Акустическая инженерия

редактировать

Акустическая инженерия(также известная как акустическая инженерия) - это ветвь инженерии, имеющая дело с звуком и вибрацией. Он включает применение акустики, науки о звуке и вибрации, в технике. Акустические инженеры обычно занимаются проектированием, анализом и контролем звука.

Одной из целей акустической инженерии может быть уменьшение нежелательного шума, которое упоминается как контроль шума. Нежелательный шум может оказывать значительное влияние на здоровье и благополучие животных и человека, снижать успеваемость учащихся в школах и вызывать потерю слуха. Принципы контроля шума внедряются в технологии и дизайн различными способами, в том числе контроль за счет изменения конструкции источников звука, конструкции шумозащитных экранов, звукопоглотителей, глушителей и буферных зон, а также использования средств защиты органов слуха (наушники или беруши ).

Прозрачные перегородки внутри этого зала были установлены для оптимизации звуковой проекции и воспроизведения, ключевых факторов акустической инженерии.

Но акустическая инженерия - это не только контроль шума ; он также охватывает положительное использование звука, от использования ультразвука в медицине до программирования цифровых звуковых синтезаторов, а также от проектирования концертного зала для улучшения звучания оркестра до определения звуковая система железнодорожного вокзала, чтобы объявления были разборчивыми.

Содержание

  • 1 Инженер-акустик (профессионал)
  • 2 Поддисциплины
    • 2.1 Аэроакустика
    • 2.2 Обработка аудиосигнала
    • 2.3 Архитектурная акустика
    • 2.4 Биоакустика
    • 2.5 Электроакустика
    • 2.6 Шум окружающей среды
    • 2.7 Музыкальная акустика
    • 2.8 Контроль шума
    • 2.9 Психоакустика
    • 2.10 Речь
    • 2.11 Ультразвук
    • 2.12 Подводная акустика
    • 2.13 Вибрация и динамика
  • 3 Фундаментальные науки
  • 4 Ассоциации
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Инженер-акустик (профессиональный)

Инженеры-акустики обычно имеют степень бакалавра или более высокая квалификация по акустике, физике или другой инженерной дисциплине. Практика инженера-акустика обычно требует степени бакалавра со значительным научным и математическим содержанием. Инженеры-акустики могут работать в сфере акустического консультирования, специализируясь в определенных областях, таких как архитектурная акустика, шум окружающей среды или контроль вибрации. В других отраслях инженеры-акустики могут: проектировать автомобильные звуковые системы; исследовать реакцию человека на звуки, например звуковые пейзажи городов и бытовые приборы; разрабатывать программное обеспечение для обработки аудиосигналов для микшерных пультов и проектировать громкоговорители и микрофоны для мобильных телефонов. Акустики также участвуют в научных исследованиях и понимании звука. Для некоторых должностей, таких как факультет, требуется доктор философии.

В большинстве стран степень в области акустики может быть первым шагом к профессиональной сертификации и программа на получение степени может быть сертифицирована профессиональной организацией. После завершения сертифицированной программы на получение степени инженер должен удовлетворить ряд требований, прежде чем будет сертифицирован. После сертификации инженер получает титул дипломированного инженера (в большинстве стран Содружества ).

Субдисциплины

Перечисленные субдисциплины в общих чертах основаны на кодировке PACS (Схема классификации физики и астрономии ), используемой Американским акустическим обществом.

Аэроакустика

Аэроакустика занимается тем, как шум создается движением воздуха, например, из-за турбулентности, и как звук распространяется через жидкий воздух. Аэроакустика играет важную роль в понимании того, как шум создается самолетом и ветряными турбинами, а также в изучении того, как ветер музыкальные инструменты работают.

Обработка аудиосигнала

Обработка аудиосигнала - это электронная обработка аудиосигналов с использованием аналоговой и цифровой обработки сигналов.

Обработки аудиосигналов выполняется по ряду причин, таких как:

  • для улучшения звука, например, путем применения звукового эффекта, такого как реверберация ;
  • , для удаления нежелательных шумов из сигнала, например, подавление эха в Skype ;
  • для сжатия аудиосигнала для обеспечения эффективной передачи, например перцепционное кодирование в MP3 и Opus и
  • для понимания содержания сигнала, например поиск музыкальной информации для идентификации музыкальных треков с помощью Shazam (услуга).

