Δομικά Υλικά Μάθημα ΙΙΙ Ηχος & Ηχητικά Φαινόμενα
Ηχος: Μια μηχανική διαταραχή η οποία προκαλείται από μια πηγή και διαδίδεται με ορισμένη ταχύτητα σε ένα ελαστικό μέσο. Μια περιοδική ταλάντωση των μορίων του υλικού γύρω από μια θέση ισορροπίας και η μέγιστη μετατόπιση της ταλάντωσης αυτής ονομάζεται πλάτος της ταλάντωσης Η διαταραχή αυτή μεταδίδεται με την μορφή κύματος σε διπλανά μόρια μέχρι να φτάσει στο αυτί μας.
Συχνότητα f - Hertz (Hz) : δηλώνει τον αριθμό των περιοδικών ταλαντώσεων των σωματιδίων ανα μονάδα χρόνου. Αυτί: 20Hz - 20 khz Περίοδο Τ - sec : δηλώνει τη χρονική διάρκεια που απαιτείται για να γίνει ένας ολόκληρος κύκλος του ακουστικού κύματος. Μήκος κύματος λ - m : δηλώνει την φυσική απόσταση που καλύπτεται απο ενα πλήρη κύκλο ταλάντωσης. Ταχύτητα c - m/sec : απόσταση διάδοσης ανα μονάδα χρόνου π.χ. Ηχος: 343m/sec - 20 o C
Συχνότητα f - Hertz (Hz) Hz = 1/sec Περίοδο Τ - sec Μήκος κύματος λ - m Ταχύτητα c - m/sec
Συχνότητα f - Hertz (Hz) Περίοδο Τ - sec Μήκος κύματος λ - m Ταχύτητα c - m/sec c = λf
Ηχητικό κύμα: Ενταση Φάσμα συχνοτήτων Κατεύθυνση φάση διάρκεια
Κατηγορίες ΉΉχου αναλογα με την Μορφή Απλους τόνους - μορφή περιοδική & ημιτονοειδής Σύνθετους ήχους = σύνθεση πολλών απλών τόνων μορφή περιοδική & οχι ημιτονοειδής Θορύβους : μή περιοδική ηχητικά κύματα Κρότους : μικρή χρονική διάρκεια & μεγάλη ενταση
Decibel Μετάδοση του ηχητικού κύματος γίνεται με διαμήκη κύματα ταλαντώσεις της διαταραχής = συμπιέσεις και αραιώσεις των μορίων του αέρα ηχητικό κύμα = μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης
Decibel ηχητικό κύμα = μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης Η μεταβολή της πίεσης του μέσου μετάδοσης γύρω απο την θέση ισορροπίας ονομάζεται ηχητική πίεση p και μετράται σε Pascal (Pa)
Decibel Στην ακουστική = μεγέθη λογαριθμικά = Στάθμες Οι στάθμες μετρούνται σε decibel (db) ηχητική στάθμη πίεσης SPL ( db SPL )
Decibel Στην ακουστική = μεγέθη λογαριθμικά = Στάθμες
Decibel ηχητική στάθμη πίεσης SPL ( db SPL ) p : ενεργός τιμή της ηχητικής πίεσης (Pa) p o : τιμή αναφοράς
Decibel Ένταση ήχου = ισχύς ανά µονάδα επιφάνειας W / m 2 Κατόφλι ακουστότητας = 10-12 W/m 2 = 20µPa
Decibel Χαρακτηριστικοί ήχοι στάθμη Εντασης (db) Ενταση (W/m 2 ) Αεριωθούμενο 140 100 Πολυβόλο 130 10 Οριο πόνου ανθρώπινου αυτιού 120 1 Ροκ συναυλία 120 1 Κυκλοφοριακή κίνηση Μέσος θόρυβος σπιτιού 80 10-4 50 10-7 Ψίθυρος 30 10-9 Θρόισμα φύλλων 10 10-11
ηχητική Ισχύς W - Watt ( db SPL ) Στάθμη Ηχητικής Ισχύος Lw ( db SWL ) W : Μέση ηχητική Ισχύς (Watt) W o : τιμή αναφοράς = 10-12 Watt
Ηχητική Ένταση I (W/m2) Το πηλίκο της ηχητικής ισχύος που διαπερνά κάθετα µια επιφάνεια προς το εµβαδόν της επιφάνειας ροc = χαρακτηριστική εµπέδηση του µέσου διάδοσης
Ηχητική Ένταση I (W/m2) Στάθµη ηχητικής Εντασης LI (dbsil) I = ηχητική ένταση (W/m 2 ) I0 = τιµή αναφοράς (10-12 W/m 2 )
Ακουστικά Πεδία Ελεύθερο πεδίο (Free Field) Οταν µια πηγή βρίσκεται σε ένα χώρο οµογενή όπου δεν υπάρχουν ανακλώσες επιφάνειες και υπάρχει ελεύθερη διάδοση των ηχητικών κυµάτων. Το Τετράγωνο της ηχητικής πίεσης είναι ανάλογο της έντασης Η στάθµη ηχητικής πίεσης µεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα µε το τετράγωνο της απόστασης
Ακουστικά Πεδία Ελεύθερο πεδίο (Free Field) Απόσταση r1 απο την πηγή - στάθµη ηχητικής πίεσης L1 Απόσταση r2 απο την πηγή - στάθµη ηχητικής πίεσης L2 Για κάθε x2 της απόστασης απο την πηγη η στάθµη πέφτει κατα 6dB. Φαινόµενο του αντίστροφου τετραγώνου
Ακουστικά Πεδία Ελεύθερο πεδίο (Free Field)
Ακουστικά Πεδία Ελεύθερο πεδίο (Free Field)
Ακουστικά Πεδία Ελεύθερο πεδίο (Free Field) Ο ήχος σε ελεύθερο πεδίο δεν υφίσταται τα παρακάτω: - ανάκλαση - απορρόφηση - περίθλαση - διάθλαση - διάχυση Ο χώρος που επιτρέπει στον ήχο να ταξιδεύει ανεµπόδιστος.
