Физика среды и ограждающих конструкций. Раздел «Акустика»,«Архитектурная физика» раздел «Архитектурно-строительная акустика»,«Строительная физика» раз

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО ШУМА ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1.Цель и задачи работы

Целью данной работы является изучение физических основ изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями. В соответствии с целью работы решаются следующие задачи:

−изучение методики измерения изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями зданий в натурных условиях;

−определения индекса изоляции воздушного шума внутренней ограждающей конструкцией здания на основе полученных экспериментальных данных и сравнение его с нормативным.

1.2.Теоретические предпосылки

При падении плоской звуковой волны на ограждение часть ее передается через ограждение и излучается в виде плоской звуковой волны. Отношение звуковой энергии, которая прошла через ограждение, к энергии, падающей на

него, называется коэффициентом звукопередачи (звуконепроницаемости) τ. Без учета косвенной передачи при диффузном падении звука изоляция

воздушного шума ограждения равна:

Величина R называется собственной звукоизолирующей способностью ограждения от воздушного шума.

Изоляция воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями гражданских и вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий оценивается индексом изоляции воздушного шума, R'w, дБ.

Конструкция считается удовлетворяющей нормативным требования, если ее индекс изоляции воздушного шума R'w равен или больше нормативного R'w норм.. Значения нормативного индекса изоляции воздушного шума приведены в Прил. 7.

Изоляцию воздушного шума ограждающей конструкции Rn, дБ, рассчитывают для каждой полосы частот, а также она может быть определенна экспериментальным путем.

В настоящее время существует несколько методик измерения звукоизоляции:

9

-стандартный метод измерений с помощью реверберационных камер;

-метод измерения с помощью одной реверберационной и одной заглушенной камер;

-метод измерения при нормальном падении звуковой волны, метод измерения в ближнем звуковом поле и др.

Встроительной акустике наиболее широко используется стандартный метод измерений с помощью реверберационных камер.

Воснове измерений изоляции воздушного шума ограждающих конструкций лежит теоретическая предпосылка о наличии диффузного звукового поля в помещениях, между которыми измеряется звукоизоляция. Кроме того, если исключены косвенные пути передачи звука из помещения с источником звука (камера высокого уровня – КВУ) и изолируемым помещением (камера низкого уровня – КНУ). При выполнении этих условий

изоляция воздушного шума Rw ограждением может быть определена по формуле

где: Lв, Lн – средние октавные уровни звукового давления, соответственно в КВУ и КНУ, дБ;

S – площадь испытуемого ограждения, м2.

А2 – эквивалентная площадь звукопоглощения в КНУ, в октавной полосе,

м2.

При измерениях в натурных условиях косвенные пути передачи звука практически невозможно исключить, в этом случае при измерениях фактической звукоизоляции между помещениями используют понятие приведенной разности уровней, определяемую по формуле

Ао– стандартная площадь звукопоглощения, принимаемая равной 10 м2. Для получения частотных характеристик Rn и Dn разности уровней

(Lв – Lн) должны быть определены в третьоктавных или октавных полосах частот.

1.3.Требования к помещениям, где проводятся измерения изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями в натурных условиях и средствам измерительной техники

1.3.1. Помещения для измерения изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями в натурных условиях должны состоять из двух смежных по горизонтали и вертикали помещений, между которыми расположена испытуемая конструкция.

10

1.3.2.Объемы помещений высокого и низкого уровней должны быть не менее 25 м3, а линейные размеры – не менее 2,3 м.

1.3.3.Если при измерениях изоляции воздушного шума помещения, между которыми расположена испытуемая конструкция, имеют разные объемы, то большее из них надо использовать как помещение высокого уровня.

1.3.4.Передающий тракт для создания шума при измерениях изоляции воздушного шума должен содержать:

- генератор шума с диапазоном от 20 Гц до 15000 Гц согласно нормативной документации;

- усилители мощности согласно ГОСТ 24388; - громкоговорители (акустические системы) с рабочим диапазоном от

50 Гц до 10000 Гц и неравномерностью частотной характеристики не более 15 дБ согласно нормативной документации.

