Měření doby dozvuku ve školní třídě

T. Hofrichter

Uzavřené prostory určené k poslechu hudby nebo řeči, případně obou těchto přirozených akustických signálů, mohou vykazovat značné rozdíly z hlediska kvality poslechu. Přestože doba dozvuku není jako objektivní veličina jedinou, která určuje poslechové podmínky v sálech, je v současné době veličinou nejčastěji měřenou. Doznívání způsobené mnohočetnými odrazy od stěn je totiž nejnápadnějším jevem při poslechu v uzavřeném prostoru.

Standardní doba dozvuku (dále jen doba dozvuku) je definována jako doba, za kterou poklesne po vypnutí zdroje efektivní hodnota akustického tlaku v daném místě na  původní hodnoty (tj. hladina akustického tlaku poklesne o 60 dB). Standardní metodu měření doby dozvuku zachycuje obrázek 1.

Obr. 1: Blokové schéma standardní metody měření doby dozvuku

Obr. 2: Ideální průběh poklesu hladiny akustického tlaku po vypnutí zdroje

Měřící zařízení tvoří generátor šumového signálu G, třetinooktávový filtr F, zesilovač, reproduktor s všesměrovou vyzařovací charakteristikou R, mikrofon M, třetinooktávový filtr F a hladinové záznamové zařízení Z. Akustický výkon zdroje musí být tak velký, aby hladina akustického tlaku dosáhla odstupu minimálně 40 dB od hladiny hluku pozadí ve všech vyšetřovaných kmitočtových pásmech. Po vybuzení sálu pásmovým šumem se zapojí záznamové zařízení, které zapisuje hladinu akustického tlaku. V jistém okamžiku se zdroj zvuku vypne a záznamové zařízení zakreslí pokles hladiny akustického tlaku s časem. Ideální průběh této křivky je znázorněn na obrázku 2.

Jak je z obrázku patrno, vlivem absence přímých vln přicházejících od zdroje poklesne hladina akustického tlaku po vypnutí zdroje v čase  skokem a následuje doznívání, které se projeví přibližně lineárním poklesem hladiny akustického tlaku v sále. Poklesová křivka se v úseku -5 dB až -35 dB proloží přímkou a extrapolací do -65 dB se jednoduše odečte doba dozvuku.

Při měření následujících grafů bylo použito měřícího systému IPCOACH a měřícího mikrofonu dodávaného s touto soupravou. Pro vybuzení třídy bylo použito pokojového zesilovače s dvěma reproduktory, každý o výkonu 25 W. Měření bylo provedeno v učebně o rozměrech 6,5 m, 7,4 m, 3,9 m, s nečalouněnými sedadly a nábytkem.

Vlastní experiment lze provádět v několika krocích.

     1.  Vybudíme místnost signálem a na monitoru zobrazíme časový průběh okamžité hodnoty akustického tlaku (obr. 3).

Obr. 3: Průběh okamžité hodnoty akustického tlaku

     2.  Z časové závislosti přepočítáme hladinu akustického tlaku a zobrazíme ji na monitoru  (obr. 4). Hladina akustické ho tlaku je definována vztahem:

,

kde  je hodnota akustického tlaku prahu slyšitelnosti.

Obr. 4: Průběh hladiny akustického tlaku

Obr. 5: Průběh okamžité hodnoty akustického tlaku

     3.  Vybudíme místnost, spustíme měření a poté zdroj zvuku vypneme. Na monitoru zobrazíme časovou závislost okamžité hodnoty akustického tlaku. Její amplituda bude nyní exponencielně klesat (obr. 5).

     4.  Opět numericky vypočteme časovou závislost hladiny akustického tlaku. Dostaneme poklesovou křivku z obrázku 2 (obr. 6).

Obr. 6: Průběh hladiny akustického tlaku

     5.  Proložíme poklesovou část přímkou a provedeme výpočet doby dozvuku. V našem případě vychází doba dozvuku .

     6.  Rozmístěním studentů v místnosti, případně zatažením závěsů, změníme činitel zvukové pohltivosti stěn, a tím i dobu dozvuku místnosti, a provedeme opět měření doby dozvuku.