3. Описание установки

Структурная схема измерительной установки показана на рис. 5.1. Основным элементом установки является макет (модель) бывшего Санкт-Петербургского кинотеатра «Титан», выполненный из оргстекла в масштабе 1:50.

При измерении собственных частот макета напряжение звуковой частоты подается от генератора гармонических колебаний (ЗГ) после усиления (УМ) на излучатель (Г), установленный в торцевой стенке макета помещения (МП). В противоположном конце по оси макета находится микрофон. Поскольку длина макета помещения существенно больше двух других его размеров, то в начальной части спектра собственных частот будут проявляться, в основном, осевые волны. При совпадении частоты сигнала генератора с собственной частотой объема микрофон будет находиться в пучности звукового давления. Вольтметр (В), подключенный к нему через полосовой фильтр (ПФ), покажет максимальную величину напряжения. При обработке внутренних поверхностей макета звукопоглощающими или звукоотражающими материалами величина максимума будет меняться в значительных пределах.

Рис. 5.1 Структурная схема измерительной установки

ЗГ - звуковой генератор; ГШ - генератор шумового сигнала; УМ - усилитель мощности; ПФ - полосовой фильтр; ГГ – излучатель; М – микрофон; МП – макет помещения; МУ - микрофонный усилитель; В – вольтметр; РУ - регистрирующее устройство (вольтметр, спектроанализатор, самописец и т.п.)

Перемещая микрофон вдоль оси макета, можно измерять звуковое давление в различных точках, установив, таким образом закономерность распределения звукового давления на той или иной моде колебаний. Измерив некоторое количество собственных частот помещения, можно определить среднюю плотность спектра для заданного диапазона, а также зависимость плотности спектра от частоты.

Если вместо генератора синусоидальных колебаний к громкоговорителю подключить генератор шума (ГШ) через еще один полосовой фильтр (ПФ), то можно измерять частотную характеристику звукопередачи в макете. Перемещая микрофон вдоль оси макета, можно для каждой фиксированной точки его расположения определить звуковое давление в октавных или третьоктавных полосах «розового» шума.

По результатам измерений в нескольких точках получают усредненную электроакустическую характеристику ΔN(f) для всех точек приема и сравнивают ее со стандартной, измеренной в октавных или третьоктавных полосах «розового» шума (рис.5.2). Для обычных кинотеатров с одноканальным звуковоспроизведением измеренная характеристика должна укладываться в пределы допусков стандартной.

Рис.5.2 Стандартная электроакустическая характеристика тракта обычного кинотеатра с одноканальным аналоговым звуковоспроизведением

4. Методика проведения работы и обработка результатов

4.1. Ознакомиться со схемой измерительной установки, включить питание приборов и дать им прогреться.

4.2. Рассчитать по формулам (5.5) и (5.6) граничные частоты низкочастотного участка спектра собственных частот помещения зрительного зала кинотеатра «Титан» с размерами 40×10×10 м, где из-за влияния собственных колебаний могут проявляться тембральные искажения звука. С учетом масштаба моделирования 1:50 определить эти частоты для макета помещения.

4.3. Открыть полностью верхнюю крышку макета и измерить в диапазоне частот от 0,5f_нн до 2f_нв частотную характеристику (ЧХ) громкоговорителя при синусоидальном сигнале с напряжением на его зажимах (на выходе УМ) не более 1,5 В. Полагаем, что в этом режиме влияние собственных частот проявляется незначительно. Микрофон устанавливается вблизи громкоговорителя на расстоянии около 10 см. Результаты измерений ЧХ записать в таблицу 5.1, фиксируя по вольтметру (РУ) минимальные и максимальные значения напряжений (отличающиеся между собой не менее, чем в 1,5 раза) и соответствующие им частоты в заданном диапазоне.

