книги из ГПНТБ / Акустика студий и кинотеатров учебное пособие

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ4 КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

П 0 КИНЕМАТОГРАФИИ

л е н и н г р а д с к и й и н с т и т у т КИНОИНЖЕНЕРОВ

я. ш. ВАХИТОВ, В. В. ДАВЫДОВ,

В. С. МАНЬКОВСКИЙ, Н. А. СМИРНОВА, А. Д. ХОХЛОВ

\

АКУСТИКА СТУДИЙ И КИНОТЕАТРОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Под редакцией В. С. Маньковского

ЛЕНИНГРАД

1974

'Гео. публичная 1

,£>учно - техначегмя Г

УДК 534 6 ' 5иблиат«*И1 CQ C# |

ЭКЗЕМПЛЯР I

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛ А [

л г- / 3*и?0

ь

Рекомендовано к изданию методической ко­ миссией электротехнического факультета 17/XII —

1974 г.

ЯШЭР ШАКИРОВИЧ ВАХИТОВ ВЛАДИМИР ВЕНИАМИНОВИЧ ДАВЫДОВ ВИКТОР СТЕПАНОВИЧ МАНЬКОВСКИЙ НИНА АНДРЕЕВНА СМИРНОВА АНДРЕЙ ДМИТРИЕВИЧ ХОХЛОВ

АКУСТИКА СТУДИЙ И КИНОТЕАТРОВ

Учебное пособие Под редакцией В. С. Маньковского

Редактор М. А . Неупокоева

Технический редактор /f. N . Голубева

ЛИКИ, 1974 г.

ВВЕДЕНИЕ

В данном руководстве приведены описания лабора­ торных работ, предусмотренных программой курса «Аку­ стика студий и кинотеатров». На выполнение их в учеб­ ном расписании отводится 20 академических часов.

Предполагается, что при выполнении лабораторных работ студенты глубже усвоят теоретические разделы курса, получат некоторые дополнительные знания и по­ знакомятся с различными методами акустических изме­ рений, имеющих непосредственное отношение к акустике помещений. Лабораторные работы позволят студентам познакомиться с порядком числовых величин, которые характеризуют тот или иной процесс, протекающий в за­ крытом объеме помещения.

В описании каждой из работ, кроме целевого назна­ чения, даются некоторые теоретические положения, явля­ ющиеся основой для проведения последующих измере­ ний. Рассматриваются существующие методы измерения данного параметра, а тот из них, который используется в лабораторной работе, излагается более подробно с опи­ санием установки, с помощью которой следует провести

результатов измерения и по составлению отчета в описа­ нии каждой работы дается краткое содержание отчета. Контрольные вопросы и список литературы предназна­ чены для углубленной подготовки к проведению работ и

кустному отчету студента по каждой из них. После та­ кого отчета студенту зачитывается выполнение работ по данной лаборатории.

Успешное выполнение очередной лабораторной ра­ боты требует от студентов предварительной подготовки

кней, для чего используется как данное руководство, так и рекомендуемая литература. Проверка наличия та­ кой подготовки проводится преподавателем, после чего

Р а б о т а 1

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

1. Цель работы

Целью работы является ознакомление с методикой измерения коэффициентов диффузного и нормального звукопоглощения, с порядком величин коэффициентов звукопоглощения некоторых материалов и влиянием условий их крепления на коэффициент звукопоглощения.

2. Общие сведения

При акустическом проектировании помещений необ­ ходимо знать коэффициент звукопоглощения различных строительных и специальных акустических материалов. При этом обычно предполагается, что волновое движе­ ние в помещении имеет эргодический характер, т. е. что амплитуды и фазы налагающихся друг на друга воли распределены более или менее хаотически, без наличия преобладающих направлений колебательного движения и симметрии в распределении амплитуд. Поэтому оче­ видно, что при таких расчетах следует использовать диф­ фузный коэффициент звукопоглощения материалов, пред­ ставляющий собой отношение звуковой энергии, погло­ щенной в материале, к^энергии, диффузно падающей на него.

Для измерения диффузного коэффициента звукопо­ глощения чаще всего используется реверберационный метод. Измерения по этому методу производятся в так называемых реверберационных камерах, имеющих срав­ нительно большое и заранее известное время ревербера­ ции. Для создания в камере более диффузного звукового

5

поля, ее объем выбирается достаточно большим (не ме­ нее 100 м3), а стены делаются непараллельными с глад­ кими, хорошо отражающими звук поверхностями.

