L p p. L w. Rak Building physical design 2 - Acoustical design Autumn 2015 Exercise 1. Solutions. Äänenpainetason määritelmä: jossa.

Transkriptio

1 Rak Buildig hysical desig - Acoustical desig Autum 15 Exercise 1. Solutios. 1. a) Soud ressure of ormal seech at 1 m distace is, Pa. Calculate soud ressure level. b) hat is the soud ressure corresodig to threshold of ai? c) Calculate the corresodig soud oer he the acoustical oer of a loudseaker is,8. d) hat is the itesity level of the loudseaker at a 3 m surface? hat about he the surface area is 1 m? Solutio. a) Ääeaietaso määritelmä: 1 log log jossa = μpa =, Pa (vertailuääeaie, joka vastaa osauillee hiljaisimma kuultavissa oleva ääe aietta) saadaa uhee ääeaietasoksi log 6 db b) Ratkaistaa kiukyystä vastaava ääeaie, ku = 1 db: log 1 log log = Pa 6 1 log 6 c) Ääitehotaso määritelmä: jossa 1 log = 1-1 (vertailuääiteho) =,8 saadaa kaiuttime ääitehotasoksi 1 log 119 db

2 d) tesiteettitaso määritelmä: 1 log jossa = 1-1 /m (vertailuitesiteetti) ja itesiteetti määritellää ääitehoa ita-alayksikköä kohti: S ku S = 3 m ja =,8, saadaa itesiteettitasoksi 1 log tesiteetti- ja tehotaso välillä o yhteys: 114 db 1 log S jossa S o ääilähtee sisääsä sulkeva kuvitteellise ia ita-ala. Ku tarkastellaa yhde eliö ita-alaa, logaritmitermi meee ollaksi ja itesiteetti- ja tehotaso ovat yhtä suuret. Ku S = 1 m, itesiteettitaso o siis yhtä suuri kui c)-kohdassa, eli = 119 db.

3 . Calculate the al soud level caused by soud sources havig the folloig soud levels: a) 5 db, 5 db b) 59 db, 61 db ad 7 db c) db, db d) 1 db, -1 db Solutio. Kokoaisääitaso: N 1 lg1, 1, /1 a) b) c) b), = 53, db, = 7,5 db, = 3, db, = 1,3 db

4 3. hat is the al soud oer (liear ad A-eighted) of a video rojector he the lier soud oer level i octave bads is as follos? iear soud oer level [db] Solutio. Videorojektori ääitehotaso oktaavikaistoittai: ieaarie ääitehotaso [db] A-aiotus [db] A-aiotettu ääitehotaso A [db] ieaarie kokoaisääitehotaso: -16,1-8,6-3,, 1, 1, 18,9 3,4 37,8 43, 43, 4, _ 1 log i1 1 _ i /1 48,3 db A-aiotettu kokoaisääitehotaso: A_ 1log i1 1 A _ i /1 47,6 db

5 4. a) Calculate the soud ressure level of the loudseaker i assigmet 1 at 5 m distace outside at groud surface. Do the calculatio i octave bads 15-4 Hz ad also calculate the al soud level. Sho ho much the SP decreases he distace doubles. Assume that the loudseaker is a oit source ad that the soud oer level is equal at all frequecy bads. b) hat is the A-eighted SP of rojector i assigmet 3 i octaves 15-4 Hz ad the al SP i a auditorium 4 m from the source. hat about 8 m from the source? Assume that the rojector acts as a oit source, absortio area of the auditorium is 1 m-sab at all frequecies. Solutio. a) Ulkoa vaaassa ketässä (ei heijastuksia) ääeaietaso ja ääitehotaso välie yhteys o: yt k 1 log r k = 1 Ω = 6,8 rad (ku ääilähde o sijaitsee maa ialla, Ω = π) r = 5 m Ääeaietaso 5 m etäisyydellä kaiuttimesta: ieaarie ääitehotaso [db] ogaritmitermi 1log(k/Ωr ) Ääeaietaso [db] -, -, -, -, -, -, 97, 97, 97, 97, 97, 97, Kokoaisääeaietaso: _ 1 log i1 1 _ i /1 14,8 db Tarkastellaa yleisesti ääitasoje erotusta, ku etäisyys r kaksikertaistuu: k 1 log r log 1 log r 4r 1 log 6dB 4 1 log k r Vaaassa ketässä ääeaietaso siis laskee 6 db, ku etäisyys ääilähteesee kaksikertaistuu. Tulos ätee käytäössä kuiteki vai istemäiselle ääilähteelle, joka säteilee äätä alloaaltoa tasaisesti koko avaruutee. Jos ääilähde ei ole istemäie, vaimeemie o hitaamaa. Esimerkiksi vilkasliiketeie tie käyttäytyy viivamaisea ääilähteeä, joka säteilee syliteriaaltoa. Ääitaso vaimeee tällöi vai oi 3 db etäisyyde kaksikertaistuessa.

