ГОСТ Р ИСО 17497-1-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Акустика

ЗВУКОРАССЕИВАЮЩИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ

Часть 1

Измерение коэффициента рассеяния при случайных углах падения звуковой волны в реверберационной камере

Acoustics. Sound-scattering properties of surfaces. Part 1. Measurement of the random-incidence scattering coefficient in a reverberation room

ОКС 91.120.20*

______________

* По данным официального сайта Стандартинформ

ОКС 17.140.20. - Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2012-12-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 358 "Акустика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2011 г. N 593-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 17497-1:2004* "Акустика. Звукорассеивающие свойства поверхностей. Часть 1. Измерение коэффициента рассеяния при случайных углах падения звуковой волны в реверберационной камере" (ISO 17497-1:2004 "Acoustics - Sound-scattering properties of surfaces - Part 1: Measurement of the random-incidence scattering coefficient in a reverberation room", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Интенсивность рассеяния звуковых волн при отражении от поверхностей имеет большое значение во всех областях применения акустики помещений, например в концертных залах, студиях звукозаписи, производственных зданиях и реверберационных камерах. Недостаточное рассеяние может приводить к большому отклонению от экспоненциального закона спада уровня звукового давления. С другой стороны, почти диффузное звуковое поле может быть получено при наличии в помещении сильно рассеивающих поверхностей. Характер рассеяния в помещении является важным фактором акустического качества помещения.

В настоящем стандарте вводится новое понятие коэффициента рассеяния. Вместе с коэффициентом звукопоглощения коэффициент рассеяния может оказаться полезным в расчетах, моделировании и прогнозировании акустики помещений. Известно, что моделирование рассеяния на поверхностях играет важную роль для надежного прогнозирования акустики помещений. В настоящем стандарте представлен метод измерений, позволяющий получить количественную оценку звукорассеивающих свойств поверхности и заменяющий ранее использовавшиеся, но не общепринятые методы оценивания.

Исследования по определению характеристик акустических материалов координировались с рабочей группой AES SC-04-02 общества Audio Engineering Society. Данная группа обратила особое внимание на разработку метода измерений диффузного коэффициента направленности, отличающегося от реверберационного коэффициента рассеяния (но связанного с ним). В то время как коэффициент рассеяния является грубой мерой, описывающей степень рассеяния звука, диффузный коэффициент направленности описывает однородность рассеяния по направлениям, т.е. качество рассеивающей поверхности. Следовательно, оба указанные понятия являются необходимыми и имеют различное назначение.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод измерения коэффициента рассеяния при случайных углах падения звуковых волн на неровную поверхность. Измерения проводят в реверберационной камере в условиях натурных испытаний либо на физической масштабной модели. Результаты измерений показывают, насколько закономерности отражения звука от поверхности отличаются от законов зеркального отражения звука. Результаты измерений могут быть применены для сравнительного анализа при проектировании в области акустики помещений и защиты от шума.

Данный метод неприменим для оценки пространственной неоднородности рассеянного поверхностью звука.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Недатированную ссылку относят к последней редакции ссылочного стандарта, включая его изменения.

ISO 354, Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room (Акустика. Измерение звукопоглощения в реверберационной камере)

ISO 9613-1, Acoustics - Attenuation of sound during propagation outdoors - Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere (Акустика. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой)        

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ИСО 354, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 зеркальное отражение (specular reflection): Отражение в соответствии с законом Снеллиуса, согласно которому угол отражения равен углу падения.

Примечание - Зеркальное отражение можно получить от почти плоской жесткой поверхности, размеры которой намного превышают длину падающей звуковой волны.

3.2 диффузное звуковое поле (diffuse sound field): Звуковое поле, интенсивность которого при падении звуковых волн на плоскую поверхность равномерно распределена по всем телесным углам из полусферы, опирающейся на поверхность.

3.3 коэффициент рассеяния (scattering coefficient): Величина, вычисляемая как разность единицы и отношения энергии зеркально отраженного звука к суммарной энергии отраженного звука.

Примечание - Теоретически может принимать значения от 0 до 1, причем 0 соответствует идеальной зеркально отражающей поверхности, 1 - идеальной рассеивающей поверхности. Индекс обозначает угол падения звуковой волны относительно нормали к поверхности. В случае отсутствия данного индекса подразумевают падение звуковых волн под случайными углами.

