Акустическая инженерия
Акустическая инженерия (также известная как акустическая инженерия ) — это отрасль техники, занимающаяся звуком и вибрацией . Сюда входит применение акустики , науки о звуке и вибрации, в технологии. Инженеры-акустики обычно занимаются проектированием, анализом и контролем звука.
Одной из целей акустической инженерии может быть снижение нежелательного шума, которое называется контролем шума . Нежелательный шум может оказать существенное воздействие на здоровье и благополучие животных и людей, снизить успеваемость учащихся в школах и вызвать потерю слуха. [1] Принципы контроля шума реализуются в технологии и конструкции различными способами, включая контроль путем изменения конструкции источников звука, проектирования шумовых барьеров, звукопоглотителей, глушителей и буферных зон, а также использования средств защиты органов слуха ( наушников или беруш ).
Помимо контроля шума, акустическая инженерия также охватывает положительные аспекты использования звука, такие как использование ультразвука в медицине , программирование цифровых синтезаторов , проектирование концертных залов для улучшения звука оркестров. [2] и установка звуковых систем на железнодорожных станциях, чтобы объявления были разборчивыми . [3]
Инженер-акустик (профессионал)
[ редактировать ]Инженеры-акустики обычно имеют степень бакалавра или более высокую квалификацию в области акустики . [4] физика или другая инженерная дисциплина. 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 . [5] В других отраслях инженеры-акустики могут: разрабатывать автомобильные звуковые системы; исследовать реакцию человека на звуки, например, городские звуки и звуки бытовой техники; разработать программное обеспечение для обработки аудиосигнала для микшерных пультов, а также спроектировать громкоговорители и микрофоны для мобильных телефонов. [6] [7] Акустики также участвуют в исследовании и понимании звука с научной точки зрения. Некоторые должности, например профессорско-преподавательские, требуют наличия степени доктора философии .
В большинстве стран степень в области акустики может представлять собой первый шаг на пути к профессиональной сертификации , а программа получения степени может быть сертифицирована профессиональной организацией . После завершения сертифицированной программы получения степени инженер должен удовлетворить ряд требований, прежде чем получить сертификат. После сертификации инженеру присваивается звание дипломированного инженера (в большинстве стран Содружества ).
Субдисциплины
[ редактировать ]Перечисленные субдисциплины во многом основаны на кодировании PACS ( схема классификации физики и астрономии ), используемом Акустическим обществом Америки . [8]
Аэроакустика
[ редактировать ]Аэроакустика занимается изучением того, как шум создается движением воздуха, например, за счет турбулентности, и как звук распространяется через жидкий воздух. Аэроакустика играет важную роль в понимании того, как шум создается самолетами и ветряными турбинами , а также в изучении того, как работают духовые инструменты . [9]
Обработка аудиосигнала
[ редактировать ]Обработка аудиосигнала — это электронная манипуляция аудиосигналами с использованием аналоговой и цифровой обработки сигналов . Это делается по разным причинам, в том числе:
- для улучшения звука, например, путем применения звукового эффекта, такого как реверберация ;
- для удаления нежелательных шумов из сигнала, например эхоподавления при голосовых вызовах через Интернет ;
- для сжатия аудиосигнала для обеспечения эффективной передачи, например перцепционное кодирование в MP3 и Opus
- для понимания содержания сигнала, например, идентификации музыкальных дорожек посредством поиска музыкальной информации . [10]
Аудиоинженеры разрабатывают и используют алгоритмы обработки аудиосигналов.
Архитектурная акустика
[ редактировать ]
Архитектурная акустика (также известная как строительная акустика ) — это наука и техника, направленная на достижение хорошего звука внутри здания. [11] Архитектурная акустика может быть направлена на достижение хорошей разборчивости речи в театре, ресторане или на железнодорожном вокзале, улучшение качества музыки в концертном зале или студии звукозаписи или подавление шума, чтобы сделать офисы и дома более продуктивными и приятными для работы и жизни. [12] Архитектурное акустическое проектирование обычно выполняется консультантами по акустике. [13]
Биоакустика
[ редактировать ]Биоакустика занимается научным изучением производства звука и слуха у животных. Оно может включать в себя: акустическую коммуникацию и связанное с ней поведение животных и эволюцию видов; как животные производят звук; слуховые механизмы и нейрофизиология животных; использование звука для мониторинга популяций животных и влияние искусственного шума на животных. [14]
Электроакустика
[ редактировать ]Эта отрасль акустической техники занимается проектированием наушников, микрофонов , громкоговорителей , звуковых систем, воспроизведением и записью звука. [15] Быстро растет использование портативных электронных устройств, которые могут воспроизводить звук и основаны на электроакустической технике, например, мобильных телефонов , портативных медиаплееров и планшетных компьютеров .