До начала измерений материал, коэффициент погло­ щения которого требуется определить, вносится в каме­ ру, после чего производят измерение времени стандарт­ ной реверберации. По разности времени реверберации до и после внесения в камеру исследуемого материала вычисляется коэффициент звукопоглощения последнего.

Для того, чтобы внесение материала не снижало сте­ пени диффузности поля (за счет неравномерного распре­ деления поглощения), обычно берут три образца, кото­ рые размещают на поверхностях, образующих трехгран­

ный угол.

Во избежание дифракционных явлений линейные раз­ меры образцов должны быть достаточно велики по срав­ нению с длиной волны звуковых колебаний, на которых производятся измерения. Края испытуемого материала закрывают. В противном случае возможно возникнове­ ние так называемого «кромочного эффекта», за счет ко­ торого вычисленный коэффициент поглощения может оказаться значительно завышенным.

Метод акустического моделирования позволяет использовать для определения диффузного коэффици­ ента звукопоглощения малые реверберационные камеры. Однако это возможно лишь на частотах, превышающих некоторую предельную частоту, определяемую из выра­ жения:

где V — объем камеры, м3.

Для увеличения диффузности поля в камере приме­ няют измерительные сигналы с полосами частот в !/з— У2 октавы или типа воющего тона, а для устранения искажений формы звукового поля регистрирующий мик­ рофон располагают возможно дальше от источника звука и стен камеры.

Использование реверберационного метода часто огра­ ничивается большим уровнем помех в камере или в реальном помещении. Поэтому прибегают к определе­ нию относительного измерения интенсивности звука или

6

звукового давления при наличии и отсутствии в камере испытуемого материала.

Диффузный коэффициент звукопоглощения можно определить не только по результатам измерений времени реверберации, но и путем сравнения плотностей звуковой энергии в камере при установившемся режиме до и после внесения в неё исследуемого материала.

Известно, что плотность этой энергии выражается . равенством

нием материала и после этого будут пропорциональны квадратам звуковых давлений р, определенных для каж­

Учитывая, что испытуемый материал с площадью 5„ при размещении его на внутренних поверхностях камеры

7

занимает часть площади 5 ограничивающих камеру по­ верхностей, можно написать, что, если

определения диффузного коэффициента поглощения до­ статочно произвести измерение звуковых давлений в ка­ мере или пропорциональных им напряжений на выходе измерительного микрофона, помещенного в камеру, при отсутствии и наличии в ней испытуемого материала.

Другой более простой способ оценки свойств звуко­ поглощающих материалов —это измерение коэффициента поглощения при нормальном падении плоской звуковой волны. В этом случае для измерения коэффициента поглощения применяется метод анализа стоячих волн, образующихся в трубе, один конец которой зайрыт, а у другого располагается источник звука. Благодаря интерференции между прямой и отраженной от закры­ того конца волной, внутри трубы образуются так назы­ ваемые псевдостоячие волны.

Очевидно, что при полном отражении энергии от за­ крытого конца трубы амплитуды звукового давления в точках узлов и пучностей стоячей волны будут равны соответственно нулю и удвоенной амплитуде прямой вол-

ны (2р), а коэффициент отражения в этом случае может быть определен по формуле

Если отражение будет неполным, то звуковое давле­ ние в точках пучностей будет уменьшаться по сравнению

8 •

циент поглощения при нормальном падении волны может быть определен из равенства

Приведя правую часть равенства к общему знамена­ телю, можно получить

или после деления числителя и знаменателя дроби pa­ венства (1.10) на ршт

где R — отношение давлений, измеренных в точках мак­ симума и минимума псевдостоячей звуковой волны в трубе.

Измерение звуковых давлений должно производиться так, чтобы не было искажения формы звукового поля внутри трубы. Поэтому для таких измерений необходи­ мо применять малогабаритный измерительный микрофон или специальный акустический зонд, представляющий собой тонкую длинную трубочку, один конец которой вводится в измерительную трубу, а у другого конца нахо­ дится микрофон. Так как напряжение на выходе микро­ фона пропорционально действующему на его диафрагму давлению, то величину R можно найти, как отношениенапряжений на выходе микрофона в пучности и узле волны, т. е. как

Выход микрофона должен присоединяться к элек­ тронному вольтметру через узкополосный фильтр, про­ пускающий колебания лишь той частоты, на которой производятся измерения коэффициента' поглощения. В противном случае результаты измерений могут ока­ заться неверными из-за нелинейных искажений громкого­ ворителя, создающего в трубе стоячие волны. При нали­ чии этих искажений в трубе могут образовываться стоя­ чие волны не только на основной частоте, но и на часто-

&