25 сентября 2012
О лаборатории специальных исследований Часть 37
К вопросу оценки ПЭМИН цифровых сигналов (продолжение)
Правильность этих, проверенных десятилетиями, условий измерения, несложно проверить. Во всяком случае, ситуацию в которой эти условия нарушены.
Как говаривал когда-то Марк Твен: «Для того, чтобы сделать рагу из кролика нужно, как минимум, иметь кошку…». А реверберационная камера весьма дорогостоящее и непростое в построении сооружение. А вот отклонения в произвольном помещении – запросто.
Установите элементы измерительного комплекса именно так, как рекомендованио в НМД. То есть излучатель в 1 метре от стены, а микрофон в 0,5 м от неё же. Снимите показания шумомера в октавных или третьоктавных полосах. Далее передвигайте измерительный микрофон в точке вправо/влево и/или вверх/вниз на 15-30 см от штатного размещения параллельно стене. Проследите за показаниями шумомера при этих перемещениях (естественно, при включённом источнике тест-сигнала).
Если у Вас реально создано поле, приближающееся к диффузному (что крайне маловероятно), то звуковое давление должно оставаться, практически, постоянным.
Если поле хоть в какой-то мере приближается к диффузному, то оно должно падать при любом смещении микрофона от штатного положения. В какой-то мере приблизительно пропорционально смещению и в любую сторону – одинаково. Это если приближений поля к диффузному разумное, но, из-за близости излучателя – оно скорее сферическое, чем плоское. Однако с большим радиусом кривизны, то это спадание звукового давления не превысит 2-3 дБ, то всё не так уж и плохо, можно работать. Если спадание больше или поле то растёт, то спадает – надо бы разобраться, в чём причина. Во всяком случае результат измерения при таком акустическом поле сомнителен.
Отодвиньте колонку, на 2 метра, 4 метра. Повторите измерения. Надеюсь, результат Вы интерпретируете и сами.
Более того, при таком, двухточечном измерении, где именно установлена колонка (в 1 м или на любом ином расстоянии) – вообще не играет роли. Хотите получить более плоский фронт волны – отодвиньте колонку! Выполните требования ГОСТ – это правильно! Если не доверяете – проверьте сами, проведите 3-4 полных цикла измерения в соответствии с НМД (с расчётом параметра защищённости), меняя ТОЛЬКО размещение колонки (микрофоны в точках 1 и 2 не передвигать!). У Вас получаться РАЗНЫЕ цифры звукового давления «до» и «после», но одни и те же результаты расчётов параметра защищённости (с повторяемостью, обусловленной только локальными погрешностями измерения). Отмечу, что значения фоновых помех при этом должны быть ОДИНАКОВЫ для всех измерений! А уровень тест-сигнала «по ту сторону» быть выше фоновых помех (шумов) хотя бы на 10 дБ (это тоже требование ГОСТ!).
Всё перечисленное относилось к измерениям в области акустики, но сохраняет свою значимость и при измерениях вибраций.
Как правильно выбирать размещение и количество контрольных точек достаточно полно изложено в упомянутом выше издании. Рассмотрим несколько подробнее только один аспект – исследования (измерения) на остеклении окон.
НМД предписывает выполнять в этом случае не менее 3-х контрольных точек. Формулировка весьма расплывчатая и понимаемая в большинстве случаев однозначно – 3 и не более. На любом стекле, будь это форточка 20*30 см. или витраж 2*3 метра…
Пытаться рассчитать количество контрольных точек в этом случае, практически, невозможно. Слишком много неизвестных параметров. Сразу оговоримся, что нужно контролировать защищённость остекления только в том случае, если оценивается эффективность САЗ. Если нет средств активной защиты, то любые замеры не имеют большого смысла – требования нормативного документа никогда не будут выполняться сами по себе. Пассивные (и эффективные!) меры защиты остекления автору неизвестны.
