Громкоговорители для систем оповещения: параметры, классификация, выбор и размещение громкоговорителейГромкоговоритель – это электроакустическое или механическое устройство, служащее для громкого воспроизведения звукового сигнала. Громкоговорители
преобразуют электрический сигнал в звуковые волны, распространяющиеся в
воздушной среде, с помощью механической подвижной системы (диафрагмы
или диффузора).
В системе оповещения о пожаре громкоговоритель
является конечным, и его параметры оказывают решающее влияние на
качество передачи аудиоинформации, а в конечном итоге и на жизни людей. Виды громкоговорителей для систем оповещения
По способу преобразования сигнала громкоговорители
делят на электродинамические, рупорные, электретные, пьезоэлектрические
и другие. В системах оповещения чаще всего используются электродинамические диффузорные громкоговорители (настенные, потолочные, звуковое колонны) и рупорные громкоговорители. Электродинамические диффузорные громкоговорители
Основным рабочим узлом электродинамического громкоговорителя является диффузор, который выполняет преобразование механических колебаний в акустические. Диффузор громкоговорителя
приводится в движение силой, действующей на жестко скрепленную с ним
катушку, находящуюся в радиальном магнитном поле. В катушке течет
переменный ток, соответствующий аудиосигналу, который должен
воспроизвести громкоговоритель. Магнитное поле в громкоговорителе
создается кольцевым постоянным магнитом и магнитной цепью из двух
фланцев и керна. Катушка под действием силы Ампера свободно движется в
пределах кольцевого зазора между керном и верхним фланцем, а ее
колебания передаются диффузору, который в свою очередь создает
акустические колебания, распространяющиеся в воздушной среде.
Рупорные громкоговорители
По сравнению с электродинамическими громкоговорителями, рупорные громкоговорители
обладают такими преимуществами, как высокая направленность излучения
звуковых волн и высоким КПД (до 20%). Рупор служит для согласования
сопротивлений механической системы и окружающей среды и концентрации
звуковой энергии громкоговорителя в определенном направлении. Обычно применяют рупоры, площадь поперечного сечения которых изменяется по экспоненциальному закону.
Основные характеристики громкоговорителей
Используемые в системах оповещения громкоговорители характеризуются целым рядом параметров. Технические характеристики громкоговорителей регламентируются ГОСТ 16122-78 и ГОСТ 9010-78. Следует заметить, что список параметров, указываемых в спецификациях на громкоговорители
зарубежных производителей, несколько отличается от характеристик,
соответствующих ГОСТам. Это связано прежде всего с разницей в
определении этих параметров для зарубежных и отечественных громкоговорителей и акустических систем.
Особенно много разногласий обычно возникает при определении различных видов мощности громкоговорителя, например, в спецификациях на отечественные громкоговорители
обычно указываются номинальная и паспортная мощности, тогда как
зарубежные производители указывают музыкальную, кратковременную,
максимальную, синусоидальную мощность громкоговорителя.
Для того чтобы ликвидировать разночтения в определении различных видов мощности громкоговорителя, Международный Электротехнический Комитет (МЭК) опубликовал рекомендации 268-5 «Элементы электроакустических систем. Громкоговорители» и 581-7 «Минимальные требования к аппаратуре Hi-Fi. Громкоговорители». В этих рекомендациях всем странам-участницам предлагается указывать в документации на громкоговоритель
следующие виды мощности: характеристическую, шумовую, максимальную,
синусоидальную, долговременную и кратковременную. Ниже приведены
определения для этих видов мощности громкоговорителей:
- Характеристическая мощность громкоговорителя – это мощность, при которой громкоговоритель
создает характеристический уровень звукового давления 94 дБ на
расстоянии 1 м в диапазоне частот 100...8000 Гц. Чем выше
чувствительность громкоговорителя, тем ниже его характеристическая мощность.
- Шумовая мощность определяется по результатам испытаний громкоговорителя на специальном шумовом сигнале в течение 100 ч. Значение шумовой мощности громкоговорителя
совпадает со значением паспортной мощности, определяемой по ГОСТ
16122-78, поскольку при определении этих видов мощности используется
один и тот же сигнал.
- Максимальная синусоидальная мощность громкоговорителя – это мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель
может выдержать без механических и термических повреждений в течение
промежутка времени (не менее 1 часа), указанного в спецификации.
- Номинальная мощность громкоговорителя – это электрическая мощность, при которой нелинейные искажения громкоговорителя не превышают требуемых значений.
- Паспортная мощность громкоговорителя определяется как наибольшая электрическая мощность, при которой громкоговоритель может длительное время удовлетворительно работать на реальном звуковом сигнале без тепловых и механических повреждений.
Другие технические характеристики громкоговорителей:
- Номинальное электрическое сопротивление громкоговорителя – заданное в нормативно-технической документации активное сопротивление громкоговорителя при определении подводимой к нему электрической мощности.
- Частотная характеристика громкоговорителя по звуковому давлению – это графическая или численная зависимость от частоты сигнала уровня звукового давления, развиваемого громкоговорителем
в определенной точке свободного поля, находящейся на определенном
расстоянии от рабочего центра, при постоянном значении напряжения на
выводах громкоговорителя.
- Характеристическая чувствительность громкоговорителя – это среднее звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в заданном диапазоне частот на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м от рабочего центра громкоговорителя и электрической мощности 1 Вт.
- Неравномерность частотной характеристики звукового давления - это разность максимального и минимального значений уровней звукового давления громкоговорителя (в дБ) в заданном диапазоне частот.
- Приведенный коэффициент полезного действия громкоговорителя – это отношение акустической мощности, излучаемой громкоговорителем на данной частоте, к подводимой электрической мощности.
- Собственная резонансная частота головки громкоговорителя – частота, при которой абсолютное значение полного электрического сопротивления достигает своего первого максимума.
- Максимальный уровень звукового давления громкоговорителя служит для оценки способности громкоговорителя воспроизводить без искажений динамический диапазон музыкального или речевого сигнала.
Расчет количества громкоговорителей для системы оповещения
Количество и мощность громкоговорителей
рассчитывается исходя из геометрических параметров помещения. При этом,
как правило, учитывается только площадь той части помещения, где
находятся слушатели.
В закрытых помещениях рекомендуется устанавливать
потолочные громкоговорители, поскольку они позволяют добиться наиболее
равномерного распределения звука. При озвучивании галерей, коридоров и
открытых площадей используются рупорные громкоговорители благодаря
высокой степени направленности звука и высокому КПД.
При озвучивании помещений необходимо учитывать, что звуковая волна
от потолочного громкоговорителя на высоте ушей слушателей покрывает
собой площадь, радиус которой принимается равным разности высоты
крепления громкоговорителя и расстояния от пола до ушей слушателей. Для равномерного озвучивания помещения следует устанавливать громкоговорители так, чтобы эти площади слегка перекрывали друг друга.
При высоте потолков до 5 м расчет необходимого
количества потолочных громкоговорителей производится по упрощенным
формулам. Расстояние между громкоговорителями не должно
превышать расчетного значения; в противном случае звуковое давление
будет распределяться неравномерно, и в некоторых областях помещения
может значительно ухудшиться качество звука от громкоговорителей.
При повышении мощности звука в этом случае не только повышается
полезная громкость, но также возрастает уровень реверберационного фона
(эхо). Чтобы компенсировать этот эффект, пол и стены помещения покрывают
коврами или другими звукопоглощающими материалами.
Еще одна проблема связана с размещением громкоговорителей в помещениях с высокими потолками. Близко расположенные громкоговорители являются источником мощной помехи друг для друга. Если расположить громкоговорители на большем расстоянии и увеличить мощность звука, то возрастет реверберационный фон. В таких случаях часто опускают громкоговорители на шнурах или устанавливают настенные громкоговорители, врезные громкоговорители или звуковые колонны.
Специалисты рекомендуют устанавливать настенные
громкоговорители на высоте 1,5 м для сидящих и 2 – 2,2 м для стоящих
слушателей. Если ширина помещения меньше 5 м, то громкоговорители располагаются по длине помещения с шагом 4-6 м (не рекомендуется устанавливать громкоговорители в углах помещения). Если же ширина помещения больше 5 м, то громкоговорители располагаются на противоположных стенах в шахматном порядке, с шагом 8-12 м.
В коридорах, галереях и других протяженных помещениях рекомендуют устанавливать рупорные громкоговорители. Такие громкоговорители
располагают в середине коридора и направляют в противоположные стороны.
Дальность звучания рупорного громкоговорителя составляет несколько
десятков метров. Выбор громкоговорителя по динамическому диапазону
Требования к динамическому диапазону громкоговорителей
формируются исходя из реальных условий прослушивания. При
проектировании системы оповещения следует учитывать общий уровень шума,
характерного для помещения, в котором планируется разместить громкоговорители. Ниже приведены значения уровня шума для некоторых помещений:
- Завод – 100 дБ
- Супермаркет – 65 дБ
- Больница – 30 дБ
Специалисты рекомендуют выбирать громкоговорители
таким образом, чтобы обеспечиваемый ими уровень звукового давления на 3
– 10 дБ превышал уровень общего шума в помещении. Тогда сообщения,
которые передают громкоговорители, будут слышны на
уровне шума. Следует также учитывать, что в экстренной ситуации уровень
шума в помещении может значительно возрасти.
|