Термином «электроакустика» также называют совокупность электрокинетических эффектов, возникающих в гетерогенных жидкостях под воздействием ультразвука. [16] [17]
Экологический шум
[ редактировать ]
Акустика окружающей среды занимается контролем шума и вибраций, вызванных движением транспорта, самолетами, промышленным оборудованием, развлекательными мероприятиями и всем остальным, что может считаться помехой. [1] Инженеры-акустики, занимающиеся акустикой окружающей среды, сталкиваются с проблемой измерения или прогнозирования вероятных уровней шума, определения приемлемого уровня этого шума и определения того, как шум можно контролировать. Работы по акустике окружающей среды обычно выполняются консультантами по акустике или специалистами, работающими в области гигиены окружающей среды . [13] В недавних исследовательских работах особое внимание уделялось звуковым ландшафтам , позитивному использованию звуков (например, фонтанов, пения птиц) и сохранению спокойствия . [18]
Музыкальная акустика
[ редактировать ]Музыкальная акустика занимается исследованием и описанием физики музыки и ее восприятия – того, как работают звуки , используемые в музыке . 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 . [19]
Контроль шума
[ редактировать ]Контроль шума — это набор стратегий по уменьшению шумового загрязнения путем снижения шума в его источнике, подавления распространения звука с помощью шумозащитных барьеров или аналогичных средств или использования средств защиты ушей ( наушников или затычек для ушей ). [20] Контроль источника является наиболее экономически эффективным способом обеспечения контроля шума. Технология контроля шума, применяемая в легковых и грузовых автомобилях, известна как шум, вибрация и резкость (NVH). Другие методы снижения шума продукта включают виброизоляцию , применение звукопоглотителей и акустических кожухов. Акустическая инженерия может выйти за рамки контроля шума и определить, какой звук лучше всего подходит для продукта. [21] например, управление звуком закрытия дверей автомобилей .
Психоакустика
[ редактировать ]Психоакустика пытается объяснить, как люди реагируют на то, что они слышат, будь то раздражающий шум или красивая музыка. Во многих областях акустической техники человек-слушатель является последним арбитром в отношении того, является ли конструкция успешной, например, работает ли локализация звука в системе объемного звучания . «Психоакустика стремится согласовать акустические стимулы и все научные, объективные и физические свойства, которые их окружают, с физиологическими и психологическими реакциями, которые они вызывают». [10]
Речь
[ редактировать ]Речь является основной областью исследований акустической техники, включая производство, обработку и восприятие речи. Это может включать в себя физику , физиологию , психологию , обработку аудиосигналов и лингвистику . Распознавание речи и синтез речи — два важных аспекта машинной обработки речи. Обеспечение передачи речи разборчиво , эффективно и качественно; другими важными областями обучения являются помещения, системы громкой связи и телефонные системы. [22]
Ультразвук
[ редактировать ]
Ультразвук имеет дело со звуковыми волнами в твердых телах, жидкостях и газах на частотах, слишком высоких, чтобы их мог услышать обычный человек. Специализированные области включают медицинскую ультразвуковую диагностику (включая медицинскую ультрасонографию ), сонохимию , неразрушающий контроль , определение характеристик материалов и подводную акустику ( сонары ). [23]
Подводная акустика
[ редактировать ]Подводная акустика — это научное исследование звука в воде. Он касается как естественного, так и искусственного звука, а также его генерации под водой; как он распространяется и как воспринимается звук животными. Приложения включают гидролокатор для обнаружения подводных объектов, таких как подводные лодки , подводное общение животных, наблюдение за температурой моря для мониторинга изменения климата и морскую биологию. [24]
Вибрация и динамика
[ редактировать ]Инженеры-акустики, работающие над вибрацией, изучают движения и взаимодействие механических систем с окружающей средой, включая измерения, анализ и контроль. Сюда могут входить: вибрации грунта от железных дорог и строительства; виброизоляция для снижения проникновения шума в студии звукозаписи; изучение воздействия вибрации на человека ( вибрация белого пальца ); контроль вибрации для защиты моста от землетрясений или моделирование распространения структурного звука через здания. [25]
Фундаментальная наука
[ редактировать ]Хотя способ взаимодействия звука с окружающей средой зачастую чрезвычайно сложен, существует несколько идеальных вариантов поведения звуковых волн, которые имеют основополагающее значение для понимания акустического дизайна. Сложное поведение звуковых волн включает поглощение , реверберацию , дифракцию и преломление . Поглощение — это потеря энергии, которая происходит, когда звуковая волна отражается от поверхности, и относится как к звуковой энергии, передаваемой через материал поверхности, так и рассеиваемой ею. [26] Реверберация — это сохранение звука, вызванное повторяющимися отражениями от границ после прекращения действия источника звука. Этот принцип особенно важен в закрытых помещениях. Дифракция – это огибание звуковых волн поверхностями на пути волны. Рефракция — это изгиб звуковых волн, вызванный изменениями в среде, через которую проходит волна. Например, температурные градиенты могут вызвать преломление звуковых волн. [27] Инженеры-акустики применяют эти фундаментальные концепции наряду с математическим анализом для управления звуком в различных приложениях.
