Акустика. Курс. Курсовая работа Электроакустика и радиовещание Вариант 10 Оценка Хорошо

• Название: Курсовая работа Электроакустика и радиовещание Вариант 10 Оценка Хорошо
• Анкор: Акустика
• Дата: 12.03.2023
• Размер: 0.57 Mb.
• Имя файла: Курс.doc
• Тип: Курсовая; #981843
• страница: 6 из 6

4Расчёт системы звукоусиления

Из практики известно, что если помещение имеет объем свыше 2000 м³ или длину более 20 м, то голоса человека, как правило, уже недостаточно для того, чтобы создать уровень громкости, необходимый для полной понятности передаваемой речи в удаленных точках этого помещения. Для помещений типа аудитория, необходимо соблюдение ряда условий для обеспечения хорошей разборчивости речи, при этом желательно обеспечить совмещение слухового и зрительного образов. Важную роль в этом играет система звукоусиления.

При речи, определяющим является обеспечение требуемой разборчивости речи во всех точках помещения, даже самых удаленных от источника звука. Иначе разрабатываемая система не будет выполнять своего основного назначения. Так при нормальных условиях речь хорошо слышна и понятна на расстоянии 0,5...1,0 м. При этом перед слушателем создается уровень звукового давления L_сл = 80 ... 86 дБ. Следовательно, система звукоусиления речи должна создавать такие же уровни на всех местах слушателей в зале (L_тр = 80 ... 86 дБ). Наиболее целесообразно применить распределённую систему звукоусиления в виде цепочек маломощных громкоговорителей, размещённых на боковых стенах аудитории. Такая система обеспечивает достаточно малую неравномерность полей уровней и удобно вписывается в интерьер аудитории.

4.1 Выбор и расчет требуемых параметров звукового поля

Для лучшего восприятия музыки и сольных выступлений необходимо у слушателя создать уровень звукового давления L_тр=85 дБ (таблица 4.1 из[4]).

Плотность энергии в помещении состоит из двух составляющих: плотности энергии прямого _пр и отраженного _отр звуков. Поле отраженного звука называется диффузным. Отношение же диффузное составляющей поля к составляющей прямого поля называют акустическим отношением:

; (4.1)

Если акустическое отношение велико, то речь становится неразборчива. Если же акустическое отношение несколько больше 0,5, то речь становится более разборчивой. Поэтому стремятся для речевых передач обеспечить акустическое отношение в пределах 1...4. Возьмем акустическое отношение R_ср=3.

Величина неравномерности уровня звукового поля ΔL должна быть не больше 8 дБ (таблица 4.1 [4]), возьмем равной 6 дБ. Определяется неравномерность как:

L=Lmax-Lmin; (4.2)

где Lmax, Lmin- максимальный и минимальный уровни прямого звука.

Большая неравномерность может привести к тому, что если в одних точках обеспечить минимальный уровень прямого звука, то в других точках этот уровень может оказаться большим, что приведет к перегрузке слуха, лишним расходам мощности и другим неприятностям.

Индекс усиления Q_{мс.треб}=-10..14 дБ (таблица 4.2 [4]) характеризует установку звукоусиления и равен разности уровня прямого звука, приходящего к микрофону от лектора L_м и уровня звука, приходящего к слушателю Lc:

Q_мс=L_м-L_с; (4.3)

Для системы звукоусиления применим сосредоточенную, портальную систему звукоусиления с боковым размещением громкоговорителей (рисунок 4.1 в графической части).


Рисунок 4.1 Звуковые лучи от колонок к нескольким точкам в зале
Расчет системы звукоусиления начнем с определения параметров звукового поля.

Определим максимальное и минимальное акустическое отношение:

R^’_min=R_cp10^-0.05L; (4.4)

R^’_min=3 10^-0.056=1,5;

R^’_max=R_cp10 ^0.05L;

R^’_max=310 ^0.056=5,98; (4.5)

Значения R^’_max и R^’_min не превышают пределов указанных в таблице 4.1[4].

Теперь рассчитываем средний и минимально допустимый уровень прямого звука:

L_пр.ср=L_тр-10 lg(1+R_cp); (4.6)

L_пр.ср=85-10 lg(1+3)=78,98 дБ;

L_пр.min=L_пр.ср-0,5L; (4.7)

L_пр.min=78,98-0,56=75,98 дБ;

Найдем уровень диффузного звука:

(4.8)



Найдем акустическую мощность излучателей, необходимую для создания диффузного поля в помещении:

(4.9)

мВт;

где А₀(500)- основной фонд поглощения помещения на частоте 500 Гц (табл.1.4).

