Inżynieria akustyczna
Inżynieria akustyczna (znana również jako inżynieria akustyczna ) to dziedzina inżynierii zajmująca się dźwiękiem i wibracjami . Obejmuje zastosowanie akustyki , nauki o dźwięku i wibracji, w technologii. Inżynierowie akustyczni zazwyczaj zajmują się projektowaniem, analizą i kontrolą dźwięku.
Jednym z celów inżynierii akustycznej może być redukcja niepożądanego hałasu, nazywana kontrolą hałasu . Niepożądany hałas może mieć znaczący wpływ na zdrowie i dobrostan zwierząt i ludzi, obniżać wyniki uczniów w szkołach i powodować utratę słuchu. Zasady kontroli hałasu są wdrażane do technologii i projektowania na różne sposoby, w tym kontrolę poprzez przeprojektowanie źródeł dźwięku, projektowanie ekranów akustycznych, pochłaniaczy dźwięku, tłumików i stref buforowych oraz stosowanie środków ochrony słuchu (nauszniki lub zatyczki do uszu ) .
Poza kontrolą hałasu, inżynieria akustyczna obejmuje również pozytywne zastosowania dźwięku, takie jak zastosowanie ultradźwięków w medycynie , programowanie syntezatorów cyfrowych , projektowanie sal koncertowych w celu wzmocnienia brzmienia orkiestr czy dopracowywanie nagłośnienia dworcowego w taki sposób, aby komunikaty były zrozumiałe .
Inżynier akustyki (zawodowy)
Inżynierowie akustyki zwykle posiadają tytuł licencjata lub wyższe kwalifikacje w dziedzinie akustyki , fizyki lub innej dyscypliny inżynierskiej . Wykonywanie zawodu inżyniera akustyka zwykle wymaga tytułu licencjata z istotnymi treściami naukowymi i matematycznymi. Inżynierowie akustyki mogą pracować w doradztwie akustycznym, specjalizując się w określonych dziedzinach, takich jak akustyka architektoniczna , hałas środowiskowy lub kontrola wibracji . W innych branżach inżynierowie akustycy mogą: projektować samochodowe systemy dźwiękowe; badać reakcje człowieka na dźwięki, takie jak miejskie pejzaże dźwiękowe i urządzenia gospodarstwa domowego; opracowywać oprogramowanie do przetwarzania sygnału audio do stołów miksujących oraz projektować głośniki i mikrofony do telefonów komórkowych. Akustycy są również zaangażowani w badanie i rozumienie dźwięku w sposób naukowy. Niektóre stanowiska, takie jak wydział, wymagają doktora filozofii .
W większości krajów dyplom z akustyki może stanowić pierwszy krok w kierunku certyfikacji zawodowej , a program studiów może być certyfikowany przez organizację zawodową . Po ukończeniu certyfikowanego programu studiów inżynier musi spełnić szereg wymagań przed uzyskaniem certyfikatu. Po uzyskaniu certyfikatu inżynier otrzymuje tytuł Chartered Engineer (w większości krajów Wspólnoty Narodów ).
Subdyscypliny
Wymienione subdyscypliny są luźno oparte na kodowaniu PACS ( Physics and Astronomy Classification Scheme ) używanym przez Acoustical Society of America .
Aeroakustyka
Aeroakustyka dotyczy tego, jak hałas jest generowany przez ruch powietrza, na przykład przez turbulencje, oraz jak dźwięk rozchodzi się w płynnym powietrzu. Aeroakustyka odgrywa ważną rolę w zrozumieniu, w jaki sposób hałas jest generowany przez samoloty i turbiny wiatrowe , a także w badaniu działania instrumentów wiatrowych .
Przetwarzanie sygnału audio
Przetwarzanie sygnału audio to elektroniczna manipulacja sygnałami audio przy użyciu analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnału . Robi się to z różnych powodów, m.in.
- wzmacnianie dźwięku, np. przez zastosowanie efektu dźwiękowego, takiego jak pogłos ;
- do usuwania niepożądanych szumów z sygnału, np. eliminowania echa w internetowych rozmowach głosowych ;
- do kompresji sygnału audio, aby umożliwić wydajną transmisję, np. kodowanie percepcyjne w MP3 i Opus
- do zrozumienia treści sygnału, np. identyfikacja utworów muzycznych poprzez wyszukiwanie informacji muzycznych .
Inżynierowie dźwięku opracowują i wykorzystują algorytmy przetwarzania sygnału audio.
Akustyka architektoniczna
Akustyka architektoniczna (znana również jako akustyka budowlana ) to nauka i inżynieria uzyskiwania dobrego dźwięku w budynku. Akustyka architektoniczna może mieć na celu osiągnięcie dobrej zrozumiałości mowy w teatrze, restauracji lub na dworcu kolejowym, poprawę jakości muzyki w sali koncertowej lub studiu nagraniowym lub tłumienie hałasu, aby biura i domy były bardziej produktywnymi i przyjemnymi miejscami do pracy i życia. Architektoniczny projekt akustyczny jest zwykle wykonywany przez konsultantów akustycznych.
