برنامج محاكاة مجال الصوت الكبير RAYNOISE من بلجيكا

مقدمة في برنامج الصوتيات الهندسية raynois: RAYNOISE هو نظام برمجي لمحاكاة مجال الصوت على نطاق واسع تم تطويره بواسطة شركة التصميم الصوتي البلجيكية LMS. وتتمثل مهمتها الرئيسية في محاكاة السلوكيات الصوتية المختلفة للمساحات المغلقة والمساحات المفتوحة والمساحات شبه المغلقة. يمكنه محاكاة العملية الفيزيائية لانتشار الصوت بدقة ، بما في ذلك: الانعكاس المرآوي ، والانعكاس المنتشر ، وامتصاص الجدار والهواء ، والحيود والإرسال ، ويمكنه في النهاية إعادة إنشاء تأثير الاستماع لموضع الاستقبال. يمكن استخدام النظام على نطاق واسع في تصميم جودة صوت القاعة ، والتنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، وتصميم معدات التسجيل ، وتصميم نظام الصوت في الأماكن العامة مثل المطارات ومترو الأنفاق والمحطات ، وتقدير الضوضاء في الطرق والسكك الحديدية والملاعب.
المبادئ الأساسية لنظام RAYNOISE:
يمكن اعتبار نظام RAYNOISE بشكل أساسي نظاما للسمعية بجودة الصوت (للحصول على تفاصيل حول "السمع" ، انظر المرجع [1]). يعتمد بشكل أساسي على الصوتيات الهندسية. تفترض الصوتيات الهندسية أن الموجات الصوتية في بيئة صوتية تنتشر في شكل أشعة صوتية. بعد الاصطدام بوسيط أو واجهة (مثل الجدار) ، سيتم فقد جزء من طاقة شعاع الصوت. بهذه الطريقة ، يختلف أيضا وضع تراكم الطاقة للموجة الصوتية في مواقع مختلفة في مجال الصوت. إذا اعتبرت البيئة الصوتية نظاما خطيا ، فلا يمكن الحصول على التأثير الصوتي في أي موضع في البيئة الصوتية إلا من خلال خصائص مصدر الصوت من خلال معرفة الاستجابة النبضية للنظام. لذلك ، فإن الحصول على الاستجابة النبضية هو مفتاح النظام بأكمله. في الماضي ، كانت الطريقة التناظرية تستخدم في الغالب ، أي تم الحصول على الاستجابة النبضية باستخدام نموذج مصغر. منذ أواخر الثمانينيات ، مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر ، أصبحت التكنولوجيا الرقمية مهيمنة تدريجيا. يتمثل جوهر التكنولوجيا الرقمية في استخدام أجهزة الكمبيوتر متعددة الوسائط لبناء نماذج وبرنامج لحساب الاستجابات النبضية. هذه التقنية بسيطة وسريعة ولها خصائص الدقة التي لا مثيل لها من قبل التكنولوجيا التناظرية. هناك طريقتان معروفتان لحساب الاستجابات النبضية: طريقة مصدر الصورة المعكوسة (MISM) وطريقة تتبع الأشعة (RTM). كلتا الطريقتين لهما مزاياهما وعيوبهما [1]. في وقت لاحق ، تم تطوير بعض الطرق التي تجمع بينها ، مثل طريقة الشعاع المخروطي (CBM) وطريقة الشعاع الثلاثي (TBM) [1]. تستخدم RAYNOISE مزيجا من هاتين الطريقتين كتقنية أساسية لحساب الاستجابة النبضية لمجال الصوت [2].

