К-т поглощения >1: как понять?

[Andrew_P]

Собственно, вопрос в названии темы. Встречается в таблицах и на графиках значение к-та поглощения больше 1. Не может же материал поглощать больше энергии, чем на него упало?! Поиском попробовал поискать - что-то ничего не нашел.
Спасибо.

[Dr.Sound]

В характеристиках некоторых акустических поглощающих устройств/материалов можно встретить значения КЗП больше единицы... Что это значит и как такое может быть?
Как известно, КЗП рассчитывается, исходя из площади "рабочей" поверхности материала/устройства (речь идёт, главным образом о пористых/волокнистых абсорберах), но дело в том, что при этом, как правило учитывается только площадь лицевой поверхности. Однако, если акустическое устройство/материал имеет достаточно большую толщину и его торцы конструктивно имеют "звукопрозрачное" покрытие, то, естественно, площадь общей "рабочей" поверхности, помимо площади лицевой поверхности, будет включать в себя также и площадь торцевых поверхностей девайса. А в случае, если такое устройство, например, подвешено на кронштейнах со значительным относом от поверхности потолка (конструкция, типа "Парус Heradesign"), то общая площадь "рабочей" поверхности, помимо площади лицевой поверхности и площади торцевых поверхностей девайса, также будет включать в себя и площадь его тыловой поверхности.
Таким образом, увеличение общей площади "рабочей" поверхности пористого/волокнистого звукопоглотителя обуславливает соответствующее увеличение значений КЗП выше единицы. Хотя, насколько это корректно с точки зрения акустической физики сказать не берусь.

[Александр Фадеев]

Здравствуйте, Andrew_P, Dr.Sound.
Во-первых, существуют две величины - нормальный и реверберационный коэффициент звукопоглощения, которые, строго говоря, напрямую между собой не связаны.
Нормальный коэффициент звукопоглощения характеризует отражение и поглощение звука для плоской волны и быть больше единицы не может по причине, упомянутой Andrew_P (закон сохранения энергии).
Реверберационный коэффициент звукопоглощения характеризует отражение и поглощение звука поверхностью в диффузном поле. На практике данная величина измеряется в реверберационной камере и, с физической точки зрения, является коэффициентом пропорциональности между временем реверберации и объемом помещения в формуле Эйринга, который может принимать значения больше единицы.
Невозможность использования только нормального коэффициента обусловлена тем, что акустические свойства материалов и конструкций нелинейно зависят от угла падения звуковой волны на их поверхность.

[Andrew_P]

Спасибо.
Как тогда на практике интерпретировать такие к-ты, оценивая график поглощения материала?
Вот, например, предо мной график поглощения материала Clipso 495D, исходный потолок - стекловолокно 100мм, пустая воздухосборная камера 355мм (к сожалению, файл не могу прикрепить - превышает допустимый размер). Так на этом графике на частотах от 160 Гц и выше к-т везде выше единицы. Т.е при такой конструкции звук будет полностью поглощаться вообще без отражения на данных частотах?

[Dr.Sound]

Присоединюсь к вопросу. Тогда, какие значения реверберационного КЗП следует считать максимальными, нормальными или, заведомо, низкими? И какое отношение к практическому аспекту имеет условие: "... данная величина измеряется в реверберационной камере и, с физической точки зрения, является коэффициентом пропорциональности между временем реверберации и объемом помещения в формуле Эйринга, который может принимать значения больше единицы...", то есть, при условии, что в разных объёмах значения реверберационного КЗП будут отличаться...
С уважением.

