Laborationsanvisning laboration 2

Transkript

1 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 Laborationanvining laboration Mätning av ljudiolering, aborption och kalibrering av app Introduktion Probleet ed ljudtraniion har uppkoit delvi på grund av att tora folkängder bor ycket tätt och del för att vi i dagen ahälle oge av effektiva bullerkällor både ino- och utohu. Vanligen talar an o tre olika typer av ljudiolering: Luftljud, tegljud och toljud. Dea definiera enligt följande: Luftljud är ljud o avge från källan till ogivningen geno luftediet, t ex tal och uik. Stegljud är ljud o t ex vid gång på bjälklag och i trappor upptår i angränande ru. Stoljud är ljud o fortplanta i en byggnadtoe, t ex vid gång på bjälklag at från hiotorer och vattenledningar. I den här laborationen koer endat luftljud att behandla. Målättning Målättningen ed laborationen är att planera, utföra och utvärdera en ätning av luftljudiolering ho en vägg betående av gipkivor repektive gla. Laborationen ka reultera i en ljudreduktionkurva reduktiontalet R plotta o funktion av frekvenen f och ett vägt ljudreduktiontal R w. Den uppätta kurvan ka jäföra ed en beräknad reduktionkurva o ni ka räkna ut före laborationen geno att använda alagen. Teori Reduktiontalet R Vi antar att vi har två ru, ett ändarru vi har en högtalare och en ikrofon och ett ottagarru vi har en ikrofon. Ruen är åtkilda av en vägg, o vi antar varar för all ljudtraniion. Sändarru Mikrofon Mottagarru Mikrofon Källa L S L M Skiljevägg Figur 1. Luftljudtraniion geno en kiljevägg ed yta S. L och L är ljudtrycknivåer i ändarru och ottagarru. A är ottagarruet aborptionyta. 1

2 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 Högtalaren änder ut en vi ljudnivå i ändarruet L ~ p 10log p S ref, p~ är effektivvärdet i ändarruet. Den effekt per ytenhet, alltå intenitet, o träffar kiljeytan är proportionell ot () ~ p. Väggen tranitterar en effekt o är proportionell ot ytan S och en traniionkoefficient, d v effekten in i ottagarruet är ~ ~ p S. Vid effektjävikt gäller att en aborberad effekt i ottagarruet ~ ~ p, är lika ed A ineffekten i ruet. A är aborptionarean i ottagarruet. Vi har ålede att p p S A Man kan via att under via förutättningar (noraltora och törre ru, ljudhård iljö) blir L L S 10log A är en för väggen karakteritik torhet och vi definierar reduktiontalet R o 1 R 10log och vi får ur detta ett uttryck för reduktiontalet o vi kan använda i ätning R L L A 10log S Sabine forel Aborptionarean förhåller ig till efterklangtiden T 60 enligt Sabine forel T V A V = ruet voly ( 3 ) A = aborptionarean i ruet (i vårt fall ottagarruet) ( ) A = S. Efterklangtiden T 60 är tiden det tar för ljudnivån i ruet att junka ed 60 db när det plötligt blir tyt. Geno att äta efterklangtiden kan an löa ut ett värde på aborptionarean. Malagen för enkelväggar Malagen ger ett teoretikt uttryck för reduktiontalet R ho en enkelvägg o funktion av frekvenen. Den är härledd under via förutättningar (t ex förua väggen böjtyvhet) och utgör i allänhet en övre grän för R(f), vilken vi i bäta fall uppnår. Malagen för diffut ljudfält kriv

