Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Akusztika

    A tantárgy angol neve: Acoustics

    Adatlap utolsó módosítása: 2022. november 26.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar     		Villamosmérnöki szak, MSc, Akusztika és hangtechnika mellékspecializáció
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIMA19   2/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Fiala Péter,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://last.hit.bme.hu/hu/education/lectures/engineering-acoustics
    4. A tantárgy előadója Dr. Fiala Péter, docens, HIT
    Dr. Firtha Gergely, adjunktus, HIT
    Koller István, mestertanár, HIT
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    (TárgyEredmény( "BMEVIHIMA11", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIHIMA11", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célkitűzése az akusztika, ezen belül különösen a műszaki akusztika alapfogalmainak és ezek összefüggéseinek megismertetése, az akusztikai rendszerekben lejátszódó folyamatok bemutatása és a gyakorlati alkalmazásokhoz, mérési és tervezési tevékenységhez szükséges alapismeretek átadása. Az oktatott témakörök súlypontja a hangterjedés fizikai mechanizmusa, a hullámterjedés matematikai leírása, és a megoldások gyakorlati akusztikai problémákra való alkalmazása. A tantárgy részletesen foglalkozik a koncentrált paraméteres mechanikai és akusztikai hálózatokkal, a hangtér modális leírásával, elektroakusztikai átalakítók analízisével és tervezésével, valamint érint teremakusztikai problémákat is. 
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Előadások:

    Szabadtéri hangterjedés. A hangtér leíró paraméterei, hangnyomás, sűrűség, kitérés, sebesség, gyorsulás, specifikus impedancia, hangnyomásszint, dB-skála. A homogén akusztikai hullámegyenlet egy, és három dimenzióban idő- és frekvenciatartományban.

    A hullámegyenlet egyszerű megoldásai a változók szeparációjával: síkhullámok, hengerhullámok, gömbhullámok. Az inhomogén hullámegyenlet és megoldásai: a Green-függvény, monopólus és dipólus tere, iránykarakterisztika fogalma.

    Hanghullámok viselkedése közeghatáron. Lokálisan reaktív felületek, felületi/bemeneti impedancia fogalma. Síkhullámok visszaverődése sík felületről, reflexiós, elnyelési tényező. Visszaverődés végtelen merev falról, tükörforrások módszere.

    Kültéri lesugárzási problémák. A Kirchhoff-Helmholtz-integrál. Végtelen merev síkba ágyazott sugárzó tere, a Rayleigh-integrál. Távoltéri leírás, iránykarakterisztika. Elsugárzott teljesítmény, sugárzási impedancia, sugárzási hatékonyság fogalma.

    Síkhullám sorfejtés és alkalmazásai. Lemezek rezgései. Végtelen lemez rezgései és lesugárzott nyomástere. Véges méretű lemez módusai és lesugárzott tere, a modális szuperpozíció elve.

    Beltéri lesugárzási problémák, teremakusztika. Hullámterjedés zárt csőben, kisfrekvenciás 1D modellek. Koncentrált mechanikai paraméterek és azok összekapcsolása. Első- és magasabb fokú rezgőrendszerek analízise, akusztikai analógiák.

    Hullámterjedés zárt csőben a változók szeparációjával. 1D hangtér merev, idálisan szabad ill. szabad féltérbe való sugárzás esetén. Összetett akusztikai rendszerek tere: a Helmholtz-rezonátor jellemzői.

    Hullámterjedés zárt térben (merev falú szobában). A 3D hullámegyenlet megoldása merev falú zárt térben a változók szeparálásával, modális szuperpozícióval. Téglalap alapú szoba módusai, a módusalakok értelmezése, teljes megoldás módusokkal.

    A teremimpulzusválasz értelmezése, különböző szakaszai. A teremimpulzusválasz becslése (geometriai akusztika): tükörforrások módszere. A teremimpulzusválasz méréstechnikája.

    Zárt terek statisztikai jellemzése. EDC, és egyéb integrált RIR-energiajellemzők. Az utózengési idő, Eyring-, Sabine-modellek. Szabványos teremjellemző paraméterek.

    Zárt terek akusztikai tervezése, akusztikai anyagok. Akusztikus elnyelők elmélete. Abszorptív elnyelők jellemzői. Lemezrezonátorok jellemzői. Helmholtz-rezonátorok jellemzői. Összetett rendszerek jellemzése, a transzfermátrix-módszer. Elnyelők méréstechnikája, a Kundt-cső elmélete.

    Elektromechanikus átalakítók. A Dinamikus hangszóró. Kisfrekvenciás jellemzés: A hangszóró elektro-mechanikai helyettesítő képe, Thiele-Small paraméterek. A hangszóró átvitele. A sugárzási impedancia hatása, szabad ill. végtelen féltér esetekben. A dobozolás hatása. Nagyfrekvenciás jellemzés: körlemez módusai, a valós membrán lesugárzott tere.

    Dinamikus és kondenzátormikrofonok. A kondenzátormikrofon kisfrekvenciás helyettesítőképe. A kondenzátormikrofon nagyfrekvenciás analízise. A kondenzátormikrofon saját zaja. Szabadtéri és nyomásmikrofonok.

    Gyakorlatok:

    1. Sík- és gömbhullámú hangtér jellemzőinek számítása: hangnyomás, részecskesebesség, impedancia, teljesítmény, szintek. 


    2. Merev falba épített dugattyú hangterének számítása. Sugárzási hatékonyság, sugárzási impedancia, iránykarakterisztika. 

    1. Koncentrált paraméteres mechanikai és akusztikai rendszerek számítási feladatai. Rugalmas alátét-rezgésszigetelés méretezése. 


    2. Teremmódusok és modális szuperpozíció. Téglatest alakú termek modális viselkedése. A módusok ortogonalitása. Akusztikai reciprocitás szemléltetése. 


    2. Szobaimpulzusválaszok elemzése. Utózengési idő becslése szobaimpulzusválaszok alapján. Standard teremakusztikai paraméterek származtatása az impulzusválaszból (Clarity, Speech Intelligibility) 


    2. Akusztikus elnyelő és diffúzorok méretezése: teremakusztikai tervezési feladat. 


    2. Egyutas hangdoboz méretezése. Bass-reflex hangdoboz méretezése: számítási feladat. 

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti két óra előadás, illetve két hetente két óra tantermi gyakorlat 
    10. Követelmények

    Egy írásbeli zárthelyi sikeres teljesítése a szorgalmi időszak közepén.  

    Írásbeli és szóbeli vizsga sikeres teljesítése.  

    11. Pótlási lehetőségek A pótlási héten a félévközi zárthelyi pótolható. 
    12. Konzultációs lehetőségek A tárgy oktatóival, előre egyeztetett időpontban 
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Allan D. Pierce: Acoustics: An Introduction to Its Physical Principles and Applications. 

    Trevor Cox: Acoustic Absorbers and Diffusers: Theory, Design and Application 

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra25
    Felkészülés zárthelyire25
    Házi feladat elkészítése0
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása20
    Vizsgafelkészülés38
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Fiala Péter (docens, HIT) 

    Dr. Firtha Gergely (adjunktus, HIT) 
    Dr. Rucz Péter (adjunktus, HIT)