Звукомерные камеры.

Заглушенная камера-специально оборудованное помещение для акустических измерений в условиях, приближающихся к условиям свободного открытого пространства (в свободном звуковом поле). Оказывается, не так просто оборудовать заглушённую камеру (рис. 11.1). Прежде всего трудно получить большое поглощение звука. Если, например, коэффи­циент поглощения материала, располагаемого на огра­ничивающих поверхностях камеры, будет равен 0,99, то при этом интенсивность отраженной волны будет составлять 0,01 от интенсивности волны, падающей на эти поверхности: I_отр=а_отрI_пад=0,01 I_пад. А по давле­нию это отношение будет составлять 0,1, так как I_отр / I_пад = Р²_отр/P²_пад. Давление в пучности будет рав­но 1,1 P_пад , а в узле — 0,9P_пад . Неравномерность по давлению составит 1,1/0,9=1,2. Следова­тельно, ошибка изме­рения может достигать 20%. Если же задать­ся ошибкой не более 5%, то коэффициент поглощения ограничи­вающих поверхностей должен быть не менее 0,9994. На средних и высоких частотах уда­ется получить такой 'высокий коэффициент поглощения. Но на низких частотах почти невозможно. Даже в лучших камерах ошиб­ка измерения получается больше 5% на частотах ниже 100 Гц. Но и для получения таких коэффициентов по­глощения толщина материалов доходит до 1,5—2 м и более. Для увеличения поглощающей способности мате­риала его изготовляют в виде узких пирамид или клинь­ев 3 (см. рис. 11.1) высотой до 1,5 м, с основанием 15х15 или 15х30 см, укрепленных основаниями на ли­стовом поглощающем материале. В качестве погло­щающих материалов используют стекловолокно и дру­гие негорючие волокнисто-образные материалы (стекло­вата опасна в эксплуатации, но она самая дешевая из поглощающих материалов). Между стенами и этим по­глощающим материалом с некоторым зазором распо­лагают дополнительный поглощающий листовой материал.

В камере не должно быть каких-либо предметов, могущих отражать звуковые волны. Поэтому всякие приспособления для установки аппаратуры и сама аппа­ратура должны иметь очень малые размеры по сравне­нию с длинами звуковых волн. Микрофоны и громкого­ворители подвешивают на растяжках или блоках, вра­щающие устройства скрывают под поглощающим мате­риалом и только их оси могут выходить наружу. Для подхода к аппаратуре применяют убирающийся трап .

После постройки и ремонта камеру проверяют на неравномерность поля и определяют возможную ошиб­ку измерения во всем диапазоне частот. Высокие тре­бования предъявляют и к звукоизоляции камеры. Дело в том, что в камерах иногда приходится измерять уровни собственных шумов микрофона (0—20) дБ и пороги слышимости людей (0÷—10) дБ. Поэтому уро­вень шумов в критических полосках слуха должен быть ниже порога слышимости. Это требование трудно выполнить, так как для этого необходимо, чтобы об­щий уровень проникающих шумов с типовыми спектра­ми был не более 15 дБ на средних частотах. В лучших камерах все же реализуют это требование. Но для это­го камера имеет двойные стены, причем внутрен­ние стены устанавливают на изолированном фундамен­те с плавающим полом и подвесным потолком. Между стенами, полом и потолком ставят виброизоли­рующие прокладки . Внешние стены также имеют свой фундамент, изолированный от общего фундамента здания. Камеры строят вдали от проездов с выходом в тихие места. Двери из аппаратной в камеру делают двойные с теми же поглощающими материалами. Они входят в проем на «конус» и имеют уплотнители, зажимаемые специальными затворами.

Для получения полезного объема камеры 4х4х4 м внешние размеры камеры получаются примерно 10х10х12 м (высота получается несколько больше из-за установки разных приспособлений).

Стены, пол и потолок Звукомерной камеры покрываются звукопоглощающими материалами, обеспечивающими практически полное отсутствие отражённых звуковых волн. В звукомерной камере большого размера удаётся получить поглощение до 99% энергии звуковой волны в диапазоне частот от 50 — 70 Гц до самых высоких слышимых частот.

