- •Содержание
- •Введение
- •Физические средства зи
- •Классификация основных физических средств зи и выполняемых ими функций
- •Акустика Определения
- •Линейные хар-ки звукового поля
- •Энергетические хар-ки звукового поля.
- •Акустические уровни
- •Плоская волна
- •Мат. Описание бегущих волн.
- •Сферическая волна
- •Цилиндрическая волна
- •Интерференция звуковых волн
- •Отражение звука
- •Преломление звука
- •Дифракция волн
- •Затухание волн
- •Основные свойства слуха
- •Использование вокодеров
- •Нелинейные свойства слуха
- •Восприятие по амплитуде Порог слышимости
- •Уровень ощущений
- •Уровень громкости
- •Эффект маскировки
- •Кривые маскировки для ряда частот и их уровней
- •Громкость сложных звуков
- •Первичные акустические сигналы и их источники
- •Динамический диапазон и уровни
- •Частотный диапазон и спектры
- •Первичный речевой сигнал
- •Акустика в помещениях
- •Средний коэффициент поглощения
- •Звукопоглощающие материалы и конструкции
- •Перфорированные резонаторные поглотители
- •Электромагнитные волны
- •Распространение э/м волн
- •Излучение и прием э/м волн
- •Распространение э/м волн в пространстве
- •Основные сведения о линиях передачи и объемных резонаторах
- •Объемные резонаторы
- •Антенны
- •Основные типы антенн Проволочные антенны
- •Рупорные антенны
- •Зеркальные антенны
- •Рамочные антенны
- •Основы радиолокации
- •Общая характеристика радиолокационного канала
- •Диапазон длин волн в рл
- •Радиолокационные цели, эффективная отражающая площадь (эоп) цели
- •Эоп для тел простой формы Линейный вибратор
- •Эоп идеального проводящего тела, размеры которого значительно больше λ
- •Коэффициенты отражения Френеля
- •Противорадиолокационные покрытия
- •Информация о скорости движения цели, извлекаемой при обработке радиолокационного сигнала
- •Основные свойства радиоволн, используемых в радиолокации
- •Передача информации с помощью лазера Оптические квантовые генераторы
- •Излучение э/м волн совокупностью когерентных источников
- •Поглощение и усиление излучения, распространяющегося в среде.
- •Принцип работы лазера
- •Основные типы лазеров
- •Твердотельные лазеры
- •Жидкостные лазеры
- •Газовые лазеры
- •Полупроводниковые лазеры
- •Использование лазерного излучения для съема информации
- •Фоторефрактивный эффект
Акустика в помещениях
Рассмотрим звуковые процессы в помещениях. Для помещений прямоугольной формы применяется волновая теория анализа характеристик. Но в инженерной практике пользуются более простыми методами расчета. Они основаны на статистической теории рассмотрения процессов отзвука. Согласно волновой теории собственные частоты помещения с длиной l, шириной b и высотой h определяется из выражения , где c – скорость звука в воздухе, k, m, n – целые числа. При включении источника звука процесс затухания колебаний происходит на всех собственных частотах помещения и имеет вид Pm=Prm∙exp[-αr+γωrt], где αr – показатель затухания, определяемый из условия отражения волн на границах помещения для r-ной собственной частоты.
Средний коэффициент поглощения
При каждом отражении сигнала от поверхности происходит поглощение некоторой части энергии сигнала E. В зависимости от свойств некоторых частей отражающей поверхности относительная убыль энергии при каждом отдельном отражении будет различной. При достаточно большом числе отражений можно говорить о среднем значении коэффициента поглощения . Если помещение состоит изi участков площадью Si с различными коэффициентами поглощения αi, то средний коэффициент поглощения находится по следующей формуле:
, где А – общий коэффициент поглощения.
Звукопоглощающие материалы и конструкции
Коэффициентом поглощения материала α называют отношение поглощенной энергии звуковой волны к падающей на поверхность этого материала. Если размеры поверхности поглощающего материала велики по сравнению с длиной падающей звуковой волны и имеют большую толщину, то коэффициент поглощения α=1-αотр и он равен , где ρс – удельное акустическое сопротивление поглощение материала, а 413 – удельное акустическое сопротивление воздуха.
