  | badanie pola akustycznego |
|
| badanie pola akustycznego |
Fale dźwiękowe rozchodząc się w środowisku pobudzają jego cząstki do drgań i tworzą obszar zwany polem akustycznym. W ogólnym przypadku pole akustyczne jest utworzone przez dwa układy fal. Pierwszy układ - to fale odbiegające od źródła, drugi - to fale odbite od powierzchni ograniczającej i wracające ku źródłu. O ile pierwszy układ zależy jedynie od właściwości źródła i środowiska, o tyle drugi zależy również od właściwości powierzchni granicznych.
Gdy pole akustyczne jest nieograniczone lub gdy jego powierzchnie graniczne doskonale pochłaniają dźwięk, nie ma fal powracających i istnieją tylko fale odbiegające od źródła. Takie pole nazywa się polem akustycznym swobodnym.
Gdy w przestrzeni, w której rozchodzą się fale dźwiękowe, znajduje się przeszkoda o rozmiarach dużych w stosunku do długości fali, bieg fali zostaje zakłócony. Następuje odbicie częściowe lub zupełne, zgodnie z zasadami wynikającymi z twierdzenia Huygensa.
Klasyfikacja modeli do badania pola akustycznego
W przypadku projektowania dużych sal koncertowych, teatralnych, kinowych itp. wnętrz, znaczną pomocą w poprawnym rozwiązaniu zagadnień akustycznych mogą być badania modelowe. Przy ich pomocy możliwe jest ustalenie zarówno najlepszego kształtu pomieszczenia, jak też określenie, które powierzchnie wnętrza powinny być pochłaniające, odbijające, rozpraszające lub kierujące dźwięk.
W przypadku modelu pseudoakustycznego badania przeprowadza się na modelach dwuwymiarowych przy zastosowaniu fal wodnych lub świetlnych (tzw. "nieakustycznych").
W przypadku modelu akustycznego wykorzystuje się modele trójwymiarowe, zmniejszone geometrycznie w odpowiedniej skali, a badania przeprowadza się za pomocą fal ultraakustycznych. Stopień podobieństwa akustycznego w drugim przypadku jest znacznie większy, co pozwala na dokładniejsze zbadanie właściwości akustycznych projektowanego wnętrza na jego modelu.
Teorie pola akustycznego
Można wyróżnić trzy główne teorie opisu pola akustycznego:
Teoria geometryczna traktuje pomieszczenie jako przestrzeń ograniczoną powierzchniami, od których dźwięk odbija się zgodnie z prawem Snelliusa. Metoda ta jest prosta w obliczeniach, ale za to dosyć niedokładna.
Zgodnie z teorią falową pomieszczenie może być traktowane jako zespół rezonatorów, z których każdy ma określoną częstotliwość rezonansową. W zależności od częstotliwości dźwięku pobudzającego, pomieszczenie zostaje pobudzone do drgań w odpowiednich częstotliwościach. Metoda falowa jest nadmiarowa, wymagająca dużej ilości obliczeń (konieczność rozwiązywania układu nieliniowych równań różniczkowych) ale za to znacznie dokładniejsza od metody geometrycznej.
W teorii statystycznej pole akustyczne jest traktowane w stanie stacjonarnym jako zbiór fal ciśnienia przemieszczających się w kierunkach przypadkowych. Pole to ma charakter izotropowy (w każdym punkcie pola wykazuje te same cechy). W metodzie tej występuje pewna częstotliwość graniczna, od której można stosować tę metodę:
| fgr = 4000 ( |
T
| )0.5 [Hz] |