Akademia Górniczo – Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

WIBROAKUSTYKA

TEMAT: Pomiar współczynnika pochłaniania dźwięku

Wykonali:

WIMiR, rok II, grupa 2A

13.04.2012

1. Wstęp teoretyczny

Poziom dźwięku pogłosowego w zamkniętej przestrzeni podczas działania źródła dźwięku, a następnie jego spadek po wyłączeniu źródła, zależą od chłonności akustycznej otaczających powierzchni i przedmiotów. Od kąta padania zależy ile mocy akustycznej zostanie pochłonięte przez powierzchnie. Do celów normalizacji przyjmujemy jednolity rozkład oraz warunek, że poziom dźwięku jest w całej objętości jednakowy (rozproszone pole akustyczne).

Pomiary i obliczenia wykonuje się wg zaleceń normy PN-EN ISO 354.

1. Terminy i definicje

Krzywa zaniku – graficzne przedstawienie zaniku poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji czasu, po wyłączeniu źródła.

Czas pogłosu – czas, w którym poziom ciśnienia akustycznego spada o 60dB, po wyłączeniu źródła dźwięku.

Równoważne pole powierzchni dźwiękochłonnej (chłonność akustyczna) pomieszczenia – hipotetyczne pole powierzchni całkowicie pochłaniającej, bez efektów dyfrakcyjnych, przy którym czas pogłosu byłby taki sam jak rozważanego pomieszczenia, jeśli powierzchnia ta byłaby jedynym elementem pochłaniającym w pomieszczeniu.

Równoważne pole powierzchni dźwiękochłonnej (chłonność akustyczna) badanej próbki – różnica pomiędzy równoważnym polem powierzchni dźwiękochłonnej komory pogłosowej z badaną próbką i bez badanej próbki.

Współczynnik pochłaniania dźwięku – α_s – iloraz równoważnego pola powierzchni dźwiękochłonnej badanej próbki i pola powierzchni badanej próbki. (może wyjść >1, ze względu na np. efekty dyfrakcyjne)

1. Przebieg ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika pochłanialności dźwiękowej dla badanego materiału, którym była wełna mineralna oraz ocena jej wpływu na pochłanialność dźwiękową pomieszczenia.

Pomiar dokonywany był miernikiem i analizatorem częstotliwościowym SVAN 959 ustawionym w komorze pogłosowej, w której znajdował się badany materiał. Do wyznaczenia współczynnika wykorzystano metodę oceny czasów pogłosów na podstawie krzywej zaniku. Na początku wykonano po 3 pomiary w 4 różnych miejscach w komorze pogłosowej, bez umieszczonej w niej próbki, w celu wyznaczenia czasów zaniku dla pustej komory pogłosowej. Następnie to samo wykonano dla komory z umieszczonymi w środku próbką. Źródłem dźwięku, był głośnik generujący szum różowy. Badane próbki wykonane były z wełny mineralnej (5x2m²).

Zakres pasm o częstotliwościach środkowych: 125Hz – 8kHz.

W skład aparatury pomiarowej wchodzą:
- wzmacniacz mocy: soundKrak 200W
- kolumny głośnikowe: JBL 2x150W
- miernik i analizator częstotliwościowy SVAN 959

Zestawienie wyników.

Wyznaczone czasy zaniku:

- 1,2,3,4 – czasy dla komory z materiałem

- 5,6,7,8 – czasy dla komory bez próbek

Warunki klimatyczne panujące w komorze podczas obu pomiarów:

p=987hPa, wilgotność = 67%, t=20^oC

Pasmo podzielono na oktawy.

KOMORA Z MATERIAŁEM
Pasmo
[Hz]
125
250
500
1000
2000
4000
8000

KOMORA PUSTA
Pasmo
[Hz]
125
250
500
1000
2000
4000
8000

Po uśrednieniu:

T1 – czas pogłosu komory z materiałem

T2 – czas pogłosu komory pustej

Pasmo	Czas pogłosu
	T1
125	2,233
250	1,916
500	1,633
1000	1,691
2000	1,6
4000	1,408
8000	0,925

Współczynnik tłumienia:

A_T – pole powierzchni dźwiękochłonnej badanej próbki

S = 10m² – pole powierzchni pokrytej badaną próbką

c₁, c₂ – prędkości dźwięku w danej temperaturze

m₁, m₂ – mocowy współczynnik tłumienia (ponieważ są takie same ulegają skróceniu)

T₁, T₂ – czasy pogłosu

V – objętość komory

t = 20^oC

c₁, c₂ = (331 + 0.6t) [m/s] = 343 [m/s]

V = 176,9 m³

Pasmo [Hz]	AT [m^2]	αS
125	8,263142	0,826314
250	10,272750	1,027275
500	13,229218	1,322921
1000	11,750317	1,175031
2000	10,664797	1,066479
4000	8,495039	0,849503
8000	9,160896	0,916089

1. Wnioski

Po umieszczeniu w komorze badanego materiału czasy zaniku w poszczególnych pasmach uległy zmniejszeniu. Materiał może być stosowany w budownictwie i wszędzie tam gdzie potrzebujemy w pewnym stopniu zniwelować szum. Może być wykorzystany przy niwelowaniu pogłosu w pomieszczeniach , studiach nagrań.

Szum różowy szerokopasmowy posiada stały poziom ciśnienia akustycznego w kolejnych pasmach oktawowych i jest on ograniczony w fazie . Ludzkie ucho odbiera bodźce w skali logarytmicznej, dlatego szum biały ( który nie jest używany podczas pomiaru) jest odbierany jako dosyć wysoki . Moc w szumie różowym jest jednakowa w każdej oktawie lub tercji).

Współczynnik pochłaniania może przyjmować wartości z zakresu <0…1>, w szczególności α = 0 przy całkowitym odbiciu i α = 1 przy całkowitym pochłonięciu.

W trakcie ćwiczenia wykonano znacznie mniej pomiarów, niż jest to wymagane w normie, co również wpłynęło na dokładność uzyskanych wyników. Otrzymane współczynniki podczas pomiaru wynoszą ponad 1, co związane może być z błędami odczytu czasu pogłosu . Ilość energii, która zostanie pochłonięta przez materiał zależy od właściwości dźwiękochłonnych ciała, na który pada fala (m. in. od struktury wierzchniej warstwy, faktury i grubości) oraz od częstotliwości padającego dźwięku.

Przeprowadzając takie ćwiczenie możemy obliczyć chłonność akustyczną badanego materiału, oraz przedział częstotliwości dla której materiał będzie spełniał swoje zadanie poprawnie. Analiza taka jest szczególnie przydatna w przypadku materiałów budowlanych np. różnego rodzaju osłon, barier które muszą odpowiednio i szybko pochłaniać moc akustyczną.