تطبيق نظام RAYNOISE:

يمكن استخدام RAYNOISE على نطاق واسع في مجالات التنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، والصوتيات البيئية ، والصوتيات المعمارية ، وتصميم الأنظمة الحقيقية المحاكاة ، ولكن كان النية الأصلية للمصمم لا تزال صوتيات الغرفة ، أي أنها كانت تستخدم بشكل أساسي لمحاكاة الكمبيوتر لجودة صوت القاعة. لتصميم جودة صوت القاعة ، يلزم أولا إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للقاعة بدقة وسرعة ، لأنه يرتبط ارتباطا مباشرا بدقة محاكاة الكمبيوتر. يوفر نظام RAYNOISE واجهة تفاعلية سهلة الاستخدام لنمذجة الكمبيوتر. يمكن للمستخدمين إدخال نماذج ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة AutoCAD أو HYPERMESH مباشرة ، أو يمكنهم تحديد النماذج في مكتبة نماذج النظام وإكمال تعريف النموذج. تشمل الخطوات الرئيسية للنمذجة ما يلي: (1) ابدأ RAYNOISE ؛ (2) حدد النموذج ؛ (3) أدخل الأبعاد الهندسية ؛ (4) تحديد مواد وخصائص كل سطح (بما في ذلك معامل امتصاص الصوت ، وما إلى ذلك) ؛ (5) تحديد خصائص مصدر الصوت ؛ (6) تحديد حقل الاستقبال؛ (7) تعليمات أو تعريفات أخرى، مثل عدد الخطوط الصوتية التي تم النظر فيها، وعدد مستويات الانعكاس، وما إلى ذلك. يمكن للمستخدم استخدام الماوس لعرض خصائص النموذج المحدد وهياكله الداخلية من زوايا مختلفة على الشاشة (تتميز باللون). ثم يمكنك بدء الحساب. من خلال معالجة نتائج الحساب ، يمكنك الحصول على معلمات صوتية مثل مستوى ضغط الصوت ، ومستوى الصوت ، ورسم الصدى ، ووظيفة استجابة نبضات التردد لنقطة معينة في مجال الاستقبال محل الاهتمام. إذا كنت لا تزال ترغب في معرفة تأثير الاستماع لهذه النقطة ، فيمكنك أولا تحويل الاستجابة النبضية إلى وظيفة نقل بكلتا الأذنين وتحريفها مع الإشارة الجافة المسجلة في الغرفة عديمة الصدى مسبقا ، بحيث يمكنك سماع تأثير الاستماع لهذه النقطة من خلال أذنيك.

1. أصل تقنية "الحد من الضوضاء المحلية"

في الوقت الحاضر ، يعد التلوث الضوضائي شائعا في المواقع الصناعية لحقول النفط والغاز. في الصين ، يتمتع التحكم في الضوضاء بالشروط والوسائل التقنية للتحول من الحماية السلبية إلى الحماية النشطة ، ويمكن أن يبدأ في إجراء المعالجة المقابلة للمواقع عالية الضوضاء بطريقة مستهدفة. في السنوات الأخيرة ، بدأت حقول النفط التابعة لشركة البترول الوطنية الصينية في زيادة الاستثمار في معالجة مخاطر الضوضاء ، ونفذت بعض حقول النفط والغاز مشاريع معالجة الضوضاء على نطاق واسع في مواقع الإنتاج.

في حالة الاستثمار المحدود في معالجة الضوضاء ، يمكن استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر المتقدمة لتحقيق "تقليل الضوضاء المحلية" في المناطق المحلية ، والتي يمكن أن تضمن أن طرق دوريات النقاط الثابتة للعمال في العمل أقل من 85 ديسيبل (A). هذه هي تقنية "تقليل الضوضاء المحلية" في معالجة الضوضاء في صناعة النفط والغاز.

2. تقنية "الحد من الضوضاء المحلية" وبرنامج محاكاة مجال الصوت نظام RAYNOISE

عادة ، بالنسبة للتحكم في الضوضاء في محطات حقول النفط والغاز ذات الضوضاء المفرطة ، تفضل معظم الشركات الصوتية تغطية الجدران والأسقف الداخلية بامتصاصات الصوت من مختلف الهياكل والمواد ، ثم إجراء عزل صوت معقول ومعالجة تقليل الاهتزاز على المعدات التي تنبعث منها ضوضاء عالية. طالما يتم استخدام الهيكل والمواد المناسبة لمجال الصوت وخصائص جودة الصوت ، ويتم أخذ عوامل مثل التهوية وتبديد الحرارة وفحص المعدات وصيانتها في الاعتبار ، فإن مخطط التصميم أعلاه سيحقق بشكل عام تأثيرات جيدة للحد من الضوضاء. مما لا شك فيه أن هذا يتطلب دعما استثماريا كافيا. إذا كان استثمار وحدة البناء في مشاريع التحكم في الضوضاء محدودا أو أرادت استخدام استثمارات محدودة للتحكم في المزيد من الأماكن ذات الضوضاء المفرطة ، فستكون هناك حاجة إلى تقنية جديدة كدعم. وينبغي أن يعزى النضج النهائي لتكنولوجيا "الحد من الضوضاء المحلية" إلى تطبيق "نظام RAYNOISE لبرمجيات محاكاة المجال الصوتي".