[Николай Канев]

1. По поводу смысла реверберационного КЗП (РКЗП)
РКЗП определяется по формуле Эйринга, которая связывает объем помещения, время реверберации и средний коэффициент звукопоглощения ограждающих конструкций. Но эта формула применима в исключительном случае – когда звуковое поле в помещении диффузно. Это означает, что звук (речь идет о лучах – это геометрическая акустика) равновероятно попадает на все поверхности, поэтому доля поглощаемой звуковой энергии в помещении в единицу времени пропорциональная площади занимаемой поглощающим материалом, и не зависит от расположения материала. Обратите внимание, что КЗП определяется в статистическом смысле, т.е. происходит усреднение по углу падения звука на стенки помещения и по времени. Другими словами РКЗП – это среднее значение КЗП по большому количеству событий (событие – это одно отражение звука от участка стены, для которого определяется РКЗП).
Очень важно, что если в помещении поле недиффузно. То время реверберации зависит от формы помещения и места расположения поглощающего материала. И если мы будем формально пользоваться формулой Эйринга для определения РКЗП по изменению времени реверберации, то мы можем получить разные странные результаты. Например, РКЗП может зависеть от того, на какой стенке помещений расположен поглотитель, хотя РКЗП должен характеризовать только сам материал. Другой экстремальный пример – в недиффузном поле можно получить даже отрицательные значения РКЗП при строгом соблюдении всей формальной логики его измерения.

2. О применимости РКЗП
Несмотря на вышесказанное, более чем столетний опыт применения РКЗП для решения практических задач доказал свою работоспособность. Просто нужно действовать в рамках применимости этого подхода. Тут можно выделить два ключевых момента. Во-первых, измерение РКЗП должно обязательно проводиться в условиях диффузного звукового поля. На этот счет можно быть более или менее спокойным, поскольку измерения проводятся в лабораториях, и при этом соблюдаются методики измерений, требующие обеспечение диффузности: непараллельные стены измерительных камер, объемные рассеивающие элементы и т.д. Во-вторых, применять РКЗП для расчета времени реверберации можно только для помещений, в которых обеспечены условия диффузности поля. В противном случае результат расчета времени реверберации по формуле Эйринга может отличаться от фактического в несколько раз (!).

3. Характерные значения РКЗП.
Обычно КЗП понимают как отношение звуковой энергии, поглощенной некоторой поверхностью, к энергии, падающей на эту поверхность. Физический смысл совершенно ясен, но на первый взгляд к определению РКЗП не имеет никакого отношения. Именно поэтому (в силу определения РКЗП) нет никакого запрета на то, чтобы РКЗП имел значения больше 1. Больше 1 не может быть средний по поверхности стенок помещения КЗП – это противоречие теории. Но если обратиться к выводу формулы Эйринга, то там речь идет о среднем КЗП всех поверхностей, но КЗП каждой из этих поверхностей может иметь значения от 0 до 1. Если бы в помещении все поверхности имели одинаковый КЗП, то значение РКЗП было бы равным ему. Таким образом, если РКЗП материала несколько больше 1, то средний КЗП в помещении все равно будет меньше 1, здесь противоречия не возникает. Обычно материал считает эффективным звукопоглотителем, если его РКЗП превышает 0,8.

To Andrew_P
Интерпретировать РКЗП можно только с точки зрения расчета времени реверберации и с точки знания качественной оценки его звукопоглощающих свойств по грубой шкале: слабое, среднее, высокое поглощение. Если говорить об однократном отражении звука от материала, например, при анализе первых отражений, то, сколько поглотится энергии при этом отражении, по РКЗП судить нельзя (РКЗП это средний КЗП по многим событиям). Кроме этого, КЗП зависит от угла падения звуковой волны (и, строго говоря, от размеров участка, на котором этот материал смонтирован), а в РКЗП этой зависимости, конечно, нет.

To Dr.Sound
Если РКЗП измерен правильно, тогда на практике его значение может быть от 0 до 1 или чуть больше. Если он значительно больше 1, то необходимо понять почему; по крайней мере, производитель материала это должен объяснить. Иначе я бы, например, применять такой РКЗП для расчета не стал.

[Dr.Sound]

Александр и Николай, спасибо за развёрнутые ответы. С уважением.