Зайцев А.П. и др. Технические средства и методы защиты информации (7-е издание, 2012), страница 18

Направление потоков энергии отраженных волн зависит от особенностей планировки помещения и степени поглощения звуковой энергии поверхностями ограждающих конструкций. В этойситуации определение интенсивности звука в классическом понимании неприменимо.Приемлемой энергетической характеристикой звукового поля в помещении является плотность звуковой энергии ε.Если помещение не содержит фокусирующих поверхностей и геометрически симметричных сечений, а размеры помещения значительно большедлины волны и если ограждающие конструкции не сильно поглощают звуковую энергию, то через некоторое время при непрерывном действии источника звука через произвольный элемент сечения помещения в каждый моментвремени будет проходить большое число отдельных волн, распространяющихся в разных направлениях.

В результате звуковое поле будет характеризоваться следующими свойствами [36]:• потоки энергии этих волн по всем направлениям равновероятны;• плотность звуковой энергии ε звукового поля по всему объему помещения постоянна.Равновероятность потоков энергии волн называют изотропией звуковогополя, а постоянство звуковой энергии по объему помещения – однородностью.Если звуковое поле является изотропным и однородным, то его называют диффузным. Для диффузного поля характерно отсутствие явлений интерференции.Процесс нарастания плотности звуковой энергии в помещении протекаеточень быстро и незаметно для слуха.

Процесс спада (поглощения) звуковойэнергии, называемый реверберацией, протекает значительно медленнее и заметно для слуха. Реверберация влияет на слуховое восприятие.Поглощение звуковой энергии осуществляется не только ограждающимиконструкциями помещения, но и воздушной средой. Потери энергии в воздушной среде обусловлены вязкостью и теплопроводностью воздуха, а также89молекулярным поглощением. Поглощение звуковой энергии воздухом зависит от пробега звуковой волны и определяется какε = ε0 е−μl ,(1.85)где l = cзв t – длина пробега звуковой волны; ε0 – установившаяся плотностьзвуковой энергии в помещении; μ – коэффициент затухания, равный обратному значению пути, на котором плотность энергии уменьшается в е раз. КоэфF2η зависит от плотности ρ0 , вязкости η воздуфициент затухания μ = 52,5cρ0ха, частоты F , а также от температуры и влажности воздуха.1.5.5.

Звуковой фон в помещенииЗвуковой фон в помещении образуют шумы, которые проникают в помещение от различных посторонних и внутренних источников. Из смежныхпомещений проникают шумы из-за звукопроводности строительных конструкций, ограждающих помещение.

Шумы вибрационного происхождения образуются от работающих в здании машин и механизмов. Системы кондиционирования и вентиляции создают внутренние шумы, к которым можно отнеститакже шумы технологического оборудования (например, шумы вентиляторовкомпьютеров и других электронных устройств).1.5.6. Характеристики помещенияАкустическое отношение. Общее звуковое поле в помещении определяется суммой полей «прямого» звука, и звука отраженного от ограждающихконструкций. Поле отраженных волн в большинстве случаев можно считатьдиффузным. Отношение плотности энергии отраженных звуков к плотностиэнергии прямого звука R = ε диф εпр называют акустическим отношением [37].Акустическое отношение может быть выражено через звуковые давления как22R = pдифpпр.(1.86)Акустическое отношение, выраженное в уровнях, принимает видΔLR = 10lg R = Lдиф − Lпр .(1.87)Отраженные звуковые волны можно отнести к помехам, поэтому акустическое отношение является важной характеристикой акустических свойствпомещения в стационарных режимах.

Акустическое отношение редко бываетменьше единицы, т.е. уровень отраженных волн в большинстве случаев вышеуровня поля прямого звука.90Если в помещении источник звука с акустической мощностью Ра создает диффузное звуковое поле, то плотность звуковой энергии будет определяться выражением ε0 = 4 Ра сзв α S , откуда следуетгде α = I I падРа = ε0 сзв S α 4,(1.88)– среднее значение коэффициента звукопоглощения; I – интен-сивность поглощаемой энергии; I пад – интенсивность падающей энергии;S – общая площадь.Для определения части звуковой мощности Ра′′ , которая проникает из помещения через стену, можно воспользоваться выражением (1.88), заменив внем коэффициент звукопоглощения α коэффициентом звукопроводности γ п ,а S – площадью преграды Sп :Ра′′ =ε0 сзв SпI Sγ п = зв п γ п ,44(1.89)где I зв = ε0 сзв – интенсивность звука, падающего на стену.1.5.7.

Звукопоглощающие материалы и конструкцииОтражение звуковых волн происходит из-за несогласованности волновыхакустических сопротивлений граничащих сред. Согласно общей теории коэффициент отражения по звуковому давлению [37]ротр δотр − δвоз(1.90)βотр ==рпад δотр + δвозопределяется волновым акустическим сопротивлением воздуха δвоз и волновым акустическим сопротивлением отражающей среды δотр . Из (1.90) следует, что отражающая способность среды тем больше, чем больше ее волновоесопротивление.Отношение интенсивности отраженных звуковых волн I отр к интенсивности падающих волн I пад называется коэффициентом отражения по интенсивности α отр , а отношение поглощенной энергии к падающей, выраженное через интенсивности, называется коэффициентом поглощения α = I I пад . Без учетадифракции справедливо равенство α =1 − α отр .Звукопоглощающие материалы бывают сплошными и пористыми.