برنامج محاكاة مجال الصوت نظام RAYNOISE ، وتتمثل وظيفته الرئيسية في محاكاة السلوكيات الصوتية المختلفة للمساحات المغلقة والمساحات المفتوحة والمساحات شبه المغلقة ، ويمكنه محاكاة العملية الفيزيائية لانتشار الصوت بدقة. وهذا يشمل: الانعكاس المرآوي ، والانعكاس المنتشر ، وامتصاص الجدار والهواء ، والحيود والإرسال ، ويمكنه في النهاية إعادة إنشاء تأثير الاستماع في موضع الاستقبال. يمكن استخدام النظام على نطاق واسع في محاكاة ضوضاء المنشآت الصناعية ، والتنبؤ بالضوضاء وتحليل الكبائن والقطارات وكبائن السيارات ؛ تصميم النظام الصوتي في الأماكن العامة مثل المطارات ومترو الأنفاق والمحطات والتنبؤ بالضوضاء المرورية وتحليل الطرق والسكك الحديدية والأنفاق. على سبيل المثال ، يستخدم مسرح Daqing نظام RAYNOISE لتصميم التحسين الصوتي ، وبعض نتائج المحاكاة هي كما يلي.
طريقة محاكاة التصميم الهندسي للحد من الضوضاء هي:
1. أولا ، أدخل هيكل المبنى في نمذجة الكمبيوتر وفقا لنسبة الحجم الفعلي ، ثم أدخل موضع التوزيع وقيمة الضوضاء لمصدر الضوضاء في الكمبيوتر ، وسيعكس نظام RAYNOISE بيئة مجال الصوت في هيكل المبنى (معروضة بطيف الألوان).
2. أدخل المقاييس الصوتية المختلفة ومبالغ تقليل الضوضاء في نمذجة الكمبيوتر ، وسيعكس نظام RAYNOISE التغييرات في بيئة مجال الصوت في هيكل المبنى (المحددة من خلال تغيرات اللون).
3. وفقا لمنطقة حماية العمال التي حددها الطرف أ ، اضبط موقع التثبيت وكمية المقاييس الصوتية عدة مرات وفقا للحسابات الصوتية والخبرة الهندسية ، وحدد الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة الذي يمكن أن يجعل البيئة السليمة لمنطقة الحماية تفي بالمعايير من عدة نتائج محاكاة.

يمكن لنظام RAYNOISE محاكاة توزيع مجال الصوت ومعلمات جودة الصوت بدقة شديدة وفقا للقيم المقاسة للضوضاء الفعلية ، ومحاكاة الحلول المختلفة ، والتنبؤ بتأثير تقليل الضوضاء واختباره ، والعثور على الروابط الضعيفة في التصميم ، وتحسين التصميم. قبل ذلك ، لم يكن من الممكن تحقيق تقنية "تقليل الضوضاء المحلية" في التحكم في الضوضاء فقط من خلال الحسابات الصوتية والخبرة الهندسية. من خلال تطبيق نظام RAYNOISE ، لا يتم تحقيق مفهوم تقنية "تقليل الضوضاء المحلية" فحسب ، بل يمكن أيضا إكمال أنواع مختلفة من التصميمات الصوتية بدقة.

