УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РЕВЕРБЕРАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ОТДЕЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РЕВЕРБЕРАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ОТДЕЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для полуавтоматизированного измерения времени реверберации и расчета коэффициентов звукопоглощения строительных и отделочных материалов.
Известна камера реверберационная для измерения характеристик звукопоглощения материалов и конструкций в условиях импульсного шума газовой струи с ударной волной, включающая внешний и внутренний короб со звукоизоляционной прокладкой между ними, съемную крышку с микрофоном в ней, установленный источник импульсного шума и клапана сброса, расположенные на гранях верхних трехгранных углов противоположных крышке. [Патент РФ №76743, МПК G10K 11/168, 2008 г.].
Недостатками данного решения являются достаточно узкая область применения.
2
Известен ускоренный метод определения коэффициентов звукопоглощения строительных материалов на малых образцах по ГОСТ 26417-85 «Материалы звукопоглощающие строительные. Метод испытаний в малой реверберационной камере» [ГОСТ 26417-85. Материалы звукопоглощающие строительные. Метод испытаний в малой реверберационной камере]. Данный метод основан на использовании малой камеры общим объемом 1,5-2 м, где звукопередающими устройствами являются генератор белого шума и громкоговоритель с рабочим диапазоном частот 50-8000 Гц, в совокупности создающие уровни звукового давления до 100 дБ при общем уровне звукового давления вне камеры до 70 дБ.
2
Недостатком ускоренного метода является узкая область применения, а именно то, что он применим только для образцов площадью 1-1,5 м и толщиной не более 100 мм.
-3
2
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является интерферометр, [Пискаревский Н.Н., Голубкова Л.В. Экспериментальная установка для измерений характеристик звукопоглощающих конструкций интерференционным методом при высоких уровнях звукового давления. - Труды ЦАГИ, 1976, вып. 1806, С. 54-73], позволяющий определять звукопоглощающие характеристики материалов высокого уровня, представляющий собой цельнотянутую металлическую трубу с диаметром испытываемого образца в 30 мм (общей площадью в 7,1·10 м), где источником звука является конический рупор и громкоговоритель, в совокупности генерирующие уровень звука до 145 дБ в диапазоне частот 630-6300 Гц.
Недостатком данного технического решения является узкая область применения, а именно то, что оно применимо только для образцов цилиндрической формы и малого диаметра.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является преодоление указанных недостатков, т.е. расширение области применения, повышение точности измерения времени реверберации и расчета коэффициента звукопоглощения.
Это достигается тем, что корпус устройства выполнен из двух одинаковых труб из оргстекла, на одном конце которого установлена заглушка из фторопласта, динамик и микрофон, на другом конце установлена заглушка из фторопласта и второй микрофон, между трубами находятся держатели образца (два для образцов цилиндрической формы и два для образцов в форме прямоугольного параллелепипеда), накидные кольца из фторопласта (при необходимости увеличения толщины испытываемого образца), устройство снабжено персональным
компьютером с программным обеспечением.
На чертеже изображено устройство для измерения времени реверберации и расчета коэффициента звукопоглощения материала.
Устройство для измерения времени реверберации и расчета коэффициента звукопоглощения материала содержит две одинаковые трубы из оргстекла 1, динамик 2, два микрофона 3 и 4, две заглушки из фторопласта 5 и 6, два сменных держателя образца цилиндрической формы или два сменных держателя образца в форме прямоугольного параллелепипеда из фторопласта 7 и 8, накидное кольцо 9, персональный компьютер (ПК) 10 с программным обеспечением (ПО).
Устройство для измерения времени реверберации и расчета коэффициента звукопоглощения материала работает следующим образом.
Подготавливают образец испытываемого материала в форме прямоугольного параллелепипеда размером А×В×Н или форме цилиндра размером D×H. Помещают образец материала в соответствующие по форме держатели образца 7 и 8. В случае испытания образца толщиной более 2 см между держателями 7 и 8 устанавливают накидное кольцо 9 требуемой толщины для устранения зазора. Держатели образца 7, 8 и накидное кольцо 9 затягиваются вместе с помощью болтов. Собранную заготовку помещают вплотную между трубами из оргстекла 1 и соединяют с ними. Таким образом, в корпусе прибора создается герметичная среда для звуковых волн.
Включают ПК 10 и запускают ПО. Устанавливают параметры испытания на ПО: вводят название материала, толщину материала в мм, частоту f, Гц для которой будет проведено испытание, уровень звукового давления L, дБ, время воспроизведения звука Т, мс, температуру воздуха t, °С для расчета вязкости воздуха. Запускают испытание.
Динамик 2, закрепленный на заглушке 5 в левой части корпуса, включается на время Т, мс и воспроизводит белый шум частотой f, Гц и уровнем звукового давления L, дБ, после чего выключается. Звуковая волна проходит по трубе 1 до образца, после чего частично отражается от него и фиксируется микрофоном 3, закрепленным на заглушке 5 в левой части корпуса, частично рассеивается за счет трения в толще образца, частично проходит сквозь толщу образца, движется дальше по трубе и фиксируется микрофоном 4, закрепленным на заглушке 6 в правой части корпуса.
1
2
1
Микрофон 3 фиксирует уровень звукового давления L, дБ. Микрофон 4 фиксирует уровень звукового давления L, дБ. По полученным данным для микрофона 3 ПО строит график зависимости L, дБ от Т, мс и рассчитывает время реверберации. Коэффициент звукопоглощения материала ПО находит по формуле:
а
где  - коэффициент звукопоглощения материала,;
L - уровень звукового давления, заданный для белого шума, исходящего из динамика, дБ;
1
L - уровень звукового давления, зафиксированный микрофоном 3, дБ.
Коэффициент звукорассеивания материала ПО находит по формуле:
где χ - коэффициент звукорассеивания материала, дБ/м;
L - уровень звукового давления, заданный для белого шума исходящего из динамика, дБ;
1
L - уровень звукового давления, зафиксированный микрофоном 3, дБ;
2
L - уровень звукового давления, зафиксированный микрофоном 4, дБ;
Н - толщина материала, м.
По окончанию расчета ПО вносит результаты испытания в свою базу данных и выводит протокол измерения на печать.
Применение ПО в процессе измерения уровней звукового давления и времени реверберации, позволяет повысить точность измерения. Использование труб из органического стекла (звукоизолирующего материала, обладающего пластичностью и возможностью менять форму при нагреве свыше 100°С) в качестве частей корпуса, а также держателя образца из фторопласта (пластичного антифрикционного материала) позволит инсталлировать в корпус большую номенклатуру исследуемых образцов различных форм и размеров, повысить точность измерения времени реверберации и коэффициентов звукопоглощения материала за счет образования в корпусе прибора герметичной среды для звуковых волн.
Заявляемая конструкция устройства, снабженная ПК с ПО, позволяет расширить область применения и повысить точность измерения времени реверберации и коэффициентов звукопоглощения материала.