Электроакустика и звуковое вещание

 

     Из  таблицы видно, что выбран подходящий материал, требуемый фонд поглощения обеспечен с заданной точностью.

     Теперь необходимо рассчитать фонд поглощения помещения после проведенной обработки звукопоглощающими материалами.

     Звукопоглощение дополнительно обработанных поверхностей определяется коэффициентом поглощения и площадью материала, которым проведена обработка. Поэтому из основного фонда поглощения необходимо вычесть ранее учтенное поглощение необработанной поверхности, впоследствии покрытое звукопоглощающим материалом.

     Поглощение, не учитываемое после проведения обработки: 

(4.2.9)

где , – площади стен и потолка, обработанные звукопоглощающим материалом

     Основной  фонд поглощения за вычетом А_обр: 

(4.2.10)

     Поглощение, создаваемое материалами, которыми проведена обработка: 

(4.2.11)

     Основной  фонд поглощения после проведения обработки  помещения звукопоглощающим материалом: 

(4.2.12)

     Далее находим расчетное время реверберации при помощи формулы Эйринга: 

(4.2.13) 

(4.2.14)

     После чего определяем отклонение расчетного времени реверберации от оптимального в процентах: 

(4.2.15)

 

     Таблица 4.2.2 – Расчет времени реверберации обработанного помещения

Среднегеометрические  частоты октавных полос, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
А0'=А0 –Aобр	102.263	130.86	184.759	231.042	248.848	244.711	232.268	212.506
А0'+Адоп.расч	475.043	481.273	408.427	395.065	364.409	341.634	306.824	272.151
αср=(Ао'+ Адоп.расч)/SΣ	0.325	0.329	0.279	0.27	0.249	0.234	0.21	0.186
α' = – ln(1 – αср)	0.393	0.399	0.327	0.315	0.286	0.266	0.235	0.206
α'SΣ	574.381	583.637	478.918	460.497	419.092	389.072	344.347	301.118
α'SΣ+4μV	574.381	583.637	478.918	460.497	439.46	419.624	425.819	504.798
Трасч , с	0.714	0.702	0.856	0.89	0.933	0.977	0.963	0.812
ΔТ/Топт*100, %	7.315	-7.588	0.105	-6.301	-1.816	2.825	1.329	0.56

 

     Из  данной таблицы видно, что рассчитанное время реверберации отклоняется  от оптимального не более чем на 8%, поэтому считаем расчет законченным. Построим на одном графике зависимости оптимального и рассчитанного времени реверберации от частоты. 

 

Рисунок 4.2.2 – Зависимость оптимального и рассчитанного времени реверберации от частоты 

5 Составление эскиза размещения звукопоглощающих материалов

      Выбранный в процессе проектирования звукопоглощающий материал размещаем на задней стене  и потолке. Эскиз размещения звукопоглощающих материалов находится на рисунке 5.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6 Расчет системы  звукоусиления

6.1 Расчет требуемой  акустической мощности  и уровней звука

     В зависимости от размеров озвучиваемой площади и назначения установки  выбирают тип системы озвучения. При длине помещения до 30 м  целесообразно применение сосредоточенной  системы, так как она обеспечивает единство слухового и зрительного  образов. Громкоговорители размещаем  по бокам сцены на расстоянии 1 м  от стен, на высоте 5.5 м от авансцены. Такая высота подвеса обеспечивает наклон акустической оси излучателя около 5º к плоскости пола.

     Для расчета выбираем требуемые параметры  звукового поля из табл.5.1 на стр.36. Акустическая система кинотеатра предназначена  для усиления речи и воспроизведения  музыки, поэтому выбираем значения, исходя из установленных рамок:

     Требуемый уровень звукового давления: 

     Неравномерность озвучения: 

     Акустическое  отношение: 
 

     Далее выбираем среднее значение акустического  отношения R_ср: 

     Оценим  правильность выбора значения R_ср путем определения значений и , соответствующих выбранным значениям и : 

(6.1.1) 

(6.1.2)

     Полученные  величины лежат в выбранном нами интервале [1; 6], следовательно, выбрано правильно.

     Теперь  рассчитываем остальные параметры  звукового поля:

- средний уровень  прямого звука 

(6.1.3)

- минимальный  и максимальный допустимые уровни  прямого звука 

(6.1.4) 

(6.1.5)

- уровень диффузного звука 

(6.1.6)

- акустическая  мощность излучателей, необходимая  для создания диффузного поля 

(6.1.7)

- требуемая полная  акустическая мощность излучателей 

(6.1.8)

- требуемое номинальное звуковое давление, создаваемое излучателем 

(6.1.9)

- требуемый коэффициент  осевой концентрации (считаем, что  число излучателей в колонке  n = 1) 

(6.1.10) 

6.2 Выбор системы озвучения и типа громкоговорителя

     В качестве громкоговорителя выбираем звуковые колонки 50КЗ-2Т (по одной с каждой стороны) с параметрами:

- номинальная  мощность 

- частотный диапазон 

- номинальное  звуковое давление 

- габариты 815×370×220 мм

- эксцентриситеты  в горизонтальной и вертикальной  плоскостях 

- коэффициент  осевой концентрации на частоте  500 Гц  

6.3 Расчет звукового поля с учетом размещения громкоговорителей

     На  плане зала и его вертикальном разрезе размещаем звуковые колонки (пронумеровав их цифрами I и II) с указанием направления их акустических осей. Оси направляем к зрителям последнего ряда, сидящим на крайних креслах у центрального прохода. В одной половине зала (относительно продольной оси) намечаем 9 рабочих точек, в которых необходимо рассчитать уровень звукового давления.

     В каждую расчетную точку на плане  и вертикальном разрезе зала их центров  звуковых колонок проводим прямые линии. По этим линиям на обоих чертежах определяем истинное расстояние r_i от центра излучателя до i-ой точки (по теореме Пифагора): 

(6.2.1)

где – длина отрезка, соединяющего центр излучателя с i-ой точкой на плане помещения; – разность высот между центром излучателя и i-ой точкой на вертикальном разрезе

     Затем при помощи транспортира определяем углы между акустическими осями  и направлением на i-ую точку в горизонтальной (на плане и вертикальной плоскостях (на вертикальном разрезе из центра излучателя.

     Определяем  значения радиус-векторов в вертикальной и горизонтальной плоскости: 

(6.2.2) 

(6.2.3)

     Находим звуковое давление в i-ой точке, развиваемое данным излучателем: 

(6.2.4)

     Каждая  точка облучается сразу несколькими  излучателями, при этом суммарное  давление в точке определяется энергетическим суммированием. В нашем случае число  излучателей – 2, поэтому 

(6.2.5)

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

(6.2.6)

 

Таблица 6.3.1 – Расчет звукового поля излучателей

№ излучателя	определяемые  величины	значение  определяемых величин в расчетных  точках
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
	r, м	6.718	8.184	16.085	16.769	19.087	19.58	29.861	30.16	30.06
	ϴг , градус	2.5	36	11	7	11.5	5	13	0	3
I	Rг	0.996	0.636	0.93	0.97	0.925	0.984	0.907	1	0.994
	ϴв , градус	42	42	9	9	7	7	0	0	0
	Rв	0.334	0.334	0.835	0.835	0.889	0.889	1	1	1
	p1, Па	0.718	0.376	0.7	0.7	0.625	0.648	0.44	0.481	0.48
	r, м	13.167	9.801	20.304	17.552	22.84	20.27	32.855	30.559	30.859
	ϴг , градус	59	48.5	29.5	15.5	25	12	15.5	4.5	6
	Rг	0.492	0.543	0.701	0.876	0.753	0.919	0.876	0.987	0.977
II	ϴв , градус	42	42	9	9	7	7	0	0	0
	Rв	0.334	0.334	0.835	0.835	0.889	0.889	1	1	1
	p2, Па	0.181	0.268	0.418	0.604	0.425	0.585	0.386	0.468	0.459
		0.741	0.462	0.815	0.924	0.756	0.873	0.586	0.671	0.664
Lp , дБ		91.393	87.3	92.228	93.318	91.57	92.82	89.356	90.537	90.444
		6.018

 

 

     Как видно из таблицы, расчетная неравномерность  звукового поля в зале меньше величины неравномерности, заданной в начале расчета, также выполняются условия  и , поэтому расчет звукового поля можно считать законченным.

     План  и вертикальный разрез помещения  с указанием размещения излучателей  и рабочих точек – на рисунке 6.3.2.

     Построим  диаграмму направленности звуковой колонки в вертикальной и горизонтальной плоскости в полярных координатах.

 

Рисунок 6.3.1 – Диаграмма направленности звуковой колонки 50КЗ-2Т в горизонтальной и вертикальной плоскостях 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.4 Выбор звукоусилительной аппаратуры

     На  данном этапе необходимо по величине общей электрической мощности, потребляемой звуковыми колонками (, а также учитывая диапазон частот (80…12000 Гц) выбрать усилитель мощности.

     Выберем усилитель CS 200X фирмы Peavey c характеристиками:

- номинальная  мощность 2×85 = 170 Вт 

- диапазон частот  – 20…20000 Гц при неравномерности  АЧХ 1 дБ

- выходное сопротивление  – 2 или 4 Ом

     Данный  усилитель полностью перекрывает  частотный диапазон звуковых колонок, а также обеспечивает значительный запас по мощности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 Заключение

      В ходе выполнения данного курсового  проекта я познакомился с основами проектирования и расчета акустических параметров помещений. Узнал об особенностях выбора наилучших с точки зрения акустических характеристик размеров и формы помещения; познакомился с методикой расчета допустимого  количества зрителей; получил некоторые  сведения об оптимальном времени  реверберации и способах его достижения; научился рассчитывать звукопоглощение  в помещении, а также познакомился с основными типами звукопоглощающих материалов; научился производить расчет системы озвучения, а также познакомился с характеристиками акустической аппаратуры. Большая часть расчетов была произведена при помощи программы MathCAD, что существенно упростило и облегчило расчет.