Наряду с расчетным методом определения оптимального времени реверберации существует экспериментальный способ с использованием специальной электроакустической аппаратуры, состоящей из передающего и приемного тракта
(рис. 4.26). В состав передающего тракта входит генератор шума, полосовой фильтр, усилитель и громкоговоритель, а приемного – микрофон, шумомер, полосовой анализатор и быстродействующий регистратор уровня шума – самописец.
Согласно ГОСТ – 24146 – 90 время реверберации измеряется путем записи с помощью логарифмического самописца процесса спадания уровня звукового давления в зале. Время реверберации определяется из участка этой записи, соответствующего снижению уровня звукового давления в зале на 35дБ после выключения источника звука с последующей аппроксимацией снижения до 60 дБ. При этом первые 5 дБ снижения звукового давления не учитывается.
В ходе измерений воздушный объем зала возбуждается коротким звуковым сигналом (стартовый пистолет), который находится на сцене. Сигнал принимается микрофоном в исследуемой точке зала и после усиления и логарифмирования подается на осциллограф.
|
|
Рис. 4.26. Блок – схема аппаратуры для измерения времени реверберации: А – исследуемое помещение; 1 – генератор шума; 2 – полосовой фильтр; 3 – усилитель; 4 – громкоговоритель; 5 – микрофон; 6 – шумомер; 7 – полосовой анализатор; 8 – быстродействующий регистратор уровня шума (самописец)
Сигнал, называемый импульсным откликом зала, показывает последовательность прихода и уровни звукового давления, соответствующие прямому звуку и отдельным отражениям от внутренних поверхностей.
Для повышения диффузности звукового поля используется источник звука с частотными составляющими в октавной или 1/3-октавной полосах частот, что позволяет определить время реверберации в нормируемом диапазоне частот.
Пример записи спадания уровня звукового давления приведен на рис. 4.27, а.
Рис. 4.27. Пример записи определения времени реверберации помещения: а) запись на ленте уровня шума; б) пример частотной характеристики времени реверберации исследуемого помещения.
Запись выполняется на равномерно двигающейся бумажной ленте. Зная скорость движения ленты и время, в течение которого уровень звукового давления снижается на 35 дБ, можно определить время реверберации в исследуемой точке. После установления времени реверберации с учетом нормируемых частот, строится частотная характеристика времени реверберации исследуемого помещения (рис. 4.27, б), которая потом сравнивается с частотной характеристикой оптимального времени реверберации (рис. 4.25).
|
|
Когда в соответствии с расчетом времени реверберации требуется небольшое увеличение общего звукопоглощения, это достигается путем применения тонких деревянных панелей, увеличивающих звукопоглощение на низких частотах, и тканевых портьер и дорожек, поглощающих в основном средние и высокие частоты.
Когда же возникает необходимость в применении специальных звукопоглощающих материалов и конструкций, то их следует размещать в верхних зонах стен и по периметру потолка (рис. 4.28) участками площадью 1–5 м2, что увеличивает эффективность звукопоглощения и дает некоторое рассеивание отраженного звука.
Рис.4.28. Схема размещения специальных звукопоглощающих материалов: – прямой звук; 2 – отраженный звук; 3 – зоны размещения звукопоглотителя; Q – источник звука.
Поверхности стен и потолка на балконе и под балконом не рекомендуется отделывать звукопоглощающими материалами.
Человеческое ухо способно различать импульсы прямого и отраженного звуков только при определенном (критическом) интервале по времени их поступления слушателю. В зависимости от интервала времени прихода отраженных звуков последние могут усиливать прямой звук, улучшая слышимость, или создавать помехи, ухудшающие слышимость.
Для концертных залов и оперных театров критический интервал принимается равным 100 мс, а для лекционных аудиторий 50 мс.
При превышении критического интервала времени отраженный звук воспринимается ухом как эхо с образование паузы между прямым и отраженным звуком.
Образование эха в помещении проверяется геометрическим путем. С этой целью на плане или на продольном разрезе помещения наносятся пути прямого SA и отраженного SO+ОA звуков (рис. 4.29).
Для устранения образования эха важно соблюдать неравенство
SA+D≥SO+OA, (4.30)
где D – путь, проходимый звуком за критический интервал времени; при критическом интервале времени равным 50 мс, D= 17м.
4.29. Графический способ определения и устранения возможности образования эха
Для залов с параллельными боковыми стенами, отделанными плотными материалами (мрамор и др.); возможно образование особого вида эха - «порхающее эхо», которое возникает в виде резкого отрывистого сигнала в какой-либо точке помещения, порождающего последовательно серию отзвуков, приходящих в эту же точку через определенный интервал времени. Для ликвидации этого явления возможно использование звукопоглащающей отделки или членение хотя бы одной из противоположных стен помещения.
Важное значение в акустике залов имеет диффузность звукового поля, характеризуемая тем, что во всех точках зала усредненные во времени уровень звукового давления и поток звуковой энергии, приходящий к слушателю по любому направлению, являются постоянными. Действительно, чем больше отражений звуковых волн в помещении, тем более однородным становится поле звуковых волн, тем больше создается у слушателей впечатление, что звуковые волны приходят к нему равномерно со всех направлений. Это особенно важно для помещений, предназначенных для слушания музыки.
Постоянство уровня звукового давления называют однородностью звукового поля, а постоянство звуковой энергии – изотропностью поля.
Для определения диффузности в различных точках зала в зоне наибольшего отраженного звука, производят измерение уровней звукового давления при работе ненаправленного источника звука. Источник располагается на сцене и излучает звук со средними геометрическими частотами 250 и 1000Гц. Замеры отраженного звука производят на расстояниях от источника звука, превышающих
(4.31)
где - общая площадь внутренних поверхностей зала, м2;
– средний коэффициент звукопоглощения.
На этих расстояниях при полной диффузности отраженного звука уровень звукового давления должен оставаться постоянным, а при неполной диффузности – изменятся от зоны к зоне зала. Результаты измерения изменения уровней звукового давления вдоль зала приведены на рис. 4.30.
|
|
Рис.4.30. Измерение уровней звукового давления вдоль зала
Жирная горизонтальная линия на рис. 4.30 представляет уровень звукового давления для идеально диффузного поля, а штриховая – диффузного поля исследуемого зала. Однородность звукового поля в целом по залу характеризуется средним абсолютным отклонением от уровня, соответствующего полностью диффузному звуковому полю, которое не должно превышать < 3дБ.