sciencetalk

Hoi

Ik zit met een probleem en ik kwam via google op jullie forum. Ik heb namelijk een opdracht van waar ik niet uitkom...

Het volgende moest ik doen:

Ik moest de een geluidsproef doen in een lege (!) kerk. Door het op nemen van een geluidsbestandje kon ik de nagalmtijd bekijken. Daarnaast moest ik een referentiemeting doen in een lege badkamer, en ook een in diezelfde badkamer met een persoon erin.

Uit deze laatste proef kon ik via de volgende formule de absorptiefactor van 1 persoon berekenen

Absorptiefactor = (Volume/ 6*oppervlakte) * ((1/Tvol)-(1/Tleeg))

Tvol = nagalmtijd volle badkamer

Tleeg = nagalmtijd lege badkamer ofc

Nu hebben we dus de absorptiefactor van een mens (voor 6 octaafbanden). Daarnaast hebben we ook de nagalmtijd op verschillende plaatsen in de kerk bepaald (op verschillende plaatsen, en ook weer 6 octaafbanden)

Nu is de vraag: Hoeveel bedraagd de nagalmtijd van een volle kerk? (laten we zeggen 100 of 200 mensen, en die hebben allemaal dezelfde absorptiefactor)

Ik heb al 2 pogingen gedaan. De eerste was de absorbtie factor vermenigvuldigen met de hoeveelheid mensen. maar dat leek me zeer onrealistisch want bij grote hoeveelheden mensen komt de totale absorbtiefactor boven de 1.

De 2e poging was bij bijvoorbeeld. absorbtie factor = 0,03 --> 1-(0,97^100). maar ook dit gaf een zeer hoog percentage.

Het antwoord is waarschijnlijk best makkelijk maar ik kom er even niet uit...

Hoop dat jullie kunnen helpen :eusa_whistle:

Thanks alvast

Ivo

Absorptiefactor = (Volume/ 6*oppervlakte) * ((1/Tvol)-(1/Tleeg))

Jouw formule moet zijn:

(Volume/ (6*oppervlakte)) * ((1/Tvol)-(1/Tleeg))

waarbij de oppervlakte de oppervlakte van het meetmonster is.

In feite (algemeen):

A = 0.161 * V/T

Die 0.161 is enigszins temperatuursafhankelijk. Jij gebruikt hiervoor 1/6 = 0.166.... wat iets te veel is (is vermoedelijk een stilering).

Als we dit terzijde laten dan:

Hoe bereken jij de absorptie van een persoon? Dit klopt niet.

Je gaat een persoon niet uitdrukken per m² oppervlakte van die persoon, en met een meting van 1 persoon kan je dat ook niet uitdrukken als absorptie per m² vloeroppervlakte.

Normaal druk je een persoon of:

A = aantal m² absorptie per persoon of eenheid (bij een bepaalde densiteit of bezettingsgraad)

of

A = absorptie per m2 vloeroppervlakte bij een bepaalde densiteit of bezettingsgraad.

De reden waarom is dat dergelijke 3D objecten (in dit geval personen) als die dichter bij elkaar zitten (meer mensen per m² vloeroppervlakte) in totaal per m² vloeroppervlakte wel aan een hogere absorptie geraken (uitgedrukt in A als equivalente absorptie), maar per eenheid verminderen in absorptie.

In jouw geval zou ik deze berekende equivalente absorptie gewoon per eenheid beschouwen, vermenigvuldigen met het aantal eenheden en het als een totale absorptie in je Sabine-formule verwerken, of in plaats van de standaard s*alpha (om aan A te geraken) vervangen door n*A per persoon.

Als jij je berekeningen en metingen geeft is dat makkelijker te volgen (met getalletjes).

Dat jij in problemen geraakt met een meting en resulterende berekening in een badkamer kan ik mij best voorstellen. De Sabine methode heeft op zich reeds ingebakken beperkingen. Een officiële meetkamer om tot een lower cutoff van de 100 Hz band te geraken heeft een volume van 200m3. Dus jouw waardes zijn min of meer benaderende waarden (met de nadruk op min).

Ook per m2 materiaal is het mogelijk dat metingen met de Sabine-methode boven 1 uitkomen (energetisch onmogelijk als je het definieert als het % geabsorbeerde energie versus invallende energie). Dit gaat wel erg ver.