Bioakustyka
Bioakustyka dotyczy badań naukowych nad wytwarzaniem dźwięku i słyszeniem u zwierząt. Może obejmować: komunikację akustyczną i związane z nią zachowanie zwierząt oraz ewolucję gatunków; w jaki sposób zwierzęta wydają dźwięk; mechanizmy słuchowe i neurofizjologia zwierząt; wykorzystanie dźwięku do monitorowania populacji zwierząt oraz wpływ hałasu powodowanego przez człowieka na zwierzęta.
Elektroakustyka
Ta dziedzina inżynierii akustycznej zajmuje się projektowaniem słuchawek, mikrofonów , głośników , systemów dźwiękowych, reprodukcją dźwięku i nagrywaniem. Nastąpił gwałtowny wzrost wykorzystania przenośnych urządzeń elektronicznych, które mogą odtwarzać dźwięk i opierają się na inżynierii elektroakustycznej, np. telefonów komórkowych , przenośnych odtwarzaczy multimedialnych i tabletów .
Termin „elektroakustyka” jest również używany do opisania zestawu efektów elektrokinetycznych zachodzących w niejednorodnych cieczach pod wpływem ultradźwięków.
Hałas środowiskowy
Akustyka środowiska dotyczy kontroli hałasu i wibracji powodowanych przez ruch uliczny, samoloty, sprzęt przemysłowy, zajęcia rekreacyjne i wszystko inne, co może być uważane za uciążliwe. Inżynierowie akustyki zajmujący się akustyką środowiskową stoją przed wyzwaniem pomiaru lub przewidywania prawdopodobnych poziomów hałasu, określenia dopuszczalnego poziomu tego hałasu i określenia, w jaki sposób można kontrolować hałas. Prace związane z akustyką środowiska są zwykle wykonywane przez konsultantów ds. akustyki lub osoby pracujące w dziedzinie zdrowia środowiskowego . Ostatnie prace badawcze położyły duży nacisk na pejzaże dźwiękowe , pozytywne wykorzystanie dźwięku (np. fontanny, śpiew ptaków) oraz zachowanie spokoju .
Akustyka muzyczna
Akustyka muzyczna zajmuje się badaniem i opisywaniem fizyki muzyki oraz jej percepcji – jak działają dźwięki wykorzystywane jako muzyka . Obejmuje to: funkcję i konstrukcję instrumentów muzycznych, w tym syntezatorów elektronicznych ; głos ludzki ( fizyka i neurofizjologia śpiewu ) ; komputerowa analiza muzyki i kompozycji; kliniczne zastosowanie muzyki w muzykoterapii oraz percepcja i poznanie muzyki .
Kontrola hałasu
Kontrola hałasu to zestaw strategii mających na celu zmniejszenie zanieczyszczenia hałasem poprzez redukcję hałasu u jego źródła, poprzez hamowanie rozprzestrzeniania się dźwięku za pomocą ekranów dźwiękochłonnych lub podobnych lub poprzez stosowanie środków ochrony słuchu ( nauszniki lub zatyczki do uszu ). Kontrola u źródła jest najbardziej opłacalnym sposobem zapewnienia kontroli hałasu. Inżynieria kontroli hałasu stosowana w samochodach osobowych i ciężarowych jest znana jako hałas, wibracje i szorstkość (NVH). Inne techniki zmniejszania hałasu wytwarzanego produktu obejmują izolację drgań , stosowanie akustycznych osłon dźwiękochłonnych i akustycznych. Inżynieria akustyczna może wykraczać poza kontrolę hałasu, aby sprawdzić, jaki dźwięk jest najlepszy dla produktu, na przykład manipulując dźwiękiem zamykania drzwi w samochodach .
Psychoakustyka
Psychoakustyka próbuje wyjaśnić, jak ludzie reagują na to, co słyszą, niezależnie od tego, czy jest to irytujący hałas, czy piękna muzyka. W wielu gałęziach inżynierii akustycznej słuchacz jest ostatecznym arbitrem decydującym o tym, czy projekt się powiedzie, na przykład, czy lokalizacja dźwięku działa w systemie dźwięku przestrzennego . „Psychoakustyka stara się pogodzić bodźce akustyczne i wszystkie otaczające je naukowe, obiektywne i fizyczne właściwości z wywoływanymi przez nie reakcjami fizjologicznymi i psychologicznymi”.
Przemówienie
Mowa jest głównym obszarem badań inżynierii akustycznej, w tym produkcji, przetwarzania i percepcji mowy. Może to obejmować fizykę , fizjologię , psychologię , przetwarzanie sygnału audio i językoznawstwo . Rozpoznawanie mowy i synteza mowy to dwa ważne aspekty maszynowego przetwarzania mowy. Zapewnienie, że mowa jest przekazywana w sposób zrozumiały , wydajny i wysokiej jakości; w pokojach, za pośrednictwem systemów nagłośnieniowych i systemów telefonicznych to inne ważne obszary badań.
