Ressib-nsk.ru

Ресиб НСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет уровень звукового давления на расстоянии

Расчеты электроакустические

Задачей электроакустического расчета является определения типа громкоговорителя, его акустических и мощностных характеристик, числа и мест расположения громкоговорителей в целях получения необходимого уровня звучания и разворчивости.

В соответствии со Сводом правил СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ). Требования пожарной безопасности» звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения.

Настенные звуковые и речевые оповещатели должны располагаться таким образом, чтобы их верхняя часть была на расстоянии не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до верхней части оповещателя должно быть не менее 150 мм.

Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука.

Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука SPL (Sound Pressure Level), не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола. Полтора метра по высоте — это уровень ушей стоящего человека.

Это условие можно записать как:

SPLоп = SPLшум +15 дБ [1]

Уровни шумов нормируются. Например, Санитарными нормами Минздрава России СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Для примера приведем шумы на некоторых объектах:

Типовые уровни шумов. (дБ)

Тихие офисы, рестораны, отели (холлы)

Шумные офисы, магазины, рынки

Типографии, швейное производство

Механические цеха, автобазы, гаражи

Иными словами, при проектировании системы трансляции необходимо обеспечить уровень звукового давления на высоте 1,5 м по всей площади объекта не менее чем на 15 дБ, превышающий указанные в таблице уровни шумов.

Кстати, акустиками принять считать за нуль звука, т. е. за нуль децибел очень слабые звуки, которые не может расслышать даже самое острое ухо. По общему соглашению, за такой нулевой уровень звука условно был принят звук интенсивностью 10-6 мквт/м2, производящий давление в 0.0000204 ньютона на 1 м2.

Важной характеристикой, измеряющей способность громкоговорителя создавать звуковое давление при подведении к разъемам динамика электрической мощности, является чувствительность громкоговорителя характеристическая.

Чувствительность громкоговорителя характеристическая согласно ГОСТ Р 53575-2009. Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний – это «отношение среднего звукового давления, развиваемого громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра, к корню квадратному из подводимой электрической мощности».

В технических характеристиках громкоговорителя, как правило, указывают чувствительность как звуковое давление развиваемое громкоговорителем на рабочей оси на расстоянии 1 м при подводимой мощности 1 Вт с обязательным указанием этого условия: например, —SPL(1Вт/1м)=90 дБ.

При увеличении подводимой мощности к громкоговорителю уровень звукового давления изменяется согласно логарифмической зависимости (наблюдаем за уровнем звука на расстоянии 1 м от громкоговорителя):

Согласно нормативным требованиям превышение над шумами уровня звукового оповещения над шумами должно выполняться на всей площади объекта. Надо учитывать при этом, что уровень звукового давления громкоговорителя при удалении от него по рабочей оси на расстояние L снижается. При этом ослабление уровня звука определяется по формуле ∆SPLl=-20lg(L).

В результате критерий электроакустического расчета [1] будет выглядеть следующим образом:

SPL(1Вт/1м)+10lgPгр-20lg(L)≥ SPLшум +15 дБ

Для расчета превышения уровня звукового давления громкоговорителей над шумами на различных расстояниях используйте программу расчета.

Статьи и обзоры систем автоматизации и безопасности

01 февраля 2017

Расчёт системы звукового оповещения

Отсутствие общепринятых методик расчёта звукового давления при проектировании систем оповещения часто приводит к ошибкам проектирования (недостаточный уровень звукового давления), т.к. количество и места установки оповещателей определяются проектировщиком «на глазок». Соответственно, в случае недостаточного уровня звукового сигнала, приходится переделывать уже смонтированную систему.

Мы попробовали упростить задачу проектировщикам и монтажникам — разработали ПО для расчёта необходимого количества звуковых оповещателей в помещении, которое доступно для скачивания. Программа автоматически расчитывает минимально необходимое количество оповещателей и места их установки для настенного и потолочного вариантов крепления.

Кроме отсутствия методик, сложность при расчётах представляет отсутствие технических параметров — амплитудно-частотной харрактеристики и диаграммы направленности у подавляющего большинства звуковых и речевых оповещателей. Поэтому данное ПО предназначено только для звуковых извещателей, поскольку у большинсва из них уровень звукового давления при отклонении от оси оповещателя 90° известен и составляет -5 ÷ -10 дБ (можно изменить в программе).

Методика расчёта

Зная звуковое давление источника звука в заданном направлении Р, можно определить звуковое давление в этом направлении в расчетной точке Р1, находящейся на расстоянии L>1 м от этого источника по формуле:

Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБ выше допустимого уровня звука постоянного шума ( N ) в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола.