PS: Ik heb nu niet zelf gezocht, maar op het net vindt je zeker absorptiewaarden voor personen, alleen staat er vaak niet juist gedefinieerd hoe je ze moet interpreteren (dus naar goede educatieve of ernstige sites zoeken). Dit helpt jouw waarden te checken en vergelijken.

Trouwens het effect van mensen in een kerk kan je niet los zien van het volume en totale nagalm. Dus jouw vraag zoals gesteld is onbeantwoordbaar.

Hier vindt je de origine van die factor 0.161 uit de Sabine formule (jouw gestileerde factor 1/6).

Heb ik in 2005 eens uitgewerkt (met rekenvoorbeeld bij):

Het gekke is dat deze factor in eerste instantie niet fysisch maar experimenteel ontstaan is:



En hier zie je hoe ze de metingen die jij nu uitvoert, toen uitvoerden (is een zeldzame foto uit mijn archieven).

Het is op basis van deze, nu haast grappige en amper voor te stellen, meetmethode dat Prof. Dr. W. Sabine deze formule, die tot de dag van vandaag in gebruik is, ontworpen heeft (maar niet in dit lab, maar een ongelukkige ruimte die hij ter beschikking kreeg van Harvard University, en externe ruimtes).

Die man in die kist had een schakelaar in zijn hand om die orgelpijpen en een grote mechanische schrijver te sturen. Maar die schatten de tijd voor afname van het geluidsniveau op het gehoor in.

Op dat ogenblik bestond de eenheden dB en Hz nog niet.

Zo is de meest gekende formule inzake architecturale ruimteakoestiek ontstaan.

Ik vermoed dat die foto van ergens rond 1920 is. Dit is getrokken in het 1ste architecturaal akoestisch lab die naam waardig ter wereld. Dat lab, gevestigd in Geneva, Illinois U.S.A, is nog steeds in gebruik (gemoderniseerde equipement en inrichting).

http://www.geneva.il.us/riverbnk/riverpag3.htm. Dat lab heeft een naam hoog te houden als eerste architecturaal akoestisch lab ontworpen door de Vader van de architecturale akoestiek zelf.

Ca 3 jaar geleden heb ik persoonlijk in die exacte galmkamer 'getoond op de foto hieronder' nog een aantal meetsessies geleid.

Bedankt voor je antwoord!!! Ik snap wat je bedoeld met die 0,161 factor. Ik snap dat dit misschien niet nauwkeurig genoeg is maar deze formule is ons aangereikt en daar moeten we waarschijnlijk mee werken...

Hieronder staat een screenshot van de metingen van de badkamer:



De absorptiefactor heb ik bepaald met de formule die ik je gegeven heb (ik had dezelfde formule gebruik zoals jij zei, maar alleen fout hier vermeld).

Nu heb ik ook nog de volgende gegevens even voor je:

Volume kerk: 23177 m3

Oppervlakte: 7004 m2

Gemiddelde nagalmtijd in lege toestand (250 hz als voorbeeld): 4,00 sec

Nu is de vraag om Tvol te bepalen. Nu is het niet 1, maar laten we zeggen 200 personen. Volgens mij moet er dan een handigheidje zijn om die formule om te buigen naar formule als functie voor Tvol(?) en voor die 200 personen die geluid absorberen...

Ik snap het niet helemaal. Hoop dat je me nog een beetje verder kan helpen.

Thanks nogmaals voor je antwoord!

Groeten

Ivo

Wat is voor jou die oppervlakte in jouw formule? Hoe definieer jij die?

Heb je mijn opmerking bij mijn correctie van jouw formule gelezen?

Jij bent haast met zekerheid met de Sabine methode bezig. De Sabine formules houden NERGENS rekening met de begrenzende oppervlakte van de ruimte zelf.

](*,) Die absorptiewaarden slaan dan ook nergens op. Zelfs als je die persoon naakt en nat gemeten zou hebben heeft die nog beduidend hogere absorptiewaarden ( :eusa_whistle: en in een kerk mag je, tenminste hier, alleen aangekleed binnen - even de actuele perikelen met al die brave geestelijken buiten beschouwing gelaten)

Gestileerd:

A = 1/6 * V/T (A is je totale absorptie in m2) (ik zet hier 1/6 i.p.v. van de juistere 0.161)

Dus A2 - A1 = (1/6 * V/T2) - (1/6 * V/T1)

Dat verschil deel je dan door het aantal eenheden of m², naargelang wat van toepassing is.

