СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к приборостроению и может быть использована при исследовании и определении акустических свойств звукоизолирующих материалов, преимущественно плоской формы, в стендовых условиях и может быть использована для сравнительных испытаний различных звукоизолирующих ограждений, и подбора наиболее эффективных материалов и конструкций звукоизолирующих панелей, а также в учебном процессе.
Известно устройство измерения звукоизоляции панели, включающее генератор белого шума, усилитель мощности, громкоговоритель, два микрофона, полосовой фильтр, линию задержки, коррелятор и регистратор уровня. [Обзор ЦАГИ №683. Методы экспериментальных исследований и системы измерений акустических характеристик авиационных звукоизолирующих конструкций, 1988 г., стр. 29-30]. В этом устройстве не предусмотрен анализ и исследование звукоизолирующей панели при монохроматической частоте звуковых колебаний и при различной мощности звукового давления, и не предусмотрена возможность перемещать источник звука на различное расстояние от исследуемой звукоизолирующей панели.
Известно также устройство для измерения звукоизоляции панелей [Патент РФ №62730 МПК G10K 11/16 (2006.01) Устройство для измерения звукоизоляции панелей]. В этом устройстве используется два микрофона, генератор белого шума, усилитель мощности, громкоговоритель, нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор и блок связи с ПЭВМ, причем выход микрофонов подключен к входу коммутатора, выход коммутатора подключен к входу нормализатора, выход нормализатора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а выход аналого-цифрового преобразователя - к входу цифрового сигнального процессора, а выход цифрового сигнального процессора подключен к блоку связи с ПЭВМ.
В этом устройстве не предусмотрен анализ особенностей звукоизоляции на отдельных частотах. Хотя известно, что в зависимости от структуры и плотности звукоизолирующего материала акустическое сопротивление звукоизоляции для высоких и низких частот различное. При этом в рассматриваемом устройстве для измерения звукоизоляции панелей не предусмотрена возможность исследовать расстояние звукоизолирующего ограждения от источника звука. Это является недостатками известного устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является лабораторный стенд производства фирмы "Denar" [Лабораторный стенд НТЦ-17.55.5 Безопасность жизнедеятельности. Звукоизоляция и звукопоглощение. URL: http://www.denar-prof.ru/products/16311, который позволяет экспериментально исследовать звукоизолирующие и звукопоглощающие свойства различных материалов. Этот стенд состоит из испытательной камеры напольного исполнения, внутри которой установлен акустический излучатель (излучатель шума) со встроенным усилителем мощности, и шумоизмерительное устройство (измерительный микрофон). Измерительный микрофон подключается к компьютеру через аудиоинтерфейс.
Недостатком этого устройства является то, что в нем не предусмотрен анализ влияния на звукоизоляцию отдельной частоты частотного спектра звуковых колебаний, то есть при монохроматических частотах излучателя звука, при различной мощности звукового давления в источнике звука, и сравнение по этим данным различных звукоизолирующих материалов. Кроме того, в рассматриваемом устройстве не обеспечена возможность исследовать звукоизоляцию при различном расстоянии между источником звука и исследуемыми образцами звукоизолирующих панелей.
Задачей заявляемого устройства является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение возможности исследовать звукоизоляционные материалы при монохроматических частотах и при различной мощности звукового давления, обеспечение возможности в процессе исследований изменять расстояние между источником звука и исследуемой звукоизолирующей панелью, обеспечение возможности дистанционного управления частотой генератора и мощностью усилителя звука.