1.3.5.Приемный тракт для измерений изоляции воздушного шума должен обеспечивать измерение у.з.д. в третьоктавных и октавных полосах частот и содержать:

- микрофон измерительный класса точности 1 или 2 с номинальным диапазоном частот от 30 Гц до 18000 Гц согласно ГОСТ 6495;

- шумомер (или микрофонный усилитель) класса точности 0; 1 или 2 согласно с ГОСТ 17187 и ДСТУ 4212;

- фильтры полосовые третьоктавные и октавные класса 1 или 2 согласно

сГОСТ 17168;

-прибор регистрирующий согласно ГОСТ 23854.

1.3.6.Средства измерительной техники должны иметь действующие свидетельства о государственной поверке.

1.3.7.Перед проведением и после окончания измерений приемный тракт необходимо калибровать с использованием калибратора звука с пределами допускаемой абсолютной погрешности ±0,5 дБ.

1.4. Измерения изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями в натурных условиях

1.4.1.Помещения для проведения измерений должны соответствовать требованиям 1.3.1; 1.3.2, а средства измерительной техники – 1.3.3-1.3.5.

1.4.2.Характеристики используемых источников шума и их размещение

впомещении высокого уровня должны соответствовать следующим требованиям:

- Источник воздушного шума должен создавать в помещении высокого уровня диффузное звуковое поле и быть расположенным так, чтобы испытуемая конструкция и микрофоны при проведении испытаний находились за пределами прямого излучения источника.

11

-Для проведения измерений рекомендуется применять источник с всесторонним излучением шума (всенаправленный источник) в форме многогранника – додекаэдра, в котором в каждом из двенадцати пятиугольников установлено по одному громкоговорителю. При этом все громкоговорители, установленные в корпусе додекаэдра, должны работать в одной фазе.

-Если в качестве источника шума применяют другие акустические системы (двухили трехполосные), то таких акустических систем при проведении измерений должно быть не менее двух и работать они должны в одной фазе. При этом расстояние между акустическими системами должно быть не менее 1,5 м.

-Рекомендуется додекаэдр или каждую из акустических систем (при их применении) устанавливать вблизи противоположных относительно испытуемой конструкции углов помещения высокого уровня. Акустические системы при этом не должны быть ориентированы в сторону испытуемой конструкции.

-Расстояние между источником шума и ограждающими конструкциями помещения высокого уровня должно быть не менее 0,7 м, а между источником шума и испытуемой конструкцией – не менее 2,5 м. Допускается

внатурных условиях принимать минимальное расстояние между источником шума и ограждающими конструкциями помещения 0,5 м и между источником шума и испытуемой конструкцией – 2 м.

1.4.3.Измерения у.з.д. в помещениях высокого и низкого уровней необходимо проводить не менее чем в 6 точках.

Точки измерений (точки расположения микрофонов) в помещениях высокого и низкого уровней должны быть равномерно распределенными по всему объему, но при этом не должны находиться на расстоянии, не меньшем, чем 0,5 м от поверхностей ограждающих конструкций или диффузоров и не менее 1 м от испытуемой конструкции и источников шума. Расстояние между отдельными позициями микрофонов должно быть не менее 0,7 м.

1.4.4.Измерения уровней звукового давления в каждой точке помещений высокого и низкого уровней необходимо проводить в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 Гц.

Допускается в натурных условиях проведение измерений в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц.

1.4.5.Измерения уровней звукового давления в помещениях высокого и низкого уровней проводят или одновременно (при двухканальном приемном тракте), или последовательно. При последовательном измерении надо контролировать уровень излучаемого шума так, чтобы он был одинаковым в

12

соответствующих полосах частот при измерениях в помещениях высокого и низкого уровней.

1.4.6.Для каждой фиксированной позиции микрофона время усреднения уровня звукового давления при измерениях на частотах до 500Гц должен составлять не менее 6с, на более высоких частотах– не менее 4с.