Коэффициент зависит от угла падения звуковой волны на звукопоглощающий материал. Различают нормальный коэффициент поглощения для угла падения 90˚ и диффузный – для различных углов падения. Кроме того, коэффициенты поглощения зависят от частоты звуковой волны. Одни материалы имеют большее поглощение на низких, другие – на средних, высоких частотах. Ряд материалов имеет немонотонную зависимость коэффициента поглощения от частоты. Все это позволяет подбирать общее поглощение в помещении оптимальной величины во всем необходимом диапазоне частот.
Все материалы по звукопоглощению делятся на пористые, резонирующие и перфорированные. Другая классификация – сплошные и пористые. Все сплошные материалы имеют акустическое сопротивление больше, чем у воздуха, а пористые в большинстве случаев меньше. Пористые материалы комбинируют всегда со сплошными, располагая сплошные позади пористых. При этом наименьшее поглощение у пористого материала получается при его расположении вплотную к стене из хорошо отражающего сплошного материала. Наибольшее поглощение у пористого материала получается при его расположении на расстоянии четверти длины волны от стены из хорошо отражающего сплошного материала. Несколько меньшая разница в поглощении при расстоянии 3/4 и 5/4 длины звуковой волны. При большом удалении от стены коэффициент поглощения остается постоянным.
Для поглощающего материала с размером, сравнимым с длиной звуковой волны, коэффициент поглощения зависит от соотношения между ними. Открытое окно имеет коэффициент поглощения больше 1, т.е. энергия звуковой волны, падающей рядом с окном уходит в него из-за дифракции. Коэффициент поглощения портьеры с небольшими размерами по сравнению с длиной звуковой волны больше, чем портьеры с большими размерами. Поэтому лучше иметь ряд узких портьер, чем одну широкую. Одна из распространенных конструкций пористых поглощающих материалов – облицовочная. Такие материалы изготавливают в виде плоских или рельефных плит, располагаемых или вплотную, или на небольшом расстоянии от сплошной толстой стены. Пирамиды или клинья устанавливают на небольшом расстоянии от стены основаниями вплотную друг к другу, обращенными острыми углами в помещение. Такие конструкции создают большее поглощение, чем плоские плиты. На рисунке приведены значения коэффициента поглощения пористых материалов от частоты: 1) известковая штукатурка по деревянной обрешетке; 2) ковер с ворсом на бетонном полу; 3) арбалит в плитах толщиной 2 см; 4) фиброакустик в плитах (3,5 см); 5) драпировка на стене; 6) драпировка на расстоянии 10 см от стены.
(РИСУНКИ)
Из рисунков видно, что пористые материалы дают преимущественное поглощение в области высоких частот и очень неэффективны в нижней части частотного диапазона. Другой распространенной конструкцией являются резонансные поглотители. Они делятся на 2 вида: мембранные и резонаторные. Мембранные представляют собой натянутый холст или тонкий фанерный лист, под которым располагаются хорошо демпфирующий материал с большой вязкостью, либо поролон, либо губчатая резина, строительный войлок. Щиты с натянутым холстом называют щитами Бекеши. Максимум поглощения получается на резонансных частотах. Для натянутого холста силой F, , где ρ – плотность холста;l, b, t – длина, ширина, высота холста; k – резонансные частоты (порядок).
Таким образом мембранные поглотители имеют лучшее поглощение на резонансных частотах. Коэффициент поглощения можно подсчитать, если знать вязкость материала, находящегося под холстом. Для фанерного листа с соотношением длина/ширина равным 2 резонансные частоты определяются из выражения: fk=3,45∙103∙t/l2, где l – длина, t – толщина. Если лист расположен близко к твердой стене, то его упругость будет повышена и собственная частота также повысится. (РИСУНОК)
На рисунке приведены коэффициенты поглощения для фанерных щитов с заполнением промежутка демпфирующим материалом. 1) фанера толщиной 3 мм с воздушным промежутком; 2) то же самое, но края демпфированы стекловатой; 3) фанера толщиной 6 мм с воздушным промежутком, края демпфированы минеральной ватой; 4) оконное стекло.