По назначению они подразделяются на стеновые, облицовочные, для драпировки испециальные (мембранные и резонаторные конструкции).91Сплошные материалы. Это в основном твердые материалы (бетон, кирпич, мрамор и т.п.), имеющие акустическое сопротивление существенно большесопротивления воздуха. Их коэффициенты поглощения очень малы, не более0,05. Из мягких сплошных материалов в качестве облицовки применяетсяплотная резина, коэффициент поглощения которой находится в пределах 0,1.Пористые материалы. К ним относятся штукатурки, облицовочные плиты с перфорацией и без нее, портьеры, ковры и т.п.

Они применяются толькодля облицовки и драпировки. За ними вплотную или на некотором расстояниирасполагаются ограждающие конструкции, имеющие сплошную структуру(перекрытия, стены). При воздействии на пористые материалы звуковых волнследует учитывать отражение звука как от лицевой поверхности, так и оттыльной с учетом поглощения звука в материале.

Для хорошо проницаемыхдля звука материалов надо учитывать отражение звуковых волн от ограждающих конструкций, находящихся за пористым материалом. Если за нимнаходится твердая стена, то отраженные от стены волны будут повторно проходить через материал в обратном направлении, частично поглощаясь сноваот потерь на трение в порах материала.

Поглощение звуковой волны будетмаксимальным при размещении пористой перегородки на небольшом расстоянии от стены (на расстоянии четверти длины звуковой волны).Если пористый материал облицовки имеет достаточно большую толщину, то коэффициент поглощения увеличивается по ряду причин. Так как акустическое сопротивление пористых материалов соизмеримо с сопротивлениемвоздуха, то отражение от них почти отсутствует. Звуковые волны испытываютв поглощающем материале большие потери из-за вязкости материала и трениячастиц воздуха в порах, в результате чего волны достигают поверхности стены значительно ослабленными. При обратном движении звуковой волны впористом материале будет также происходить поглощение энергии, что определяет увеличение коэффициента поглощения. На определенных частотахкоэффициент поглощения может быть очень большим (табл.

1.2).Существует много звукопоглощающих материалов с акустическим сопротивлением, близким к сопротивлению воздуха. На определенных частотахони имеют коэффициент поглощения, приближающийся к единице.Эффективны с точки зрения звукопоглощения слоистые конструкции изпористых материалов, слои которых подбирают с учетом получения максимального коэффициента поглощения.Резонансные (мембранные и перфорированные) конструкции. Резонансными звукопоглотителями могут служить тонкие перегородки из сплошныхматериалов, поглощение которых определяется интенсивностью их колебанийкак единого целого под воздействием звука.

Звукопоглощение обусловленопотерей энергии на трение и максимально при резонансе. Мембранные конструкции представляют собой деревянные рамы с прикрепленными тонкими лис92тами фанеры, пластмассы, полимерной пленки и т.п. Воздушный зазор междуслоем и стеной иногда заполняют рыхлым пористым материалом.

Перфорированные звукопоглотители представляют собой пористо-колебательные системы. Они содержат слой мягкого пористого материала, прикрепленного к стенеи покрытого перфорированной пластиной.Резонирующие панели, выполненные из натянутого холста с войлочнойили ватной подкладкой, называют щитами Бекеши. Они могут быть также изтонкой фанеры с поролоновым демпфером. В зависимости от толщины фанеры или натяжения холста можно изменять резонансную частоту, получая максимум поглощения на требуемых частотах. Предназначаются они в основномдля низких частот, но имеют достаточно высокую эффективность и на высоких частотах.Коэффициенты поглощения некоторых материалов приведены в табл. 1.2 [37].Т а б л и ц а 1.2Коэффициенты поглощения некоторых материаловКоэффициент поглощения на частотах, ГцМатериалы125250 500 1000 2000 4000Стена, штукатуренная гипсом0,013 0,015 0,020 0,028 0,040 0,050Акустическая штукатурка типа АГШ-Б0,990 0,780 0,730 0,760 0,600 0,590Ковер с ворсом 1 см на бетоне0,090 0,080 0,210 0,270 0,270 0,370Резиновый ковер толщиной 0,5 см0,040 0,040 0,080 0,120 0,030 0,100Линолеум0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,010Сосновая панель0,098 0,110 0,100 0,087 0,082 0,110Стекло ординарной толщины0,035 0,030 0,027 0,024 0,020 0,020Щиты Бекеши (холст, натянутый по вате) 0,800 0,810 0,730 0,580 0,460 0,4301.5.8.

Звукоизоляция помещенийЗвукоизоляция помещений характеризует уровень проникновения шумовизвне и утечку речевой информации из помещения.Рассмотрим наиболее характерный случай: проникновение звуковых сигналов из одного помещения в другое через смежную перегородку (рис. 1.38).При воздействии звуковых волн с интенсивностью I пад на перегородкубольших размеров по сравнению с длиной волны интенсивность волн по другую сторону перегородки I пр при отсутствии отражения звука в другом помещении будет определяться проводимостью перегородки, которая характеризуется коэффициентом звукопроводностиα пр = I пр I пад(1.91)или звукоизоляцией перегородки93Qпер = 10lgI пад1= 10lg= Lпад − Lпр ,α прI пр(1.92)где Lпад и Lпр – уровни интенсивности звуковых волн, падающих на перегородку и прошедших через нее.Основное помещениеL1Смежное помещениеL2SпрИсточникзвукаIпадIпрLпадLпрПерегородкаPаРис.