В рубрику "Системы связи, оповещения и диспетчеризации" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Я живу в Подмосковье, поэтому часто добираюсь в столицу на электропоездах. Должен заметить, что даже в мегаполисе с качеством озвучивания платформ и перронов дела обстоят очень плохо, а ведь кто-то делал акустический расчет и обосновывал свое техническое решение. Давайте и мы посчитаем акустику для обычного железнодорожного перрона – это и будет наш первый наглядный пример.
Для того, чтобы сделать расчет, надо правильно составить техническое задание. Начнем с определения уровня окружающего шума. Современные электропоезда – не самый шумный вид транспорта, но в часы пик уровень шума на вокзале кратковременно может доходить до 85–90 дБ. Это некий экстремальный параметр, но даже относительно него надо иметь запас по громкости в 2 раза, или в относительных единицах – порядка 96 дБ.
Второй задаваемый параметр – эффективный диапазон воспроизводимых частот. Именно в его определении часто делают ошибку, полагая, что чем больше частот воспроизводит громкоговоритель, особенно в низкочастотной области, тем лучше звук. Это не так. Более того, зачастую избыток НЧ в воспроизведении речи заметно снижает разборчивость, превращая ее в бубнение. Для передачи голосовых сообщений, особенно в условиях улицы, нам достаточно диапазона от 200 до 6000 Гц. К тому же такой небольшой диапазон весьма выгоден с точки зрения энергетических затрат на передачу сигнала.
Последний параметр, необходимый нам для количественного расчета, – размеры озвучиваемой поверхности. Для данного примера допустим, что длина перрона – около 300 м, а ширина – 4–6 м.
Одна из задач при подборе акустики – помимо качественного звучания обеспечить высокий КПД, то есть выполнение всех задач при минимальных затратах мощности. Озвучивать перрон удобнее, используя цепочку громкоговорителей (распределенная звуковая система). Поэтому расставим акустические системы (АС) равномерно по всей длине на расстоянии 25 м друг от друга и для обеспечения приемлемой равномерности внутри цепочки установим на одну точку по две колонки, направленные в противоположные стороны. Высоту подвеса выберем 3,5–4 м. Несложно посчитать, что при данных параметрах для получения уровня звукового давления в 95 дБ необходимы колонки мощностью 50 Вт и чувствительностью 96 дБ/Вт/м. На всю платформу это около 1000 Вт!!! (Попробуйте посчитать минимальное сечение кабеля на длину 300 м при такой мощности.)
Обычно для озвучивания перронов проектировщики ставят всепогодные звуковые прожекторы или колонны, реже широкополосные рупоры. Их эффективный диапазон частот – от 120 до 16000 Гц, мощность – в пределах 10–40 Вт, а чувствительность (SPL) – 92– 96 дБ/Вт/м. Нетрудно заметить, что при таких данных для обеспечения требуемой громкости колонки придется ставить на расстоянии не более 15 м друг напротив друга, следовательно, общая мощность звуковой системы будет еще больше. Это теоретический расчет – в реальных условиях, конечно же, он не выполняется, и это неудивительно, поскольку стоимость системы получается очень высокой, даже на бюджетной акустике. А есть ли другой выход?
Выход есть всегда! Чтобы увеличить КПД системы, нам потребуются высокоэффективные колонки. Сегодня в мире выпускается несколько типов громкоговорителей, которые обладают необходимыми техническими характеристиками, но по стоимости мы можем рассматривать только рупорные мембранные громкоговорители. Правда, не все. Самый главный недостаток компактных рупоров – узкий диапазон частот, особенно у моделей с мембранным излучателем диаметром 1 дюйм.
Эффективно они могут работать лишь в диапазоне частот от 400 до 4000 Гц. Кроме того, они обладают характерным и узнаваемым тембром, заметно окрашивающим звук, и поэтому для качественной передачи объявлений на вокзале не очень пригодны, хотя как бюджетный вариант их можно рассматривать. Однако есть и другие варианты. Можно найти рупорные громкоговорители с диаметром мембраны 2 дюйма. Они работают в диапазоне частот от 200 Гц до 8 кГц, что уже четко укладывается в заявленные нами параметры. Мощность этих рупоров колеблется от 15 до 60 Вт, а вот чувствительность просто фантастическая и приблизительно у всех одинакова – 108–110 дБ. Если вернуться к предыдущему расчету уровней звукового давления и мощности акустики на перроне, то при использовании этих рупоров необходимый нам уровень звукового давления можно получить при мощности 5 Вт. В этом случае общая мощность всей системы не превысит 150 Вт (!), а доставить ее от усилителя мощности можно уже кабелем в 2 кв. мм (14 AWG), что упростит монтаж и снизит его стоимость.
Конечно, рупорные громкоговорители имеют и свои недостатки – требуют не только очень внимательного расчета (например, нужно учитывать возможность возникновения мешающего эха, что снижает разборчивость речи), но и не менее внимательного монтажа и настройки. Например, рупорные динамики, а особенно с мембранным излучателем, нельзя включать в широкополосном режиме, поэтому для их качественной работы необходимо подготовить звуковой сигнал с помощью приборов обработки сигнала (кроссоверы, эквалайзеры, фильтры, компрессоры и др.), конечно, если проектировщик предусмотрел таковые в проекте. Пока, как показывает практика, чаще квалификация проектировщиков выше, чем монтажников. Другими словами, все условия для настройки звука есть, только никто ничего не делает.
Я сознательно не приводил в тексте формулы и методики расчета, это не учебник. Задача немного другая: показать, что акустика – это очень конкретная наука, большинство ее фундаментальных законов были выведены эмпирически, то есть на основании опыта, поэтому расчеты всегда имеют очень точное практическое значение. Однако нельзя сделать грамотный расчет, не зная материальную часть. Я понимаю, что все акустические системы переслушать нельзя, но стремиться надо. К сожалению, другого источника знаний у нас сегодня нет, и если моя статья и мой опыт помогут вам в дальнейшем определяться с выбором звуковых систем, то все было сделано не зря. Если данный материал вас заинтересовал, я надеюсь продолжить в этом же духе и поговорить на схожие темы в следующих выпусках. Жду ваших комментариев и отзывов.
Опубликовано: Каталог "Системы безопасности"-2015
Посещений: 26010
Автор
| |||
В рубрику "Системы связи, оповещения и диспетчеризации" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