6 b) Ääeaietaso ja ääitehotaso yhteys etäisyydellä r ääilähteestä huoetilassa: k 1log r 4 A jossa k = Ω = r = A = suutakerroi (istemäiselle ääilähteelle k=1) avaruuskulma (π/ 4π) etäisyys ääilähteestä tila absortioala yt k = 1 Ω = 3,14 rad (π, seiällä kato rajassa) r 1 = 4 m r = 8 m A = 1 m -Sab Ääitaso 4 m etäisyydellä rojektorista: ieaarie ääitehotaso [db] Absortioala [m -Sab] ogaritmitermi 1log(k/Ωr + 4/A) ieaarie ääeaietaso [db] A-aiotus [db] A-aiotettu ääitaso A [db] ,8-3,8-3,8-3,8-3,8-3,8 31, 35, 37, 39, 38, 35, -16,1-8,6-3,, 1, 1, 15,1 6,6 34, 39, 39,4 36, A-aiotettu kokoaisääitaso: A_ 1log i1 1 A_ i /1 43,9 db Ääitaso 8 m etäisyydellä rojektorista: ieaarie ääitehotaso [db] Absortioala [m -Sab] ogaritmitermi 1log(k/Ωr + 4/A) ieaarie ääeaietaso [db] A-aiotus [db] A-aiotettu ääitaso A [db] ,9-3,9-3,9-3,9-3,9-3,9 31,1 35,1 37,1 39,1 38,1 35,1-16,1-8,6-3,, 1, 1, 15, 6,5 33,9 39,1 39,3 36,1 A-aiotettu kokoaisääitaso: A_ 1log i1 1 A_ i /1 43,7 db Huom: - suora ääi ei vaikuta ääitasoo juuri laikaa, ku ollaa huoee kaiutaketässä etäällä ääilähteestä, äi olle olisi riittäyt huomioida elkkä huoevaimeustermi 1lg(4/A) - tästä syystä ääitaso ei laske huoetilassa vaikka etäisyys kaksikertaistuu. Tässä kuiteki oletettii, että ääikettä tilassa o diffuusi, joka ei käytäö huoeissa idä tarkasti aikkasa. Käytäö tiloissa ääi vaimeee tehokkaammi kui diffuusissa tilassa. Esimerkiksi hyvi vaimeetussa avotoimistossa ääe s. leviämisvaimeus etäisyyde kaksikertaistuessa voi olla luokkaa 11 db.

7 5. Maufacturer states that the oise level caused by its mechaical iut ad extract vetilatio uit (TO-koe) is,a,1m = 9 db. To hich sace ca the uit be ositioed i a aartmet so that the oise level regulatios are satisfied? Use the ermitted oise levels give i RakMK D-1 (Fiish Buildig Code, see.ymaristo.fi). Absortio areas are give i brackets. a) makuuhuoe / bed room (1 m) b) kylyhuoe / bath room (1 m) c) kodihoitohuoe / utility room (4 m) d) keittiö / kitche (4 m) e) olohuoeesee aukeava avokeittiö / kitche oeig to livig room (4 m) Solutio. A 1 log 4 1 1log 9dB 33dB 4 Absortioala,A [db] Määräys/ohjearvo [db] Voidaako sijoittaa? Makuuhuoe Ei Kylyhuoe Ei Kodihoitohuoe Kyllä Keittiö Kyllä Avokeittiö 1) ) aukeaa olohuoeesee 8 Ei RakMK D-1 ohjearvot: Huom. - Asuihuoetta ja keittiötä koskevat arvot ovat määräyksiä (C1-1998) - Silloi, ku muu kui asuihuoe muodostaa yhteistila asuihuoee kassa, sovelletaa asuihuoee vaatimusta

8 6. Your assigmet as a acousticia is to choose the most silet comressor of three models he you are give the folloig acoustic data from the maufacturers: Comressor A: "Soud oer level is 95 db." Comressor B: "Soud level measured at a distace of 1 m from the source is 8 db. Measuremet coducted outside." Comressor C: " Soud level is 8 db. Measuremet coducted i a 5 m3 room ith a reverberatio time of 1,6 s." hich comressor ould you choose? The frequecy distributio of all comressors is reorted to be as follos: Frequecy [Hz] Correctio i octave bads [db] Solutio. Määritetää kaikkie laitteide kokoaisääitehotasot ja vertaillaa äitä keskeää. Comressor A Ääitehotaso [db] aittee A kokoaisääitehotaso: _ 1 log i1 1 _ i /1 96,9 db Comressor B Ääeaietaso ulkoa etäisyydellä r = 1 m tuetaa. Oletetaa että mittaus o tehty site, että ääilähde o maaialla, jolloi Ω = π. isäksi voidaa olettaa, että ulkotila vastaa vaaata kettää, jossa ei taahdu ääe heijastumista. Ääeaietaso lausekkeeksi saadaa: k 1 8dB 1 log 1 log r 1 josta saadaa ratkaistua ääitehotasoksi = 18, db Huomioidaa taajuuskaistaiset aiotustermit, jolloi saadaa ääitehotasoksi oktaavikaistoittai: Ääitehotaso [db] 16, 14, 1, 1, 98, 88, aittee B kokoaisääitehotaso: _ 1 log i1 1 _ i / 1 19,9 db

9 Comressor C Ääeaietaso ja ääitehotaso välie yhteys huoetilassa (oletuksea diffuusi ääikettä): 4 1log A 1log 4,16 V / T 5T 1log V Termiä 1log(4/A) kutsutaa huoevaimeukseksi. Absortioala A ratkaistii tässä s. Sabie kaavasta, jolla voidaa laskea tila jälkikaiuta-aika: T, 16 V A Ratkaistaa, ku jälkikaiuta-aika o T = 1,6 s, huoetilavuus V = 5 m 3 ja = 83dB: = 91, db Ääitehotaso oktaavikaistoittai: Ääitehotaso [db] , 87, 85, 83, 81, 71, aitte C kokoaisääitehotaso: _ 1 log i1 1 _ i /1 9,9 db Summary of results: Comressor Total soud oer level _ [db] A 96,9 B 19,9 C 9,9 Todetaa kokoaisääitehotasoje erusteella, että laite C o hiljaisi. Melutorjua äkökulmasta se kaattaa valita kohteesee.