ОБЗОР Громкоговорители для систем оповещения параметры классификация выбор и размещение громкоговорителей

Громкоговоритель – 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.

По материалам сайта www.armosystems.ru