Zgomotele pot avea frecvență și intensitate diferite.

Viteza de propagare a sunetului

Exemplu: viteza sunetului în apă este de 1,4 km/s, iar în oțel este de 4,9 km/s.

Frecvența zgomotului

Auzul uman preia fluctuațiile de frecvență de la 20 Hz la 20.000 Hz. În timpul funcționării sistemelor de aer condiționat, se ia în considerare de obicei spectrul de frecvență de la 60 la 4000 Hz.

Pentru calcule fizice, banda de frecvență sonoră este împărțită în 8 grupuri de unde. În fiecare grupă se determină frecvența medie: 62 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2 kHz, 4 kHz și 8 kHz. Orice zgomot este descompus în grupuri de frecvențe și poate fi găsită distribuția energiei sonore pe diferite frecvențe.

puterea sonoră

Exemplu: nivelul de zgomot atunci când aerul de joasă presiune intră într-o cameră este de o sută de miliarde de watt, iar atunci când un avion cu reacție decolează, nivelul de zgomot ajunge la 1000 de wați.

Prin urmare, nivelul puterii sonore este măsurat în unități logaritmice - decibeli (dB). În decibeli, puterea zgomotului este exprimată în numere de două sau trei cifre, ceea ce este convenabil pentru calcule.

Nivelul puterii sonore în dB este o funcție de raportul dintre puterea undelor sonore din apropierea sursei de zgomot și valoarea zero W 0 egală cu 10 -12 W. Nivelul de putere este calculat prin formula:

L w = 10lg (W/W0)

Exemplu: dacă puterea sunetului în apropierea sursei este de 10 W, atunci nivelul de putere va fi de 130 dB, iar dacă puterea sunetului este de 0,001 W, atunci nivelul de putere va fi de 90 dB.

Puterea sonoră și nivelul de putere sunt independente de distanța până la sursa de zgomot. Ele sunt asociate numai cu parametrii și modul de funcționare a instalației, prin urmare sunt importante pentru proiectarea și compararea diferitelor sisteme de aer condiționat și ventilație.

Nivelul de putere nu poate fi măsurat direct, este determinat indirect de echipamente speciale.

Nivelul de presiune al sunetului

Lp = P/P0

Aici P- presiunea sonoră în locul măsurat, µPa, și P0\u003d 2 μPa - valoare de control.

Nivelul presiunii acustice depinde de factori externi: distanța de instalare, reflexiile sunetului etc. Cea mai simplă formă este dependența nivelului de presiune de distanță. Dacă nivelul de putere a zgomotului este cunoscut Lw, apoi nivelul presiunii sonore Lpîn dB la o distanță r (în metri) de la sursă se calculează după cum urmează:

L p \u003d L w - lgr - 11

Exemplu: puterea sonoră a unui bloc frigider este de 78 dB. Nivelul presiunii sonore la o distanta de 10 m de acesta este: (78 - lg10 - 11) dB = 66 dB.

Dacă nivelul presiunii acustice este cunoscut Lp1 pe distanta r1 de la sursa de zgomot, apoi nivelul presiunii sonore Lp2 pe distanta r2 se va calcula astfel:

L p2 = L p1 - 20*lg(r2/r1)

Exemplu: Nivelul de presiune acustică la o distanță de 1 m de instalație este de 65 dB. Atunci nivelul presiunii sonore la o distanță de 10 m de acesta este: (65 - 20*lg10) dB = (65 - 20) dB = 45 dB..

În general, în spațiu deschis, nivelul presiunii sonore scade cu 6 dB atunci când distanța până la sursa de zgomot se dublează. În interior, dependența va fi mai dificilă din cauza absorbției sunetului de către suprafața podelei, a reflexiilor sonore etc.

Volumul zgomotului

Puterea zgomotului depinde de puterea sunetului și de frecvența acestuia. Intensitatea sunetului este estimată comparând-o cu intensitatea unui semnal sonor simplu cu o frecvență de 1000 Hz. Nivelul de intensitate al unui sunet de 1000 Hz care este la fel de puternic ca zgomotul măsurat se numește nivelul de intensitate al acelui zgomot. Diagrama de mai jos arată intensitatea sunetului în funcție de frecvență la un volum constant.

