Measurements of different acoustic conditions in small rectangular rooms

Impulse response measurements are carried out in laboratory facilities at Ecophon, Sweden, simulating a typical classroom with varying suspended ceilings and furniture arrangements. The aim of these measurements is to build a reliable database of acoustical parameters in order to have enough data to validate the new acoustical simulation tool which is under development at Danmarks Tekniske Universitet, Denmark. The different classroom configurations are also simulated using ODEON Room Acoustics software and are compared with the measurements. The resulting information is essential for the development of the acoustical simulation tool because it will enable the elimination of prediction errors, especially those below the Schroeder frequency. The surface impedance of the materials used during the experiments is measured in a Kundt’s tube at DTU, in order to characterize them as accurately as possible at the time of incorporation into the model. A brief study about porous materials frequently used in classrooms is presented. Wide diferences are found between methods of measuring absorption coefficients and local or extended assumptions. RESUMEN. Mediciones de Respuesta al Impulso son llevadas a cabo en las instalaciones con que cuenta la empresa Ecophon en su sede central de Hyllinge, Suecia. En una de sus salas, se recrean diferentes configuraciones típicas de aula, variando la altura y composición de los techos, colocando paneles absorbentes de pared e incluyendo diferentes elementos mobiliario como pupitres y sillas. Tres diferentes materiales absorbentes porosos de 15, 20 y 50 mm de espesor, son utilizados como techos suspendidos así como uno de 40 mm es utilizado en forma de paneles. Todas las medidas son realizadas de acuerdo al estándar ISO 3382, utilizando 12 combinaciones de fuente sonora y micrófono para cada configuración, así como respetando las distancias entre ellos establecidas en la norma. El objetivo de toda esta serie de medidas es crear una base de datos de parámetros acústicos tales como tiempo de reverberación, índice de claridad o índice de inteligibilidad medidos bajo diferentes configuraciones con el objeto de que éstos sirvan de referencia para la validación de una nueva herramienta de simulación acústica llamada PARISM que está siendo desarrollada en este momento en la Danmarks Tekniske Universitet de Copenhague. Esta herramienta tendrá en cuenta la fase, tanto en propagación como en reflexión, así como el comportamiento angulodependiente de los materiales y la difusión producida por las superficies. Las diferentes configuraciones de aula recreadas en Hyllinge, son simuladas también utilizando el software de simulación acústica ODEON con el fin de establecer comparaciones entre medidas y simulaciones para discutir la validez de estas ultimas. La información resultante es esencial para el desarrollo de la nueva herramienta de simulación, especialmente los resultados por debajo de la frecuencia de corte de Schroeder, donde ODEON no produce predicciones precisas debido a que no tiene en cuenta la fase ni en propagación ni en reflexión. La impedancia de superficie de los materiales utilizados en los experimentos, todos ellos fabricados por la propia empresa Ecophon, es medida utilizando un tubo de Kundt. De este modo, los coeficientes de absorción de incidencia aleatoria son calculados e incorporados a las simulaciones. Además, estos coeficientes también son estimados mediante el modelo empírico de Miki, con el fin de ser comparados con los obtenidos mediante otros métodos. Un breve estudio comparativo entre coeficientes de absorción obtenidos por diversos métodos y el efecto producido por los materiales absorbentes sobre los tiempos de reverberación es realizado. Grandes diferencias son encontradas, especialmente entre los métodos de tubo de impedancia y cámara reverberante. La elección de reacción local o extendida a la hora de estimar los coeficientes también produce grandes diferencias entre los resultados. Pese a que la opción de absorción angular es activada en todas las simulaciones realizadas con ODEON para todos los materiales, los resultados son mucho más imprecisos de lo esperado a la hora de compararlos con los valores extraidos de las medidas de Respuesta al Impulso. En salas como las recreadas, donde una superficie es mucho más absorbente que las demás, las ondas sonoras tienden a incidir en la superficie altamente absorbente desde ángulos de incidencia muy pequeños. En este rango de ángulos de incidencia, las absorciones que presentan los materiales absorbentes porosos estudiados son muy pequeñas, pese a que sus valores de coeficientes de absorción de incidencia aleatoria son altos. Dado que como descriptor de las superficies en ODEON se utiliza el coeficiente de absorción de incidencia aleatoria, los tiempos de reverberación son siempre subestimados en las simulaciones, incluso con la opción de absorción angular activada. Esto es debido a que el algoritmo que ejecuta esta opción, solo tiene en cuenta el tamaño y posición de las superficies, mientras que el comportamiento angulodependiente es diferente para cada material. Es importante destacar, que cuando la opción es activada, los tiempos simulados se asemejan más a los medidos, por lo tanto esta característica sí produce ciertas mejoras pese a no modelar la angulodependencia perfectamente. Por otra parte, ODEON tampoco tiene en cuenta el fenómeno de difracción, ni acepta longitudes de superficie menores de una longitud de onda a frecuencias medias (30 cm) por lo que en las configuraciones que incluyen absorbentes de pared, los cuales presentan un grosor de 4 cm que no puede ser modelado, los tiempos de reverberación son siempre sobreestimados. Para evitar esta sobreestimación, diferentes métodos de correción son analizados. Todas estas deficiencias encontradas en el software ODEON, resaltan la necesidad de desarrollar cuanto antes la herramienta de simulación acústica PARISM, la cual será capaz de predecir el comportamiento del campo sonoro de manera precisa en este tipo de salas, sin incrementar excesivamente el tiempo de cálculo. En cuanto a los parámetros extraidos de las mediciones de Respuesta al Impulso, bajo ninguna de las configuraciones recreadas los tiempos de reverberación cumplen con las condiciones establecidas por la regulación danesa en materia de edificación. Es importante destacar que los experimentos son llevados a cabo en un edificio construido para uso industrial, en el que, pese a contar con un buen aislamiento acústico, los niveles de ruido pueden ser superiores a los existentes dentro del edificio donde finalmente se ubique el aula. Además, aunque algunos elementos de mobiliario como pupitres y sillas son incluidos, en una configuración real de aula normalmente aparecerían algunos otros como taquillas, que no solo presentarían una mayor absorción, sino que también dispersarían las ondas incidentes produciendo un mejor funcionamiento del techo absorbente. Esto es debido a que las ondas incidirían en el techo desde una mayor variedad de ángulos, y no solo desde ángulos cercanos a la dirección paralela al techo, para los cuales los materiales presentan absorciones muy bajas o casi nulas. En relación a los otros parámetros como índice de claridad o índice de inteligibilidad extraidos de las medidas, no se han podido extraer conclusiones válidas dada la falta de regulación existente. Sin embargo, el efecto que produce sobre ellos la inclusión de techos, paneles de pared y mobiliario sí es analizada, concluyendo que, como era de esperar, los mejores resultados son obtenidos cuando todos los elementos están presentes en la sala en el mismo momento.