Задача решается тем, что в стенде для исследования звукоизоляционных материалов, включающим звукоизолированную камеру, генератор частоты звука, усилитель мощности звука, источник звука и приемник звука, между которыми расположен образец исследуемой звукоизолирующей панели, звукоизолированная камера выполнена с продольной щелью на ее верхней поверхности. Генератор частоты звука выполнен с возможностью генерирования монохроматической частоты звука с дискретным регулированием частоты и с возможностью дистанционного управления значением частоты. Усилитель мощности звука выполнен с дискретным регулированием усиления и с возможностью дистанционного управления величиной усиления мощности звука. Источник звука закреплен на гибкой вязкоупругой подвеске, верхняя часть которой заведена в продольную щель на верхней поверхности звукоизолированной камеры с возможностью фиксации подвески на различном участке продольной щели, а подвеска снабжена рукоятью для перемещения подвески с источником звука вдоль продольной щели.
Технический результат заявляемой модели заключается в расширении функций стенда для исследования звукоизолирующих материалов, а именно обеспечение возможности исследовать звукоизоляционные материалы при фиксированных монохроматических частотах и при различной фиксированной мощности звукового давления, при различном расстоянии между источником звука и исследуемой звукоизолирующей панелью, обеспечение возможности внешнего управления частотой и мощностью звукового сигнала, например с помощью программируемого контроллера для автоматического, программного изменения условий эксперимента.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг. 1 приведена схема стенда для исследования звукоизолирующих материалов. Стенд для исследования звукоизолирующих материалов состоит из звукоизолированной камеры, включающей корпус 1 и звукоизолирующее покрытие 2; источника звука 5, закрепленного на вязкоупругой подвеске 6, в верхней части которой закреплена рукоять 7, для изменения расстояния межу источником звука 4 и исследуемым образцом 4; генератора частоты звука 9, выполненного с возможностью генерирования монохроматической частоты звука с дискретным регулированием частоты и с возможностью дистанционного управления значением частоты; усилителя мощности звука 8, выполненного с дискретным регулированием усиления и с возможностью дистанционного управления величиной усиления мощности звука; приемника звука, выполненного в виде чувствительного микрофона 10 и вторичного прибора 11, с функцией обработки и записи сигнала. Источник звука закреплен на гибкой вязкоупругой подвеске с возможностью фиксации подвески на различном участке продольной щели.
Корпус 1 звукоизолированной камеры выполнен из материала с минимальным резонансным эффектом, например из ДСП. Внутри корпус 1 звукоизолированной камеры облицован звукоизолирующим материалом 2, например, минеральной ватой. В корпусе 1 на вязкоупругой подвеске 6 закреплен источник звука 5 в виде динамиков низкой и высокой частоты. Вязкоупругая подвеска 6 может быть выполнена из резины и другого подобного не жесткого материала. В корпусе 1, с одной из боковых сторон в середине корпуса по длине, выполнено окно 3, в которое помещается исследуемый образ звукоизолирующей панели 4 по направляющим, для герметичного размещения образца исследуемого звукоизолирующего материала. Усилитель мощности звука 8 снабжен ступенчатым регулятором мощности для фиксированных значений усиления звука, идентичных для всех опытов, снабжен входом 12 для подключения линии дистанционного управления величиной мощности усиления. Усилитель мощности звука 8 закреплен на внешней поверхности корпуса 1 звукоизолированной камеры. Микрофон 10 приемника звука подвешен в корпусе 1 на гибкой связи и кабелем соединен с вторичным прибором (устройством для обработки звуковых сигналов) 11, который закреплен на внешней поверхности корпуса 1 звукоизолированной камеры. Например, может быть использован измеритель уровня шума с микрофоном и контроллером обработки сигнала «Экофизика - 10А», в котором предусмотрено подключение прибора к персональному компьютеру. Возможно применение другого аналогичного микрофона с контроллером обработки сигналов.
Регулируемый генератор колебаний монохроматической частоты 9 обеспечивает получение фиксированных значений колебаний, в спектр волн которых входит одна составляющая по частоте. Диапазон регулирования этой частоты регулируется от 20 Гц до 20000 Гц. При этом регулируемый генератор колебаний монохроматической частоты 9, закрепленный на корпусе 1 звукоизолированной камеры, снабжен рукоятью ручного регулирования частоты и снабжен входом 13 для внешнего управления частотой, например от программируемого контроллера или от персонального компьютера.