В расчете для нахождения звукового давления оповещателя в направлении φ  используется формула:

(3)

где Р и Р90 – звуковое давление оповещателя на расстоянии 1 м в 0° и 90° соответственно.
В соответствии с (1) и (2) получаем неравенство:

(4)

Для потолочного оповещателя неравенство (4) имеет вид (см. рис. 1):

(5)

Рассмотрим эквивалентное неравенство

Функция, стоящая в левой части неравенства (6), на интересующем нас интервале φ°[0°, 90°) возрастающая. Максимальный угол φ, при котором неравенство (6) все еще выполняется, можно найти перебором с заданной точностью. В программе максимальной угол находится с точностью до 1°. Зная радиус «зоны покрытия» R=h·tgφ , не трудно рассчитать необходимое количество оповещателей и их координаты.
Случай настенного оповещателя. При фиксированном угле φ из неравенства (4) можно выразить L:

Точка А, находящаяся на предельном расстоянии от оповещателя под углом φ к центральной оси, имеет координаты:

(10)

В программе «зона покрытия» настенного оповещателя построена по точкам уменьшением угла φ с 90° до 0° с шагом 1°.

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ ГОЧС ДЛЯ КОМПЛЕКСА ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Прямого соответствия между мощностью громкоговорителя и дальностью озвучивания не существует. Мощность — обобщающий параметр, характеризующий потребление громкоговорителя. Рассчитывая максимальное расстояние, на котором будет слышен сигнал с заданным уровнем, нужно руководствоваться таким параметром, как звуковое давление. При этом нужно учесть, что каждое удвоение расстояния приводит к уменьшению звукового давления на 6 дБ. В технической документации на громкоговорители, как правило, указывается звуковое давление, измеренное на расстоянии 1 метр.

Формула расчета звукового давления SP, создаваемого 1 громкоговорителем на расстоянии S [м] и звуковым давлением SPL [дБ]:

SP=SPL – 20 x log2 (S); где

SPL – звуковое давление, создаваемое громкоговорителем на расстоянии 1 метр при подачи на него сигнала мощностью 1 Вт (характеристика громкоговорителя),

SP – звуковое давление, создаваемое громкоговорителем в данной точке.

Для более удобного использования формулы значения log2 (S) сведены в таблицу (Значение log2)

Формула расчета звукового давления SPL при заданном звуковом давлении SP в точке на расстоянии S:

SPL= SP+ 20 x log2 (S);

При применении нескольких громкоговорителей расчёт производится по принципу суперпозиции – не зависимо для каждого громкоговорителя.

Громкоговоритель HS-30 имеет звуковое давление SPL=121 дБ. Требуется определить звуковое давление SP в точке на расстоянии 50 метров.

SP = 121 – 34 = 73,14 ≈ 87 дБ.

Необходимо рассчитать требуемое количество громкоговорителей для получения звукового давления SP=80 дБ в точке на расстоянии S= 35 м.

Рассчитываем необходимое значение SPL системы оповещения:

SPL = 80 + 31 = 111 дБ.

Подбираем громкоговорители требуемой мощности: 1 Громкоговоритель CH-522 имеет чувствительность 95 дБ. При номинальной мощности (20 Вт) звуковое давление на расстоянии 1 м составляет 108 дБ. Одного громкоговорителя CH-522 недостаточно. Суммарное значение звукового давления двух громкоговорителей CH-522 будет составлять 108 + 3 = 112 дБ.

Размещение громкоговорителей может быть произвольное, но, с экономической точки зрения, оптимальным будет применение 3 громкоговорителей (рис. 1).

Рисунок 1: Расположение громкоговорителей (одно здание длиной менее 17 метров).

Если соседние здания уже имеют систему оповещения, то громкоговорители располагают согласно рисунку 2.

Рисунок 2: Расположение громкоговорителей (несколько зданий длиной менее 17 метров).

При большой протяжённости здания ставят дополнительные громкоговорители для создания заданного звукового давления. (рис. 3 рис. 4)

Рисунок 3: Расположение громкоговорителей (длина здания более 17 метров, но менее 34 метров).

Рисунок 4: Расположение громкоговорителей (длина здания более 34 и менее 51 метра, L — длина здания).

При «геометрически неправильной» конфигурации жилого комплекса громкоговорители нужно разместить так, чтобы с любой точки территории была обеспечена прямая видимость хотя бы на один громкоговоритель с учётом ширины диаграммы направленности. Предпочтительнее применить большее количество громкоговорителей. Расстояния от громкоговорителя до предполагаемого слушателя должны быть по возможности более короткими (желательно не более 30 метров).

ВНИМАНИЕ! Данная статья подготовлена специалистами компании «АРСТЕЛ» и является интеллектуальной собственностью «АРСТЕЛ». Любые публикации данной статьи, а равно ссылки на нее возможны только с разрешения правообладателя.

Читать еще:  Что делать если топят сверху

Метод расчета системы оповещения

  • Новости
  • Статьи
  • Решения

Расчет систем звуковой трансляции

Для того, чтобы правильно выполнить р асчет системы оповещения нужно воспользоваться приведенной ниже методикой вычисления на основе материалов предоставленных компанией ТОА (Япония), признанным лидером в производстве оборудования PUBLIC ADRESS.