С учетом ЧХ микрофона пересчитать значения напряжений в звуковые давления р, Па и уровни звуковых давлений N(f)_гр, дБ, рассчитанные относительно давления, полученного на частоте f_нв. Эти данные также занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Уровни звуковых давлений громкоговорителя

f, Гц	0,5 fнн	…………………………………………………	fнв	2 fнв
Uм, мВ
р, Па
N(f)гр, дБ			0

4.4. Повторить измерение ЧХ громкоговорителя при шумовом сигнале, подключив на вход схемы генератор «розового» шума через октавные или третьоктавные полосовые фильтры. Результаты измерений записать в таблицу, аналогичную 5.1.

4.5. Рассчитать несколько первых собственных частот макета по формуле (5.1) для известных размеров макета (l_x=0,8 м; l_y=0,2 м, l_z=0,2 м). Результаты расчетов занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Собственные частоты макета помещения

nx	ny	nz	fрасч, Гц	fизм, Гц	Uм, мВ, без ЗПМ	Uм, мВ, с ЗПМ
1	0	0
2	0	0
3	0	0
1	1	0
1	1	1
…	…	…
		и т. д.

4.6. Закрыть плотно верхнюю крышку макета помещения. Подключить вновь на вход генератор синусоидальных колебаний и, изменяя частоту на его шкале, добиться максимума показаний вольтметра вблизи первой рассчитанной частоты. Записать значение частоты, при которой наблюдался максимум, в графу f_изм, Гц. Изменяя частоту генератора дальше по максимумам показаний вольтметра, определить остальные значения собственных частот и соответствующих им напряжений в диапазоне от 0,5f_нн до 2f_нв и также записать их в таблицу 5.2. Ввести дополнительное звукопоглощение на торцевую стенку макета и повторить измерения напряжений при найденных частотах. Результаты записать в соответствующую графу таблицы 5.2.

4.7. Приблизить максимально микрофон к громкоговорителю и, перемещая микрофон вдоль оси помещения, измерить напряжения на его выходе в различных точках на первых трех осевых (х) модах помещения без дополнительного звукопоглощения. Результаты измерений записать в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Распределение амплитуд в осевых (х) модах собственных колебаний

Расстояние между источником и приемником, м			0	lx / 4	lx / 2	3lx / 4	lx
МОДА 1	Напряжение на выходе микрофона Uм, мВ	без ЗПМ
		с ЗПМ
	Звуковое давление, р, Па	без ЗПМ
		с ЗПМ
и т.д.

4.8. Вновь закрепить звукопоглощающий материал (ЗПМ) на торцевой стенке макета и повторить измерения по п. 4.7. Результаты измерений занести в таблицу 5.3 и построить кривые зависимости давления от расстояния для тех же мод.

4.9.Для определения влияния собственных колебаний на электроакустическую характеристику звукопередачи в макете помещения на вход схемы подключить генератор «розового» шума и октавные (третьоктавные) полосовые фильтры. Записать напряжения на выходе микрофона при его центральном положении на разных частотах в пределах номинального диапазона воспроизведения громкоговорителя. По результатам измерений напряжений и известной чувствительности микрофона рассчитать звуковые давления и уровни давлений в различных частотных полосах относительно давления в полосе с f_нв. Полученные величины занести в таблицу 5.4.

Таблица 5.4

Электроакустическая характеристика звукопередачи

Номер полосы	Точка 1			Точка 2			. . . . .
	Uм, мВ	р, Па	N1, дБ	Uм, мВ	р, Па	N2, дБ
1
2
3
4
…
n

4.10. Повторить измерения по п.4.9 при других положениях микрофона, и результаты также занести в таблицу 5.4.

4.11.По данным таблицы 5.4 рассчитать усредненную электроакустическую характеристику для всей «к» точек измерений и вписать ее в пределах частотно-сдвинутой вправо (по масштабу моделирования) «стандартной» характеристики(рис.5.2) для расчетных ΔN(f) относительно N_ср(f_нв) и N_ср(f).