3 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 R 0 ( f f ) 0log c f = frekvenen (Hz) = väggen ytvikt (kg/ ) och c är denitet och ljudhatighet för luft. För att rita R 0(t)-kurvan i ett diagra av typ lin-log behöver vi endat beräkna för två frekvener, t ex f = 100 Hz och 1000 Hz, och efter dra en rät linje geno dea två punkter. Koinciden En anledning till att vi inte når alagen kan vara koinciden. För att förtå detta fenoen betraktar vi fört en oändligt tor vägg o kan vänga fritt. Man kan då via att böjvågor i väggen (vågor o fortplantar ig läng denna) har en hatighet c B c B f 4 Eh 1 f 4 Eh 1 f = frekven för böjvågen (Hz) E = aterialet E-odul (Pa) = väggen ytvikt (kg/ ) h = väggen tjocklek () En våg o faller in ot väggen, Figur, får en läng väggen projicerad våglängd av /in, och eftero = c/ f får den en hatighet läng väggen c c / in c är utbredninghatigheten i luft (/). Denna hatighet läng väggen är oberoende av frekvenen. Den fria böjvågen eot har en hatighet c B o beror av frekvenen. O vi nu kan hitta en frekven f och en vinkel å att c = c B, d v å att f c 1 3 ( in ) Eh få ett förhållande o via i figur. 3

4 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 vägg Reflekterad våg Tranitterad våg Infallande våg Figur. Koincidenfenoenet illutrerat för en vi infallvinkel. Den tänkta våglängden för fria böjvågor B överentäer ed /in. Detta edför lågt reduktiontal relativt alagen. So an kan itänka får vi då en kraftig uttrålning på ottagaridan (= kraftig traniion), d v lågt reduktiontal relativt alagen. Den lägta frekven för vilket detta kan ke blir då = /, å kallat trykande infall. f c c 1 3 Eh Denna frekven kalla kritik frekven eller koincidenfrekven och beteckna f c. I praktiken inträder dock en föräring i reduktiontalkurvan för frekvener lägre än f c. Ett alternativt ätt att kriva uttrycket för f c, o är ycket praktikt, är att införa en aterialkontant, ett koincidental K, å att f c K / h h = väggen tjocklek () K = koincidental (/) Koincidentalet för tål och aluiniu är ungefär 1-13 /. För kontruktionvirke ligger K runt 15 /, för gla ca 18 / at för en gipkiva ca 3 /. 4

5 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 Saanatt reduktiontal För en vägg o är aanatt av flera delytor, t ex en väggdel och en fönterdel, å kan an via att ett aanatt reduktiontal ge av följande uttryck: 1 R 10log( ( S110 S S 10 R1 /10 R /10 Där R är det totala eller aanatta reduktiontalet, R 1, R är reduktiontalen för repektive väggdel, S 1, S är repektive väggdel area och S är den totala väggarean. Vidare teori kring aanatt reduktiontal och pringläckage är bekriven i kopendiet Grundläggande akutik, avnitt )) Förberedeleuppgifter Skiljeväggen vi ka tudera är en enkelvägg betående av en 1 tjock glakiva ( = 500 kg/ 3 ). 1. Beräkna en teoretik reduktiontalkurva för kiljeväggen o funktion av frekvenen enligt alagen och plotta reultatet i ett lin-log diagra (linjärt reduktiontal på y-axeln och logariterat frekven på x-axeln). Beräkna R för 100 Hz och 1000 Hz och dra en rät linje eellan. (O reultatet tyck bli oriligt för någon frekven kan det bero på att andra fenoen kan verka, o glakivan reonan.). Beräkna koincidenfrekvenen för glakivan och avgör o denna koer att påverka kurvan. 3. Hur koer reduktiontalkurvan påverka o glaväggen bara utgör en fjärdedel av väggen yta och den andra halvan av väggen har betydligt högre reduktiontal för alla frekvener? (Tip: använd foreln för aanatt ljudreduktion.) 4. O ni har en artphone: Ladda ner Arbetiljöverket app för bullerätning. Den finn för grati nedladdning till iphone och Android. Vi ka teta den på laborationen. Mätutrutning Mätutrutningen betår av En Noronic 140 onoeter Förtärkare Högtalare Utförande Innan ni påbörjar ätningarna kan ni bekanta er ed ätintruentet. Mät ljudnivån vid olika bullerkällor i lokalen och e hur tyt ni kan få det. 1. Börja ed att ända ut bru ed en ljudnivå på ca 70 dba i ändarruet o är det närat korridoren. Detta täller ni in geno att jutera volyen på högtalarförtärkaren till onoetern ger önkat utlag. Högtalaren placera i ett hörn långt bort från kiljeväggen och dörren ellan ändarru och ottagarru håll tängd.. Mät ljudnivån geno att pela in bruet under 10 ed onoetern. Anteckna alla värden på ljudnivån för repektive frekven, terband från 100 till 3150 Hz. 5