Расчет системы оповещения состоит из следующих шагов.

1. Определение количества громкоговорителей для обеспечения равномерного распределения звука.

С большой долей условности можно считать, что угол равномерного распределения звука (на средней частоте) у разных типов громкоговорителей составляет:

рупорный 30-40 гр.
прожекторный 30-40 гр.
настенный 75-90 гр.
потолочный 80-90 гр.

Также, по опыту установки, можно считать, что расставлять потолочные громкоговорители допускается через расстояние, равное высоте потолка (при этом равномерность звука получится довольно посредственная, но нормам НПБ удовлетворять будет. Если выполнять калькуляцию системы оповещения для равномерного озвучивания, то устанавливать громкоговорители придется через «высота потолка — рост человека»).

Настенные громкоговорители устанавливаются через расстояние, равное ширине коридора (комнаты). А рупорные и прожекторные расставляют так, чтобы места скопления людей попали в диаграмму направленности. При установке настенных и рупорных громкоговорителей требуется придерживаться правила если требуется установить несколько громкоговорителей в на одной площади, лучше установить их в центре и направить в разные стороны, чем ставить их на стенах и направлять к центру. Разборчивость и качество в последнем случае будут значительно хуже.

2. Определение уровня шума в помещении. Для этого его можно измерить или воспользоваться таблицей с примерными уровнями, для различных типов помещений.

3. Уровень трансляции должен превышать уровень шума на:

для фоновой музыки на 5-6 дБ
для аварийного оповещения на 7-10 дБ
для качественной музыки на 15-20 дБ

4. Для учета ослабления уровня звука от расстояния (в пределах диаграммы направленности) можно воспользоваться таблицей:

5. Для учета увеличения уровня звука в зависимости от подводимой мощности можно воспользоваться таблицей:

6. Рассчитаем уровень звукового давления на требуемом расстоянии можно воспользоваться упрощенной формулой:

SPL (Дб) =SPLп — SPL о + SPL у

SPL(Дб) — уровень на требуемом расстоянии в диаграмме направленности

SPL паспортноеуровень звукового давления по паспорту на расстоянии в 1м (дБ/Вт/м)

SPL ослабления — уровень ослабления в зависимости от расстояния (см. таблицу)

SPL увеличения — уровень увеличения в зависимости от подводимой мощности (см. таблицу)

Из приведенной выше формулы легко можно вычислить требуемую мощность для отдельно взятого громкоговорителя. Просуммировав мощности громкоговорителей можно вычислить суммарную мощность усилителя. Мощность усилителя рекомендуется выбирать с 20% запасом по мощности. При эксплуатации системы Вы сможете убедится в этом.

Например: есть торговое помещение размерами 20х30м с высотой потолков 3м. Требуется его озвучить фоновой музыкой, но с учетом возможности аварийного оповещения.

Для равномерного озвучивания потребуется 20:3-1 = 5 рядов по 30:3-1=9 шт. итого 45 шт.

Уровень звука на расстоянии 1, 5 м от громкоговорителя (высота потолка — рост самого низкого человека) должен быть не менее 63+7=70 дБ. Следовательно, если воспользоваться громкоговорителями АРТ-01 (Inter-M) мощностью 1 Вт, (по паспорту уровень звукового давления на расстоянии 1 м у них составляет 90 дБ.), формула приобретет вид:

SPL (Уровень звукового давления) = 90-3+0 =87 дБ. Что больше чем 70. Так, что данные громкоговорители подходят для озвучивания данного помещения. И в принципе, если необходимо только аварийное оповещение, то количество может быть еще меньше.(можно пересчитать самостоятельно).

Если-же Вам совсем не хочется утруждать себя «сложными» математическими расчетами, то воспользуйтесь какой-либо программой для расчета количества громкоговорителей, например SPA, от компании ТОА. При использовании оборудования других производителей необходимо учитывать отличие их звукового давления от выбранного типа.

Расчет с громкоговорителями

Значение и расчеты децибел

Децибел (русское обозначение: дБ; международное: dB) выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения. Децибел – не физическая величина (как, напр., метр). Использование логарифмического отношения определяет восприятие человеческим ухом гораздо лучше, чем линейные величины. К тому же оно позволяет выразить соотношение воспринимаемого звукового давления (слухового порога) к предельно переносимому звуковому давлению (болевому порогу) не как 1 : 3 000 000, а гораздо более наглядно – от 0 до 130 дБ. Общий расчет выглядит следующим образом: log (значение/заданное значение). При этом используется десятичный логарифм, обозначенный на калькуляторе символом «log». Сама единица называется «бел», десятая часть обозначается приставкой «деци-», в результате получается децибел. Он выражает соотношение мощностей. Для звукового давления, напряжения, тока используется коэффициент 20.