Ακουστικά Πεδία Αντηχητικό πεδίο Το πεδίο που δηµιουργεί ενας κλειστός χώρος πλήρως ανακλαστικός. Πλήρης ανάκλαση της προσπίπτουσας ηχητικής ενέργειας Χώρος Αντηχητικού πεδίου = Θάλαµος Αντήχησης
Ακουστικά Πεδία Αντηχητικό πεδίο ΕΛΟΤ 556.1 Ως αντηχητικό πεδίο, σε ένα ολικά ή µερικά κλειστό χώρο όπου λειτουργεί ηχητική πηγή, ορίζεται η συνιστώσα του ηχητικού πεδίου που προέρχεται απο τις αλλεπάλληλες ανακλάσεις των ηχητικών κυµάτων στις περατωτικές επιφάνειες του χώρου και στην οποία η επίδραση του ήχου που φτάνει απο τη πηγή είναι αµελητέα.
Ακουστικά Πεδία Κοντινό Πεδίο (Near Field) Είναι µια µικρή περιοχή γύρω απο τη πηγή όπου το τετράγωνο της ηχητικής πίεσης δε σχετίζεται απλά µε την ένταση του ήχου. ΕΛΟΤ 556.1 Το κοντινό ηχητικό µίας ηχητικής πηγής που ακτινοβολεί σε συνθήκες ελεύθερου ηχητικού πεδίου, είναι η περιοχή εκείνη του ηχητικού πεδίου της πηγής στην οποία η ηχητική πίεση και η ηχητική σωµατιδιακή ταχύτητα δεν είναι σε φάση.
Ακουστικά Πεδία Ηχητική πίεση σε κοντινό πεδίο - Διαστάσεις - υλικό - γεωµετρία της πηγής Κοντινό Πεδίο (Near Field) π.χ. αν η πηγή είναι σφαιρική κι ισότροπη η περιοχή του κοντινού πεδίου εκτείνεται µέχρι δύο µήκη κύµατος.
Ακουστικά Πεδία Μακρινό Πεδίο (Far Field) ΕΛΟΤ 556.1 Ως µακρινό πεδίο µιας ηχητικής πηγής που ακτινοβολεί σε συνθήκες ελεύθερου ηχητικού πεδίου, ορίζεται η περιοχή εκείνη του ηχητικού πεδίου στην οποία η ηχητική σωµατιδιακή ταχύτητα κι η ηχητική πίεση είναι ουσιαστικά σε φάση και στην οποία η ηχητική σωµατιδιακή ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης από την πηγή.
Ακουστικά Πεδία Μακρινό Πεδίο (Far Field) Το µακρινό πεδίο ξεκινά µετά το κοντινό πεδίο Για κάθε x2 της απόστασης => Η στάθµη ηχητικής πίεσης ελαττώνεται κατα 6dB. Η Ένταση είναι ανάλογη του τετραγώνου της ακουστικής πίεσης. Σημείο εντός του χώρου του μακρινού πεδίου λ: µήκος κύµατος του ήχου σε m l: διάσταση της πηγής σε m
Ακουστικά Πεδία Αντηχητικό Πεδίο Αλλεπάλληλες ανακλάσεις των ηχητικών κυµάτων σε επιφάνειες του δωµατίου Διατηρεί σταθερή την ενέργεια του σε όλα τα σηµεία του χώρου που βρίσκονται µέσα σε αυτό. Αντηχητικό πεδίο = διάχυτο πεδίο Συµβολή µεγάλου αριθµού ανακλάσεων - φαινόµενο της διάχυσης
Ακουστικά Πεδία Αντηχητικό Πεδίο Στάθµη αντηχητικού πεδίου σε κλειστό χώρο Σταθερά του δωματίου S: επιφάνεια του χώρου α: ο µέσος συντελεστής απορρόφησης του χώρου Lw: η ηχητική στάθµη ισχύος που εκπέµπει η πηγή