3. حالات التطبيق
تستخدم غرفة المضخات في حقل Liaohe النفطي نظام RAYNOISE لتصميم تقليل الضوضاء.
في ظل الظروف العادية ، يتم تشغيل مضخة سطحية واحدة فقط ومضخة مياه نظيفة واحدة ، لذلك نحتاج فقط إلى إجراء تصميم للحد من الضوضاء وفقا لظروف تشغيل مضخة واحدة. بعد الكشف والتحليل في الموقع ، استخدمنا نظام RAYNOISE لتحليل طيف الضوضاء والمحاكاة الحاسوبية ، واعتمدنا بشكل أساسي تصميم تقليل الضوضاء الذي يجمع بين تركيب ممتصات الصوت في غرفة المضخة وتركيب حواجز عزل الصوت حول الجهاز. تستخدم المخططات الأربعة التالية للتحليل المقارن.
4. آفاق تقنية "الحد من الضوضاء المحلية" "فهم الصحة عندما يكون الموظفون بصحة جيدة" هو مفهوم إداري معترف به بشكل عام من قبل مديري السلامة وحماية البيئة اليوم. مع التطور الذكي للتحكم في الضوضاء وإدارتها ، ستدخل إدارة الضوضاء في المواقع الصناعية للنفط والغاز (مثل غرف المضخات وغرف الغلايات أو غرف التدفئة وغرف المروحة وغرف المحركات وغرف الضاغط وغرف المولدات وورش أنابيب النفط ومواقع الحفر وغرف العمل الداعمة ، إلخ) مرحلة جديدة من التطور تحت تأثير تقنية "الحد من الضوضاء المحلية".
التحكم في الضوضاء الصناعية
• تحديد مستوى ضغط الصوت للضوضاء الناتجة عن الآلات والمعدات في المصنع
• حساب الضوضاء المنبعثة من الآلات والمعدات إلى الغرف المجاورة أو خارج المصنع
• تقييم حلول التحكم في الضوضاء المختلفة ، مثل وسادات امتصاص الصوت ، وتخطيط الآلات والمعدات ، وتصميم المصنع ، وما إلى ذلك ، لتقليل قوة الصوت المشعة
تطبيقات الصوتيات البيئية
• تقييم تأثير الضوضاء من الطرق السريعة والمصانع وما إلى ذلك.
• تصميم حواجز وعوائق عزل الصوت المحسنة (الموضع ، الطول ، الارتفاع ، المواد ، إلخ)
تطبيقات الصوتيات الداخلية
• تقييم وقت الصدى
• تقييم وتحسين وضوح الكلام في المباني العامة (محطات مترو الأنفاق ، ومحطات المطارات ، وما إلى ذلك) المباني ومراكز التسوق الكبيرة وما إلى ذلك)
• حدد الموضع المثالي لمكبر الصوت
• وضع أنظمة إخفاء الضوضاء بشكل معقول (مثل المكتبات)
• تقليل استهلاك المواد باهظة الثمن لامتصاص الصوت لتقليل التكاليف
• أبحاث وضوح الكلام والخصوصية في المناطق المفتوحة (البنوك ، غرف التصميم ذات المخطط المفتوح ، إلخ)
• التصميم الصوتي لقاعة الحفلات الموسيقية (الوضوح ، إمكانية الوصول ، الصدى ، إلخ)
• تصميم الشاشة المنتشرة ووضعها
• مقارنة بين الحلول الصوتية لتخطيطات الغرف المختلفة
مخطط كتلة هيكلي لكل وحدة مكون
يتم شرح كل وحدة واحدة تلو الأخرى وفقا للجوانب الأربعة التالية:
نظرة عامة على الوظائف الرئيسية
واجهة المستخدم الرسومية
• واجهة رسومية تعتمد على OSF / Motif أو MS-Windows
• قوائم منسدلة بديهية
• أشرطة الأدوات مع اختصارات القائمة
• أشرطة أدوات قابلة للتخصيص
• المساعدة عبر الإنترنت
واجهات الهندسة
• تنسيق DXF ، بما في ذلك معلومات الطبقة
• يدعم معظم تنسيقات ملفات هندسة CAE
بيانات الإدخال
• يدعم إدخال الهندسة تعريف المجموعة وترقيم السمات
• اختيار النقاط ، اختيار الصندوق ، الاختيار الحر
• نماذج هندسية مغلقة و / أو مفتوحة
• امتصاص الهواء وفقا لطراز هاريس
