Главная >> Статьи >> Методика оценки основных параметров громкоговорителей для систем голосового оповещения и фоновых программ 

Упрощённая методика оценки основных параметров громкоговорителей для систем голосового оповещения и трансляции фоновых программ

История создания методики

Возникла необходимость минимизировать мощность проектируемой системы оповещения на объекте с большим количеством помещений, имеющих разные размеры. Существующие методики от известных производителей ориентированы на громкоговорители только их собственного производства. А существующие общие методики полны, но не позволяют провести быстрый сравнительный анализ с учётом большого количества разных громкоговорителей. Для ускорения работы напрашивалось создание собственного простого и быстрого алгоритма расчета. В основу алгоритма легли общие методики.

Решаемые задачи

Определение допустимых границ параметров звуковой картины в помещении: определение границ требуемого уровня звукового давления полезного сигнала в помещении; определение расположения в помещении пространственной области, в которой надо обеспечить требуемый уровень звукового давления полезного сигнала (зона слуха); совокупный выбор расположения громкоговорителей, их базовых характеристик (чувствительность, мощность, диаграмма направленности, равномерность звукового давления), количества громкоговорителей, подводимой мощности.

Границы

Определение границ требуемого уровня звукового давления полезного сигнала (в зоне слуха) для данного помещения. Для систем оповещения минимальный и максимальный уровень звукового давления полезного сигнала в зоне слуха определяется соответствующими нормативными документами. Основное: он не должен быть меньше определённого уровня (минимальное звуковое давление) и при этом больше уровня шума не менее, чем на заданную величину; а также не должен превышать максимальный порог. Уровень шума в помещении определяется из таблиц нормативных документов или опытным путём по стандартным методикам. Для фоновых программ параметры могут быть иными.

Алгоритм

Для расчёта применяется график, показывающий для отдельного громкоговорителя соотношение подведённой мощности, чувствительности громкоговорителя и звукового давления на заданном расстоянии. График соединяет в себе основные переменные, позволяя наглядно и быстро определить допустимые границы.


 График

График универсален для любых громкоговорителей стандартного типа с нормальной диаграммой направленности, то есть для громкоговорителей с телесным углом диаграммы в пределах 70-150 градусов, и с приемлемой неравномерностью звукового давления в этих границах.

 Расчет звукового давления на установленном расстоянии от громкоговорителя в зависимости от чувствительности громкоговорителя и подведенной мощности:
- зная чувствительность громкоговорителя находим пересечение горизонтали, соответствующей чувствительности с вертикалью 1 м - 1 Вт;
- диагональ, проходящая через эту точку, дает соотношение звукового давления и расстояния от громкоговорителя, при мощности в 1 Вт;
- находим диагональ, проходящую через пересечение горизонтали соответствующей чувствительности и вертикали соответствующей подведенной мощности. Найденная диагональ дает соотношение звукового давления и расстояния от громкоговорителя при подведённой мощности.

Расчет чувствительности громкоговорителя и подведенной мощности в зависимости от установленного расстояния от громкоговорителя и звукового давления:
- зная расстояние и необходимое звуковое давление, находим пересечение вертикали соответствующей расстоянию и горизонтали соответствующей давлению;
- диагональ проходящая через эту точку дает соотношение чувствительности громкоговорителя и подводимой мощности.

Пример расчёта с использованием графика

Надо найти - подведённую мощность (в случае для системы оповещения о пожаре).
Известно – чувствительность громкоговорителя 90Дб, расстояние 4м, шумовой фон 60дб.
Необходимое звуковое давление 60Дб+15Дб=75Дб.

Находим точку пересечения горизонтали 75Дб, с вертикалью 4м.
Через эту точку проходит диагональ.
Находим точку пересечения этой диагонали с горизонталью 90Дб.
Вертикаль проходящая через эту точку покажет минимальную подведённую мощность для заданных параметров.
Минимальная подведённая мощность равна 0,51 Вт.
Эта же диагональ покажет давление на любом расстоянии от этого громкоговорителя при найденной мощности.

Исходные формулы

Sx=S+20*lgL-10*lgP          Sx=94-10*lgPx

где:

Sx  - характеристическая чувствительность громкоговорителя, (соответствует звуковому давлению измеряемому в Дб, создаваемому громкоговорителем на расстоянии 1м, при подведённой мощности 1вт), Дб/Вт/м;
 ,   S  - звуковое давление развиваемое громкоговорителем в точке, находящейся от него на заданном расстоянии, Дб;
P - подведённая мощность, Вт;
L - заданное растояние, м;
Px  - характеристическая мощность громкоговорителя (при 94Дб/1м), Вт.


Онлайн калькулятор

- Поставьте галочку в чекбокс той строки, значение которой необходимо рассчитать.
- Задайте исходные данные в остальных строках.
- Исходные данные не должны выходить за пределы заданных диапазонов.
- Если первая или последняя строка используется в исходных данных, то значение вводится только в одну подстроку, значение во второй рассчитается по автоматически.
- Нажмите кнопку "Рассчитать".
- Отображаемый результат может принимать значения, выходящие за пределы диапазонов исходных данных.
- Результат не отображается, если принимает чрезмерно низкое или высокое значение. В этом случае предлагается изменить исходные даннные.
- После получения результата можно корректировать исходные данные, и нажимая кнопку "Рассчитать", измененять результат.

Резу-
льтат
Наименование
величины
Обозна-
чение
Ед.
изм.
Диапазон
исх. данн.
Значение
Громкоговоритель
1 Характеристическая чувствительность громкоговорителя (при 1Вт/м) Sx Дб/Вт/м 60-130  
Характеристическая мощность громкоговорителя (при 94Дб/1м) Px Вт 0.0003-2511  
Система
2 Подведённая мощность P Вт 0.05-500  
Среда
3 Заданное расстояние L м 0.5-200  
4 Звуковое давление, развиваемое
громкоговорителем в точке, находящейся
от него на заданном расстоянии.
S Дб 0.97-163  
Па 0-2828  
      

- Калькулятор имеет расширенные диапазоны исходных данных и ещё более расришенные диапазоны результатов. Это явилось необходимым для упрощения скрипта самого калькулятора. Cледует принимать во внимание, что применение данного рассчёта для чрезмерно малых или больших величин некорректно, и может привести к парадоксам. Например, полученные результаты могут указывать, что КПД системы превышает 100%.