УДК 692.2 : 699.844 ББК 38.42 Ф48

Рекомендовано к изданию советом строительного факультета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Донбасская национальная академия строительства и архитектуры" 30 августа2019 г., протокол № 1

Рецензенты:

А.Н. Белоус., кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой «Проектирование зданий и строительная физика» ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»;

Н.В. Прядко, кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование зданий и строительная физика» ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры».

Ф 48 Физика среды и ограждающих конструкций. Раздел «Акустика», «Архитектурная физика» раздел «Архитектурно-строительная акустика», «Строительная физика» раздел «Строительная акустика» : лабораторный практикум / составители Прищенко Н.Г., Васильченко Г.М., Талалай А.А. и др. – Макеевка, 2019. – 40 с.

Изложена методика выполнения лабораторных работ с учетом особенностей решения задач архитектурно-строительной акустики. Приведен перечень установок, оборудования и приборов, необходимых для выполнения лабораторных работ по архитектурно-строительной акустике.

Для специальностей: 08.03.01 «Строительство» (ПГС, ИСИ, МСО, ЭУН, АР, ГС, ДАС), 07.03.01 «Архитектура», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 07.03.04 «Градостроительство», 08.04.01 «Строительство».

УДК 692.2 : 699.844 ББК 38.42

©Коллектив авторов, 2019 © ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2019

1

ВВЕДЕНИЕ

Создание благоприятного акустического режима в зданиях представляет собой важную и трудную задачу, стоящую перед архитекторами и строителями и решаемую архитектурной и строительной акустикой.

Как показывает практика, грамотное применение строительных мероприятий снижения шума позволяет в большинстве случаев выполнить требования санитарных норм.

Однако одни аналитические методы не могут гарантировать и в полном объеме оценить звукоизоляцию ограждающих конструкций зданий и акустические качества помещений. В этих условиях на помощь проектировщикам и строителям приходят экспериментальные методы, получившие в последнее время большое развитие. Акустические измерения и испытания с помощью современной электронной аппаратуры позволяют определить уровни звукового давления и другие характеристики звука, фактическую звукоизоляцию и звукопоглощение материалов и конструкций

ивлияние на них разнообразных факторов, объективно оценить и разработать научно-обоснованные рекомендации по улучшению акустических качеств помещений.

Лабораторные работы являются одной из форм приобретения знаний, обеспечивающий усвоение дисциплин «Физика среды и ограждающих конструкций» раздел «Акустика», «Архитектурная физика» раздел «Архитектурно-строительная акустика», «Строительная физика» раздел «Строительная акустика».

Целью проведения лабораторных работ является усвоение физических закономерностей и их связи с задачами строительства и эксплуатации зданий

исооружений.

При выполнении лабораторных работ студенты должны изучить схемы передающих и приемных трактов, принцип действия приборов, методику проведения экспериментов и обработки полученных результатов.

Для исключения погрешностей при измерениях необходимо соблюдать полную тишину, при измерениях нельзя находиться вблизи микрофонов и громкоговорителей. Хотя электроакустическая аппаратура является слаботочной, студенты обязаны соблюдать правила электрической безопасности, особенно при подключении приборов в сеть напряжением 220В.

Лабораторные работы проводятся согласно календарных планов. Студенты обязаны быть готовыми к выполнению очередной работы, для

чего следует изучить методическое руководство по выполняемой работе и разделы рекомендуемой литературы. В журнале лабораторных работ должны быть подготовлены необходимые схемы и таблицы.

По каждой работе студенты обязаны представить и защитить отчет. Студенты, не подготовленные к выполнению работы или не

предоставившие отчет по предыдущей работе, к занятиям не допускаются.

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РЕВЕРБЕРАЦИИ

1.1. Цель и задачи работы

Целью данной работы является исследование влияния объемнопланировочных и акустических параметров помещения на реверберационный процесс в нем. При этом решаются следующие задачи:

−изучение методики исследования реверберационного процесса в помещении;

−определения стандартного времени реверберации для заданных частот

исравнение его с нормативным;

−разработка мер по улучшения акустического режима в помещении.

1.2.Теоретические предпосылки

В помещениях различают звук, который идет непосредственно от источника и многократно отраженный от поверхностей. Причем при каждом отражении от поверхностей звуковая волна теряет часть своей энергии. Отраженный звук проходит больший путь, чем прямой, и в точку приема приходит с некоторым опозданием. Поэтому после выключения источника звука в помещении не прекращается внезапно, а за счет отраженного еще существует некоторое время.

Процесс затухания звука после прекращения звучания источника, который происходит в результате многократных отражений звуковых волн от ограждающих поверхностей помещения, называется реверберацией, а время затухания - время реверберации.

Время, в течение которого плотность звуковой энергии уменьшается в 106 раз (или уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ) после прекращения действия источника, называется стандартным временем реверберации в с (далее время реверберации) и может быть определено по формуле Сэбина

Т = 0,163 V/Aобщ

(1)

Или по формуле Эйринга

3

где V – объем помещения в м3;

αср – средний коэффициент звукопоглощения помещений; Аобщ – эквивалентная площадь звукопоглощения в м2, определяется по

где αі – коэффициент звукопоглощения отдельных поверхностей площадью Si (значение коэффициента α приведены в Прил. 3);

Аj – эквивалентная площадь звукопоглощения одного слушателя, кресла, единицы оборудования в м2 (значение величины коэффициента α приведены в Прил. 4);

Nj – соответственно количество слушателей, кресел, единиц оборудования.

Величина А определяется обычно при 70% заполнения залов для трех частот 125, 500 и 2000 Гц, поскольку эти частоты характерны для звуков, которые наиболее часто встречаются в речи и музыке.

Формула (1) используется при αср ≤ 0,2 , если αср > 0,2 расчет времени реверберации целесообразно выполнять по формуле (2). Значение величины ln(1 - αср) приведены в Прил. 5).

Для каждого зала в зависимости от его назначения, объема и частоты колебания звука существует свое оптимальное время реверберации, которое соответствует лучшим условиям звучания. Его можно определить для среднегеометрической частоты 500 Гц (рис. 1) для среднегеометрической частоты 125 Гц необходимо оптимальное время реверберации на частоте 500 Гц умножить на коэффициент 1,2-1,4; 2000 Гц – 0,9.

Для расчета времени реверберации помещения предварительно определяют его объем V м3, общую площадь внутренних ограждающих поверхностей и эквивалентную площадь звукопоглощения на заданных частотах или в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 125, 500 и 2000 Гц по формуле (3).

Определяют средний коэффициент звукопоглощения помещения на данных частотах по формуле

4

Время оптимальной реверберации, с

Объем помещения, м3

Рис. 1. Зависимость оптимальных значений времени реверберации от объема помещения (для частоты 500 Гц): 1 – хоровая и органная музыка; 2 – среднее значение для музыки; 3 – легкая музыка; 4 – среднее значение для речи; 5 – звуковые фильмы.

1.3. Оборудование и приборы

Для выполнения работы необходимы следующие приборы:

-источник звука (стартовый пистолет или звуковой генератор, приставка воющего шума);

-громкоговорители;

-усилители;

-октавные фильтры;

-самописец (осциллограф).

Блок-схемы передающих и приемного трактов приведены на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема передающих и приемного трактов:

5

- передающий тракт:

б) ГШ – генератор шума; ОФ – октавные фильтры; У – усилитель

-стартовый пистолет;

-приемный тракт:

в) М – микрофон; У – усилитель; ОФ – октавные фильтры; РУ – регистратор уровней (самописец);

I, II, III – точки измерений.

1.4. Методика выполнения работы

При измерениях может быть использован один из вариантов передающих трактов (рис. 2). Микрофон не должен располагаться не ближе 1,5 м от поверхностей ограждающих конструкций и не ближе 5 м от источника звука (рис. 3). По высоте микрофон должен располагаться не менее 1,5 м от пола и испытуемой конструкции. Измерения должны проводиться не менее чем в трех точках помещения. В каждой измерительной точке при использовании громкоговорителей должно быть проведено не менее трех записей спада уровней в каждой полосе частот, а при использовании импульсных шумов не менее 4-5 записей.

Запись уровней звукового давления осуществляется в логарифмическом масштабе на ленте, которая движется со скоростью от 1 до 50 мм/с.

Скорость движения ленты выбирается из условия, чтобы наклон записи спада был 45°. Запись считается удовлетворительной, если спад близок к прямолинейному и не менее 30 дБ.

1.5. Порядок выполнения работы

1)Собрать и проверить схемы передающего и приемного трактов.

2)Наметить точки измерений.

3)Создать в помещении при помощи передающего тракта звуковое поле с уровнем звукового давления не менее чем на 40 дБ выше фонового во всех полосах частот (125, 500, 2000 Гц).

4)Провести запись спада уровня звукового давления после выключения источника звука (рис. 3). В каждой области частот во всех точках измерений выполнить при использовании одного из передающих трактов (рис. 2) записи спада уровня звукового давления (у.з.д.).

6

Рис. 3. Определение времени реверберации по кривой спада у.з.д. в помещении

5) Обработать результаты записей. По кривой спада, записанной на ленте самописца, провести наклонную прямую. Точки А и Б находятся на пересечении наклонной прямой с верхней и нижней линиями полосы ленты шириной 60 дБ. Определить время реверберации по формуле

Где: ∆L – величина спада уровней давления в дБ;

∆t – время в с, в течение которого уровни звукового давления уменьшаются на величину ∆L.

Результаты измерений и расчетов занести в табл. 1.

6)Определить время реверберации в том же помещении теоретически по формулам (1) или (2) для тех же полос частот.

7)Сравнить теоретические и экспериментальные результаты и объяснить их различия.

8)По графику на рис. 1 определить оптимальное время реверберации для помещения и сравнить с экспериментальными и теоретическими результатами.

9)Сделать выводы об акустическом режиме помещения и наметить меры по его улучшению.

7

Таблица 1

Результаты измерений и расчетов

Контрольные вопросы

1.Какие факторы влияют на время реверберации?

2.Методы измерения времени реверберации.

3.Стандартное и оптимальное время реверберации, их зависимость от объема и назначения помещения.

4.Что общего, и какие различия в явлении реверберации и явлении эха?

5.Как регулируется время реверберации?

8