• خصائص المواد تدعم 1/3 أوكتاف أو جدول تردد
• يدعم معامل الامتصاص ، معامل التشتت ، معامل النقل
• يتضمن قاعدة بيانات المواد
• مصادر صوت النقطة والخط واللوحة (متصلة بجوانب المضلع)
• يدعم إدخال مخطط توجيه مصدر الصوت ، جداول الإحداثيات القطبية الأفقية والرأسية
• يدعم مصادر الصوت المتماسكة / غير المتماسكة
• نقاط المجال: النقطة، الخط، السطح، الدائرة، الأسطوانة، الكرة، السداسية السطوح
تحليل وتحليل وحل
• محرك بحث فعال عن المصدر الافتراضي (الحزمة المخروطية وطريقة الشعاع الثلاثي)
• انعكاس منتشر متعدد الترتيب على أساس طريقة تتبع الأشعة الصوتية
• تصحيح الذيل المستمر
•مصدر الصوت وحيود المصدر الافتراضي
•تحليل النطاق الضيق لمصدر الصوت المتماسك
• طريقة مصدر صوت اللوحة لمحاكاة الإرسال
• معلمات الحساب القابلة للتعديل ، مثل عدد أشعة الصوت ، وعدد الانعكاسات ، والنافذة الزمنية ، وما إلى ذلك.
•حساب إحصائي سريع لزمن الصدى باستخدام متوسط المسير الحر
• الحساب المتزامن للرسم البياني القياسي ، وظيفة استجابة التردد ، جهاز صدى الصدى ، إلخ.
• سلسلة غنية من النتائج الصوتية: SPL (مستوى ضغط الصوت) ، STI (وضوح الكلام) ، RT60 (وقت صدى 60 مللي ثانية) ، إلخ.
المعالج اللاحق
•التمثيل المرئي للمواد النموذجية والنتائج الصوتية
•النتائج الرسومية: خريطة السحابة، الخط الكنتوري، مجال التشويه، إلخ.
• نتائج وظيفة استجابة التردد: مخطط منحنى XY مع خيارات مختلفة (ديسيبل مرجح ، تحويل FFT ، إلخ.)
•نتائج Echograph، التي يمكن أن ترسم مخططات مسار الأشعة الصوتية على النماذج الهندسية
التسميع
• الاستجابة النبضية بكلتا الأذنين
• خرج الالتفاف الطوري للإشارة الجافة المسجلة في غرفة عديمة الصدى: WAV و AU و AIFF وتنسيقات أخرى
ملاحظات أخرى حول هذا البرنامج:
RAYNOISE هو نظام برمجي لمحاكاة مجال الصوت على نطاق واسع تم تطويره بواسطة LMS ، وهي شركة بلجيكية للتصميم الصوتي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في محاكاة السلوكيات الصوتية المختلفة للمساحات المغلقة والمفتوحة وشبه المغلقة. يمكنه محاكاة العملية الفيزيائية لانتشار الصوت بدقة ، بما في ذلك: الانعكاس المرآوي ، والانعكاس المنتشر ، وامتصاص الجدار والهواء ، والحيود والإرسال ، ويمكنه في النهاية إعادة إنشاء تأثير الاستماع في موضع الاستقبال. يمكن استخدام النظام على نطاق واسع في تصميم جودة صوت القاعة ، والتنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، وتصميم معدات التسجيل ، وتصميم نظام الصوت في الأماكن العامة مثل المطارات ومترو الأنفاق والمحطات ، وتقدير الضوضاء في الطرق والسكك الحديدية والملاعب.
المبدأ الأساسي لنظام RAYNOISE
يمكن اعتبار نظام RAYNOISE في الواقع نظاما للسمعية بجودة الصوت (للحصول على تفاصيل حول "السمع" ، انظر المرجع [1]). يعتمد بشكل أساسي على الصوتيات الهندسية. تفترض الصوتيات الهندسية أن الموجات الصوتية في بيئة صوتية تنتشر في شكل أشعة صوتية. بعد الاصطدام بوسيط أو واجهة (مثل الجدار) ، سيتم فقد جزء من طاقة شعاع الصوت. بهذه الطريقة ، يختلف أيضا وضع تراكم الطاقة للموجة الصوتية في مواقع مختلفة في مجال الصوت. إذا اعتبرت البيئة الصوتية نظاما خطيا ، فلا يمكن الحصول على التأثير الصوتي في أي موضع في البيئة الصوتية إلا من خلال خصائص مصدر الصوت من خلال معرفة الاستجابة النبضية للنظام. لذلك ، فإن الحصول على الاستجابة النبضية هو مفتاح النظام بأكمله. في الماضي ، كانت الطريقة التناظرية تستخدم في الغالب ، أي تم الحصول على الاستجابة النبضية باستخدام نموذج مصغر. منذ أواخر الثمانينيات ، مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر ، أصبحت التكنولوجيا الرقمية مهيمنة تدريجيا. يتمثل جوهر التكنولوجيا الرقمية في استخدام أجهزة الكمبيوتر متعددة الوسائط لبناء نماذج وبرنامج لحساب الاستجابات النبضية. هذه التقنية بسيطة وسريعة ولها خصائص الدقة التي لا مثيل لها من قبل التكنولوجيا التناظرية. هناك طريقتان معروفتان لحساب الاستجابات النبضية: طريقة مصدر الصورة المعكوسة (MISM) وطريقة تتبع الأشعة (RTM). كلتا الطريقتين لهما مزاياهما وعيوبهما [1]. في وقت لاحق ، تم تطوير بعض الطرق التي تجمع بينها ، مثل طريقة الشعاع المخروطي (CBM) وطريقة الشعاع الثلاثي (TBM). تستخدم RAYNOISE هاتين الطريقتين معا كتقنية أساسية لحساب الاستجابة النبضية لمجال الصوت.
تطبيق نظام RAYNOISE
يمكن استخدام RAYNOISE على نطاق واسع في مجالات التنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، والصوتيات البيئية ، والصوتيات المعمارية ، وتصميم الأنظمة الحقيقية المحاكاة ، ولكن كان النية الأصلية للمصمم لا تزال صوتيات الغرفة ، أي أنها كانت تستخدم بشكل أساسي لمحاكاة الكمبيوتر لجودة صوت القاعة. لتصميم جودة صوت القاعة ، يلزم أولا إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للقاعة بدقة وسرعة ، لأنه يرتبط ارتباطا مباشرا بدقة المحاكاة الحاسوبية. يوفر نظام RAYNOISE واجهة تفاعلية سهلة الاستخدام لنمذجة الكمبيوتر. يمكن للمستخدمين إدخال نماذج ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة AutoCAD أو HYPERMESH مباشرة ، أو يمكنهم تحديد النماذج في مكتبة نماذج النظام وإكمال تعريف النموذج. تشمل الخطوات الرئيسية للنمذجة ما يلي: (1) ابدأ RAYNOISE ؛ (2) حدد النموذج ؛ (3) أدخل الأبعاد الهندسية ؛ (4) تحديد مواد وخصائص كل سطح (بما في ذلك معامل امتصاص الصوت ، وما إلى ذلك) ؛ (5) تحديد خصائص مصدر الصوت ؛ (6) تحديد حقل الاستقبال؛ (7) تعليمات أو تعريفات أخرى، مثل عدد الخطوط الصوتية التي تم النظر فيها، وعدد مستويات الانعكاس، وما إلى ذلك. يمكن للمستخدم استخدام الماوس لعرض خصائص النموذج المحدد وهياكله الداخلية من زوايا مختلفة على الشاشة (تتميز باللون). ثم يمكنك بدء الحساب. من خلال معالجة نتائج الحساب ، يمكنك الحصول على معلمات صوتية مثل مستوى ضغط الصوت ، ومستوى الصوت ، ورسم الصدى ، ووظيفة استجابة نبضات التردد لنقطة معينة في مجال الاستقبال محل الاهتمام. إذا كنت لا تزال ترغب في معرفة تأثير الاستماع لهذه النقطة ، فيمكنك أولا تحويل الاستجابة النبضية إلى وظيفة نقل بكلتا الأذنين وتحريفها مع الإشارة الجافة المسجلة في الغرفة عديمة الصدى مسبقا ، بحيث يمكنك سماع تأثير الاستماع لهذه النقطة من خلال أذنيك.