Physical and acoustic sediment properties of sediment cores from the eastern equatorial Atlantic

To reconstruct the deep-water circulation for the last 3.5 Ma from deep-sea sediments of the eastern equatorial Atlantic, sea floor morphology, sub-bottom reflectors and the echo character have been mapped on the basis of 3.5 kHz records and sediment cores. Physical properties of sediments and synthetic seismograms derived from them enable us to decipher reflector sequences in environments of pelagic, current-resuspended and turbidity sedimentation. The individual reflectors originate from carbonate dissolution, hiatus, coarse sand layers and interferences. Those which are related to carbonate dissolution and hiatus provide evidence of water-mass boundaries by their distribution. Five phases of different deep-water circulation can be seen in the record of th elast 3.5 Ma, and these are related to climate history: 1. Between 3.7 Ma and 2.2 Ma a strong deep-water circulation indicates a northward flow of bottom water below 4200 m (AABW = Antarctic-Bottom Water) and a southward flow of deep-water above 4200 m (NADW = North-Atlantic Deep Water). 2. Between 1.6 and 1.4 Ma a southward flow of bottom water below 4500 m and a diminished southward flow above 4500 m can be detected. This water-mass geometry can be interpreted by an expansion of the NADW-masses and a displacement of the AABW-masses during the same time. 3. Since 1.4 Ma a northward flow of a bottom-water current developed again. This current flow created a leeside sediment ridge in the southern part of the Kane Gap and furrows in the northern part of it. 4. Between 400,000 and 200,000 yrs B. P. the oceanic and atmospheric circulation increased. The strengthened oceanic circulation caused and increase in carbonate dissolution, which is documented by a traceable reflector from 2800 m to 4500 m water depth. At the same time an increase of the atmospheric circulation caused a drastic rise in the pelagic sediment accumulation (> 100 %) through an intensification of upwelling. This runs parallel with a higher oceanic productivity in the northern equatorial divergence zone and an enhanced supply of fluvial and probably eolian sediments from the Senegal and Guinea. 5. Before 10,000 yrs B. P. an erosive northward flowing bottom-water current prevailed below 4500 m water depth. After 10,000 yrs B.P. the bottom-water flow was sluggish and non erosive.

Dynamic analysis of submerged microscale plates:the effects of acoustic radiation and viscous dissipation

The aim of this paper is to study the dynamic characteristics of micromechanical rectangular plates used as sensing elements in a viscous compressible fluid. A novel modelling procedure for the plate- fluid interaction problem is developed on the basis of linearized Navier-Stokes equations and noslip conditions. Analytical expression for the fluidloading impedance is obtained using a double Fourier transform approach. This modelling work provides us an analytical means to study the effects of inertial loading, acoustic radiation and viscous dissipation of the fluid acting on the vibration of microplates. The numerical simulation is conducted on microplates with different boundary conditions and fluids with different viscosities. The simulation results reveal that the acoustic radiation dominates the damping mechanism of the submerged microplates. It is also proved that microplates offer better sensitivities (Q-factors) than the conventional beam type microcantilevers beingmass sensing platforms in a viscous fluid environment. The frequency response features of microplates under highly viscous fluid loading are studied using the present model. The dynamics of the microplates with all edges clamped are less influenced by the highly viscous dissipation of the fluid than the microplates with other types of boundary conditions.