Теперь найдем полную акустическую мощность излучателей:

(мВт) (4.10)

мВт;

где _ср(500)- средний коэффициент поглощения на частоте 500Гц (табл.1.4).

4.2 Выбор системы звукоусиления (озвучения) и типа громкоговорителей

Определяем теперь номинальное звуковое давление развиваемое излучателем, для чего сначала располагаем излучатели так, чтобы их акустические оси были направлены в последний ряд зрителей (рисунок 4.1) и находим максимальное расстояние до дальнего слушателя по акустической оси (т.3 рис.4.1) r_max=39,66 м.

(4.11)

Па;

Определим требуемый коэффициент осевой концентрации для звуковых колонок:

(4.12)


где n – количество излучателей в колоне.



По таблице 1 и 2 в [2] определяем тип звуковой колонки, которая подходит по параметрам для системы звукоусиления, это 8К3-4, имеющая следующие характеристики:

• 
  Номинальную мощность –8 Вт,
  
• 
  Частотный диапазон – 2506000 Гц,
  
• 
  Номинальное звуковое давление – 7,6 Па,
  
• 
  Коэффициент осевой концентрации 4,3÷11,
  

• 
  Эксцентриситеты:
  
  • 
    в горизонтальной плоскости – 0.7;
    
  • 
    в вертикальной плоскости – 0.973.
    

4.3. Расчет звукового поля с учетом размещения излучателей

На плане аудитории согласно централизованной системе озвучения размещаем звуковые колонки и указываем их акустические оси (рисунок 4.1). Затем намечаем расчетные точки, в которых ожидаются минимальные и максимальные уровни звукового давления, а также промежуточные. Расчетные точки намечаются только в одной половине зала, т.к. вторая половина будет зеркальным отражением. В каждую расчетную точку на плане зала из центров громкоговорителей, облучающих ее, проводим прямые линии (рисунок 4.1). По этим линиям определяется расстояние r_i от центра излучателя до i-ой точки. По ним же определяется углы между акустическими осями и направлением на i-тую точку в горизонтальной (_г) и вертикальной (_в) плоскостях.

Диаграмму направленности звуковых колонок можно рассчитать самостоятельно, аппроксимируя звуковое поле колонки в виде полуэллипса. Зная эксцентриситеты е_г и е_в эллипсов можно определить радиус-векторы Rг и Rв:

(4.13)

(4.14)

Рассчитаем для точки 4 (рис.4.1) для первого громкоговорителя.





Максимальное расстояние от громкоговорителя до точки упора его акустической оси:



где h– высота установки громкоговорителя;

l – расстояние между точкой упора и точкой установки громкоговорителя.

Звуковое давление в i-той точке, развиваемое данным громкоговорителем определяется по формуле:



Аналогично делаем расчеты для второго громкоговорителя.

Звуковое давление в 4-ой точке, развиваемое двумя громкоговорителями определяется по формуле:

(4.16)

где Р₁, Р₂ – давления, создаваемые в 4-ой точке первым и вторым громкоговорителями.

Полученное суммарное давление в 4-ой точке пересчитывается в уровни по формуле:

L_i =20 lgP_I + 94= 20 lg0,23 + 94 = 81,38 дБ; (4.17)

Расчет уровней звукового давления в каждой расчетной точке приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Расчет звукового поля излучателей

Номер излучателя	Определяемая величина	Значения величин по точкам
		1	2	3	4	5	6
1	r, м	33,46	34,79	33,00	7,81	18,17	13,49
	г 0	15	0	30	30	30	40
	Rг	0,84	1,00	0,72	0,72	0,72	0,81
	в, 0	0	0	0	40	10	40
	Rв	1,00	1,00	1,00	0,30	0,40	0,30
	Р, Па	0,19	0,22	0,17	0,21	0,12	0,14
2	r, м	36,90	34,79	39,66	22,56	28,11	15,62
	г 0	15	0	30	50	25	40
	Rг	0,84	1,00	0,72	0,97	0,99	0,81
	в, 0	0	0	0	40	10	40
	Rв	1,00	1,00	1,00	0,30	0,40	0,30
	Р, Па	0,17	0,22	0,14	0,10	0,11	0,12
Р, Па		0,26	0,31	0,22	0,23	0,16	0,18
L, дБ		82,25	83,80	80,66	81,38	78,13	79,22
L, дБ		3,25

Величина звукового поля во всех расчетных точках больше допустимого минимального уровня L_ПР.MIN=75,98 дБ. Сравнивая полученные уровни, в расчетных точках, неравномерность звукового поля в аудитории ΔL не превышает допустимых 6 дБ.

4.4. Выбор типа микрофонов (для систем звукоусиления) и звукоусилительной аппаратуры

Выбор типа микрофона производится исходя из требуемой частотной характеристики и устойчивости системы звукоусиления. Последнее характеризуется видом диаграммы направленности микрофона, условиями его размещения и определяется индексом выигрыша q по диффузному полю (разность уровней чувствительности микрофона к звуку от первичного источника и к диффузному звуку). 

В слабо заглушенных помещениях, особенно при использовании направленных излучателей в точке размещения микрофонов преобладает диффузный звук. Поэтому порог самовозбуждения определяется акустической обратной связью по диффузному звуку. Ею и определяется, в конечном счете, предельный индекс усиления системы Q_{мс пр}. В начале расчете в табл. 2[4] выбиралось значение требуемого индекса усиления Q_мс.тр. Необходимо, чтобы Q_мс.пр системы было бы не меньше, чем Q_мс.тр. 

Для звуковых колонок предельный индекс усиления при акустической обратной связи по диффузному звуку определяется по формуле (4.27а) [4]:
(4.18)
Требуемое значение лежит в пределах (-10  -14) дБ (Таблица 4.2) [4], поэтому ненаправленный микрофон (q=0) применять нельзя. Необходимо получить q > 8дБ. Для обеспечения требуемого значения q применен микрофон с кардиоидной характеристикой и заглушением стены зала позади сцены. При этом значение может быть доведено до 13.8 дБ.

Согласно расчётам выбираем микрофон типа МД–54 со следующими характеристиками:

• 
  Номинальный диапазон частот, Гц: 140  10000;
  
• 
  Неравномерность АЧХ, дБ: 12;
  
• 
  Номинальное сопротивление нагрузки, Ом: 250;
  
• 
  Чувствительность ХХ, мВ / Па: 0.63;
  
• 
  Направленные свойства: Однонаправленный.
  
• 
  Вид преобразования: Динамический.
  

По величине общей электрической мощности, потребляемой двумя громкоговорителями, и исходя из назначения системы, по справочнику выбираем тип усилительной аппаратуры.

При этом необходимо, чтобы усилительная аппаратура имела бы некоторый запас по выходной мощности.

Пользуясь данными [4] приложений 7, 8, 9, выбираем звукоусилительную станцию типа ЗС–25  2. Эта аппаратура имеет номинальную мощность 50 Вт при использовании двух каналов. Мощность каждого оконечного усилителя 25 Вт. Будем использовать только один канал, второй останется в резерве.

Заключение

В данном курсовом проекте была произведена реконструкция заданного помещения с целью использования его в качестве аудитории. В процессе расчёта была установлена кафедра.

Также был произведен акустический расчет помещения, в результате которого было произведено:

• 
  расчёт требуемой акустической обработки внутренних поверхностей помещения с целью обеспечения требуемого времени реверберации. В процессе расчета выяснилось, что для обеспечения требуемого времени реверберации необходимо использовать четыре дополнительных звукопоглощающих материала;
  

• 
  расчет звукоизоляции помещения, в результате которого получили, что все з ограждения удовлетворяют требованиям к звукоизоляции;
  

• 
  рассчитана система звукоусиления, при котором определённым образом были размещены громкоговорители и микрофон.
  

• 
  произведён выбор типа микрофона, громкоговорителей и звукоусилительной аппаратуры.
  

Т.к. данный курсовой проект носит учебный характер, то в нём возможны неточности. Наличие неточностей, не говоря уже об ошибках, при профессиональном проектировании приводит к очень большим финансовым, материальным и временным затратам. Что не допустимо.

Литература

1. 
   Катунин Г.П., Лапаев О.А. Акустический расчет помещений. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть I.-Новосибирск: НЭИС, 1978.
   
2. 
   Катунин Г.П., Лапаев О.А. Акустический расчет помещений. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть II.-Новосибирск: НЭИС, 1979.
   
3. 
   Катунин Г.П., Лапаев О.А. Акустический расчет помещений. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть III.-Новосибирск: НЭИС, 1980.
   
4. 
   Папернов Л.З., Молодая Н.Т., Метер Ч.М. Расчет и проектирование систем озвучения и звукоусиления в закрытых помещениях. - М.: Связь, 1970
   
5. 
   Сапожков М.А. Электроакустика. – М: Связь,1978.