La un nivel de volum scăzut, o persoană este mai puțin sensibilă la sunete de frecvențe foarte joase și înalte. Cu presiunea sonoră ridicată, senzația de sunet se dezvoltă într-o senzație de durere. La o frecvență de 1 kHz, pragul durerii corespunde unei presiuni de 20 Pa și unei intensități a sunetului de 10 W/mp.

Diagrama curbei de intensitate egală

Caracteristicile de zgomot ale echipamentelor

1. nivelul de putere a zgomotului în dB defalcat pe benzi de frecvență
2. nivelul total al presiunii sonore

Însumarea surselor de zgomot

1. Dacă nivelul de zgomot sunt la fel, atunci nivelul total de zgomot este cu 3 dB mai mare decât nivelul de zgomot al fiecărei instalații.
2. În cazul în care un diferența de nivel de zgomot depășește 10 dB, nivelul total de zgomot este egal cu cel mai mare dintre cele două zgomote.

   De exemplu, zgomotul total de la două instalații cu niveluri de 30 și 60 dB este de 60 dB.

3. În cazul în care un diferența de nivel de zgomot nu este mai mare de 10 dB trebuie să utilizați tabelul de mai jos. Calculăm diferența dintre nivelurile de zgomot ale instalațiilor.

Dacă există mai mult de două surse de zgomot, metoda de calcul nu se modifică, iar sursele sunt luate în considerare în perechi, începând cu cele mai slabe.

De exemplu, există patru setări cu niveluri de zgomot de 25 dB, 38 dB, 43 dB și 50 dB.

Mai întâi, calculăm pentru cele două setări cele mai slabe: 38 - 25 = 13 dB. Diferența este mai mare de 10 dB, iar această setare nu este luată în considerare deloc.

Pentru setările de 38 și 43 dB: 43 - 38 = 5 dB, corecția din tabel este de 1,2 dB. Zgomotul total al celor trei setări: 43 + 1,2 = 44,2 dB.

Acum să găsim zgomotul total al tuturor setărilor. 50 - 44,2 = 5,8 dB. Rotunjind diferența de niveluri de zgomot la 6 dB, conform tabelului găsim un amendament de 1,0 dB.

Deci, nivelul total de zgomot al celor patru instalații este de 50 + 1 = 51 dB.

Nivelul de intensitate a zgomotului, exprimat în decibeli, nu ține cont de o astfel de caracteristică fiziologică a auzului, precum sensibilitatea diferită la sunete de diferite frecvențe. Prin urmare, conceptul de nivel de sonoritate a fost introdus cu unitatea de măsură phon. Nivelul sonorității în fonuri este determinat prin compararea sunetului evaluat cu sunetul de aceeași intensitate percepută cu o frecvență de 1000 Hz (ton de referință). Cu alte cuvinte, pentru un sunet cu o frecvență de 1000 Hz, volumul în foni este egal cu volumul în decibeli:

De exemplu, dacă o undă sinusoidală cu o frecvență de 100 Hz creează un nivel de presiune sonoră de 60 dB, atunci prin trasarea unor linii drepte corespunzătoare acestor valori în diagramă, găsim la intersecția lor un izofon, corespunzător unui nivel de volum. de 50 de telefon. Aceasta înseamnă că acest sunet are un nivel de volum de 50 phon.

Vis

Scala de somn este o scară de evaluare subiectivă și a fost dezvoltată în urma a numeroase teste. Estimările obținute experimental arată că intensitatea sonoră crește pe măsură ce rădăcina cubă a intensității sunetului, adică dependența evaluării psihologice a sonorității (J) de intensitatea (puterea) fizică a sunetului (I) este descrisă prin formula :

unde k este un factor dependent de frecvență.

1 son corespunde volumului unui ton pur cu o frecvență de 1000 Hz și un nivel de 40 dB. Pentru fiecare creștere cu 10 dB a nivelului, valoarea în fii se dublează.