 

Ivo,

Het is leuk als je laat horen of je het nu begrijpt of niet, en of je zelf verder kan.

Om even nog iets duidelijk te maken.

Eric schreef:Dus A2 - A1 = (1/6 * V/T2) - (1/6 * V/T1)

Dat verschil deel je dan door het aantal eenheden of m², naargelang wat van toepassing is.

Aangezien ik in jouw geval adviseerde om je absorptie per persoon te berekenen (uiteindelijk jouw vraag ...) wordt die factor: "oppervlakte", wat dus in dit geval "eenheden" of personen zijn gelijk aan 1 en kan je deze factor dus gewoon laten vallen (delen of vermenigvuldigen met 1 doet niet veel).

Dus duidelijk: Het verschil tussen die A (totale equivalente absorptie) bij je eerste meting "voor" (badkamer leeg = A1) en je meting "na" (badkamer met persoon = A2) is dus de absorptie van die persoon.

Ik vond de link gisteren niet terug, maar de meest complete lijst die bestaat op het net inzake absorptiewaarden is gerelateerd aan een databank in Excel voor een Internationale Round Robin (reeds in 3 delen) betreffende ruimteakoestische simulatiesoftware.

The Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) is the national metrology institute providing scientific and technical services. PTB measures with the highest accuracy and reliability – metrology as the core competence.

http://www.ptb.de/en/org/1/17/173/roundrobin.htm

Dit is de Excel database met absorptiewaarden (bestaat reeds vele jaren, maar lastig te vinden):

http://www.ptb.de/en/org/1/17/173/datenbank.htm

Directe link naar Excel file (Zipped): http://www.ptb.de/de/org/1/17/173/abstab_wf.zip

Het lijkt mij echter dringend nodig dat ze deze file eindelijk eens in handen geven van iemand die serieus met Excel kan werken (ziet er niet uit zo, en flink onhandig om mee te werken).

Hier zitten meer dan 2370 materialen (of andere dingen als personen) in met hun absorptiewaarden.

Om je te helpen:

1. Selecteer blad: "selection_table"
2. Scroll blad naar boven dat rij 20 nog juist zichtbaar is
3. Selecteer cel C21
4. Ga naar Menu "Window" en activeer command "Freeze panes" (of de Nederlandstalige versie hiervan).
5. Scroll nu naar kolom AS "materiaal criteria"
6. Selecteer deze Filter en kies 11 in de lijst

Nu krijg je 104 gefilterde resultaten gerelateerd aan toehoorders, mensen in alle mogelijke ruimtes, op alle types van stoelen (incl. kerken) met diverse aantallen per m2 (bezettingsdensiteit).

Je vindt dergelijke tabellen ook in gerelateerde boeken. Ik ken echter geen lijst zo uitgebreid dan deze EN publiek toegankelijk.

Moest de kerel die deze lijst samenstelde nu ook nog iets handiger worden met Excel zou het een droomlijst zijn.

Wat jij hier aan waardes vindt is de absorptie van mensen of stoelen per m² vloeroppervlakte, dus een echte absorptiecoëfficiënt, alsof die vloer bekleed zou zijn met absorptiemateriaal (die mensen en stoelen).

Deze benadering per m2 vloeroppervlakte kan jij hoegenaamd niet ernstig afleiden uit jouw meting.

Sorry voor de ietwat late reactie.

Maar ik denk dat ik je nu redelijk snap. Ik heb gebruik gemaakt van deze formule nu:

A2 - A1 = (1/6 * V/T2) - (1/6 * V/T1)

In die eerste formule die ik je gaf (met het oppervlakte) daarbij had ik het oppervlakte van de wanden genomen. Dit is volgens jouw dus niet goed als ik je goed begrijp?

(voorhet gemak is hier de link naar de opdracht http://sts.bwk.tue.nl/7s200/opdrachten/3.3.pdf )

En die waarde die ik uit jouw formule uitkrijg is dan per persoon en niet per m2/persoon.

Ik krijg nu deze waardes ongeveer uit voor de badkamer mating:

1000 hz: 0,07

2000 hz: 0,21

4000 hz: 0,51

Deze komen iets meer in de buurt denk ik

Als ik dit nu wil vertalen naar de kerk toe dan ik dus (A2-A1) van 1 persoon. 100 personen wordt dan (a2-A1)*100?

En als ik dan diezelfde formule gebruik:

A2 - A1 = (1/6 * V/T2) - (1/6 * V/T1)

...dan zou ik dus de kerk in volle toestand moeten kunnen bepalen.