В звукомерной камере проводятся: градуировка измерительных микрофонов, испытания громкоговорителей, исследования шума машин, трансформаторов и других объектов, определение порога слышимости и других измерения для целей физиологической акустики.

Реверберационная камера(звонкая, диффузная) Реверберационная камера должна иметь очень хо­рошо отражающие поверхности, и все предметы в ней также должны хорошо отражать звуковые волны. Уда­ется получить средний коэффициент поглощения около 0,015, что обеспечивает время реверберации в камере с объемом 90 м³ не менее 7—9 с. При таком поглоще­нии диффузность поля получается достаточно высо­кой и обеспечивает точность измерений не ниже 2—3%. На низких частотах из-за резонансов камеры диффуз­ность поля получается хуже, чем на высоких, поэтому измерения на частотах ниже 100 Гц дают повышенную ошибку измерений. У этого типа камеры звукоизоля­ция ниже, чем у заглушённой камеры, примерно на 25 дБ, но для измерений в диффузном поле этого достаточно, так как проникающие шумы не превышают 40 дБ. В звукомерных камерах размеща­ют только измерительный микрофон и по мере на­добности испытуемый микрофон и измерительный громкоговоритель или испытуемый громкоговоритель. Всю остальную измерительную аппаратуру распола­гают в аппаратной, изолированной от камеры. Измери­тельные громкоговорители работают от соответствую­щих генераторов. Так как практически самый лучший громкоговоритель имеет неравномерность частотной ха­рактеристики не менее 6 дБ, то обычно применяют ав­томатическое регулирование чувствительности громко­говорителя с тем, чтобы развиваемое им звуковое дав­ление во всем измерительном диапазоне частот не от­клонялось от заданного более чем на 2—3%. Для регулиров­ки применяют измерительный микрофон с усилителем, подключаемый к авторегулятору. При изменении зву­кового давления, создаваемого громкоговорителем, ав­торегулятор изменяет напряжение на громкоговори­теле так, чтобы звуковое давление осталось прежним. Тот же измерительный микрофон входит в состав изме­рителя звукового давления, дающего возможность от­счета звукового давления непосредственно в паскалях или децибелах.

Измерительный громкоговоритель чаще всего дела­ют в виде агрегата, причем каждый элемент агрегата работает только в своем диапазоне. Однако есть и ши­рокодиапазонные измерительные громкоговорители, стоящие очень дорого, так как они требуют специальной подгонки их характеристик. Для высокочастотных эле­ментов агрегата используют конденсаторные громкого­ворители или малые рупорные электродинамические. Для низкочастотного и среднечастотного элементов ис­пользуют диффузорные громкоговорители.

Измерительные микрофоны, как правило, конденса­торные, так как они имеют равномерную частотную ха­рактеристику в широком диапазоне частот (от 20 Гц До 40 кГц) и малые размеры.

Стены реверберационной камеры изготовляют из железобетона и кирпича, а внутренняя поверхность реверберационной камерыоблицовывают материалами с минимальным звукопоглощением (высокомарочным цементным раствором, мрамором и др.) Звуковое поле в реверберационной камере создаётся 2—4 громкоговорителями, направленными в углы камеры

В реверберационной камере объёмом 200 м3производят измерения коэффициента звукопоглощения материалов, градуировку измерительных микрофонов и шумомеров, измерения мощности излучения громкоговорителей, акустической отдачи машин и др. источников шума, субъективные исследования слуха, измерения уровня громкости шумов. Иногда Р. к. пользуются также для измерения характеристик электромагнитных волн; в этом случае её отделывают изнутри медной фольгой. Две смежные Р. к. объёмом 50 м3, каждая с общим проёмом в одной из стен, -применяются для изучения звукоизолирующих свойств различных материалов и конструкций в архитектурной и строительной акустике. Качество Р. к. характеризуется временем реверберации и равномерностью звукового поля.