Termeni și definiții de bază

Sunet- un fel de energie cinetică, care se numește „” și este o pulsație de presiune care apare în mediul fizic în timpul trecerii unei unde sonore.

Intensitatea sunetului este puterea sonoră, energia medie în timp transportată de o undă sonoră printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a undei pe unitatea de timp.

Volumul sunetului- valoarea subiectiva a senzatiei auditive, care depinde de intensitatea sunetului si de frecventa acestuia. La o frecvență constantă, volumul sunetului crește odată cu creșterea intensității. Cu aceeași intensitate, sunetele în intervalul de frecvență 700-6000 Hz au cel mai mare volum. Nivelul zero al volumului sonor corespunde presiunii sonore de 20 µPa și intensității sunetului de 10-12 W/m2 la o frecvență de 1 kHz.

Presiunea sonoră- energia sonoră care cade pe o unitate de suprafață situată într-o direcție dată de sursa sonoră și îndepărtată de aceasta la o anumită distanță (de obicei 1 m). Presiunea sonoră se măsoară în pascali (Pa).

Decibel- o unitate logaritmică de niveluri, atenuări și câștiguri, o caracteristică de uzură adimensională care vă permite să comparați valorile necesare între ele:

Valoare în decibeli = 10 lg (valoare calculată/valoare de referință).

Informații de bază despre sunet

În sunet se pot distinge următoarele elemente definitorii: înălțimea (înaltă/joasă), intensitatea (slab/puternic), timbrul (moale, clar etc.). Timbrul determinat de armonici formează senzații auditive, adică vă permite să distingeți un instrument muzical sau o voce de alta. Viteza cu care se propagă sunetul este strict legată de caracterul (natura) mediilor elastice. În cele ce urmează, vom lua în considerare trecerea sunetului doar prin aer. Viteza sunetului în aer este de aproximativ 340 m/s și variază în funcție de temperatură. Pentru a calcula viteza sunetului la diferite temperaturi, se folosește următoarea formulă:

V este viteza sunetului în m/s

°C – temperatura aerului în grade Celsius

Dacă frecvența vibrațiilor sonore este între 20 și 20.000 de ori pe secundă (Hz), atunci aceste vibrații produc o senzație auditivă la o persoană. Se crede că o persoană aude sunete în intervalul de frecvență de la 16 Hz la 20 kHz, dar intervalul practic audibil este în intervalul de la 100 Hz la 10 kHz (voce masculină joasă 400 Hz, soprană feminină 9 kHz). Raportul dintre viteza sunetului și frecvența acestuia este distanța parcursă de unda sonoră într-o perioadă, altfel numită lungimea undei sonore:

Unde
λ – lungime de undă
V – viteza sunetului, m/s
f - frecventa Hz

Perioada completă de oscilație a undei (presiunea sonoră) constă dintr-un semiciclu de compresie (creșterea presiunii) și un semiciclu ulterior de rarefacție a moleculelor de aer (scăderea presiunii). Sunetele cu o amplitudine mai mare (tare) provoacă o compresie mai puternică și rarefierea moleculelor de aer decât sunetele cu o amplitudine mai mică (liniștită).

Există multe definiții diferite ale sunetului, în funcție de context:

Sunet sunt unde elastice care se propagă longitudinal într-un mediu și creează vibrații mecanice în acesta. Pentru a înțelege cum se propagă aceste unde, completăm această definiție:
Sunet este procesul de transmitere succesivă a unei stări vibraționale într-un mediu elastic.

În fizica modernă, s-a stabilit o viziune în care multe procese sunt identificate cu energia.

Sunet- acesta este un fel de energie cinetică, care se numește „acustică” și este o pulsație de presiune care apare într-un mediu fizic în timpul trecerii unei unde sonore. Sunetul se propagă conform legilor undelor, prin urmare, i se aplică concepte fizice generale precum interferența și difracția. Rezultatul interferenței poate fi fie o creștere, fie o scădere a nivelului sunetului, de exemplu, atunci când se adaugă același semnal, dar cu o fazare diferită. Atunci când se calculează parametrii câmpului sonor în spații deschise, trebuie luați în considerare mulți factori diferiți, cum ar fi umiditatea, vântul, temperatura, de exemplu, la temperaturi ridicate, sunetul se propagă în sus, iar la temperaturi scăzute, în jos.

