Анализ свойств, звукоизоляции и звукопроницаемости материалов. Методы и свойства их измерения
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ем частоты немонотонно. Если потери в такой перегородке невелики, то максимумы и минимумы поглощения получаются очень резкими. Если увеличить потери, то частотная зависимость становится более монотонной и средний коэффициент поглощения растет. Для увеличения потерь под такую перегородку (панель) подкладывают демпфирующие материалы, например, войлок. Резонирующие панели, изготовленные из натянутого холста с войлочной подкладкой, называют щитами Бекеши. Подобные панели изготовляются также из тонкой фанеры с поролоновым демпфером. Они бывают не только в виде плоских конструкций, но и в виде колонн и полуколонн. В зависимости от толщины фанеры или натяжения холста можно изменять частоту резонансов и таким образом получать максимумы поглощения в тех диапазонах частот, в которых требуется большее поглощение. Делаются они в основном для поглощения низких частот, хотя и на высоких частотах их коэффициент поглощения довольно высок (табл. 1.1).
Резонаторные звукопоглощающие конструкции. Широкое распространение получили конструкции, построенные по принципу резонаторов Гельмгольца. Они эффективно поглощают звуковую энергию на частотах вблизи их резонансной частоты.
Эффективность поглощения таких резонаторов определяется потерями в горле резонатора, где скорость колебаний максимальна. Там и должен быть расположен материал, вносящий затухание в колебания, например имеющий высокое внутреннее трение (вязкость). В практике для подобных резонаторов используют различные ниши, выходные отверстия которых затягивают тканью. Подобные резонансные поглотители выполняют также в виде больших щитов (во всю стену или потолок) с отверстиями, затянутыми тонкой металлической сеткой. Отверстия иногда делают разных размеров и на разных расстояниях, в результате чего получаются наборы резонаторов. Заметим, что стенки между резонаторами могут и не ставиться, так как тангенциальные составляющие звуковых волн в них обычно невелики.
Большие неровности на стенах и большие выступы, различные предметы, находящиеся в помещении, поглощают звуковую энергию с учетом эффекта дифракции. При расчетах эти поглощения обычно включают в поглощение ближайших к ним ограждающих конструкций. Например, поглощение плотно расположенными слушателями добавляют к поглощению поверхности, на которой они находятся. Коэффициент поглощения слушателей при различной плотности их размещения на поверхности приведен в таблице 1.1 [5].
.3 Параметры звуковых сигналов. Методы измерения
1.3.1 Звуковое поле в неограниченном пространстве
Звуковым полем называют пространство, в котором происходит распространение звуковых колебаний. Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах представляют собой продольные колебания, так как частицы среды колеблются вдоль линии распространения звука. Вследствие этого образуются сгущения 1 и разрежения 2 среды, двигающиеся от источника колебаний (рис. 1.1) с определенной скоростью, называемой скоростью звука. Скорость звука в воздухе при температуре и нормальном атмосферном давлении приблизительно равна 340 .
Рисунок 1.1 - Распространение звуковых волн
Волнообразное изменение плотности среды, вызванное звуковыми колебаниями, называют звуковой волной. Направление распространения звуковых волн - звуковым лучом, а поверхность, соединяющую смежные точки поля с одинаковой фазой колебания (например, точки максимального сгущения или разрежения), - фронтом волны. Звуковые лучи пересекают фронт волны под прямым углом. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в большинстве практических случаев можно ограничиться соотношениями, полученными для плоской и сферической форм фронта, а иногда еще и цилиндрической.
Если период колебаний , то частота колебаний , а длина звуковой волны, равная расстоянию между соседними фронтами, находящимися в одинаковой фазе (рис. 1.1)
где - скорость звука.
В системах связи и вещания частоты колебаний лежат в пределах от 20-30 до 15000-20000 Гц, соответственно длины звуковых волн от 17-11,3 м до 2,27-1,7 см.
Частоты колебаний подразделяют на низкие, средние и высокие звуковые частоты. К низким относят частоты, лежащие в пределах от 20 до 200-500 Гц, к высоким звуковым частотам от 2000-5000 до 20000 Гц, к средним - промежуточные между высокими и низкими. Частоты, лежащие ниже 20 Гц, называют инфразвуковыми, а выше 20 кГц - ультразвуковыми.
Звуковое поле характеризуют рядом линейных и энергетических величин.
.3.2 Линейные характеристики
Звуковое давление. Положим, что давление среды в отсутствие звуковых колебаний равно , это давление называют статическим. При прохождении звуковой волны давление в каждой точке среды будет непрерывно изменяться: в моменты сгущения частиц оно больше статического, а в моменты разрежения - меньше. Разность между мгновенным давлением и статическим в той же точке среды, т. е. переменная составляющая давления (часто звуковое давление называют избыточным давлением среды, такое название ассоциируется с положительным приращением давления), называется звуковым давлением .
Звуковое давление - величина знакопеременная. Давление - сила, действующая на единицу площади, т. е. . Поэтому за единицу давления в системе СИ принимают ньютон на квадратный метр (паскаль) . В системах связи и вещания имеют дело с звуковыми давлениями, по амплитуде, не превышающими 100 Па, т. е., по крайней мере, в 1000 раз меньше, чем нормальное атмосферное давление.
Скорость к