Статьи, полезная информация

Введение

Системы оповещения наиважнейшей являются составляющей систем противопожарной защиты. В проектирования процессе систем оповещения выполняется электроакустический Основанием. расчет для электроакустического расчета является правил свод, разработанный в соответствии со статьей 84 федерального 123 ФЗ-закона СП 3.13130.2009 от 22 июля 2008 г. статья Данная опирается на следующие основные пункты правил свода.

• 4.1. Звуковые сигналы СОУЭ должны общий обеспечивать уровень звука (уровень звука шума постоянного вместе со всеми сигналами, производимыми менее) не оповещателями 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более дБА 120 в любой точке защищаемого помещения
• 4.2. сигналы Звуковые СОУЭ должны обеспечивать уровень менее не звука чем на 15 дБА выше допустимого звука уровня постоянного шума в защищаемом помещении. уровня Измерение звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от пола уровня
• 4.7. Установка громкоговорителей и других речевых защищаемых в оповещателей помещениях должна исключать концентрацию и распределение неравномерное отраженного звука
• 4.8. Количество звуковых и пожарных речевых оповещателей, их расстановка и мощность должны уровень обеспечивать звука во всех местах постоянного временного или пребывания людей в соответствии с нормами свода настоящего правил

Смысл электроакустического расчета определению к сводится уровня звукового давления в расчетных местах – в точках постоянного или временного (вероятного) людей пребывания и сравнению данного уровня с рекомендованными (значениями) нормативными.

В озвучиваемом помещении присутствует различного шум рода. В зависимости от назначения и особенностей помещения, а времени также суток, уровень шума варьируется. важным Наиболее параметром при расчете, является среднестатистического величина шума. Шум можно измерить, но удобней и правильней взять его из готовых шум-Таблица:

таблиц 1

Назначение помещений	N, дБ
Медицинские кабинеты, Учебные	35
палаты заведения, классы, конференц-залы	40
здания Административные, офисы, холлы	50
Общепит, кафе, тихая, рестораны улица	55
Здание вокзала, спортивные улица, залы	60
Автостоянки, автостанции	70
Железнодорожная станция	80
Промышленное	85
Метрополитен предприятие	90

Для того чтобы звуковую услышать или речевую информацию, она быть должна громче шума на 3дБ, т.е. в 2 раза. называют 2 Величину запасом звукового давления. В реальных шум условиях меняется, поэтому для отчетливого полезной восприятия информации на фоне шума, запас менее д.б не давления чем в 4 раза – 6 дБ, по нормативам – 15дБ.

условий Удовлетворение изложенных в пунктах 4.6, 4.7 свода правил, организационными достигается мероприятиями – правильной расстановкой громкоговорителей, расчетом предварительным:

• звукового давления громкоговорителя,
• звукового расчетной в давления точке,
• эффективной площади озвучиваемой громкоговорителем одним,
• общего количества громкоговорителей необходимого озвучивания для определенной территории.

Критерием правильности расчета электроакустического, является выполнение следующих условий:

1. давление Звуковое выбранного громкоговорителя д.б. «не менее 75 дБА на оповещателя 3 м от расстоянии», что соответствует величине звукового громкоговорителя давления не ниже 85дБ.
2. Звуковое давление в точке расчетной д.б. выше уровня среднестатистического шума в 15дБ на помещении.
3. Для потолочных громкоговорителей необходимо высоту учитывать их установки (высоту потолков).

Если условия 3 все выполнены – электроакустический расчет выполнен, нет если, то возможны следующие варианты:

• выбрать большей с громкоговоритель чувствительностью (звуковым давлением, дБ),
• выбрать большей с громкоговоритель мощностью (Вт),
• увеличить количество громкоговорителей,
• схему изменить расстановки громкоговорителей.

Введение

Системы оповещения широко применяются в различных сферах человеческой деятельности, например, системы оповещения и управления эвакуацией СОУЭ, системы оповещения о чрезвычайных ситуациях (локальные ЛСО и централизованные ЦСО системы оповещения). Основное назначение системы оповещения – оповещение людей о той или иной угрозе, донесение до них информации, касающейся их личной безопасности в случае каких-либо экстренных ситуаций: пожаров, техногенных катастроф, террористических угрозах. Системы оповещения являются обязательной составляющей практически любой системы безопасности, в которой являются конечным исполнительным элементом – посредником между техническими средствами и человеком. Достоверность передачи информации в системе оповещения подтверждается электроакустическим расчетом, частью которого является расчет оптимального сечения токопроводящей жилы провода, минимизирующего потери.