Ultradźwięki
Ultradźwięki zajmują się falami dźwiękowymi w ciałach stałych, cieczach i gazach o częstotliwościach zbyt wysokich, aby przeciętny człowiek mógł je usłyszeć. Obszary specjalistyczne obejmują ultradźwięki medyczne (w tym ultrasonografię medyczną ), sonochemię , badania nieniszczące , charakterystykę materiałów i akustykę podwodną ( sonary ).
Akustyka podwodna
Akustyka podwodna to naukowe badanie dźwięku w wodzie. Dotyczy dźwięku zarówno naturalnego, jak i sztucznego oraz jego generowania pod wodą; jak się rozprzestrzenia i jak odbiera dźwięk przez zwierzęta. Zastosowania obejmują sonar do lokalizowania zanurzonych obiektów, takich jak łodzie podwodne , komunikację podwodną zwierząt, obserwację temperatury mórz w celu monitorowania zmian klimatycznych oraz biologię morską.
Wibracja i dynamika
Inżynierowie akustycy pracujący nad wibracjami badają ruchy i interakcje systemów mechanicznych z ich otoczeniem, w tym pomiary, analizę i kontrolę. Może to obejmować: drgania gruntu powodowane przez tory kolejowe i budownictwo; izolacja drgań w celu zmniejszenia hałasu przedostającego się do studiów nagraniowych; badanie wpływu wibracji na ludzi ( wibracyjny biały palec ); kontroli drgań w celu ochrony mostu przed trzęsieniami ziemi lub modelowania propagacji dźwięku materiałowego w budynkach.
Nauka podstawowa
Chociaż sposób, w jaki dźwięk oddziałuje z otoczeniem, jest często niezwykle złożony, istnieje kilka idealnych zachowań fal dźwiękowych, które mają fundamentalne znaczenie dla zrozumienia projektu akustycznego. Złożone zachowania fal dźwiękowych obejmują pochłanianie , pogłos , dyfrakcję i załamanie . Absorpcja to utrata energii, która występuje, gdy fala dźwiękowa odbija się od powierzchni i odnosi się zarówno do energii dźwiękowej przenoszonej przez materiał powierzchni, jak i przez nią rozpraszanej. Pogłos to utrzymywanie się dźwięku spowodowane powtarzającymi się odbiciami granicznymi po ustaniu źródła dźwięku. Ta zasada jest szczególnie ważna w pomieszczeniach zamkniętych. Dyfrakcja to uginanie się fal dźwiękowych wokół powierzchni na drodze fali. Refrakcja to ugięcie fal dźwiękowych spowodowane zmianami w ośrodku, przez który przechodzi fala. Na przykład gradienty temperatury mogą powodować załamanie fali dźwiękowej. Inżynierowie akustyczni stosują te podstawowe koncepcje wraz z analizą matematyczną do sterowania dźwiękiem w różnych zastosowaniach.
Wspomnienia
- Acoustical Society of America Komitet Techniczny ds. Akustyki Inżynierskiej
- Towarzystwo Inżynierii Dźwięku
- Australijskie Towarzystwo Akustyczne
- Kanadyjskie Stowarzyszenie Akustyczne
- Instytut Akustyki Chińskiej Akademii Nauk
- Instytut Akustyki (Wielka Brytania)
Zobacz też
- Barron, R. (2003). Hałas przemysłowy i akustyka . Nowy Jork: Marcel Dekker Inc. Źródło CRCnetBase
- Hemond, C. (1983). W Ingerman S. (red.), Inżynieria akustyki i kontroli hałasu . New Jersey: Prentice Hall.
- Ekrany akustyczne ruchu drogowego w skrócie . Pobrano 1 lutego 2010 z http://www.fhwa.dot.gov/environment/keepdown.htm Zarchiwizowane 15.06.2011 w Wayback Machine
- Kinsler, L., Frey, A., Coppens, A., & Sanders, J. (red.). (2000). Podstawy akustyki (wyd. 4). Nowy Jork: John Wiley and Sons.
- Kleppe, J. (1989). Inżynierskie zastosowania akustyki . Sparks, Nevada: Artech House.
- Moser, M. (2009). Akustyka inżynierska (S. Zimmerman, R. Ellis Trans.). (wyd. 2). Berlin: Springer-Verlag.
|
Specjalizacje i Interdyscyplinarność |
|
 |
||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wykształcenie inżynierskie | ||||||||||||
| powiązane tematy | ||||||||||||
| Glosariusze | ||||||||||||
| Inżynieria akustyczna | ||
|---|---|---|
| Psychoakustyka | ||
| Częstotliwość i wysokość dźwięku | ||
| akustyków | ||
| powiązane tematy | ||
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