Frecvență și intervale dinamice

Pe fig. 2.3 prezintă frecvența și intervalele dinamice ale diferitelor surse de sunet. Figura arată că intervalul dinamic al vorbirii umane se află în intervalul de la 30 la 100 dB. Un nivel de 30 dB corespunde unei conversații liniștite, 100 dB unui strigăt puternic. Pragul de auz este presiunea sonoră minimă la care sunetul este încă perceput de o persoană. Este în general acceptat că o persoană aude semnale de la 1 la 130 dB. Un nivel de 1 dB este numit pragul auzului, 130 dB este pragul durerii.

Orez. 2.3 Frecvență și interval dinamic
diverse surse de sunet

Nivel de zgomot

Unul dintre cei mai importanți parametri în calcularea nivelului de presiune acustică este nivelul de zgomot. S-a stabilit că o persoană este capabilă să (aude) să capteze sunete cu un nivel de 1 dB (20 μPa, 10-12 W/m2), ceea ce se numește pragul de auz. Dar acest lucru este posibil doar cu un auz bun și în absența zgomotului. Deoarece în condiții reale, zgomotul este întotdeauna prezent, este posibil să se facă distincția între informațiile utile (sunete) pe fundalul zgomotului, cu condiția ca nivelul sunetului să depășească nivelul de zgomot cu cel puțin 3 dB (de 2 ori). Pentru o bună inteligibilitate, această diferență ar trebui să fie de cel puțin 6 dB (de 4 ori). În documentația de reglementare, această marjă este de 15 dB.

Orez. 2.4 Niveluri de zgomot pentru diferite spații

Analiza mediului

Mediul în care funcționează SOUE ar trebui considerat ca o componentă a sistemului. Analiza atentă a acestui mediu este factorul determinant în alegerea elementelor lanțului care se formează. Cele două instrumente cele mai utilizate pentru analiza mediului sunt sonometrul, care evaluează nivelul de zgomot ambiental, și contorul de neliniaritate, care indică nivelul de distorsiune și degradare la care este supus semnalul audio. Acesta din urmă are un emițător și un receptor care funcționează cu semnale criptate (metoda RASTI) pentru a oferi cantitatea de inteligibilitate în câteva secunde, ținând cont de reverberația mediului. Această valoare este caracterizată de un „indice de inteligibilitate” (între 0 și 1). Pentru obiectele, ale căror specificuri nu sunt critice din punct de vedere acustic (centre comerciale, birouri, case), nu este nevoie să folosiți contoare mai complexe.

Reverberaţie

În acustică, există mulți factori diferiți care trebuie luați în considerare atunci când alegeți și aranjați echipamentele audio și. Un astfel de factor este reverberația. Sunetul circulă diferit în spații închise sau deschise. Pereții camerei reflectă undele sonore, în timp ce într-o zonă deschisă, undele trec aproape fără a intra în coliziune cu niciun obstacol. Intr-un spatiu inchis datorita reflexiilor, nivelul sunetului este mai ridicat. În spațiul deschis, sunetul circulă aproape în linie dreaptă. Sunetul direct este identic cu originalul ca calitate și formă. Sunetul reflectat, dimpotrivă, este foarte dependent de reflectivitatea locului (după un număr nedefinit de reflexii, ajunge la ascultător din toate direcțiile, iar ascultătorul nu poate determina cu exactitate punctul său de origine). Propagarea sunetului în acest caz are loc prin reflexii primare și secundare ale sunetului original de pe suprafețele orizontale și verticale ale încăperii. Nivelul de reflexie depinde în mare măsură de natura pereților, de tipul de material din care sunt fabricați, de netezimea lor, de proprietățile de absorbție și de modificarea absorbției la frecvențe diferite. Mobilierul poate juca, de asemenea, un rol critic în propagarea sunetului, în funcție de amplasarea și capacitatea de absorbție a acestuia. Ascultătorul trebuie să perceapă atât sunetul direct, cât și sunetul reflectat. Timpul de la momentul în care sursa de sunet încetează să emită până la momentul în care sunetul nu mai este perceput este definit ca timp de reverberație. Se observă că orice mediu se caracterizează prin propria „colorare muzicală”, asociată cu propagarea sunetelor reflectate și timpul de reverberație, care caracterizează acest mediu. Singura variabilă din structura deja existentă este mobilierul. Cele mai bune rezultate pot fi obținute atunci când se ține cont de construcția mobilierului, de materialul din care este realizat și de amplasarea acestuia în încăpere.

