ГОСТ Р ИСО 17497-1-2011 Акустика. Звукорассеивающие свойства поверхностей. Часть 1. Измерение коэффициента рассеяния при случайных углах падения звуковой волны в реверберационной камере.
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*
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).
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.
3.7 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.
|
 |
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.
5 Частотная область
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
6.1.3 Звукопоглощение пустой камеры
6.2 Поворотный стол и опорная плита
Для вращения образца поверхности требуется круглый жесткий поворотный стол. Стол должен быть симметричным относительно оси вращения. Его размеры должны соответствовать максимальному размеру образца (см. 6.3).
Для проверки качества испытательной установки следует определить реверберационный коэффициент рассеяния поверхности стола (см. 8.1.4). Он не должен превышать значений, указанных в таблице 1.
|
 |
Рисунок 2 - План реверберационной камеры с поворотным столом для образца испытуемой поверхности
Таблица 1 - Максимальный коэффициент рассеяния поверхности поворотного стола
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота  , Гц | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 | 400 | 500 | 630 |
Коэффициент рассеяния  | 0,05 | 0,10 | |||||||
Частота , Гц | 800 | 1000 | 1250 | 1600 | 2000 | 2500 | 3150 | 4000 | 5000 |
Коэффициент рассеяния | 0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | |||||
6.3 Образец испытуемой поверхности
6.3.1 Площадь поверхности
6.3.2 Высота неровностей образца испытуемой поверхности
|
 |
Рисунок 3 - Определение высоты неровностей испытуемой поверхности
6.3.3 Положение образца на поворотном столе
Поверхность образца по его периметру должна быть по возможности ровной и жесткой. Не следует делать по периметру жесткий бордюр постоянной высоты. Отверстия вдоль периметра должны быть герметизированы.
6.4 Звукопоглощение образца испытуемой поверхности
Примечание - Для образцов с высоким значением коэффициента звукопоглощения неопределенность результатов измерений возрастает (см. приложение А), что может поставить под сомнение надежность результатов, полученных рассматриваемым методом.
7 Метод испытаний
7.1 Тестовые сигналы
Тестовые сигналы должны быть детерминированными (не случайными), поскольку при оценке применяют когерентное усреднение. Следует применять метод интегрированной импульсной переходной характеристики.
Для получения импульсной переходной характеристики рекомендуется применять псевдослучайные шумовые сигналы, такие как ПМД (последовательности максимальной длины). Другие требования к тестовому сигналу, например синусоидальная развертка, длина периода, спектральная плотность энергии, фильтрация, должны удовлетворять ИСО 354.
7.2 Источник звука и микрофоны
Требования к размещению источников звука и микрофонов должны удовлетворять ИСО 354.
7.3 Измерение импульсных переходных характеристик
Как минимум, измерения должны проводиться для двух положений источника звука и трех положений микрофона, т.е. общее число измерений должно быть равно шести. Искомое время реверберации является среднеарифметическим значением времен реверберации в каждом положении.
Таблица 2 - Условия для измерений времен реверберации
|
|
|
Время реверберации | Образец испытуемой поверхности | Поворотный стол |
| Отсутствует | Не вращается |
| Присутствует | Не вращается |
| Отсутствует | Вращается |
| Присутствует | Вращается |
7.4 Температура и относительная влажность воздуха
Изменения температуры и относительной влажности воздуха могут оказывать значительное влияние на результаты измерений, особенно в области высоких частот. Уменьшение затухания звука в воздухе повышает точность измерений. Температура и относительная влажность в камере должны измеряться до и после каждого из четырех измерений (см. 7.3). Средние значения каждого из этих параметров используют в расчетах согласно разделу 8.
7.5 Оценивание кривых затухания
Устанавливают предел интегрирования минус 30 дБ и оценивают время реверберации в диапазоне от минус 5 до минус 20 дБ, обеспечивая нахождение первого спада в данном диапазоне.
Выполняют пространственное усреднение времени реверберации в соответствии с ИСО 354.
8 Представление результатов
8.1 Метод вычислений
8.1.1 Расчет реверберационного коэффициента звукопоглощения
8.1.2 Расчет реверберационного коэффициента зеркального звукопоглощения
Другие обозначения соответствуют указанным в 8.1.1.
8.1.3 Расчет реверберационного коэффициента рассеяния
8.1.4 Расчет реверберационного коэффициента рассеяния поверхности поворотного стола
где используются ранее введенные обозначения.
8.2 Неопределенность результатов измерений
Неопределенность результатов измерений зависит от размеров образца испытуемой поверхности, его коэффициента звукопоглощения и эквивалентной площади звукопоглощения пустой реверберационной камеры. Неопределенность измерений может быть рассчитана по приложению А.
8.3 Представление результатов
Для всех частот следующие результаты измерений должны быть внесены в протокол испытаний и представлены в форме таблиц и графиков:
Результаты, представленные в виде таблиц, следует округлять до 0,01. Значения, меньшие нуля, следует отбрасывать. Значения, превышающие 1, могут встречаться [как, например, вследствие краевых эффектов (см. п.6.3.2)] и должны вноситься в протокол испытаний.
Отношение длины отрезка по оси ординат от 0 до 1 и длины отрезка по оси абсцисс в пять октавных полос должно быть 2:3.
9 Протокол испытаний
Протокол испытаний должен содержать ссылку на настоящий стандарт, а также включать следующую информацию:
a) наименование организации, проводившей испытания;
b) дату испытаний;
c) описание образца испытуемой поверхности, ее площадь, высоту неровностей и способ установки образца на поворотном столе (желательно с приложением чертежей);
d) описание формы реверберационной камеры, информацию об акустической обработке ограждающих ее поверхностей и применяемых рассеивателей звука, координаты точек расположения микрофонов и источников звука;
e) размеры реверберационной камеры, ее объем и суммарную площадь ее ограждающих поверхностей;
f) температуру и относительную влажность воздуха для каждого из четырех видов измерений;
g) результаты измерений в соответствии с 8.3;
_______________
* В соответствии с приложением А.
Приложение А
(справочное)
Неопределенность результатов измерений
Стандартное отклонение для коэффициентов звукопоглощения в формулах (1) и (4) рассчитывают по формулам:
Стандартное отклонение реверберационного коэффициента рассеяния равно
Доверительный интервал, соответствующий вероятности 0,95, может быть принят равным удвоенному стандартному отклонению.
Приложение ДА
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам
Таблица ДА.1
|
|
|
Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта |
ISO 354 | MOD | ГОСТ Р 53376-2009 "Материалы звукопоглощающие. Метод измерения звукопоглощения в реверберационной камере" |
ISO 9613-1 | MOD | ГОСТ 31295.1-2005 "Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой" |
Примечание - В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов:
- MOD - модифицированные стандарты.
| ||
Библиография
|
|
|
[1] |  M. and MOMMERTZ E. Definition and measurement of random-incidence scattering coefficients. Applied Acoustics, 60, 2000, p.187-199 | |
[2] | ISO 266 | Acoustics - Preferred frequencies |
[3] | IEC 61260 | Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters |
|
|
|
УДК 534.322.3.08:006.354 |
| ОКС 91.120.20 |
Ключевые слова: реверберационная камера, реверберационный коэффициент рассеяния звука, реверберационный коэффициент звукопоглощения, звукопоглощающие материалы | ||