Соотношение мощностей в дБ:
10 x log10 (мощность/заданная мощность) или 10 x log10 (P/P)

Соотношение звукового давления, напряжения или тока в дБ:
20 x log10 (значение/заданное значение)

Для определения соотношения звукового давления используется значение слухового порога, равное 20 мкПа (микропаскалям). В этом случае заданное значение является постоянным, поэтому к «дБ» добавляется «SPL». В настоящее время появилась тенденция говорить об уровнях звукового давления, не используя «SPL». Другие ссылки:

Заданное значение

Dezibel

Следующая таблица представляет некоторую соотнесенность для расчетов физических величин и отношений между ними, а также их отношение в децибелах.

Физич Умножение Деление 1 Отрицат
Децибел Сложение Вычитание Отрицат Положит невозможно

Пример 1: Входной сигнал 1 мВ (милливольт) в усилителе повышается до выходного сигнала 1 000 мВ. Следовательно, имеет место тысячекратное усиление (1 000 : 1), или 20 x log (1 000 / 1) = +60 дБ.

Пример 2: Аттенюатор ослабляет напряжение в десять раз. Соотношение между значением на входе и выходе 0,1 / 1 = 0,1. В децибелах: 20 x log (0,1 / 1) = -20 дБ.

Пример 3: Аттенюатор (пример 2) подключен после усилителя (пример 1). Тогда общее усиление выглядит так: 1 000 x 0,1 = 100. В децибелах: 60 дБ + (-20 дБ) = 60 дБ – 20 дБ = 40 дБ.

Уровень звукового давления при определенной мощности

Если уровень звукового давления указан в дБ, его можно использовать для расчетов. Технический паспорт громкоговорителя указывает, например, для номинального уровня звукового давления (1 Вт / 1 м): 95 дБ. Это значит, что уровень звукового давления громкоговорителя при мощности 1 ватт на расстоянии 1 метр равен 95 дБ. Из приведенной таблицы можно узнать, на сколько децибел повысится уровень звукового давления громкоговорителя при указанной мощности.

Мощность (Вт)

Повышение уровня
звукового давления (дБ)

В таблице указано, что при мощности 6 ватт к 95 дБ нужно добавить 8 дБ. В итоге при мощности 6 ватт на расстоянии 1 метр получим 103 дБ SPL. Для расчета также можно использовать математическую формулу, дающую тот же результат: p1 = pn + 10 x log(P)

p1: Уровень звукового давления (дБ) pn: Номинальный уровень звукового давления (дБ) P: входная мощность (Вт)

При каждом повышении мощности в два раза уровень звукового давления повышается на 3 дБ.

Уровень звукового давления для определенного расстояния

Если необходимо рассчитать уровень звукового давления громкоговорителя на расстоянии не 1, а, например, 6 метров, то можно также воспользоваться таблицей или формулой.

Расстояние (м)12345102050100
Снижение (дБ SPL)69,5121420263440

Как показано в примере слева, из полученного значения 103 дБ нужно вычесть число, соответствующее определенному расстоянию. На расстоянии 5 метров от громкоговорителя вычитаем 14 дБ, это соответствует уровню звукового давления в 89 дБ. Для расчетов можно использовать формулу:
p = p1 — 20 x log (d)

p: Уровень звукового давления на определенном расстоянии (дБ номинальный уровень звукового давления)
d: Расстояние (м) p1: Уровень звукового давления на расстоянии 1 метр

Уровень звукового давления при указанных мощности и расстоянии до громкоговорителя

Формулы для расчета звукового давления при определенной мощности и определенном расстоянии комбинируются друг с другом. Уровень звукового давления при указанных мощности и расстоянии рассчитывается так:
p = pn + 10 x log (P) — 20 x log (d)

p: Уровень звукового давления (дБ SPL) pn: Номинальное звуковое давление громкоговорителя (дБ)
d: Расстояние до громкоговорителя (м) Р: входная мощность (Вт)

Пример: В помещении необходимо установить громкоговоритель. Наибольшее расстояние до публики составляет 8 м. Номинальный уровень звукового давления громкоговорителя равен 90 дБ 1 Вт/1 м при входной мощности 30 ватт. Каким будет уровень звукового давления при максимальном расстоянии?

Уровень звукового давления
= 90 дБ + 10 x log (30) – 20 x log (8)
= 90 дБ + 15 дБ – 18 дБ
= 87 дБ

Используя значения из двух приведенных выше таблиц (расстояние определяется как 4 м х 2 м = 8 м; умножение физических единиц отображается в виде суммирования децибел), получаем:

Уровень звукового давления
= 90 дБ + 15 дБ (при 30 Вт) – 12 дБ (при 4 м) – 6 дБ (при 2 м)
= 87 дБ

Увеличение громкости в два раза требует примерно десятикратной мощности усилителя.

Озвучивание с использованием потолочных громкоговорителей

Расстояние и минимальный уровень звукового давления между стандартными встраиваемыми в потолок громкоговорителями ТОА при различном качестве разборчивости и мощности 6 Вт:

Читать еще:  Как быстро можно прописаться в квартире

Хорошая
разборчивость

Приемлемая
разборчивость

Что такое уровень шума?