1.4.7.Средние уровни звукового давления L , дБ, в помещениях в каждой полосе частот при фиксированных положениях микрофона следует определять по формуле

где Li – у.з.д. в i-й измеряемой точке, дБ; n – количество точек измерения.

1.4.8.Приведенную разность у.з.д. Dn, дБ, определяют в каждой полосе частот по формуле (3).

1.4.9.При проведении измерений желательно, чтобы уровень фонового шума в помещении низкого уровня был не менее чем на 15 дБ меньше уровня измеренного сигнала в каждой полосе частот. Фоновый шум при этом не будет влиять на результаты измерения.

Если это условие в полной мере не выполняется и уровни фонового шума в помещении низкого уровня меньше на величину от 6 дБ до 15 дБ в сравнении с измеренным суммарным уровнем звукового давления, который

включает и фоновый шум, то действительный уровень звукового давления L2 измеряемого сигнала необходимо определять по формуле

где Lс.з – суммарный у.з.д. измеренного сигнала и шумового фона в полосах частот, дБ;

Lз – у.з.д. шумового фона в полосах частот, дБ.

1.4.10. Если разница между уровнем фонового шума и измеренным суммарным (с фоновым шумом) уровнем звукового сигнала является меньшей, чем 6 дБ в той или иной полосе частот, то до уровня измеренного сигнала необходимо внести поправку минус 1,3 дБ, которая соответствует разнице в 6 дБ. Это означает, что полученная величина R' соответствует пределу измерений и является не больше действительной величины звукоизоляции данной конструкции.

Полученный при таких условиях результат необходимо отмечать в протоколе измерений.

13

1.5. Оборудование и приборы

Для выполнения работы необходимы следующие приборы (рис. 3):

-генератор "белого" шума;

-октавные (третьоктавные) фильтры;

-усилители;

-микрофоны;

-шумомеры;

-громкоговорители.

Рис. 3. Схема установки для измерения изоляции воздушного шума перегородкой:

а – схема передающего тракта:

ШГ – генератор "белого" шума; ОФ – октавный фильтр; У – усилитель; Г – громкоговоритель; б – схема приемного тракта:

14

М– микрофон; Ш – шумомер; ОФ – октавный фильтр; У – усилитель.

1.6.Методика выполнения работы

Особенностями в измерении звукоизоляции ограждения в зданиях в натурных условиях является излучение звука в помещении с источником (КВУ) и учета фоновых шумов в изолированном помещении (КНУ).

Громкоговорители в КВУ располагаются по углам, противоположных поверхности испытуемого ограждения на расстоянии 0,5 м от поверхности и направлены в углы помещения.

Точки измерений должны равномерно охватывать весь объем помещения. При этом не должны находиться на расстоянии, не меньшем, чем 0,5 м от поверхностей ограждающих конструкций и не менее 1 м от испытуемой конструкции и источников шума. Расстояние между отдельными позициями микрофонов должно быть не менее 0,7 м.

Измерения у.з.д. вления в помещениях высокого и низкого уровней необходимо проводить не менее чем в 6 точках, однако с целью упрощения работы принимаем измерения в 3 точках.

Измерения производить в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц.

1.7.Порядок выполнения работы

1.7.1.Собрать и проверить схемы передающего и приемного трактов.

1.7.2.Наметить точки измерений.

1.7.3.Перед проведением измерений необходимо произвести калибровку приемных трактов с использованием калибратора звука с пределами допускаемой абсолютной погрешности ±0,5 дБ.

1.7.4.При выключенном передающем тракте измерить фоновые у.з.д. в КНУ и занести в табл. 1.

1.7.5. Создать в КВУ звуковое поле и измерить у.з.д. КВУ и КНУ. В каждой расчетной точке взять по 3 отсчета и определить средний у.з.д.

15

Результаты измерений и расчетов занести в табл. 2.

