукового поля, звуковое поле на более высоких частотах приближено к диффузному: разброс уровней звукового давления составляет не более 3 дБ, что соответствует требованиям стандартов.
В результате расчета коэффициента корреляции Пирсона не было выявлено характерной корреляционной связи между уровнем звукового давления в измерительных точках и расстоянием до источника звука, что так же свидетельствует в пользу диффузности звукового поля.
- время реверберации до отделки в 1,8-1,9 раз меньше, чем после отделки на низких 1/3 октавных полосах частот (до 500 дБ дБ), а на высоких частотах (630-3150 Гц) меньше в 2-2,9 раз. Увеличение времени реверберации напрямую связано с отделкой помещения.
Время реверберации до отделки на частотах 100, 125-3150 Гц составляет соответственно 3,39, 3,91-0,91 с, а после - 5,93, 7,17-2,6 с. Данные показатели не соответствуют требуемым нормам: 1-2 с. Самое большое время реверберации наблюдается на низких частотах (100,200 Гц), в связи с чем рекомендуется применять звукопоглощающие элементы в виде диффузоров. Для поглощения звуковых волн на частое 100-200 Гц рекомендуется установить диффузоры длиной от 1,7 м до 0,86 м. Количество и расположение диффузоров определяется опытным путем, проводя исследования звукового поля после установления диффузоров.
Одной из важных особенностей современного развития человечества является повышенный и растущий с каждым годом уровень шума. Огромное количество людей, проживающих в мегаполисах, находятся в зоне акустического дискомфорта и постоянно подвергаются негативному воздействию шума. В связи с чем эффективная защита населения от шума и проблема определения акустических характеристик строительных конструкций становится актуальной задачей строительной акустики. Обеспечение хорошей звукоизоляции и звукопоглощения строительных материалов и конструкций является одним из самых эффективных методов борьбы с шумом. Чтобы удовлетворять действующие и перспективные нормы по защите от шума и обеспечивать акустический комфорт, необходимы прорывные инновационные решения, которые невозможны без проведения глубоких научных исследований и экспериментов. Проведение экспериментов, осуществление научных исследований, создание прогрессивных методов оценки звукоизолирующих свойств строительных материалов невозможно без соответствующего инструментария - акустической лаборатории и оборудования для проведения исследований. Акустическая лаборатория для проведения научных исследований и испытаний строительных материалов представляет собой два смежных реверберационых помещения (камер) с испытательным проемом в разделительной стене между ними. Основными показателями, характеризующими акустические свойства реверберационных камер, являются время реверберации и диффузность звукового поля. Поэтому главной задачей при создании акустической лаборатории является обеспечение такого звукового поля в реверберационных камерах, которое будет соответствовать требованиям ГОСТов. Согласно требованиям нормативной литературы, звуковое поле в реверберационных камерах должно быть близким к диффузному, а время реверберации лежать в диапазоне 1-2 с. В связи с чем важной задачей становится исследование акустических характеристик создаваемого звукового поля в камерах.
В соответствии с поставленной целью в данной работе были изучены требования ГОСТов к акустическим лабораториям, а именно - реверберационным камерам и создаваемому в них звуковому полю. Исследования звукового поля проводились в специализированной акустической лаборатории, изготовленной Центром сертификации
«УралСтройСертификация» совместно с ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».
В процессе работы были осуществлены следующие задачи:
Изучена и проанализирована научная литература и техническая документации по акустической реверберационной камере:
• требования к планировочным решениям акустической реверберационной камеры;
• требования к характеристикам звукового поля в реверберационных камерах;
• требования к оборудованию акустической реверберационной камеры;
• требования к измерению звукоизоляционных свойств строительных конструкций.
Выбрано оборудование акустической лаборатории, соответствующее требованиям норм и стандартов:
• шумомер-виброметр, анализатор спектра Экофизика-110А с предусилителем Р200 и микрофонным капсюлем ВМК-205 1;
• шумомер-виброметр снабжен набором фильтров для октавного, 1/3- октавного и 1/12-октавного анализа;
• всенаправленный источник звука OED-SP360 в комплекте с усилителем мощности со встроенным генератором OED-PA360 и штатив.
• акустический калибратор АК-1000;
• программное обеспечение Signal +.
Требования к планировочным размерам камер вытекают из требований к диффузности и реверберации в помещениях. Соблюдение требуемых размеров и планировок камер способствует созданию диффузного звукового поля. Размеры и объемы реверберационных камер данной акустической лаборатории соответствуют требованиям ГОСТов.
Проведены измерения звукового давления с целью исследования звукового поля в помещениях низкого и высокого уровня. Измерения с целью исследования диффузности проводились путем измерения звукового давления в точках, равномерно рассредоточенных по площади камер на четырех уровнях по высоте. Измерения с целью исследования времени реверберации проводились методом прерываемого шума и фиксации измерительным прибором кривой спада.
Проведена обработка и анализ результатов измерений при помощи программы Signal+, пакета MS Office и AutoCad. Результаты измерений показали:
- большой разброс уровней звукового давления на низких частотах: 100 - 500 Гц, что обусловлено планировкой самого помещения. Создание диффузного звукового поля на низких частотах возможно только при намного больших размерах реверберационных камер, что в данном случае невозможно. По мере увеличения частоты звуковой волны, повышается диффузность звукового поля, звуковое поле на более высоких частотах приближено к диффузному: разброс уровней звукового давления составляет не более 3 дБ, что соответствует требованиям стандартов.
В результате расчета коэффициента корреляции Пирсона не было выявлено характерной корреляционной связи между уровнем звукового давления в измерительных точках и расстоянием до источника звука, что так же свидетельствует в пользу диффузности звукового поля.
- время реверберации до отделки в 1,8-1,9 раз меньше, чем после отделки на низких 1/3 октавных полосах частот (до 500 дБ дБ), а на высоких частотах (630-3150 Гц) меньше в 2-2,9 раз. Увеличение времени реверберации напрямую связано с отделкой помещения.
Время реверберации до отделки на частотах 100, 125-3150 Гц составляет соответственно 3,39, 3,91-0,91 с, а после - 5,93, 7,17-2,6 с. Данные показатели не соответствуют требуемым нормам: 1-2 с. Самое большое время реверберации наблюдается на низких частотах (100,200 Гц), в связи с чем рекомендуется применять звукопоглощающие элементы в виде диффузоров. Для поглощения звуковых волн на частое 100-200 Гц рекомендуется установить диффузоры длиной от 1,7 м до 0,86 м. Количество и расположение диффузоров определяется опытным путем, проводя исследования звукового поля после установления диффузоров.