Рассмотрим весьма условную, упрощённую схему
Рисунок 34.1 Схема распространения виброколебаний в стекле
Всего три вибровозбудителя (на остеклении большой площади их может быть много больше) и не учтено отражение волн от рамы, в которой закреплено стекло. Даже в этом случае картина весьма сложно, практически в любой точке остекления. Как правило (однозначная рекомендация ведущих специалистов в этой области) каждый из вибровозбудителей получает сигнал от отдельного и независимого источника. В этом случае почти полностью исключена выраженная интерференция от разных вибровозбудителей. Но вот интерференцию от каждого, отдельно взятого, за счёт отражения от рамы, устранить не удаётся. Очень сильно эти эффекты зависят от того, как именно стекло (стеклопакет) закреплено в раме. Если через достаточно эластичную, демпфирующую прокладку – явления интерференции выражены слабее. Если прокладка из достаточно жёсткого полиуретана – отражения от краёв стекла велики и интерференция достаточно выражена.
А следствием этого является следующее, более чем практическое, явление. Если мы не поленимся и измерим уровни виброускорения на стекле с шагом порядка 30 мм, то легко можем получить разницу в 5-10 дБ. Последствия в комментариях не нуждаются.
Почему именно такой шаг?
Если исходить, из волновой теории, то при образовании картины стоячих волн (классическое следствие отражения волны и интерференции «прямой» и «обратной» волн) картина «узлов» и «пучностей» (по модулю) повторяется через половину длины волны. А минимумы (узлы) и максимумы (пучности) сменяют друг друга через 1/4l. Скорость звука в стекле порядка 5000 м/с (в 15 раз выше, чем в воздухе). Следовательно, для частот порядка 300-700 Гц (диапазон, где такие проявления наблюдаются чаще всего) длина волны в воздухе (500 Гц) составит около 66 см, в стекле, соответственно, около 10 м, а четверть этого – 2,5 м. То есть в пределах одного стекла с характеристическим размером порядка 1 м интерференция вообще не должна заметно проявляться…
Практические исследования на объектах это однозначно опровергают. Неравномерность значений виброускорения по площади остекления весьма выражены, особенно на сложном остеклении стеклопакетом (как одно-, так и двухкамерным). Особенно ярко это выявляется в тех случаях, когда на стекле наклеены деревянные планки, имитирующие оконные переплёты. Видимо распределение интерференционных узлов и пучностей гораздо более сложное, чем на рисунке-примере, больше влияют многочисленные отражения от краёв рамы. Реальный шаг размещения контрольных точек на стекле действительно близок к 30-40 мм. Только при такой их частоте можно быть уверенным, что на стекле нет ни одной точки, в которой не выполняется условие защищённости.
Вывод прост, если Вы желаете не «бумажку» написать, а реально выполнить защиту, то не ленитесь и проведите измерения, хотя бы в 10-15 точках, размещённых по стеклу так, как это рекомендуется в описании системы «Шорох-Х». Если у Вас все результаты достаточно близки друг другу (в каждой октавной полосе соответственно), то это означает практическое отсутствие выраженной интерференции и «плоское» распределение виброускорения на стекле. Если же у Вас от точки к точке разброс больше 4-6 дБ (для одноимённых октав), то есть основания подумать. Возможно, надо менять расположение и количество вибровозбудителей, иначе оптимально систему не настроить. Можно, конечно, попробовать просто поднять все уровни. Но в этом случае Ваше окно «запоёт» так, что работающие в помещении просто будут игнорировать САЗ и выключать её при всяком «удобном» случае – что б не мешалась!
Кстати именно для этого и нужны САЗ с большим числом индивидуальных (маломощных) каналов и настройками уровней в каждой октаве отдельно, независимо от других октав (эффективными эквалайзерами), которые намного более гибки в настройке.
Ну а количество контрольных точек определите сами, главное – Ваша собственная уверенность в том, что на данном стекле нет ни одной «дырки», где бы не выполнялись требования по параметру защищённости. Конечно, это требует сил, времени и, чего греха таить – элементарного желания работать добросовестно. Но, как сказал не столь уж давно г-н Бжезинский: «Государственная безопасность цены не имеет!». Вот ещё бы этим же принципом руководствовались наши Заказчики.
Продолжение следует