Аудиоинженеры разрабатывают и используют алгоритмы обработки аудиосигналов.

Архитектурная акустика

Концертный зал Диснея был тщательно спроектирован с учетом превосходных акустических качеств. Потолок концертного зала Дворца культуры (Тель-Авив) покрыт перфорированные металлические панели

Архитектурная акустика (также известная как строительная акустика) - это наука и техника достижения хорошего звука в здании. Архитектурная акустика может быть связана с достижением хорошей разборчивости речи в театре, ресторане или на вокзале, улучшением качества музыки в концертном зале или студии звукозаписи или подавлением шума, чтобы сделать офисы и дома более продуктивными и приятными для работы и жизни. Архитектурный акустический дизайн обычно выполняется консультантами по акустике.

Биоакустика

Биоакустика обычно касается научных исследований звукоизвлечения и слуха у животных. Он может включать: акустическую коммуникацию и соответствующее поведение животных и эволюцию видов; как звук издают животные; слуховые механизмы и нейрофизиология животных; использование звука для мониторинга популяций животных и влияние антропогенного шума на животных.

Электроакустика

Эта отрасль акустической инженерии занимается проектированием наушников, микрофонов, громкоговорителей, звука системы воспроизведения и записи звука. Наблюдается быстрый рост использования портативных электронных устройств, которые могут воспроизводить звук и полагаться на электроакустическую технику, например мобильные телефоны, портативные медиаплееры и планшетные компьютеры.

Этот термин также используется для обозначения набора электрокинетических эффектов, возникающих в гетерогенных жидкостях под воздействием ультразвука. Существует международный стандарт, который подробно описывает такие электроакустические эффекты.

Шум окружающей среды

На концертах на открытом воздухе, таких как Woodstock, акустический анализ имеет решающее значение для создания наилучшего впечатления. для публики и исполнителей.

Акустика окружающей среды связана с контролем шума и вибраций, вызываемых движением, самолетами, промышленным оборудованием, развлекательными мероприятиями и всем остальным, что может рассматриваться как неудобство. Инженеры-акустики, занимающиеся акустикой окружающей среды, сталкиваются с проблемой измерения или прогнозирования вероятных уровней шума, определения приемлемого уровня этого шума и определения того, как можно управлять шумом. Работы по акустике окружающей среды обычно выполняются консультантами по акустике или специалистами в области гигиены окружающей среды. Недавние исследования сделали сильный акцент на звуковых ландшафтах, позитивном использовании звука (например, фонтаны, пение птиц) и сохранении спокойствия.

Музыкальная акустика

Музыкальный акустика занимается исследованием и описанием физики музыки и ее восприятия - того, как звучит, используется в качестве музыки работы. Сюда входят: функции и конструкция музыкальных инструментов, включая электронные синтезаторы ; человеческий голос (физика и нейрофизиология пения ); компьютерный анализ музыки и композиции; клиническое использование музыки в музыкальной терапии, а также восприятие и познание музыки.

Контроль шума

Контроль шума - это набор стратегий для уменьшения шумового загрязнения за счет уменьшения шума в его источнике путем подавления распространения звука с помощью шумозащитных экранов или аналогичных средств, либо с помощью средств защиты слуха (наушники или беруши ). Контроль на источнике - самый экономичный способ борьбы с шумом. Техника контроля шума, применяемая к легковым и грузовым автомобилям, известна как шум, вибрация и резкость (NVH). Другие методы снижения шума продукта включают виброизоляцию, применение звукопоглощающих и акустических ограждений. Акустическая инженерия может выйти за рамки контроля шума, чтобы посмотреть, какой звук лучше всего подходит для продукта, например, манипулируя звуком закрытия дверей на автомобилях.

Психоакустика

Психоакустика пытается объяснить реакцию людей к тому, что они слышат, будь то раздражающий шум или красивая музыка. Во многих отраслях акустической инженерии слушатель-человек является окончательным арбитром относительно успешности проекта, например, работает ли локализация звука в системе объемного звука. «Психоакустика стремится примирить акустические стимулы и все научные, объективные и физические свойства, которые их окружают, с вызываемыми ими физиологическими и психологическими реакциями».

