2.2. Распределение звукового поля в помещении

Звуковое поле в закрытом помещении складывается из прямого поля, создаваемого источниками звука, и поля, порождаемого отражениями звука от стен, потолка и пола помещения, а также рассеянием на поверхности находящихся в нем предметов. Для определения ожидаемых уровней шума в различных точках помещения необходимо знать специфику распределения обоих видов полей в помещении. Прямое поле источников звука, определяемое только их излучающими свойствами и совпадающее с полем, которое источник создает в безграничной среде, носит название свободного звукового поля. В помещении звуковое поле следует считать свободным там, где вклад отраженного звука на 10 дБ меньше вклада, даваемого прямым звуком. Область свободного звукового поля зависит от размеров помещения, его конфигурации, поглощающих свойств ограничивающих поверхностей и воздуха, количества источников звука в помещении и т.д. На практике границу этого поля принимают равной (2÷5) l_max [10] (где l_max – максимальный габаритный размер источника).

При размещении источника звука в закрытом помещении излучаемые им волны достигают границ помещения и взаимодействуют с ними. Таким образом, волна будет распространяться в помещении, отражаясь от его границ и теряя энергию, пока не затухнет окончательно и энергия многократно отраженных волн равномерно распределится по помещению. В результате образуется так называемое диффузное (отраженное) звуковое поле. Звуковое поле называют диффузным, если оно, во-первых, однородное (плотность звуковой энергии постоянна в различных точках помещения) и, во-вторых, изотропное (на единичную площадку, помещенную в любой точке поля, падает одно и то же количество энергии в единицу времени независимо от ее ориентации).

Отраженное звуковое поле накладывается на прямое поле источника звука, и в помещении устанавливается суммарное звуковое поле. При этом при непрерывном поступлении звука в помещение плотность энергии суммарного поля и звуковое давление в помещении будут увеличиваться до тех пор, пока не наступит равновесие, т. е. пока скорость поступления энергии от источника звука не сравняется со скоростью поглощения ее в воздухе и на границах помещения. В установившемся в помещении поле можно выделить три области: прямого, отраженного звука и промежуточную. В первой области преобладает свободное звуковое поле, во второй звуковое давление практически постоянно (преобладает диффузное звуковое поле), и в третьей происходит плавный переход от одного вида поля к другому. В помещениях с интенсивным отражением звука от границ переходная область начинается практически от поверхности источника звука. В помещениях с большим звукопоглощением на значительные расстояния простирается область прямого звука. Картина спадов уровней шума в помещениях с различным звукопоглощением представлена на рисунке 3:

Рис. 3. Картина спадов уровней шума в различных помещениях

2.3. Оценка уровня шума в помещении

На практике уровни шума в поле прямого звука на расстоянии r от акустического центра* источника определяют по формулам [10]:

	(8)
	(9)

где при r ≥ 2l_max принимается П = П_дал, а при r < 2l_max П = П_б; l_max – максимальный габаритный размер источника;

Ф – фактор направленности излучения источника;

Ω – пространственный угол излучения, рад;

S – площадь воображаемой поверхности, окружающей источник, повторяющей упрощенно его форму и проходящей через точку наблюдения;

L_W – октавный уровень звуковой мощности, дБ;

 — экспериментально определяемый безразмерный параметр, учитывающий влияние ближнего поля.

Замена произведения Ω·r² на площадь S в формуле обусловлена несоразмерностью реального источника и точечного при определении уровней звука в ближнем поле. Поверхности равных уровней в данном случае в основном повторяют форму источника.