Reverberaţie- acesta este un fenomen care apare atunci când auziți nu un sunet direct de la o sursă, ci reflectat de obstacole sau interferențe de altă natură întâlnite în calea unei unde sonore. Pentru a preveni efectul nedorit al sunetului reflectat pe linia directă, este necesar ca acesta din urmă, cu o întârziere mai mare de 50 ms, să ajungă la ascultător redus cu cel mult 10 dB. Timpul de reverberație este proporțional cu volumul spațiului înconjurător și invers proporțional cu absorbția totală a suprafețelor care îl alcătuiesc. Sunetul reflectat, care ajunge la urechea ascultătorului la 40-50 ms după cel direct, este privit ca o amplificare, colorare a sunetului original. Sunetele reflectate care sosesc cu o întârziere de 50-80 ms, dimpotrivă, distorsionează semnalul inițial și pot cauza pierderea inteligibilității.

Informații generale despre presiunea sonoră

Presiunea sonoră - energie sonoră care cade pe o unitate de suprafață situată într-o direcție dată de la o sursă de sunet și îndepărtată de la o anumită distanță (de obicei 1 m). Presiunea sonoră se măsoară în pascali (Pa).

Nivelul de presiune al sunetului(English SPL, Sound Pressure Level) - valoarea presiunii sonore, măsurată pe o scară relativă, raportată la presiunea de referință Рspl = 20 μPa, corespunzătoare pragului de auz al unei unde sonore sinusoidale cu o frecvență de 1 kHz. SPL este măsurat în decibeli (dB). Decibelii, spre deosebire de pascali, sunt mai des folosiți în practică datorită confortului lor mai mare. Se crede că o persoană aude în intervalul 0-120 dB (20 - 20.000.000 µPa). Tabelul 2.2 arată relația dintre presiunea sonoră în µPa și nivelul sunetului în dB.

Tabelul 2.2

Dependența nivelului presiunii sonore de puterea de intrare

Auzul, ca și alte senzații umane, percepe impactul conform legii logaritmice (vezi Fig. 2.6). Pentru a dubla presiunea sonoră, nu este suficient să dublezi numărul de surse de sunet sau puterea electrică a difuzoarelor, ci este necesar să o înmulțim de zece ori. O creștere a presiunii acustice se poate obține prin instalarea mai multor difuzoare apropiate unele de altele și orientate în aceeași direcție, sau la fiecare dublare a puterii difuzorului, în orice caz, creșterea (sau scăderea) presiunii acustice va fi de ± 3 dB. (vom forma o regulă mai precisă mai târziu). Pentru a construi dependența nivelului presiunii sonore de puterea de intrare, să trecem la teorie. Valoarea instantanee a presiunii sonore într-un punct din mediu se modifică atât în ​​timp, cât și la deplasarea în alte puncte din mediu, astfel încât valoarea rădăcină-pătratică medie a acestei mărimi, numită intensitatea sunetului, prezintă un interes practic.

Intensitate este fluxul de energie în orice punct al mediului pe unitatea de timp care a trecut printr-o unitate de suprafață (1 m2), care este normală cu direcția de propagare a undei sonore (măsurată în W/m2). Intensitatea se numește altfel puterea sunetului. Intensitatea determină volumul sunetului pe care îl auzim. Nu o putem măsura direct (mai ales în interior), prin urmare, în practică, această valoare este asociată cu puterea sursei printr-un raport logaritmic.