6 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 3. Flytta er till ottagarruet och ta ed onoetern. Rör inte volykontrollen på förtärkaren, vi vill ända ut aa ljudnivå hela tiden. Högtalaren läna kvar i ändarruet. 4. Se till att ha dörren ellan ändarru och ottagarru tängd. Den här gången äter ni alltå ljudnivån i ottagarruet. Denna borde bli avevärt lägre än i ändarruet eftero endat en del av effekten tränger igeno kiljeväggen. 5. Stäng av högtalaren och ät efterklangtiden T 60 i ottagarruet ed onoetern geno att ipulexcitation (lå ihop klappträn eller händer). Kalibrering I följande avdelning av laborationen ka vi underöka hur väl en applikation för bullerätning från Arbetiljöverkat fungerar. Enligt heidan ka appen fungera för ljudnivåer ellan 40 och 100 dba. Använd bullerkällan och kapa bru vid olika ljudnivåer, förlagvi från helt tyt (avtängd) och upp till 80 dba i teg o 10 dba. Använd onoetern utlag för att ed förtärkaren tälla in repektive ljudnivå och gör en ätning ed appen under 10 nära onoetern ikrofon utan att kya någon av ätarna. Redovia ätningarna ed onoetern värde på x-axeln och appen värde på y- axeln, at i en tabell. Reonera kring varför reultaten från de både ätarna kiljer ig åt. Laborationrapport Generellt kan an äga att en laborationrapport kortfattat ka bekriva Teorin bako laborationen. En bekrivning av vad ni gjort och hur ni gjort det. Vilka reultat ni koit fra till. En förklaring, dikuion eller reflektion över reultaten. En dikuion över hur pa noggranna och tillförlitliga ätningarna är, at över eventuella felkällor. Tänkt ålgrupp för laborationrapporten ka vara en annan tudent o ka kunna ta rapporten o handledning, gå ner i labbet, göra o laborationen och få aa reultat. Följande reultat ka ingå i rapporten Tabell över: Uppätt ljudnivå i ändarru Uppätt ljudnivå i ottagarru Efterklangtid Beräknad aborptionarea A i ottagarruet Reduktiontalkurva R(f), utvärderad av ätningen tillaan ed den från förberedelerna för varje terband i frekvenorådet f = Hz. Diagra över reduktiontalkurvan R(f) och den teoretika reduktiontalkurvan enligt alagen från förberedeleuppgift 1. Tänk på att ha log-kala på x-axeln, alltå frekvenen. 6

7 Lab / Ljud i byggnad och ahälle / VTAF01 Diagra och tabell o viar reultatet från kalibreringen ellan app och onoeter. Förökt att dikutera och förklara uteendet på alla plottar ni redoviar. Stäer de båda kurvorna, den teoretika och uppätta reduktiontalkurvan överen? O inte, hur och varför kiljer de ig åt? Koplettera gärna ed bilder på utförandet! O öjligt, beräkna även vägt reduktiontal R w (eniffervärde) enligt den internationella tandarden SS-ISO 717/1. Den bekriv i avnitt i kopendiet och behandla ent i kuren. Denna uppgift är frivillig eftero ånga o gör laborationen inte hunnit gå igeno teorin för detta. Det är dock en ycket nyttig övning och en bra erfarenhet! Laborationrapporten ka vara datorkriven, utkriven och häftad. Den läna i Kritian fack på 4:e våningen intill fikaruet enat en vecka efter laborationtillfället. Laborationrapporten godkänn eller läna tillbaka för koplettering. 7