Физические основы строительной акустики

Учет прямого и отраженного звука

 

Выше было показано, что в диффузном поле в стационарном режиме плотность звуковой энергии равна:

 

 

Интенсивность звука равна соответственно:

 

а уровень звука:

 

Однако в общем случае в звуковом поле можно выделить две составляющие – прямой и отраженный звук:

 

 

Если источник звука находится в объеме помещения и излучает сферическую звуковую волну, то

 

 

 

где W – мощность источника, а r – расстояние от источника звука до расчетной точки.

После отражения часть звуковой энергии поглощается:

 

Величина  называется постоянной помещения.

 

С учетом введенных обозначений получаем для общей плотности звуковой энергии в произвольно выбранной расчетной точке:

 

 

Степень диффузности поля в конкретной выбранной точке характеризуют акустическим отношением:

 

 

Область звукового поля, в которой M < 1, называется зоной прямого звука, область с M > 1 – зона отраженного звука. Граница между ними определяется предельным радиусом:

 

 

Если расстояние от источника звука до приемника меньше r_пр (зона прямого звука), то воспринимаемый звуковой сигнал определяется в основном свойствами источника звука, а не свойствами помещения. Если же r >> r_пр, то воспринимаемый звук в большой степени зависит от акустических характеристик помещения, в частности, от постоянной В.

 

 

Приближенная оценка постоянной помещения

 

Для расчета постоянной помещения нужно определить эквивалентную площадь звукопоглощения для данного помещения A_общ  и средний коэффициент звукопоглощения поверхностей помещения α_ср = A_общ/ S_общ. При этом требуется знать площадь каждого однородного участка поверхности, ограничивающей помещение, коэффициенты звукопоглощения этих участков на различных частотах, учесть наличие различных объектов, поглощающих и рассеивающих звук (колонн, экранов, мебели, людей и так далее). На этапе проектирования или предварительной оценки это не всегда представляется возможным. В этом случае для оценки B используют приближенную формулу:

 

                                     

где B₁₀₀₀ – постоянная помещения (в м²) на частоте 1000 Гц, μ – частотный множитель. Величина B₁₀₀₀ определяется в зависимости от типа помещения и его объема V по таблице:

 

Тип помещения	Описание помещения	B1000, м2
1	С небольшим количеством людей	V/20
2	С жесткой мебелью и большим количеством людей или мягкой мебелью и небольшим количеством людей	V/10
3	С большим количеством людей и мягкой мебелью	V/6
4	Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен	V/1,5

 

Значения частотного множителя μ для среднегеометрических частот октавных полос:

 

V, м3	μ
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
V<200	0,8	0,75	0,7	0,8	1	1,4	1,8	2,5
V=200÷1000	0,65	0,62	0,64	0,75	1	1,5	2,4	4,2
V>1000	0,5	0,5	0,55	0,7	1	1,6	3	6

 

 

Учет расположения и характеристики направленности источника звука

 

Полученное ранее выражение для расчета плотности звуковой энергии прямого звука справедливо только для точечного источника звука, расположенного в объеме помещения. В общем случае:

 

 

Здесь Φ – характеристика направленности излучения источника:

 

где I – интенсивность излучения источника в данном направлении,  - интенсивность сферической звуковой волны. Если

 

источник одинаково излучает по всем направлениям, Φ = 1.

Коэффициент χ учитывает влияние формы и размеров источника звука на звуковое поле в непосредственной близости от него (в ближнем звуковом поле). На рисунке приведен график зависимости коэффициента χ от r/l_макс (r – расстояние до акустического или геометрического центра тела, излучающего звук, l_макс – максимальные габаритные размеры источника звука). Из графика видно, что при r/l_макс  > 2  χ = 1.

 

График для определения коэффициента χ в зависимости от r/l_макс

 

Величина Ω равна телесному (пространственному) углу, в который излучается звуковая энергия. Для источника, расположенного в объеме помещения, Ω = 4π. Если источник звука находится на поверхности пола, стены или потолка, Ω = 2π. При расположении источника в двугранном углу Ω = π, в трехгранном углу - Ω = π/2.

Уточненная формула для расчета плотности звуковой энергии с учетом прямого и отраженного звука принимает вид:

 

 

Соответствующий уровень звука равен:

 

 

Если в помещении несколько источников звука, то уровень звука можно рассчитать по формуле:

 

 

где  L_i  - уровень мощности каждого источника, т – количество источников звука, ближайших к расчетной точке (для которых r_i ≤ 5r_min), n – общее количество источников звука в помещении.

 

                               

 

< Предыдущая                     Оглавление                      Следующая >