Разработанный стенд не исключает возможность использования других известных источников звука, например источника белого шума, или аудиозаписи шума от работающей машины. Для этого к источнику звука 5, закрепленного на вязкоупругой подвеске 6, в корпусе Звукоизолированной камеры через регулируемый усилитель 8, подводиться сигнал от внешнего источника звука.
Корпус 1 стенда установлен на полу на вязко-упругих опорах. На верхней поверхности звукоизолированной камеры вдоль продольной щели размещена шкала расстояния от источника звука 5 до поверхности исследуемой звукоизолирующей панели 4. Вторичный прибор 11 приемника звука, генератор монохроматической частоты 9 с ручкой ручного управления и с входом 13 для подключения канала внешнего управления частотой звука, усилитель мощности 8 с ручкой ручного регулирования и с входом для подключения канала внешнего управления мощностью звука 12 закреплены на верхней или боковой поверхности корпуса 1 звукоизолированной камеры. Вторичный прибор приемника звука 11, соединен с микрофоном 10 специальным кабелем длиной не более 1 м.
Стенд работает следующим образом. Ручками регулирования на приборах устанавливается величина усиления на усилителе звука 8, и устанавливается монохроматическая частота генератора 9. В окно 3 корпуса 1 звукоизолированной камеры размещается исследуемый образец панели 4. С помощью рукояти 7 устанавливается расстояние между источником звука 5 и исследуемой панелью 4, проверяется подключение кабеля между микрофоном 10 и вторичным прибором 11. Включается напряжение питания усилителя 8, генератора 9 и вторичного прибора 11 приемника звука. Выполняется запись измерений несколько секунд. Затем согласно плану экспериментальных исследований варьируются мощность усиления звука, значение монохроматической частота генератора, и расстояние между источником звука и исследуемой звукоизолирующей панелью.
Если в стенде используется внешний источник звука, выход от этого источника подключается к входу в усилитель. И выполняются исследования путем варьирования мощности усиления и расстояния между источником звука 5 и исследуемой панелью 4.
Выполнение усилителя и генератора с внешним (дистанционным) управлением обеспечивает возможность при проведении исследований преогромно управлять частотой звука и его мощностью, что обеспечит программное выполнение исследований.
При использовании стенда с внешним управлением частотой генератора и мощностью усилителя, работа стенда выполняется следующим образом. Для программного (дистанционного) управления программой исследований в программе контроллера управления или персонального компьютера устанавливаются шаг варьирования частоты и диапазон изменения мощности усилителя, с шагом этого изменения. В окно 3 помещается исследуемый образец звукоизоляционного материала. Включается система в работу. После того как программа контроллера или персонального компьютера транслирует через определенный промежуток времени команды, например через 5 секунд, эти команды будут последовательно выполняться. При этом в автоматическом режиме будет обрабатываться и записываться информация с микрофона 10 через вторичный прибор 11 в персональный компьютер.
Технический результат полезной модели достигается тремя наиболее важными отличительными признаками: выполнение щели в корпусе звукоизолированной камеры в которую заведена подвеска с закрепленным на ней источником звука (динамиками), чем обеспечивается возможность исследовать влияние расстояния между источником звука и исследуемым образцом звукоизолирующей панели; использование генератора монохроматической частоты с фиксированным значением частоты звука, чем обеспечивается возможность исследовать звукоизолирующие свойства различных материалов при различных частотах. Важным отличительным признаком заявляемой полезной модели является обеспечение стенда возможностью дистанционного управления частотой звука и мощностью усиления звука. В совокупности с дистанционным программным управлением процессом исследований звукоизолирующих материалов заявляемая полезная модель создает предпосылки создания автоматизированных, роботизированных систем научных экспериментальных исследований.