Share via
Share via
  • LinkedIn
  • Facebook
  • Twitter
  • Messenger
  • WhatsApp
  • Mail

Все машины производят шум и вибрацию. Шум – это форма энергии, которая распространяется продольными волнами в атмосфере, т. е. в упругой среде. Звуковая волна вызывает незначительные изменения давления окружающего воздуха, которые можно обнаружить с помощью чувствительных к давлению приборов (например, микрофона).

Что такое звуковая мощность и звуковое давление?

Источник звука излучает звуковую энергию, что приводит к изменению звукового давления в воздухе. Звуковая энергия здесь выступает причиной, звуковое давление – следствием. Рассмотрим следующую аналогию: электрический нагреватель излучает тепло в помещение, из-за чего меняется температура. Очевидно, что изменение температуры зависит от самого помещения. Но при одинаковой входящей мощности нагреватель вырабатывает одинаковую тепловую мощность, которая почти не зависит от окружающей среды. Между звуковой мощностью и звуковым давлением наблюдается такая же зависимость. То, что мы слышим, – это звуковое давление, но оно вызвано звуковой мощностью источника шума. Звуковая мощность измеряется в ваттах. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ), т. е. по логарифмической шкале (шкале децибелов) относительно стандартизированного эталонного значения:

Уровень звукового давления измеряется в паскалях (Па). Также уровень звукового давления можно измерять в децибелах (дБ), т. е. по логарифмической шкале (шкале децибелов) относительно стандартизированного эталонного значения:

Lp = уровень звукового давления (дБ)
p = фактическое звуковое давление (Па)
p0 = эталонное звуковое давление (20 x 10-6 Па)

Наблюдаемое звуковое давление зависит от расстояния до источника и акустических условий, в которых распространяется звуковая волна. Так, распространение шума в помещении зависит от размеров помещения и звукопоглощающей способности поверхностей. Следовательно, одно только измерение звукового давления не позволит нам правильно определить производимый машиной шум. Звуковое давление, в отличие от звуковой мощности, во многом зависит от условий окружающей среды.

Поэтому информация об уровне звукового давления всегда должна сопровождаться дополнительной информацией о расстоянии между источником шума и точкой измерения (например, в соответствии с определенным стандартом) и Постоянной Помещения для того помещения, в котором проводятся измерения. В противном случае помещение считается неограниченным (т.е. рассматривается как открытое пространство). На открытом пространстве нет стен, от которых отражаются звуковые волны, что влияет на измерение.

Что такое поглощение звука?

При соприкосновении звуковых волн с поверхностью часть волн отражается, а вторая часть поглощается материалом поверхности. Поэтому звуковое давление в данный момент времени всегда частично состоит из звука, производимого источником звука, и частично из звука, который отражается от окружающих поверхностей (после одного или нескольких отражений). Эффективность звукопоглощения зависит от материала поверхности. Как правило, эта способность выражается коэффициентом поглощения (от 0 до 1, где 0 соответствует полному отражению, а 1 – полному поглощению).

Что такое постоянная помещения, и как ее рассчитать?

Постоянная помещения описывает влияние помещения на распространение звуковых волн. Для помещения с разными поверхностями, стенами и внутренними перегородками этот показатель рассчитывается с учетом размеров и поглощающей способности поверхностей. Постоянная рассчитывается по формуле:

Расчет суммарного уровня шума нескольких источников шума в корпусе ПК

на страницах сайта

www.electrosad.ru

В современные корпуса компьютеров устанавливается множество вентиляторов имеющих различный уровень шума. Возникает вопрос, как оценить их суммарный уровень шума? Конечно, мы исходим из предпосылки, что корпус не резонирует, в нем нет других источников шума. Данный материал написан как дополнение к статье «Схемы включения вентиляторов для охлаждения системных блоков персональных компьютеров.»

Основной характеристикой звукового поля является уровень его звукового давления N

db , (1)

p – эффективное звуковое давление дин/см 2 ,

p – 2 10 -4 дин/см 2 (звуковое давление принятое за нулевой уровень).

Уровень звукового давления создаваемого отдельным вентилятором Ni обычно задается в характеристиках вентилятора. Параметр обозначается там как “Noise ”. Для этого значения по формуле (2) можно вычислить эффективное звуковое давление pi . Здесь Ni и pi параметры i -го источника шума, а i =1, 2, … n .

Напоминаю — P =2 10 -4 дин/м 2

Звуковое давление нескольких источников N суммируется по формуле (3). Поскольку в системном блоке все вентиляторы – источники шума расположены на расстоянии много меньшем контрольного расстояния для замера уровня шума ( 1м) можно считать, что формула (3) выполняется с достаточной точностью.

db , (3)

p 1, p 2, p 3 – эффективное звуковое давление, его можно получить из (1) для каждого значения N 1, N 2, N 3.

N – суммарный уровень звукового давления.

Пример расчета:

Два вентилятора с уровнем шума 45 дб и 36 дб, расположены на расстоянии 20 см. Это значит, что на расстоянии 1м. это практически точечный источник. Поэтому вычисляем эффективное звуковое давление каждого по формуле 2.

p1 = 10 ( Ni /20) p = 10 (45/20) 2 10 -4 =0,0356дин/м 2

Аналогично получаем и для вентилятора с уровнем шума 36 дб, получим P2= 0,0126 дин/м 2 .

По формуле 3 вычисляем результирующий уровень шума для этих вентиляторов.

N=20lg ( 0,0482/2 10 -4 )= 47,63 дб

В случае применения двух вентиляторов с уровнем шума по 45бд, получим суммарный уровень шума равный 51 дб.

В нашей практике, часто используется включение вентиляторов на пониженных скоростях вращения крыльчатки, при пониженном напряжении питания. Уровень шума при этом снижается. Формула описывающая зависимость уровня шума вентилятора на пониженных оборотах выглядит так:

N ш1, N ш0 результирующий и паспортный уровень шума соответственно;

ω 1, ω результирующие и паспортные скорости вращения крыльчатки.

Снижение скорости вращения вентилятора = хороший способ снизить уровень его шума, особенно когда есть запас по его производительности.

Вентиляторы применяемые в компьютерах снижают скорость вращения пропорционально питающему напряжению. Причем при управлении на постоянном токе максимальное снижение (при устойчивой работе вентилятора) до 50% от номинала. Управление скоростью вращения с помощью контроллера (ШИМ) до 30%.

Уровень шума некоторых источников.

Тихоходный вентилятор Glacial Tech GT1225EBDL1

Высокопроизводительный вентилятор AFB1212SHE

СТАТЬИ, ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Методика расчета системы громкого оповещения и трансляции

В соответствии с вступившими в силу в 2003г. новыми нормами пожарной безопасности, при проектировании требуется обеспечивать заданные уровни звука. В документе имеется ссылка на методику измерения уровня звука, но нет никаких ссылок на то, как правильно рассчитать необходимое количество и мощность громкоговорителей.

Для того, чтобы правильно рассчитать систему можно воспользоваться приведенной ниже методикой рассчета на основе материалов предоставленных компанией ТОА (Япония), признанным лидером в производстве оборудования PUBLIC ADRESS .

Попробуем расписать порядок расчета оповещения по шагам.

1. Необходимо определить количество громкоговорителей для обеспечения равномерного распределения звука.

С большой долей условности можно считать, что угол равномерного распеределения звука (на средней частоте) у разных типов громкоговорителей составляет:

  • рупорный. 30-45 о
  • прожекторный. 30-45 о
  • настенный. 75-90 о
  • потолочный. 80-90 о

Также, по опыту установки, можно считать, что расставлять потолочные громкоговорители допускается через расстояние, равное высоте потолка (при этом равномерность звука получится довольно посредственная, но нормам НПБ удволетворять будет. Если требуется равномерное озвучивание, то устанавливать придется через «высота потолка — рост человека»). Настенные громкоговорители устанавливаются через расстояние, равное ширине коридора (комнаты). А рупорные и прожекторные расставляют так, чтобы места скопления людей попали в диаграмму направленности. При установке настенных и рупорных громкоговорителей требуется придерживаться правила если требуется установить несколько грмокоговорителей в на одной площади, лучше установить их в центре и направить в разные стороны, чем ставить их на стенах и направлять к центру. Разборчивость и качество в последнем случае будут значительно хуже.

2. Определить уровень шума в помещении. Для этого его можно измерить или воспользоваться таблицей с примерными уровнями, для различных типов помещений.

Типовые уровни шумов. (Дб)

Тихие офисы, рестораны, отели (холлы)

Шумные офисы, магазины, рынки

Типографии, швейное производство

Механические цеха, автобазы, гаражи

90

3. Уровень трансляции должен превышать уровень шума на:

  • для фоновой музыки. на 5-6дБ
  • для аварийного оповещения . на 7-10дБ.
  • для качественной музыки. на 15-20дБ

4. Для учета ослабления уровня звука от расстояния (в пределах диаграммы направленности) можно воспользоваться таблицей:

Ослабление звука в зависимости от расстояния (SPL ослабления )

2510152030406080100

6142023.52629.53235.638.140

5. Для учета увеличения уровня звука в зависимости от подводимой мощности можно воспользоваться таблицей:

Увеличение уровня в зависимости от подводимой мощности (SPL увеличения )

11.53561015203050

2.64.877.81011.81314.817

6. Для рассчета уровня звукового давления на требуемом расстоянии можно воспользоваться упрощенной формулой:

SPL (Дб) =SPL паспортное — SPL ослабления + SPL увеличения

SPL (Дб) — уровень на требуемом расстоянии в диаграмме направленности

SPL паспортное — уровень звукового давления по паспорту на расстоянии в 1м (дБ/Вт/м)

SPL ослабления — уровень ослабления в зависимости от расстояния (см. таблицу)

SPL увеличения — — уровень увеличения в зависимости от подводимой мощности (см. таблицу)

Из приведенной выше формулы легко можно вычислить требуемую мощность для отдельно взятого громкоговорителя. Просуммировав мощности громкоговорителей можно вычислить суммарную мощность усилителя. Мощность усилителя рекомендуется выбирать с 20% запасом по мощности. При эксплуатации системы Вы сможете убедится в этом.

Например: есть торговое помещение размерами 20х30м с высотой потолков 3м. Требуется его озвучить фоновой музыкой, но с учетом возможности аварийного оповещения.

Для равномерного озвучивания потребуется 20:3-1 = 5 рядов по 30:3-1=9 шт. итого 45 шт.

Уровень звука на расстоянии 1, 5 м от громкоговорителя (высота потолка — рост самого низкого человека) должен быть не менее 63+7=70 дБ. Следовательно, если воспользоваться громкоговорителями АРТ-01 (Inter-M) мощностью 1 Вт, (по паспорту уровень звукового давления на расстоянии 1 м у них составляет 90 дБ.), формула приобретет вид:

SPL (Уровень звукового давления) = 90-3+0 =87 дБ. Что больше чем 70. Так, что данные громкоговорители подходят для озвучивания данного помещения. И в принципе, если необходимо только аварийное оповещение, то количество может быть еще меньше.(можно пересчитать самостоятельно).

Если-же Вам совсем не хочется утруждать себя «сложными» математическими расчетами, то всегда можно воспользоваться какой-либо программой для расчета количества громкоговорителей например от компании ТОА. При использовании оборудования других производителей необходимо учитывать отличие их звукового давления от выбранного типа. Программу расчета систем оповещения Вы сможете скачать

Раздел теории

Базовые понятия о звуке

Прежде чем мы начнем обсуждение связи между уровнем звуковой мощности и уровнем звукового давления, мы должны определить некоторые базовые понятия, такие как звуковое давление, звуковая мощность и частота.

Звуковое давление

Звуковые волны распостраняются в воздухе в виде колебаний давления. Наши уши воспринимают колебания давления как звук. Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Наименьшее звуковое давление, которое воспринимает человеческое ухо — 2*10 -5 Па, является порогом слышимости. Самое сильное звуковое давление, которое может вынести ухо (болевой порог) — 20 Па, и это считается верхней границей слышимости. Большая числовая разница, измеряемая в Па, между порогом слышимости и болевым порогом создаёт неудобства при расчете. Поэтому используется логарифмическая шкала, которая основывается на отношении действительного уровня звукового давления к порогу слышимости. Эта шкала использует в качестве единицы измерения децибел (дБ), где 0 дБ соответствует порогу слышимости, а 120 дБ соответствуют болевому порогу.

Звуковое давление уменьшается с увеличением расстояния от источника звука и зависит от акустических характеристик помещения и места нахождения источника звука.

Звуковая мощность

Звуковая мощность определяется, как количество энергии, передаваемой в единицу времени (Вт), которую испускает источник звука. Звуковая мощность не может быть измерена непосредственно и вычисляется через звуковое давление. Существует логарифмическая шкала для мощности звука, аналогичная шкале звукового давления.

Звуковая мощность не зависит от места расположения источника звука или акустических характеристик помещения и поэтому ее удобно использовать для сравнения акустических характеристик различных вентиляторов.

Частота

Количество колебаний источника звука в единицу времени относительно среднего значения определяется частотой. Частота измеряется как количество колебаний в секунду, при этом одно колебание в секунду равно 1 Герц (Гц). Большее количество колебаний в секунду, т. е. более высокая частота, дает более высокий тон.

Частоты часто подразделяются на 8 групп, известных как полосы со среднегеометрическими частотами: 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц и 8000 Гц.

Уровень звуковой мощности и уровень звукового давления

На уровень звукового давления, создаваемого источником шума, оказывает влияние уровень звуковой мощности источника, коэффициент направленности (1), расстояние до источника (2) и звукопоглощающие характеристики помещения (3).

1) Коэффициент направленности, Q

Коэффициент направленности определяет, как звук распределяется от источника. Распространение звука во всех направлениях, сферическое, означает, что Q = 1. Для диффузора, расположенного в середине стены, направленность будет полусферической Q = 2.

Q = 1 В центре помещения
Q = 2 На стене или потолке
Q = 4 Торец стены и потолка
Q = 8 В углу
Рис. 1. Коэффициенты направленности для различно расположенных источников шума

2) Расстояние от источника шума, г

г — это расстояние до источника звука в метрах.

3) Эквивалентная площадь поглощения помещения, Aeqv

Способность материалов поглощать звук называется коэффициентом поглощения а. Коэффициент поглощения может иметь значения от 0 до 1, где значение 1 соответствует полностью поглощающей поверхности, а значение 0 — полностью отражающей поверхности.

Эквивалентная площадь поглощения помещения измеряется в м2 и может быть рассчитана путем умножения площади поверхностей помещения на их соответствующие коэффициенты поглощения.

Во многих случаях проще использовать средние значения для расчета звукового поглощения в различных типах помещений, а затем также оценочное значение эквивалентной площади поглощения помещения (см. рис. 2).

3) Эффективная площадь поглощения, основанная на оценке

Если не известны коэффициенты поглощения всех поверхностей и допустимо использовать усредненный коэффициент поглощения, то можно расчитать его по графику. График построен для помещений со стандартными пропорциями, т.е. 1:1 или 5:2.

Зная объем и тип помещения, с помощью графика и таблицы 1 можно определить его среднее эквивалентное поглощение.


Рис. 2. Оценка эквивалентной площади поглощения

Средние значения коэффициентов поглощения для различных типов помещений

Радиостудии, музыкальные салоны 0,30 — 0,45
Телевизионные студии, читальные залы, склады 0,15-0,25
Жилые помещения, офисы, конференц-залы, театр ; 0,10 — 0,15
Школьные комнаты, детские сады, небольшие церкви 0,05 — 0,10
Заводы, плавательные бассейны, большие церкви 0,03 — 0,05

Расчет уровня звукового давления

С помощью вышеописанных коэффициентов теперь возможно рассчитать уровень звукового давления, если известен уровень звуковой мощности. Уровень звукового давления может быть рассчитан с помощью формулы, включающей все эти факторы, но это равенство можно также воспроизвести в форме графика.

Расчет уровня звукового давления по графику начинаем с расстояния до источника звука (г) и, учитывая коэффициент направленности (Q), получаем разницу между уровнем звуковой мощности и уровнем звукового давления для эквивалентной площади поглощения заданного помещения (А). Это значение разности добавляем к уже известному уровню звуковой мощности и получаем уровень звукового давления (см. также стр.539).

Рис. 3. Примерная оценка уровня звукового давления

Прилегающее и реверберационное пространство

Прилегающим называется пространство, где уровень шума от источника доминирует над общим уровнем шума в помещении. В реверберационном пространстве будет доминировать отраженный звук. И невозможно определить оригинальный источник звука.

При прямом распространении звук ослабевает с увеличением расстояния, в то время как отраженный звук примерно одинаков во всех частях помещения.


Рис. 4. Прямой и отраженный звук.

Время ревербераци

Время реверберации — это время, за которое уровень звука, уменьшается на 60 дБ. Это подобно эффекту эха, который образуется в тихой комнате после выключения мощного источника звука. Если время реверберации рассчитано достаточно точно, то по этой же формуле можно рассчитать и эквивалентную площадь поглощения помещения.

Сложение

График построен на основании разницы в дБ двух складываемых источников звука. Величину дБ, которая должна быть прибавлена к большему уровню, определяем по шкале у.


Рис. 5. Логарифмическое сложение

Вычитание

График построен на основании разницы в дБ между общим уровнем звука и уже известным уровнем звука. Величину дБ, которая должна быть вычтена из общего уровня звука, получаем по шкале у.


Рис. 6. Логарифмическое вычитание

Имитация слуха

Человеческое ухо имеет разную степень чувствительности к звукам различной частоты. Это означает, что звуки с высокой и низкой частотой одинаковой мощности будут распознаваться, как два разных звуковых уровня. Говоря проще, мы слышим высокочастотный звук лучше, чем звук с низкой частотой.

А — фильтр

Чувствительность слуха также зависит от силы звука. Для компенсации неравномерного восприятия звука на октавные полосы частот накладываюся корректировки, так называемые фильтры. Для уровня звукового давления ниже 55 дБ используется А-фильтр. Для уровня между 55 и 85 дБ — В-фильтр, а для уровня свыше 85 дБ — С-фильтр.


Рис. 7. Выравнивание с А-, В- или С-фильтрами

А-фильтр наиболее часто применяется в вентиляции, накладывая корректировку на каждую октавную полосу частот (см. табл. 2). Поатому значения дБ, получаемые с корректировкой А-фильтра, обозначаются как дБ(А).

Помимо фильтров, существуют также другие способы компенсировать несовершенство восприятия уха. График с NR-кривыми (Noise Rating — рейтинг шума) показывает звуковое давление и частоту звука, которая воспринимается человеческим ухом одинаково. Например, 43 дБ при 4000 Гц так же опасны, как 65 дБ при 125 Гц.

Снижение шума

Снижение шума достигается двумя способами: поглощением или отражением звука.

Затухание поглощением

— Звукоизолированные воздуховоды.
— Глушители.
— Поглощение звука самой комнатой.

Затухание отражением

— Концевое отражение (когда звук отражается от конечного диффузора назад в воздуховод).
— Разветвления или повороты (отводы, утки, отступы).

Степень глушения шума может быть рассчитана с использованием таблиц и графиков, представленных в технической документации соответствующих поставщиков.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector