МАЛЪК АКУСТИЧЕН АПАРАТ ABC
Оптимизираната акустика на помещението е резултат от сложното взаимодействие на различни фактори, които се влияят както от физическите характеристики на помещението, така и от предназначението му. За да се подобри акустиката на дадено помещение, е от решаващо значение не само да се разберат физичните принципи на разпространение на звука, но и да се вземат предвид индивидуалното възприемане на звука и въздействието на различните акустични явления. Основното разбиране на най-важните акустични термини, както е представено в "Малката азбука на акустиката", е от съществено значение за избора на правилните материали за оптимизиране на акустиката на помещението.
Акустика на сградата срещу акустика на помещението
Ако сега разгледаме въздействието на звука върху хора в затворено помещение, ще видим следната съществена разлика:
Затова в областта на сградната акустика един от въпросите, които се разглеждат, е как може да се предотврати проникването на звук в затворено помещение, т.е. звукоизолация. Стайната акустика, от друга страна, е изследване на разпространението на звука в затворени помещения и се опитва да проучи начините, по които разпространението на звука в помещението може да бъде оптимално повлияно, често чрез затихване на звука (поглъщане) и целенасочено отражение или дифузия.
Човешкият слух
Човешкото ухо възприема колебанията на въздушното налягане, които се наричат звукови вълни и се предизвикват от звуково събитие. Височината на звуковото събитие се определя от честотата на звука ƒ, т.е. от броя на трептенията в секунда, описвани с единицата на SI Херц [Hz]. Колкото по-ниска е честотата, толкова по-голяма е съответната дължина на вълната на звуковата вълна, като човешкото ухо възприема честоти от приблизително 20 Hz до 20 000 Hz. При акустичното планиране всички параметри винаги трябва да се разглеждат в зависимост от честотата, за да се осигури чисто и смислено планиране.
Не всички чуваеми сигнали покриват целия честотен диапазон на човешкия слух. Човешката реч например се простира от около 125 Hz до 8 kHz. Затова този диапазон е особено важен за планирането на акустиката на помещенията. Честотният състав на даден сигнал води до характерния звуков цвят на сигнала.
Едно звуково събитие трябва също така да има определена сила на звука, за да може изобщо да бъде възприето от ухото. Това е така нареченият праг на чуваемост, който също зависи от честотата. Човешкото ухо е най-чувствително към звуци в диапазона между 500 Hz и 4 kHz, докато звуците в нискочестотния диапазон под 100 Hz се възприемат изобщо само при висока сила на звука.
Време на реверберация
Най-важният показател при разглеждане на акустиката на помещението е времето на реверберация T. Този параметър се използва за описание на времето, необходимо на едно звуково събитие да отслабне до една милионна част от първоначалната си енергия, т.е. да загуби 60 dB от нивото си.
Ако звуковото събитие е създадено в помещение, звуковите вълни се разпространяват повече или по-малко сферично в помещението в зависимост от характеристиката на посоката на звуковия източник. Само част от звуковата енергия достига директно до слушателя. Голяма част от звуковата енергия достига до слушателя със закъснение чрез отражения от повърхностите на помещението. Колкото повече твърди повърхности има в помещението, толкова по-често звуковата вълна се отразява в помещението и толкова повече отражения достигат до слушателя, което води до по-дълго време на реверберация. Следователно времето на реверберация може да се намали и регулира чрез въвеждане на звукопоглъщащи повърхности.
За различните видове употреба се цели постигането на различно време на реверберация в зависимост от обема на помещението:
Абсорбиране на звука
За да се намали реверберацията в помещението, трябва да се използват звукопоглъщащи материали. Често се използват т.нар. порьозни абсорбери, т.е. материали с определена порьозност, като текстил или пяна с отворени пори. Падащата звукова енергия в такива материали се превръща в топлина чрез ефектите на триене и дифракция в материала и по този начин се "поглъща". По-рядко се използват мембранни поглътители (известни също като панелни преобразуватели) или поглътители на Хелмхолц, които поглъщат падащата звукова енергия на различен физичен принцип. Свойството за това колко добре даден материал може да поглъща звука се определя с безразмерната стойност α (коефициент на звукопоглъщане). Прилага се следното:
- α = 1 съответства на 100 % поглъщане на звука
- α = 0 съответства на 0 % отразяване
Способността на различните материали да поглъщат звук силно зависи от честотата, поради което поглъщането на звука в реверберационната камера също се измерва и определя като функция на честотата. За да се улесни класифицирането на материалите, от честотно-зависимия коефициент на звукопоглъщане може да се изчисли средна стойност, която след това се отнася към клас звукопоглъщащи материали:
При измерването на коефициента на звукопоглъщане в помещението за реверберация видът на инсталацията също е от решаващо значение за измерената стойност. Поради това измерените стойности на звукопоглъщане на акустичните завеси не могат да бъдат дадени общо, а винаги трябва да се дават във връзка със съответната изпитвателна инсталация. Стандартно измерваме нашите завеси на разстояние 100 mm от стената и с 0% и 100% допустими гънки.
Звукоизолация
В областта на сградната акустика индексът на звукопоглъщане на даден строителен компонент е особено важен. Той показва степента, в която се предотвратява разпространението на падащия звук. В сравнение с поглъщането тук не става въпрос за намаляване на отраженията (и следователно на времето на реверберация) в затворено помещение, а за намаляване на обема между две части на помещението или отделни помещения. Звукоизолацията на даден строителен компонент зависи до голяма степен от неговото тегло и състава на материалите.
Индексът на звукоизолация R се дава в dB, т.е. в същата единица като нивото на звуковото налягане. Удвояването на звуковото налягане съответства на увеличение на измереното ниво с 6 dB. Въпреки това възприеманата сила на сигнала зависи от много други фактори, като например продължителността на въздействието, честотата или спектралния състав. Субективно възприеманото удвояване на силата на звука съответства на разлика в нивото от приблизително 10 dB.
Ниво на звуково налягане
Физическата величина, която се използва за характеризиране на силата на звуковите събития, е звуковото налягане, измервано в паскали [Pa]. Човешкото ухо може да възприема много широк диапазон от колебания на налягането във въздуха. Между прага на чуване (приблизително 20 μPa) и прага на болка (20 Pa) има разлика 1:1 000 000. За по-ясно представяне звуковото налягане се дава като отношение към прага на чуване, което също така отговаря по-точно на човешкото слухово впечатление. Така се получава единицата децибел [dB] за нивата на звука.
Съпротивление на потока
Както е описано в главата за звукопоглъщането, удрянето на звука в порестите абсорбери, сред които са повечето завеси, се постига чрез ефекти на триене в материала. За да може да се осъществи такова триене, така нареченото съпротивление на потока трябва да бъде в диапазона между 500 и 1500 Pa s/m. Ако стойността е значително по-ниска, материалът може да се опише като звукопропусклив; ако стойността е значително по-висока, голяма част от звуковата енергия се отразява или преминава през материала, без да се поглъща допълнително звуковата енергия.
Съпротивлението на потока дава представа за акустичните свойства на материала, независимо от условията на монтаж. Действителните акустични свойства на даден компонент обаче винаги трябва да се разглеждат във връзка с инсталацията на място, за която се измерва коефициентът на звукопоглъщане.