Hartstikke bedankt voor je hulp tot nu toe. Ik waardeer t echt!

We hebben van school uit alleen boek gekregen dat niet toereikend is voor deze opdracht...

Ik heb jouw opdracht nog niet bekeken maar:

Herhaling:

De basis is:

A = 1/6 * V/T

Je hebt de kerk gemeten: hebt dus T

Je hebt het Volume van de kerk berekend: Hebt dus V

Dus je kan A (equivalente absorptie in m2) berekenen.

Je kent de absorptie per persoon:

Die moet je toevoegen aan de reeds aanwezige absorptie in de kerk om de nieuwe nagalmtijd van de kerk te berekenen als x personen aanwezig zijn.

Draai bovenstaande formule om:

T = 1/6 * V/A

en A wordt hier: de A die je berekend had voor de kerk leeg + x aantal personen aan de A per persoon die je berekend had in de badkamer.

Wat zijn nu de zwakke punten:

1. De bestaande stoelen in de kerk hebben ook reeds een absorptiewaarde. Als mensen hierop gaan zitten is het niet zo dat je gewoon de som van beiden kan nemen (wat je wel doet met voorgaande methode). Mensen schermen die stoelen deels af, en in feite wordt het geheel een nieuwe combinatie.
   
    
2. Zo zijn (goede) stoelen voor theaters of concertzalen bijvoorbeeld zodanig ontworpen dat het akoestisch verschil tussen een bezette en een onbezette stoel zo klein mogelijk blijft teneinde de akoestiek in de zaal zo ongevoelig mogelijk te krijgen voor de (toevallige) bezettingsgraad.
   
    
3. Jouw meting in de badkamer heeft een twijfelachtige nauwkeurigheid (niet jouw schuld of minstens in belangrijke mate niet),
   
    
4. Verder hou jij geen rekening met een bezettingsgraad per oppervlakteeenheid en hoe dat die gepositioneerd zijn t.o.v. elkaar. De densiteit (aantal mensen) per m2 heeft wel degelijk een direct effect op de efficiency van de absorptie per persoon.
   
    
5. Bij professioneel werk gaat men rekening houden met de gangen. Door diffractie is de absorberende vloeroppervlakte groter dan de fysiek bezette vloeroppervlakte.

Ik ga hier dus uit van de veronderstelling dat jouw leraar of opdrachtgever gewoon wil kijken hoe jij tot je resultaten komt.

En hier is de bovenbeschreven methode de enige die je normaal en juist kan toepassen.

Alleen voor jezelf is het goed te beseffen dat je hier op een zeer gestileerde (maar goede) manier bezig bent.

En ik gaf je niet voor niets de referentie naar die Excel database, zodat je eens kan nakijken in hoever jouw berekeningen logisch lijken in functie van andere relatief analoge absorptiegegevens.

Het is dus zo dat absorptiewaarden van materialen slechts deels een constante eigenschap zijn van een materiaal of object, maar een eigenschap binnen een context van gegevens (v.b. positionering in het akoestisch veld, invloed op elkaar, enz. enz.).

Om een idee te geven. Juist om de invloed te onderzoeken van verschillende fenomenen heb ik eens een reeks metingen uitgevoerd met DEZELFDE absorptiematerialen in een officieel lab (nagalmkamer Univ Leuven), volgens officieel genormeerde meetprocedures.

Kijk wat de invloed kan zijn van HOE en WAAR je dezelfde materialen plaatst binnen zo'n meetkamer (hou er dan nog rekening mee dat zo'n kamer ontworpen is om de invloed hiervan te minimaliseren, daarom zijn ook deze procedures genormeerd om de vergelijkbaarheid tussen labs en metingen te optimaliseren.):



 

Oke ik ben eruit dankzij jouw ](*,)

Ik heb nu waardes gevonden die enigzins geloofwaardig zijn en waarbij ik ook denk dat de theorie en formules kloppen.

De reden dat ik er niet uit kwam is omdat de ik niet snapte wat er gebeurde, en omdat ik dacht dat dit geen goeie methode was. Maar jij bevestigd dit nu ook. Het is inderdaad niet echt een waarheidsgetrouwe meting en nogal onnauwkeurig als je het mij vraagt. Maar het eindresultaat ziet er goed uit, en dar ben ik je dankbaar voor :eusa_whistle: