Измерение звукового давления. Методика расчета системы громкого оповещения и трансляции. Особенности восприятия человеком
УРОВЕНЬ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ
Звуковые волны распространяются в воздухе в виде колебаний давлений. Звуковое давление -это ощущение звука на слух Звуковое давление измеряется в паскалях, (Па). Наименьшее звуковое давление, которое воспринимает человеческое ухо (порог слышимости), составляет 2*10в -5степени. Наибольшее давление (болевой порог) составляет 20 Па. Большая разница между порогом слышимости и болевым порогом создает неудобство при использовании, поэтому используется логарифмическая шкала, равная отношению звукового давления вблизи источника к порогу слышимости. Уровень звукового давления определяется по формуле;
Это движение приводит к изменению емкости капсулы микрофона, таким образом преобразуя изменения звукового давления в электрический сигнал, который усиливается и далее обрабатывается в блоке. Уровень звукового давления в децибелах отображается вместе с другой необходимой информацией. Стандарты делят измерители уровня звука на два класса. Оба имеют одинаковую функциональность. Их различие заключается только в допущениях на ошибку. Инструменты класса 1 лучше, чем приборы класса 2, потому что они имеют более широкий диапазон частот и более жесткие допуски.
где Р1-звуковое давление вблизи источника.Па;
P0 пороговая величина звукового давления Па.
Р0=2*10в-5степени Па.
Уровень звукового давления замеряется специальным прибором- ШУМОМЕРОМ. В отличие от уровня звуковой мощности, уровень звукового давления не является фиксированной величиной. На его формирование влияют многочисленные внешние факторы, зависящие от тех условий, в которых производилось замерение. Оснавными показателями являются расстояние до устоновки, размеры и форма помещения, наличие возможных отражающих поверхностей, высота расположения шумомера над поверхностью во время замера и т. д. определить уровень звуковой мощности, зная уровень звукового давления на вооброжаемой поверхности, окружающей источник (идя наоборот- зная мощность, можно определить уровень звукового давления), можно по приближонному соотношению между уровнем звуковой мощности и среднем уровнем звукового давления:
Класс 1 метр также намного дороже. Где вам нужен инструмент класса 2 или класса 1, зависит от приложения, для которого вы используете инструмент. Для многих измерений класс 2 метра будет делать. Например, если вам нужна оценка уровня звукового давления на рок-концерте, чтобы убедиться, что он находится в допустимом пределе, инструмент класса 2 будет в порядке. Однако, если вы собираетесь использовать измеритель звукового давления, чтобы предоставить доказательства суду, то используемый вами счетчик должен соответствовать спецификациям класса 1 метров.
где: Lw- звуковая мощность, ДБ;
LPcp средний уровень звукового давления, дБ;
S - площадь излучения, метров квадратных.
Уравнение справидливо при определении звукового давления в свободном звуковом поле, когда отсутствует влиение отражения звука от стен помещения, при следующих условиях: источник шума представляет собой точечный источник, размерами которого можно пренебречь; поверхность, на которой определяется звуковое давление, представляет собой сферу (или соответствующую часть сферы, когда оборудование стоит на полу или в непосредственной близости от стенки или угла помещения), центр сферы совпадает с акустическим центром источника шума. Если положение центра точно не известно, то считают, что он совпадает с геометрический центром; расстояние от акустического центра до сферы равно или больше удвоенного максимального габарита установки; источник шума имеет равномерную направленность излучения.
Все измерители уровня звука должны регулярно калиброваться. Все звуковые измерители включают фильтр с частотным весом. А-фильтр всегда должен использоваться для измерения шума в рабочей среде. Однако, согласно последним стандартам, в настоящее время он предусмотрен для всех уровней звукового давления. Любой переносной измеритель уровня звука состоит из следующих частей.
Микрофон, как правило, конденсатор, так как он обеспечивает плоскую частотную характеристику, может использоваться в экстремальных температурах и нечувствителен к вибрациям. Фильтры для частотного анализа, используемые для представления результата измерения в качестве частотного спектра. Усилитель среднего квадрата. необходимо, потому что измеряемые звуки часто меняются. Аналого-цифровой преобразователь.
- Секция обработки, состоящая из фильтров.
- Фильтры светофильтров.
Администрация сайта выражает огромную благодарность "Системы вентиляции и кондиционирования" теория и практика изд. евроклимат 2008 Ананьев В.А. Балуева Л.Н. Мурашко В.П. За предоставление этой информации.
Отдельное спасибо алекса!
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 .
Громкость, мощность, звуковое давление
Изменения звукового давления в воздухе в течение каждой секунды определяются как «частота», которая измеряется в герцах. Одна частота представляет собой чистый тон, а набор более частот - звук. Частота определяет высоту звука. Звуковое давление представляет собой соотношение между прочностью и поверхностью, которое измеряется в Ньютоне на квадратный метр. Однако единица измерения, обычно используемая для ее выражения, - Паскаль.
Схема распространения звуковых частот
Частоты слышимых звуков от человеческого уха варьируются от 20 Гц до 000 Гц. Это соответствует соотношению 1: колебания давления воздуха противоположны атмосферному давлению, которое имеет значение 000 Па. Поэтому человеческое ухо является высокочувствительным измерительным прибором. В технике звук измеряется с помощью фонометра, который является инструментом, благодаря которому благодаря микрофону колебания давления воздуха преобразуются в электрические сигналы.
Попробуем расписать порядок расчета оповещения по шагам.
1. Необходимо определить количество громкоговорителей для обеспечения равномерного распределения звука.
- 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.
Диапазон звуковых давлений, встречающихся в исследовании контроля шума, настолько широк, что полезно использовать логарифмический масштаб, который может осмыслить весь диапазон. Он представлен уровнем звукового давления, который выражается в децибелах и является логарифмическим соотношением между измеренным звуковым давлением и эталонным звуковым давлением. С помощью этого выражения диапазон значений давления уменьшается до диапазона в диапазоне от 0 дБ до 120 дБ, что приводит к значительно более читаемому масштабу.
Логарифмическая депрессия звукового давления на уровне также более точно отражает систему обработки звука человеческого уха. Уравнение уровня звукового давления. Р0 = опорное звуковое давление = самое низкое слышимый звук давление на 1. Другими причинами могут быть инфекции, поражения, болезни, наркотики или врожденные заболевания.
2. Определить уровень 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 5-6дБ
- 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:
Кроме того, по мере того, как возраст прогрессирует, слух медленно ухудшается. Звук - это вибрация материи, воспринимаемая слухом. Обычно мы слышим колебания, которые передаются по воздуху, но звук также передается через газы, жидкости и твердые тела. Звук перемещается по воздуху со скоростью около 340 м в секунду, быстрее в горячем воздухе и медленнее на холоде. Он легко проходит через плотные твердые тела. Звук движется в четыре раза быстрее, чем через воздух, и в 15 раз быстрее на сталь.
Звук не может рассеиваться в вакууме. Когда тело мерцает, в окружающем воздухе происходят так называемые звуковые волны. Они вызывают давление на барабанную перепонку уха, что приводит к восприятию звука. По мере увеличения звукового давления звук слышен сильнее и наоборот. Восприятие звука не увеличивается пропорционально звуковому давлению, но значительно слабее - с логарифмической зависимостью. По этой причине величина объема - децибел также логарифмична.
5. Для учета увеличения уровня звука в зависимости от подводимой мощности можно воспользоваться таблицей:
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
Звуки звучат и звучат. Тоны получаются в результате равномерного периодического мерцания. Случайные вибрации - это шум. Тоны различаются по высоте, прочности, долговечности и тембрам. Высота тона определяется количеством колебаний в секунду. Он измеряется с помощью измерительного блока Герца от имени Генриха Герца. По мере увеличения частоты шаг увеличивается. Дети лучше слышат более высокие частоты. С возрастом эта способность постепенно уменьшается. Звукозапись - это каждая память об изменениях ее амплитуды во времени, которая потенциально воспроизводима и в некоторой степени верна оригиналу.
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.
Высокая достоверность записи означает способность воспроизводить оригинальный звук с небольшими изменениями. Человеческое ухо - идеальный преобразователь звука, связанный с компьютерным центром мозга. Он имеет следующие характеристики. Отвечает на частоты в диапазоне 16 Гц - 20 кГц, чувствительность к различным частотам не является одинаковой. воспринимаемый уровень звука изменяется от 0 до 120 дБ, амплитуда порогового отклика соответствует колебанию с амплитудой, меньшей, чем размер атома.
У млекопитающих и человека ухо состоит из трех частей: внешнего, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, внизу которого выбрасывается мембрана барабанной перепонки. Среднее ухо представляет собой полость, соединенную с ласточкой через евстахианскую трубку; есть 3 слуховые кости, которые передают механические вибрации, генерируемые звуковыми волнами от барабанной перепонки внутреннего уха.
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:
Внутреннее ухо является частью органа слуха и равновесия, состоящего из слуховой и равновесной части. Расположен в височной кости в так называемом костный лабиринт, в который помещен крошечный лабиринт: мешки и каналы, заполненные жидкостью и окруженные жидкостью. Слуховая часть представляет собой спирально намотанный канал, в стенке которого расположены рецепторные клетки. Человек понимает, откуда исходит звук, потому что у него есть два уха. Ухо, самое близкое к звуку, слышит его сильнее и немного впереди другого.
Не отраженная волна называется прямым звуком, а отраженная волна звучит глубже и более объемно, она называется эхом. Вот почему в пустой комнате вы слышите эхо в меблированной комнате, и этот звук используется концертными залами. Потолок и стены предназначены для отражения волн в разных направлениях. Вот откуда происходит обман: «комната звучала намного больше, чем запись».
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 (8,2mb)
На практике группа звучит одинаково как в зале, так и в записи, но эхо, которое приходит из зала, меняет звучание группы. Не все животные слышат звуки, когда они их слышат. Кузнечики «слышат» своими ногами, размахивая ими в воздухе, чтобы узнать, откуда исходит звук. Змеи не имеют ушей, поэтому они не могут слышать звуки с воздуха. Они улавливают низкие звуки с земли. Некоторые животные используют звук, чтобы «видеть». Летучие мыши летят и обнаруживают свою жертву ночью. Вычитка предметов и тел звуком называется эхолокацией.
Летучие мыши выпускают много пирсинга, а затем слушают эхо, исходящие из тел. Чем короче время между криком и эхом, тем ближе они к телу. Чтобы помочь с захватом летающих насекомых, летучие мыши отслеживают высоту эха. Высота изменяется, когда насекомые проходят мимо летучих мышей. Это называется эффектом Допплера.