Системы оповещения, в зависимости от условий применения и способа передачи, можно разделить на беспроводные и проводные. Проводные системы, транслирующие звуковую или речевую информацию называются трансляционными системами.

Трансляционные системы, в зависимости от принципа построения, можно разделить на локальные и распределенные. В распределенных системах звуковой трансляции используется принцип трансформаторного согласования, в котором к трансляционным усилителям – усилителям с трансформаторным выходным каскадом, подключаются специализированные трансформаторные громкоговорители. При построении распределенных систем громкоговорители, являющиеся нагрузкой, подключаются к соединительной линии параллельно и распределяются вдоль нее. При трансформаторном согласовании звуковая информация передается на повышенном напряжении, что позволяет снизить токи, а следовательно, и нагрузку на провода, увеличить длину соединительной линии и дальность передачи сигнала. Протяженные трансляционные линии строятся следующим образом: вначале прокладывается основная линия, к которой через распределительные коробки подключается нагрузка.

В трансляционных линиях неизбежно возникают потери вызванные наличием собственного сопротивления токопроводящей жилы

Большие потери могут привести к снижению уровня и качества передаваемого сигнала, поэтому не маловажной является задача расчета потерь на проводах и сопряженная с ней задача расчета оптимального сечения токопроводящей жилы провода соединительной линии

Входные параметры для расчета

Входные параметры для расчетов берутся из технического задания (ТЗ) (предоставляемого заказчиком) и технических характеристик на проектируемое оборудование. Список и количество параметров может варьироваться в зависимости от ситуации. Примерные входные данные приведены ниже.

Параметры громкоговорителей:

• SPL
  
• Pгр
  – мощность громкоговорителя, Вт,
• ШДН
  – Ширина диаграммы направленности, град.

Параметры помещения:

• N
  – Уровень шума в помещении, дБ,
• Н
  – Высота потолков, м,
• a
  – Длина помещения, м,
• b
  – Ширина помещения, м,
• Sп
  – Площадь помещения, м2.

Дополнительные данные:

• ЗД
  – Запас звукового давления, дБ
• r
  – Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки.

Площадь озвучиваемого помещения:

Sп = a * b

Другие виды оповещения

Это что, альтернатива СОУЭ? Безусловно.

Но только в некоторой степени и при наступлении чрезвычайной ситуации.

На всех крупных предприятиях, на морских и речных судах в обязательном порядке внедрена двусторонняя громкоговорящая связь.

Почему двусторонняя?

Передать сообщение может не только диспетчер во все зоны оповещения объекта, но и человек находящийся возле громкоговорителя в конкретной зоне.

Это связь центрального пульта с зонами оповещения.

Регламентируется система ГОСТ 24214-80.

Еще более крупными масштабами располагает система извещения гражданской обороны по ЧС.

Такое оповещение бывает.

• Федеральным.
• Региональным.
• Территориальным.
• Местным.
• Локальным.
• Объектовым (для организаций).

Последний тип как раз касается наших объектов, когда при пожарах или другой чрезвычайной ситуации сигнал от МЧС передается на предприятие для оповещения по все его территории.

Максимальное время оповещения ГО ЧС составляет 5 минут.

Оба вида оповещения хотя и способны оповестить о пожаре в организации, но имеют другое назначение.

Двусторонняя связь может использоваться в целях охраны, сообщений об авариях, критических ситуациях на производстве. ГО ЧС призвано оповещать не только промышленность, но и все население района.

Поэтому отложить в сторонку проектирование и внедрение СОУЭ на своем объекте, понадеявшись на аварийные способы оповещения, мы не можем и не должны.

Данные для расчета

Одним из значимых параметров, сильно влияющим на проведение акустического расчета СОУЭ, является фоновый шумовой уровень, повседневно характерный для строительного объекта, данного вида и функционального назначения.

По этой акустической характеристике помещения принято считать:

• Малошумными – это офисы деловых центров, кабинеты административных учреждений; библиотеки, картинные галереи, музеи, выставочные залы; поликлиники, больницы.
• С небольшим фоновым шумом – небольшие торговые заведения, строительные сооружения аэропортов, железнодорожных вокзалов.
• Шумными – это торгово-развлекательные центры, логистические, складские комплексы с использованием электротранспорта для проведения погрузки, разгрузки сырья, товарной продукции.
• С повышенным фоновым шумом. К ним относятся производственные цеха, объекты складского хранения, где используется погрузочная автотехника с двигателями внутреннего сгорания, подъемные механизмы.
• Очень шумными – стадионы, перроны железнодорожных станций; концертные залы, ночные, музыкальные клубы.

Вполне понятно, что звуковое давление акустических устройств, которое определяет громкость звучания, обязано намного превышать уровень фонового шума как значительно ослабляющего, так и искажающего речевые сообщения.

Однако это не всегда возможно. Так, в помещениях крытых стадионов, ночных, музыкальных клубов, киноконцертных заведений, где стандартный уровень шумового фона во время мероприятий и так крайне высок, приближаясь к критическим для человеческого слуха значениям, поэтому необходимо:

• Значительно уменьшать громкость звучания.
• Производить остановку трансляции текстовых сообщений, выступлений исполнителей, музыкальных программ, звукового сопровождения кинофильмов перед передачей тревожного сообщения о возникновении пожара.

Для поддержания автоматического режима таких действий производят техническую блокировку оборудования СОУЭ с приемно-контрольной аппаратурой сигнализации и пожаротушения.

Кроме звукового давления, чувствительности, мощности проектируемых акустических устройств немаловажное значение имеют следующие характеристики:

• Количество в помещении.
• Виды, способы монтажа – на стену, потолок, на подвесах.
• Расстояния, углы, зоны, максимально возможные площади озвучивания.
• Диаграммы направленности, что определяют зоны качественного оповещения.
• Размеры помещений.
• Оптимальные места для монтажа, расстановки.

Именно на основании этих важных параметров производится расчет акустики СОУЭ.

Типовой расчет системы оповещения

При проведении расчета высоту установки оповещателей от пола примем равным 2,3 метра, т.е. заранее известной величиной.

Наш расчет ведется для пожарного оповещателя ПКИ-1 «Иволга», чье гарантированное давление звука, по техническому паспорту, равняется 95 Дб. Тогда:

• Согласно испытаниям, проводимым до стадии проектирования, средний максимальный уровень фона с помощью прибора «Шумомер», равняется 55 Дб. (Когда под рукой нет этого прибора, можно использовать данные ГОСТа из таблицы выше).
• Далее вычисляем минимально допустимый уровень надфона, который производит система в нашем помещении (согласно п. 4.2, СП3.13130.2009 прибавляемая величина равна 15 Дб): 15 + 55 = 70 Дб.
• Определяем расстояние от громкоговорителя до органа человеческого слуха, принимая среднюю высоту человеческого уха пола равную 1,5 м: 2,3 – 1,5 = 0,8 м.
• Рассчитываем величину гашения звука на дистанции 3 м (согласно СП3.13130.2009): по следующей формуле: lg (3) * 20 = 9,5 Дб. (20 – значение ГОСТа).
• Следовательно, искомое минимальное давление звука громкоговорителя (иначе минимальная мощность пожарной сирены), будет равняться: 15 +55 + lg (0,8) * 20 = 15 + 55 + 0 = 70 Дб.
• Согласно принятому ранее значению 95 Дб для ПКИ-1 «Иволга» давление на дистанции 3 м от оповещателя определяется как разность мощности разговорного устройства и величины затухания звука (п. 4), т.е.: 95 – 9,5 = 85,5 Дб (что удовлетворяет требованию).
• На принятой дистанции 1,5 м от пола давление составит: 95 – lg (2,3 – 1,5) * 20 = 95 – lg (0,8) * 20 = 95 – 0 = 95 (выполнено требование ГОСТа).
• Вычисляем давление на 17 метрах и при 1,5 м над нижним уровнем: 95 – (lg (17) * 20 + lg (0,8) * 20) = 95 – (24,6+0) = 70,4 Дб. (необходимое условие также удовлетворено).
• Там, где есть препятствия для прохода звука, например, входная или противопожарная дверь, максимальная величина звукового давления понижается на 20-40 %.
• Если есть громоздкие предметы — шкафы, стеллажи, антресоли и пр. – на 10 %.

Скачать калькулятор

Скачать методичку

Расстановка потолочных громкоговорителей

Расстановку потолочных громкоговорителей в коридорах с высокими потолками без учета отражений от пола, следует вести с шагом, рис.5:

При ШДН=90, R=h–1,5:

Проверочное условие 1

Громкоговоритель, с учетом ШДН должен добивать до рабочей плоскости. Эффективная дальность, для произвольной ШДН:

При ШДН=90:

Расстановку потолочных громкоговорителей в коридорах с низкими (менее 4м) потолками допустимо вести с учетом отражений (от пола) с шагом, рис.6:

При ШДН=90:

Проверочное условие 2

Громкоговоритель, с учетом ШДН должен добивать до пола и, отразившись от него, до рабочей плоскости. Эффективная дальность, для произвольной ШДН:

При ШДН=90, без учета поглощения:

Расчет звукового давления громкоговорителя

Зная номинальную мощность громкоговорителя (Рвт) и его чувствительность SPL (SPL от англ. Sound Pressure Level – уровень звукового давления громкоговорителя измеренного на мощности 1Вт, на расстоянии 1м), можно рассчитать звуковое давление громкоговорителя, развиваемое на расстоянии 1м от излучателя.

Рдб = SPL + 10lg(Pвт)

(1)

• SPL
  – чувствительность громкоговорителя, дБ,
• Рвт
  – мощность громкоговорителя, Вт.

Второе слагаемое в (1) называется правилом «удвоения мощности» или правилом «трех децибел». Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении мощности источника, уровень его звукового давления увеличивается на 3дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически (см. рис.1).

Рис.1. Зависимость звукового давления от мощности

Основные расчеты

Уменьшение звукового давления в зависимости от расстояния

Для расчета уровня звукового давления в расчетной точке остается определить еще один важный параметр – величину уменьшения звукового давления в зависимости от расстояния — дивергенции, Р₂₀, дБ. В зависимости от того, где устанавливается громкоговоритель – во внутренних помещениях или на открытых площадках, используются различные формулы (подходы).

Расчет уровня звукового давления в РТ

Зная параметры громкоговорителя – его чувствительность- P, дБ, подводимую звуковую мощность P_вт, Вт, и расстояние до РТ, r, м, вычислим уровень звукового давления L₁, дБ, развиваемого им в РТ:

Звуковое давление в РТ при одновременной работе n громкоговорителей:

Расчет эффективной дальности

Эффективная дальность звучания громкоговорителя – расстояние от громкоговорителя до точки, в которой звуковое давление, не превышает значения (УШ+15) дБ:

Эффективную дальность звучания (громкоговорителя) D, м, можно рассчитать:

Работа с шаблонами

Разобьем все громкоговорители на три основных класса, различающихся по направлению излучения звуковой энергии.

Потолочные – громкоговорители, звуковая энергия которых направлена перпендикулярно расчетной плоскости (полу) .

Настенные – громкоговорители, звуковая энергия которых параллельна расчетной плоскости (полу).

Рупорные – громкоговорители, звуковая энергия которых направлена под некоторым углом к расчетной плоскости (полу).

Под шаблонами будем понимать геометрическую область, являющуюся проекцией звукового поля громкоговорителя на расчетную плоскость:

• для потолочных громкоговорителей – круг;
• для настенных – сектор;
• для рупорных – эллипс.

Громкоговоритель является широкополосным устройством. Для нижней частоты нормативного диапазона f=200Гц, громкоговоритель можно рассматривать как звуковой излучатель сферической волны. С увеличением частоты ДН громкоговорителя начинает сужаться и концентрироваться внутри шарового конуса с углом раскрыва , определяемым величиной ШДН. Данное представление не вполне соответствует устоявшейся практике, согласно которой звуковое поле на выходе громкоговорителя принято аппроксимировать полуэллипсом. В показано, что для (среднестатистической) ШДН=90 количественные оценки для конуса и эллипса совпадают.

Оценку эффективной площади, озвучиваемой громкоговорителями различных типов, можно связать с задачей нахождения площади, образуемой пересечением данного шарового конуса с рабочей плоскостью. Воспользуемся известным геометрическим представлением, согласно которому результатом пересечения плоскости и конуса под различными углами являются различные эллиптические поверхности — гипербола, парабола, эллипс и круг, рис.1.

Гипербола получается в результате пересечения конуса и плоскости, пересекающей одну из его образующих.

Парабола получается в результате пересечения конуса и плоскости, параллельной одной из его образующих.

Эллипс получается в результате пересечения конуса и плоскости, пересекающей обе его образующие.

Круг получается в результате пересечения конуса и плоскости, параллельной его основанию.

Определение 1

Эффективная площадь, озвучиваемая громкоговорителем, – область на рабочей плоскости, в пределах которой звуковое давление остается в границах, определяемых диаграммой направленности громкоговорителя.

Рассчитаем эффективные площади, озвучиваемые различными типами громкоговорителей.

Классификация помещений

Будем рассматривать два основных типа помещений:

• коридоры;
• прямоугольные помещения.

Под коридорами будем понимать узкие протяженные помещения с соотношениями длины a (м) и ширины b (м): a/b≥4.

Помещения с соотношениями a/b

Разобьем помещения на следующие группы:

• коридоры с низкими потолками (высотой h ≤ 4м);
• коридоры с высокими (h > 4м) потолками;
• коридоры узкие (b ≤ 3м);
• коридоры широкие (b > 3м и h ≤ 6м);
• средние прямоугольные помещения (b > 6м и b ≤ 12м);
• объемные прямоугольные помещения (b > 12м).

Комментарий:

Для определения численного значения предлагаемых коэффициентов (b, h) было использовано усредненное значение эффективной дальности звучания D (м), которое для P_дб=95дБ, УШ=60дБ, будет составлять ~ 10м и ШДН=90.

Способ расстановки громкоговорителей с учетом отражений или без них определяется двумя факторами:

• высотой потолков (при высоких потолках эффект отражения можно не учитывать);
• типом отражающей поверхности.

Коридоры с низкими или высокими потолками

Понятия “низкие/высокие” потолки будем рассматривать относительно способов размещения потолочных громкоговорителей.

При размещении громкоговорителей на низких потолках желательно учитывать и отражения от пола. В этом случае, для определения численного значения шага расстановки громкоговорителей используется следующий критерий:

Звуковая энергия, излучаемая потолочным громкоговорителем, должна ‘добить’ до пола и, отразившись от него, до ‘расчетной плоскости’.

При размещении громкоговорителей на высоких потолках отражения от пола можно не учитывать или обязательно проверять критерий (8).

Узкие или широкие коридоры

Понятие “узкие/широкие” коридоры будем рассматривать относительно способов размещения как потолочных, так и настенных громкоговорителей. В обоих случаях нам придется учитывать отражения от пола или стен.

Для настенных громкоговорителей

Для определения численного значения шага расстановки настенных громкоговорителей в случае учета отражений будем использовать следующий критерий:

Звуковая энергия, излучаемая настенным громкоговорителем, должна “добить” до противоположной стены и, отразившись от нее, до стены, на которой громкоговоритель установлен.

При размещении громкоговорителей в широких коридорах отражения от стен можно не учитывать или обязательно проверять критерий (8).

Для потолочных громкоговорителей

Для разъяснения смысла узкие/широкие коридоры в случае применения потолочных громкоговорителей рассмотрим понятие цепочка громкоговорителей.

На рис.4 изображен широкий коридор, в котором установлены две цепочки потолочных громкоговорителей.

Количество цепочек, К_ц, шт, будет определяться из соотношения:

Рассмотрим примеры размещения громкоговорителей для разных типов помещений (случаев) и условия определения шага расстановки Ш, м.

Обоснованность применения разных типов на объектах

Чтобы определить необходимость установки систем оповещения, тип устройств СОУЭ, разработать проектную документация необходимо обратиться к следующим нормам ПБ:

• Ст. 84 123-ФЗ.
• СП 3.13130.2009 – для проектируемых зданий/сооружений.
• НПБ 104-03 – для объектов, ввод в эксплуатацию которых произошел до 2009 года.

Для примера, согласно этим официальным документам, звуковое оповещение допускается использовать в:

• одноэтажных детских учреждениях, до 100; в двухэтажных детсадах, до 150 мест.
• гостиницах, общежитиях и подобных им учреждениях – до 3 этажей, до 50 чел.
• киноконцертных залах, театрах, библиотеках, до 100 чел.
• музеях, выставочных, танцевальных залах – до 3 этажей, до 500 посетителей.
• одноэтажных торговых предприятиях, до 500 кв. м. – 1 тип; 2 этажа, до 3500 кв. м. – 2 тип.
• одноэтажных общеобразовательных школах, до 270 учащихся – 1 тип; 2 этажа, до 350–2 тип.

Те же объекты с большей этажностью, площадью, количеством мест, вместимостью, а также другие общественные здания/сооружения с массовым пребыванием, ряд производственных, складских объектов, автостоянок следует оборудовать СОУЭ с речевым оповещением.

Пример расчета

Воспользуемся результатами, полученными выше, и рассчитаем время резервирования СОУЭ, построенной на 2-х блоках: комбинированной системе ROXTON RA-8236 и блоке сообщений ROXTON VF-8160 (см. статью «Система оповещения Roxton 8000»). Схема включения данных устройств, обеспечивающая оптимальный режим работы, дана в Приложении 1.

Входные данные для расчета

Характеристики блока сообщений ROXTON VF-8160:

• Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 0 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 12 Вт;

Характеристики комбинированной системы ROXTON RA-8236:

• Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 7,2 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 14,4 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) при полной нагрузке – 400 Вт;
• Мощность нагрузки усилителя (80% от полной мощности – 360Вт ) – 288 Вт.

Расчет

1. Рассчитаем мощность потребления (блоков) в течении дежурного режима (Рд):
   P_д = Т_д * P_д = 24*7,2=173 Вт
2. Рассчитаем мощность потребления (блоков) в тревожном режиме для времени тревожного режиме Т_тр=1час:
   Р_тр = Т_тр (Р_тр + P_д) = 1*(0,8*400 + 12) = 332Вт
3. Рассчитаем суммарную мощность потребления блоков:
   P_сум = (Р_тр + P_д) = 173+332 = 505 Вт
4. Рассчитаем ток потребления СОУЭ.
   I_сум = P_сум / 24 = 505/24 = 21Ач

Вывод: для резервирования данной системы необходимо выбрать пару АКБ емкостью не менее 21А.

Организационные мероприятия

Приведем некоторые рекомендации (организационные мероприятия), способствующие повышению достоверности восприятия речевой информации в производственных помещениях с высоким шумом .

Защита от шума строительно-акустическими методами должна обеспечиваться:

• рациональным с акустической точки зрения решением генерального плана объекта, рациональным архитектурно-планировочным решением зданий;
• применением ограждающих конструкций зданий с требуемой звукоизоляцией;
• применением звукопоглощающих конструкций (звукопоглощающих облицовок, кулис, штучных поглотителей);
• применением звукоизолирующих кабин наблюдения и дистанционного управления;
• применением звукоизолирующих кожухов на шумных агрегатах;
• применением акустических экранов;
• применением глушителей шума в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и в аэрогазодинамических установках;
• виброизоляцией технологического оборудования.

В проектах должны быть предусмотрены мероприятия по защите от шума:

• в разделе «Технологические решения» (для производственных предприятий) при выборе технологического оборудования следует отдавать предпочтение малошумному оборудованию;
• размещение технологического оборудования должно осуществляться с учетом снижения шума на рабочих местах в помещениях и на территориях путем применения рациональных архитектурно-планировочных решений;
• в разделе «Строительные решения» (для производственных предприятий) на основе акустического расчета ожидаемого шума на рабочих местах должны быть, в случае необходимости, рассчитаны и запроектированы строительно-акустические мероприятия по защите от шума;
• шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования должны содержаться в его технической
• документации и прилагаться к разделу проекта «Защита от шума»;
• следует учитывать зависимость шумовых характеристик от режима работы, выполняемой операции, обрабатываемого материала и т. п.;
• возможные варианты шумовых характеристик должны быть отражены в технической документации оборудования.

Импеданс

Рассматривая звук, в прошлой статье (читать) мы выяснили, что звуковая волна зависит от частоты и амплитуды звукового давления. Если  тело оказывает большое сопротивление приложенному звуковому давлению, то частицы приобретают малую скорость.

Поэтому импеданс – это удельное акустическое сопротивление среды. Представляет из себя отношение звукового давления к скорости колебаний частиц среды:

Z = p/v

Измеряется в (Па · с)/м или кг/(с · м²).

Удельное акустическое сопротивление для воздуха составляет (при температуре 20 С°) 413 кг/(с · м²). В металле, к примеру, оно составляет 47,7 × 10 кг/(с · м²). Так как в воздухе импеданс достаточно мал, то и излучаемая полезная энергия также мала.

Если рассматривать КПД (коэффициент полезного действия) музыкальных инструментов, голосового аппарата, громкоговорителей и т. п., то оно в воздухе находится в пределах 0,2-1%.

Энергетические параметры

Звуковая волна переносит энергию механических колебаний, значит она имеет энергетические параметры. Среди которых: акустическая энергия P (Дж); мощность W – энергия, переносимая в единицу времени (Вт); интенсивность I – количество энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²); плотность  – количество звуковой энергии в единице объёма (Дж/м²).

Уровни звукового давления (анг. SPL, sound pressure level)

Восприятие громкости человеком происходит не по линейному закону, пропорционально амплитуде колебаний, а по логарифмическому. Поэтому для определения параметров звука применяют логарифмические шкалы.

Человек различает огромный диапазон изменения звукового давления от тихого 2 × 10 ⁻⁵ Па до очень громкого 20 Па. Разница составляет 10⁶.

Использовать такую школу очень неудобно. Поэтому в измерительных приборах пользуются логарифмическими единицами – децибелами (дБ). Эта единица происходит от другой – бел, который равен десятикратному изменению интенсивности звука. Однако бел – единица крупная и неудобная для измерений. Поэтому применяется её десятая часть  – децибел.

Уровень звукового давления определяется как:

L = 20 lg p/p₀

Например, если звуковое давление p = 2 Па, то уровень звукового давления равен: L = 20 lg (2 Па/(2 × 10 ⁻⁵) Па) = 20 lg (1 × 10⁺⁵) = 20 × 5 = 100 дБ.

Один децибел – примерно та наименьшая разница в громкости, которую человеческое ухо может почувствовать.

Полезно запомнить следующее. Изменение громкости в 3 дБ равно отношению 2:1. Поэтому если мы берем два одинаковых источника звука, т. е. удваиваем мощность, то громкость увеличиться на 3 дБ.  Например, если к голосу присоединяется ещё один, равный по громкости, то уровень звука увеличится на 3 дБ. Если нужно ещё увеличить на 3 дБ, потребуется вдвое увеличить имеющийся состав.

Также можно обратиться к следующей таблице (в ней показано на сколько дБ нужно убавить, чтобы получить звучание в 2 раза тише, в 3 и т. д.):

1%	10%	25%	33%	50%	100%
1/100 (в 100 раз тише)	1/10 (в 10 раз тише)	1/4 (в 4 раза тише)	1/3 (в 3 раза тише)	1/2 (в 2 раза тише)	1/1
-40дБ	-20дБ	-12 дБ	-10 дБ	— 6 дБ	0 дБ

Для определения суммарного уровня давления нескольких инструментов их никогда не складывают. Вначале необходимо рассчитать значение звукового давления каждого инструмента. Допустим играют две скрипки. Одна с уровнем 80 дБ, другая 86 дБ. У первой звуковое давление равно  — 0,2 Па, второй — 0,4 Па.

Рассчитывается так: L = 20 lg p/p₀, значит 80 дБ = 20 lg p / (2 × 10 ⁻⁵),  далее lg p / (2 × 10 ⁻⁵) = 4.  Следовательно 10⁴ = p / (2 × 10 ⁻⁵), отсюда значение звукового давления будет p = 0,2 Па.

После этого определяется суммарное звуковое давление

В нашем случае суммарное давление равно p = 0, 447 Па. Затем определяется суммарный уровень звукового давления. Который равен 86,98 дБ.

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах по формуле:

L₁ = 10 lg I/I₀

I₀ – нулевой уровень, равный 10⁻¹² Вт/м².

Мощность, напряжение, ток

Перечисленные электрические характеристики также часто приводятся в децибелах и имеют свои специальные обозначения. Приведём несколько примеров:

L dBm = 10 lg WВт/ 1мВт    –    уровень мощности отнесённый к 1 мВт

L dBv = 20 lg UB/1B    –  уровень напряжения, отнесённый к 1 В (Америка)

L dBv = 20 lg UB/0,775 B   – уровень напряжения, отнесённый к 0,775 В (Европа)

Спасибо, что читаете New Style Sound (подписаться на новости)