LUT:n kaiuttoman huoneen käyttö kaiutinmittauksissa
Heino, Esko (2018)
Kandidaatintyö
2018
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018100937894
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018100937894
Tiivistelmä
Kaiuton huone simuloi tilaa, jossa ei ole esteitä rajoittamassa äänen säteilyä, joten ääni pääsee vapaasti liikkumaan heijastumatta. Tällaisessa huoneessa kaiutinmittausta tehdessä saadaan mittaustulokseksi ainoastaan suora kaiuttimesta tuleva ääni ilman huoneheijastuksia. Kaiuton huone on kauttaaltaan sisäpuolelta äänieristetty heijastusten estämiseksi. Se on ideaali esimerkiksi kaiuttimen taajuusvasteen mittaamiseen.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää LUT:n kaiuttoman huoneen soveltuvuus kaiuttimen vapaakenttävasteen mittaamiseen. Tutkimus on toteutettu pääosin kirjallisuustutkimuksena. Laskennallista tutkimusta on käytetty seisovien aaltojen tutkimiseen. Käytännön kaiutinmittauksella todennettiin esille tulleita rajoituksia, joita LUT:n kaiuton huone asettaa siellä tehtäville kaiutinmittauksille.
LUT:n kaiuton huone soveltuu kaiuttimen vapaakenttävasteen mittaamiseen arviolta noin 900 Hz taajuudelta ylöspäin. Tätä alhaisemmilla taajuuksilla huoneen vaimennusmateriaali ei enää kykene absorboimaan ääniä täysin, jolloin taajuusvasteessa näkyy myös huoneheijastuksia. Rajoittavin tekijä alarajataajuudelle on vaimennusmateriaalin paksuus. Taajuuteen, jonka yläpuolella huone ei toimi enää kaiuttomana huoneena, vaikuttavat kaikki huoneessa olevat äänieristämättömät esineet, kuten valaisimet, pistorasiat ja lattiaritilä. Ylärajataajuutta ei määritetty tässä tutkimuksessa.
Muita rajoituksia kaiutinmittauksille LUT:n kaiuttomassa huoneessa asettavat seisovat aallot. Seisova aalto aiheuttaa taajuusvasteeseen näkyviä muutoksia joko vahvistamalla tai heikentämällä äänenpainetta kohdassa, jossa mittausmikrofoni sijaitsee. Seisovien aaltojen synty on riippuvainen huoneen koosta; mitä pienemmässä huoneessa ääni säteilee, sitä korkeammalla taajuudella seisovia aaltoja syntyy. LUT:n kaiuttomassa huoneessa seisovia aaltoja syntyy 270 Hz taajuudelle asti. Anechoic chamber simulates a space where there are no obstacles restricting sound to radiate, so the sound will be free to radiate without reflecting. Loudspeaker measurements in the anechoic chamber will result you only with the direct sound from the loudspeaker and not the room reflections. Anechoic chamber is insulated fully from the inside to prevent sound from reflecting. It is ideal for example to measure frequency response from a loudspeaker.
The goal of this thesis is to find out how the LUT anechoic chamber will suit for loudspeaker free field frequency response measurement. This thesis has been mainly accomplished as literature research. Computational research has been used to examine the standing waves. A loudspeaker measurement was performed to verify the restrictions that the LUT anechoic chamber will set for loudspeaker measurements.
LUT anechoic chamber will fit to measure loudspeaker free field frequency response approximately from 900 Hz upwards. For frequencies lower than this, the absorbent material in the room will no longer be able to absorb the sound fully. At that point you will also get room reflections in the frequency response. The most restricting thing for the lower boundary frequency is the thickness of the absorbent material. The frequency above of which the room will no longer function as an anechoic chamber, is affected by every non-sound proofed object, for example the lights, wall sockets and the floor grillwork. The upper boundary frequency was not determined in this thesis.
Other things restricting loudspeaker measurements in the LUT anechoic chamber are standing waves. A standing wave will result in either amplifying or attenuating the sound pressure in the resulting frequency response at the position of the microphone. The formation of standing waves depends on the size of the room - the smaller the room where the sound radiates, the higher the frequency at which the standing waves form. The highest frequency at which the standing waves form in the LUT anechoic chamber is 270 Hz.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää LUT:n kaiuttoman huoneen soveltuvuus kaiuttimen vapaakenttävasteen mittaamiseen. Tutkimus on toteutettu pääosin kirjallisuustutkimuksena. Laskennallista tutkimusta on käytetty seisovien aaltojen tutkimiseen. Käytännön kaiutinmittauksella todennettiin esille tulleita rajoituksia, joita LUT:n kaiuton huone asettaa siellä tehtäville kaiutinmittauksille.
LUT:n kaiuton huone soveltuu kaiuttimen vapaakenttävasteen mittaamiseen arviolta noin 900 Hz taajuudelta ylöspäin. Tätä alhaisemmilla taajuuksilla huoneen vaimennusmateriaali ei enää kykene absorboimaan ääniä täysin, jolloin taajuusvasteessa näkyy myös huoneheijastuksia. Rajoittavin tekijä alarajataajuudelle on vaimennusmateriaalin paksuus. Taajuuteen, jonka yläpuolella huone ei toimi enää kaiuttomana huoneena, vaikuttavat kaikki huoneessa olevat äänieristämättömät esineet, kuten valaisimet, pistorasiat ja lattiaritilä. Ylärajataajuutta ei määritetty tässä tutkimuksessa.
Muita rajoituksia kaiutinmittauksille LUT:n kaiuttomassa huoneessa asettavat seisovat aallot. Seisova aalto aiheuttaa taajuusvasteeseen näkyviä muutoksia joko vahvistamalla tai heikentämällä äänenpainetta kohdassa, jossa mittausmikrofoni sijaitsee. Seisovien aaltojen synty on riippuvainen huoneen koosta; mitä pienemmässä huoneessa ääni säteilee, sitä korkeammalla taajuudella seisovia aaltoja syntyy. LUT:n kaiuttomassa huoneessa seisovia aaltoja syntyy 270 Hz taajuudelle asti.
The goal of this thesis is to find out how the LUT anechoic chamber will suit for loudspeaker free field frequency response measurement. This thesis has been mainly accomplished as literature research. Computational research has been used to examine the standing waves. A loudspeaker measurement was performed to verify the restrictions that the LUT anechoic chamber will set for loudspeaker measurements.
LUT anechoic chamber will fit to measure loudspeaker free field frequency response approximately from 900 Hz upwards. For frequencies lower than this, the absorbent material in the room will no longer be able to absorb the sound fully. At that point you will also get room reflections in the frequency response. The most restricting thing for the lower boundary frequency is the thickness of the absorbent material. The frequency above of which the room will no longer function as an anechoic chamber, is affected by every non-sound proofed object, for example the lights, wall sockets and the floor grillwork. The upper boundary frequency was not determined in this thesis.
Other things restricting loudspeaker measurements in the LUT anechoic chamber are standing waves. A standing wave will result in either amplifying or attenuating the sound pressure in the resulting frequency response at the position of the microphone. The formation of standing waves depends on the size of the room - the smaller the room where the sound radiates, the higher the frequency at which the standing waves form. The highest frequency at which the standing waves form in the LUT anechoic chamber is 270 Hz.