1.7.6.При проведении измерений желательно, чтобы уровень фонового шума в помещении низкого уровня был не менее чем на 15 дБ меньше уровня измеренного сигнала в каждой полосе частот. Фоновый шум при этом не будет влиять на результаты измерения.

Если это условие не выполняется, тогда необходима корректировка уровней звукового давления в КНУ, согласно п.1.4.9 и п.1.4.10.

1.7.7.Скорректированные у.з.д. занести в табл. 3.

1.7.8.Определить эквивалентное звукопоглощение (А2) КНУ по формуле

(3)лабораторной работы №1. Пример определения А2 приведен в Прил.8. Коэффициент звукопоглощения материалов и конструкций (αі) определять по Прил. 4, а эквивалентную площадь звукопоглощения людьми, креслами и оборудованием (Аj) – по Прил. 5.

1.7.9.Приведенную разность у.з.д. (Dn) определять по формуле (3) п. 1.2.

Таблица 3

Результаты измерений и расчета у.з.д. в КВУ и КНУ

1.7.10. После проведения измерений необходимо произвести калибровку приемных трактов с использованием калибратора звука с пределами допускаемой абсолютной погрешности ±0,5 дБ.

16

1.7.11.Определить индекс изоляции воздушного шума R'W ограждающей конструкции с измеренной частотной характеристикой изоляции воздушного шума R' согласно п.п. 8.2, 8.8 [2].

1.7.12.Определить нормативный индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкции по Прил. 7.

1.7.13.Сделать выводы о звукоизолирующих качествах ограждающей конструкции.

Конструкция считается удовлетворяющей нормативным требования,

если ее индекс изоляции воздушного шума Rw равен или меньше нормативного RwN.

Контрольные вопросы

1.Суть методики измерения изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией.

2.Какие факторы влияют на изоляцию воздушного шума ограждающей конструкцией.

3.Пути передачи звука через ограждение.

4.Пути улучшения изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией.

5.Правила проектирования и производства работ по изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями зданий.

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ УДАРНОГО ШУМА ПЕРЕКРЫТИЕМ

ВНАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1.Цель и задачи работы

Целью данной работы является изучение физических основ изоляции ударного шума перекрытиями. В соответствии с целью работы решаются следующие задачи:

−изучение методики измерения изоляции ударного шума перекрытиями

внатурных условиях;

−определения индекса изоляции ударного шума перекрытия на основе полученных экспериментальных данных и сравнение его с нормативным.

1.2. Теоретические предпосылки

Межэтажные перекрытия должны отвечать требованиям изоляции не только воздушного, но и ударного шума. При ударных воздействиях на перекрытие, оно колеблется и, как следствие, излучает шум в изолированное помещение. Звукоизоляция перекрытий зависит от звуковой мощности, излучаемой ограждением при действии ударных импульсов, и определяется приведенным уровнем звукового давления (у.з.д.), возникающим под перекрытием при работе стандартной ударной машины.

При измерениях изоляции ударного шума как источник ударного шума применяется стандартная ударная машина, которая должна удовлетворять требованиям [8].

Полученные под перекрытием у.з.д. приводят к единому звукопоглощению равному 10 м2.

В первом приближении давление удара молотка ударной машины аппроксимируется давлением внезапно приложенной к перекрытию силы, которая действует в течение некоторого промежутка времени. Звуковая мощность, излучаемая перекрытием в результате такого воздействия, в общем виде пропорциональна квадрату колебательной скорости перекрытия, его площади и коэффициенту излучения. У перекрытий, как правило, значения граничной частоты волнового совпадения находятся в диапазоне низких частот (120-150 Гц), поэтому коэффициент излучения в диапазоне выше граничной частоты может быть принят равным 1. Задача определения уровня ударного шума сводится к вычислению колебательной скорости излучаемой плитой перекрытия.

Затухание звука в железобетонной плите перекрытия настолько мало, что даже при большой ее толщине невозможно обеспечить нормативные требования изоляции ударного шума. Так, удвоение модуля упругости, коэффициента потерь и плотности плиты перекрытия повышает изоляцию

18