3.4 реверберационный коэффициент рассеяния (random-incidence scattering coefficient): Величина, вычисляемая как разность единицы и отношения энергии зеркально отраженного звука к суммарной энергии отраженного звука в диффузном звуковом поле.

3.5 реверберационный коэффициент звукопоглощения (random-incidence absorption coefficient): Величина, вычисляемая как разность единицы и отношения суммарной энергии отраженного звука к энергии падающих на поверхность звуковых волн в диффузном звуковом поле.

3.6 реверберационный коэффициент зеркального звукопоглощения (random-incidence specular absorption coefficient): Величина, вычисляемая как разность единицы и отношения энергии зеркально отраженного звука к энергии падающих на поверхность звуковых волн в диффузном звуковом поле.

Примечание - Если потери включают в себя энергию как рассеянного, так и поглощенного звука, то указанный коэффициент есть кажущийся коэффициент звукопоглощения. Коэффициент может принимать значения от до 1.

3.7 масштаб 1:N (physical scale ratio): Отношение какого-либо линейного размера масштабной физической модели к тому же размеру в условиях натурных испытаний.

Примечание - При акустических измерениях длина звуковой волны в физической модели преобразуется в соответствии с ее масштабом. Так, если скорость звука одинакова в модели и в объекте, то частоты, используемые при проведении измерений в модели, будут в N раз больше, чем частоты при натурных испытаниях.

     4 Метод измерения

Принцип метода измерения лучше всего может быть пояснен на примере явлений отражения и рассеяния во временной области. На рисунке 1 изображены три узкополосных импульса, отраженных от неровной поверхности при разной ориентации ее в свободном звуковом поле.

- звуковое давление, Па; - время, мс

Рисунок 1 - Отражения узкополосного импульса, измеренные при трех разных ориентациях отражающей поверхности

Очевидно, что начальные участки отражений сильно коррелированны. Когерентные отражения соответствуют зеркальной компоненте отражения. Но более поздние участки отражений не синфазны и сильно зависят от ориентации поверхности. Энергия в "хвосте" отраженного импульса включает в себя в основном энергию рассеянного излучения.

Метод измерения основан на определении энергии зеркального отражения из отраженных импульсов путем синхронного (фазированного) усреднения импульсных откликов, полученных для разных ориентаций поверхности.

Данный принцип может быть применен при измерениях в реверберационной камере. Круглый образец испытуемой поверхности размещают на поворотном столе и в отличие от обычных измерений коэффициента звукопоглощения регистрируют импульсные отклики для различных ориентаций образца. При синхронном усреднении импульсных откликов звукового давления зеркально отраженные их компоненты суммируются в фазе, тогда как рассеянные звуковые волны, интерферируя, исчезают.

Полагая составляющие рассеянного излучения статистически независимыми, можно показать (см. [1]), что после синхронного суммирования импульсных переходных характеристик помещения начальный спад обусловлен совокупным действием поглощения и кажущейся потерей энергии вследствие рассеяния звука на образце поверхности.

     5 Частотная область

Измерения в условиях натурных испытаний следует выполнять в 1/3-октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами в диапазоне от 100 до 5000 Гц. Если измерения проводят в масштабе 1:N, то среднегеометрические частоты должны находиться в диапазоне от N100 Гц до N5000 Гц.

Примечания

1 Если в масштабной модели применяют газ, скорость звука в котором отличается от скорости звука в атмосфере, то измерительные частоты должны быть выбраны таким образом, чтобы длины волн соответствовали масштабу 1:N.

2 Измерения на самых высоких частотах не выполняют, если затухание в воздухе для них достаточно велико (см. 6.1.3).

     6 Испытательная установка

6.1 Реверберационная камера

6.1.1 Общие положения

Требования к реверберационной камере установлены в ИСО 354. Рассеивающие элементы должны находиться в фиксированных положениях; т.е. применение диффузоров типа вращающихся лопастей не допускается. Помещение камеры и находящиеся в нем объекты по возможности не должны изменять своих свойств и местоположения. Температура и относительная влажность воздуха являются важными параметрами (см. 7.4). Любые устройства подобные системам вентиляции, вызывающие перемещение воздуха в помещении или изменение его состояния, должны быть отключены.

6.1.2 Объем реверберационной камеры

Объем , м, реверберационной камеры должен быть не менее .

6.1.3 Звукопоглощение пустой камеры

Эквивалентная площадь звукопоглощения пустой камеры , включая поглощение звука воздухом, не должна превышать .