Ассоциации
[ редактировать ]- Технический комитет Акустического общества Америки по инженерной акустике
- Общество аудиоинженеров
- Австралийское акустическое общество [28]
- Канадская акустическая ассоциация [29]
- Институт акустики Китайской академии наук
- Институт акустики (Великобритания)
- Датский звуковой кластер (Дания)
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Всемирная организация здравоохранения (2011). Бремя болезней из-за шума окружающей среды (PDF) . ВОЗ. ISBN 978-92-890-0229-5 .
- ^ Бэррон, Майкл (2009). Акустика зрительного зала и архитектурное проектирование . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0419245100 .
- ^ Анерт, Вольфганг (2000). Инженерия звукоусиления: основы и практика . ISBN 978-0415238700 .
- ^ Образование по акустике. «Магистр инженерной акустики, ДТУ» . Проверено 9 февраля 2018 г.
- ^ Национальная служба карьеры. «Профили должностей: Консультант по акустике» . Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Университет Солфорда. «Работа для выпускников в области акустики» . Архивировано из оригинала 6 марта 2016 года . Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Акустическое общество Америки. «Акустика и ты» . Архивировано из оригинала 8 марта 2017 г. Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Акустическое общество Америки. «PACS 2010 Regular Edition — Приложение по акустике» . Архивировано из оригинала 14 мая 2013 г. Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ да Силва, Андрей Рикардо (2009). Аэроакустика духовых инструментов: исследования и численные методы . ВДМ Верлаг. ISBN 978-3639210644 .
- ^ Перейти обратно: а б Полманн, Кен (2010). Принципы цифрового звука, шестое издание . МакГроу Хилл Профессионал. п. 336. ИСБН 9780071663472 .
- ^ Морфей, Кристофер (2001). Словарь акустики . Академическая пресса. п. 32.
- ^ Темплтон, Дункан (1993). Акустика в искусственно созданной среде: советы для группы проектировщиков . Архитектурная пресса. ISBN 978-0750605380 .
- ^ Перейти обратно: а б Национальная служба карьеры. «Профили вакансий Консультант по акустике» . .
- ^ «Технический комитет по биоакустике животных Акустического общества Америки. Что такое биоакустика? по состоянию на 23 ноября 2017 г.» . АСА. Архивировано из оригинала 6 июня 2014 года . Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ Акустическое общество Америки. «Акустика и вы (Карьера в акустике?)» . Архивировано из оригинала 4 сентября 2015 г. Проверено 21 мая 2013 г.
- ^ Духин А.С. и Гетц П.Дж. «Характеристика жидкостей, нано- и микрочастиц и пористых тел с помощью ультразвука» , Elsevier, 2017. ISBN 978-0-444-63908-0
- ^ Международный стандарт ISO 13099, части 1,2 и 3, «Коллоидные системы. Методы определения зета-потенциала», (2012).
- ^ Канг, Цзянь (2006). Городская звуковая среда . ЦРК Пресс. ISBN 978-0415358576 .
- ^ Технический комитет по музыкальной акустике (TCMU) Акустического общества Америки (ASA). «Домашняя страница ASA TCMU» . Архивировано из оригинала 13 июня 2001 г. Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ Бис, Дэвид (2009). Инженерный контроль шума: теория и практика . ISBN 978-0415487078 .
- ^ Университет Солфорда. «Чтобы продукты звучали лучше» . Архивировано из оригинала 24 июля 2013 г. Проверено 21 мая 2013 г.
- ^ Технический комитет по речевой коммуникации. «Речевое общение» . Акустическое общество Америки. Архивировано из оригинала 4 июня 2013 года . Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ Энсмингер, Дейл (2012). Ультразвук: основы, технологии и приложения . ЦРК Пресс. стр. 1–2.
- ^ Технический комитет ASA по подводной акустике. «Подводная акустика» . Архивировано из оригинала 30 июля 2013 года . Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ Технический комитет по структурной акустике и вибрации. «Технический комитет по структурной акустике и вибрации» . Архивировано из оригинала 3 ноября 2013 года . Проверено 22 мая 2013 г.
- ^ Бэррон, 2002, гл. 7.1.
- ^ Хемонд, 1983, стр. 24–44.
- ^ «Австралийское акустическое общество ABN 28 000 712 658 ACN 000 712 658» . www.acoustics.asn.au .
- ^ «Канадская акустика — Acoustique Canadienne» . caa-aca.ca .
- Бэррон, Р. (2003). Промышленный шум и акустика . Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc. Получено из CRCnetBase.
- Хемонд, К. (1983). Ингерман С. (ред.) Инженерная акустика и шумозащита . Нью-Джерси: Прентис-Холл.
- Шумоизоляционные барьеры на шоссе с первого взгляда . Получено 1 февраля 2010 г. с http://www.fhwa.dot.gov/environment/keepdown.htm . Архивировано 15 июня 2011 г. в Wayback Machine.
- Кинслер Л., Фрей А., Коппенс А. и Сандерс Дж. (ред.). (2000). Основы акустики (4-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
- Клеппе, Дж. (1989). Инженерное применение акустики . Спаркс, Невада: Artech House.
- Мозер, М. (2009). Инженерная акустика (С. Циммерман, Р. Эллис Пер.). (2-е изд.). Берлин: Springer-Verlag.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