Речь

Речь - важная область изучения акустической инженерии, включая производство, обработку и восприятие речи. Это может включать физику, физиологию, психологию, обработку аудиосигнала и лингвистику. Распознавание речи и синтез речи - два важных аспекта машинной обработки речи. Обеспечение передачи речи разборчиво,, эффективно и с высоким качеством; в комнатах, через системы громкой связи и через телефонные системы - другие важные области исследования.

Ультразвук

Ультразвуковое изображение плода в утробе матери на 12 неделе беременности (двумерное сканирование)

Ультразвук работает со звуковыми волнами в твердых телах, жидкостях и газах на частотах, которые слишком высоки, чтобы их мог слышать обычный человек. Специализированные области включают медицинское ультразвуковое исследование (в том числе медицинское ультразвуковое исследование ), сонохимию, неразрушающий контроль, определение характеристик материалов и подводную акустику (сонар ).

Подводная акустика

Подводная акустика - это научное исследование звука в воде. Оно касается как естественного, так и искусственного звука и его генерации под водой, его распространения и восприятия звука животными..Приложения включают гидролокатор для определения местоположения подводных объектов, таких как подводные лодки, подводное общение с животными, наблюдение за температурой моря для мониторинга изменения климата и морской биологии.

Вибрация и динамика

инженеры-акустики, работающие над вибрацией, изучают движения и взаимодействия механических систем с окружающей средой, включая измерения, анализ и контроль. Это может включать: колебания грунта от железные дороги и строительство; виброизоляция уменьшить шум, попадающий в студии звукозаписи; изучение воздействия вибрации на человека (вибрация белого пальца ); контроль вибрации для защиты моста от землетрясений или моделирование распространения структурного шума через здания.

Фундаментальная наука

Хотя способ в которых звук взаимодействует с окружающей средой, часто бывает чрезвычайно сложно, существует несколько идеальных поведений звуковых волн, которые являются фундаментальными для понимания акустического дизайна. Сложное поведение звуковой волны включает поглощение, реверберацию, дифракцию и преломление. Поглощение - это потеря энергии, возникающая при отражении звуковой волны от поверхности. Подобно тому, как световые волны отражаются от поверхностей, звуковые волны также отражаются от поверхностей, и каждое отражение приводит к потере энергии. Поглощение относится как к звуку, который проходит через материал, так и к энергии, рассеиваемой им. Реверберация - это стойкость звука, вызванная повторяющимися граничными отражениями после прекращения источника звука. Этот принцип особенно важен в закрытых помещениях. Звуковые волны не только отражаются от поверхностей, но и огибают поверхности на своем пути. Этот изгиб известен как дифракция. Преломление - это еще один вид изгиба звуковой волны. Однако этот тип изгиба вызван изменениями в среде, через которую проходит волна, а не наличием препятствий на пути звуковой волны. Например, перепады температур вызывают изгиб звуковых волн. Инженеры-акустики применяют эти фундаментальные концепции вместе со сложным математическим анализом для управления звуком в различных приложениях.

Ассоциации

См. также

  • Аудиотехника
  • Категория: Акустические инженеры
  • Категория: Аудиоинженеры

Ссылки

  • Баррон, Р. (2003). Промышленный шумоподавитель и акустика. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc. Получено из CRCnetBase
  • Hemond, C. (1983). В Ингерман С. (Ред.), Инженерная акустика и борьба с шумом. Нью-Джерси: Прентис-Холл.
  • Обзор шумозащитных экранов на шоссе. Получено 1 февраля 2010 г. с сайта http://www.fhwa.dot.gov/environment/keepdown.htm
  • Kinsler, L., Frey, A., Coppens, A., & Sanders, J. (Ред.). (2000). Основы акустики (4-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
  • Клеппе, Дж. (1989). Инженерные приложения акустики. Спаркс, Невада: Artech House.
  • Мозер, М. (2009). Инженерная акустика (С. Циммерман, Р. Эллис, пер.). (2-е изд.). Берлин: Springer-Verlag.
Последняя правка сделана 2021-06-08 21:39:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте