Октавные уровни звукового давления l. Снижение уровней звуковой мощности по пути распространения шума

В РАСЧЕТНЫХ ТОЧКАХ

7.1. Расчетные точки в производственных и вспомогательных помещениях промышленных предприятий выбирают на рабочих местах и (или) в зонах постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от пола. В помещении с одним источником шума или с несколькими однотипными источниками одна расчетная точка берется на рабочем месте в зоне прямого звука источника, другая - в зоне отраженного звука на месте постоянного пребывания людей, не связанных непосредственно с работой данного источника.

В помещении с несколькими источниками шума, уровни звуковой мощности которых различаются на 10 дБ и более, расчетные точки выбирают на рабочих местах у источников с максимальными и минимальными уровнями. В помещении с групповым размещением однотипного оборудования расчетные точки выбирают на рабочем месте в центре групп с максимальными и минимальными уровнями.

7.2. Исходными данными для акустического расчета являются:

План и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования и расчетных точек;

Сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (материал, толщина, плотность и др.);

Шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума.

7.3. Шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования в виде октавных уровней звуковой мощности , корректированных уровней звуковой мощности, а также эквивалентныхи максимальныхкорректированных уровней звуковой мощности для источников непостоянного шума должны указываться заводом-изготовителем в технической документации.

Допускается представлять шумовые характеристики в виде октавных уровней звукового давления L или уровней звука на рабочем месте (на фиксированном расстоянии) при одиночно работающем оборудовании.

7.4. Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках соразмерных помещений (с отношением наибольшего геометрического размера к наименьшему не более 5) при работе одного источника шума следует определять по формуле

, (1)

где - октавный уровень звуковой мощности, дБ;

Коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r < 2) (принимают по таблице 2);

Ф - фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением Ф = 1);

Пространственный угол излучения источника, рад. (принимают по таблице 3);

r - расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м (если точное положение акустического центра неизвестно, он принимается совпадающим с геометрическим центром);

k - коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении (принимают по таблице 4 в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения );

В - акустическая постоянная помещения, м2, определяемая по формуле

А - эквивалентная площадь звукопоглощения, м2, определяемая по формуле

, (3)

Коэффициент звукопоглощения i-й поверхности;

Площадь i-й поверхности, м2;

Эквивалентная площадь звукопоглощения j-го штучного поглотителя, м2;

Количество j-ых штучных поглотителей, шт.;

Средний коэффициент звукопоглощения, определяемый по формуле

Суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м2.

Таблица 2

┌─────────────────────┬────────────────────┬─────────────────────┐

│ r │ хи │ 10 lg хи, дБ │

│ ----- │ │ │

│ l │ │ │

│ макс │ │ │

│0,6 │3 │5 │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│0,8 │2,5 │4 │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│1,0 │2 │3 │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│1,2 │1,6 │2 │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│1,5 │1,25 │1 │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│2 │1 │0 │

└─────────────────────┴────────────────────┴─────────────────────┘

Таблица 3

Условия излучения

Омега, рад.

10 lg Омега,дБ

В пространство - источник на колонне в помещении, на мачте, трубе

В полупространство - источник на полу, на земле, на стене

В 1/4 пространства - источник в двухгранномуглу (на полу близко от одной стены)

В 1/8 пространства - источник в трехгранномуглу (на полу близко от двух стен)

Таблица 4

┌────────────────────┬────────────────────┬──────────────────────┐

│ альфа │ k │ 10 lgk, дБ │

│ ср │ │ │

│0,2 │1,25 │1 │

├────────────────────┼────────────────────┼──────────────────────┤

│0,4 │1,6 │2 │

├────────────────────┼────────────────────┼──────────────────────┤

│0,5 │2,0 │3 │

├────────────────────┼────────────────────┼──────────────────────┤

│0,6 │2,5 │4 │

└────────────────────┴────────────────────┴──────────────────────┘

7.5. Граничный радиус , м, в помещении с одним источником шума - расстояние от акустического центра источника, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука, определяют по формуле

Если источник расположен на полу помещения, граничный радиус определяют по формуле

. (6)

Расчетные точки на расстоянии до 0,5можно считать находящимися в зоне действия прямого звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле

Расчетные точки на расстоянии более 2можно считать находящимися в зоне действия отраженного звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле

7.6. Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках соразмерного помещения с несколькими источниками шума следует определять по формуле

, (9)

где - октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

То же, что и в формулах (1) и (6), но для i-го источника;

m - число источников шума, ближайших к расчетной точке (находящихся на расстоянии <= 5, где- расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника шума);

n - общее число источников шума в помещении;

k и В - то же, что и в формулах (1) и (8).

Если все n источников имеют одинаковую звуковую мощность , то

. (10)

7.7. Если источник шума и расчетная точка расположены на территории, расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума и между ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках следует определять:

при точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор и т.п.) - по формуле

при протяженном источнике ограниченного размера (стена производственного здания, цепочка шахт вентиляционных систем на крыше производственного здания, трансформаторная подстанция с большим количеством открыто расположенных трансформаторов) - по формуле

где , r, Ф,- то же, что и в формулах (1) и (7);

Затухание звука в атмосфере, дБ/км, принимаемое по таблице 5.

Таблица 5

┌──────────────────────┬────┬────┬─────┬────┬────┬─────┬────┬────┐

│ Среднегеометрические │63 │125 │250 │500 │1000│2000 │4000│8000│

│ частоты октавных │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ полос, Гц │ │ │ │ │ │ │ │ │

├──────────────────────┼────┼────┼─────┼────┼────┼─────┼────┼────┤

│бета, дБ/км │0 │0,7 │1,5 │3 │6 │12 │24 │48 │

│ а │ │ │ │ │ │ │ │ │

└──────────────────────┴────┴────┴─────┴────┴────┴─────┴────┴────┘

При расстоянии r <= 50 м затухание звука в атмосфере не учитывают.

7.8. Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках в изолируемом помещении, проникающие через ограждающую конструкцию из соседнего помещения с источником (источниками) шума или с территории, следует определять по формуле

где - октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума на расстоянии 2 м от разделяющего помещения ограждения, дБ, определяют по формулам (1), (8) или (9); при шуме, проникающем в изолируемое помещение с территории, октавный уровень звукового давленияснаружи на расстоянии 2 м от ограждающей конструкции определяют по формулам (11) или (12);

R - изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией, через которую проникает шум, дБ;

S - площадь ограждающей конструкции, м2;

Акустическая постоянная изолируемого помещения, м2;

Если ограждающая конструкция состоит из нескольких частей с различной звукоизоляцией (например, стена с окном и дверью), R определяют по формуле

, (14)

где - площадь i-й части, м2;

Изоляция воздушного шума i-й частью, дБ.

Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с различной звукоизоляцией (>), R определяют по формуле

. (15)

При >>при определенном соотношении площадейдопускается вместо звукоизоляции ограждающей конструкции R при расчетах по формуле (13) вводить звукоизоляцию слабой части составного огражденияи ее площадь.

Эквивалентный и максимальный уровни звука , дБА, создаваемого внешним транспортом и проникающего в помещения через наружную стену с окном (окнами), следует определять по формуле

где - эквивалентный (максимальный) уровень звука снаружи на расстоянии 2 м от ограждения, дБА;

Изоляция внешнего транспортного шума окном, дБА;

Площадь окна (окон), м2;

k - то же, что и в формуле (1).

Для помещений жилых и административных зданий, гостиниц, общежитий и др. площадью до 25 м2 , дБА, определяют по формуле

. (17)

Проникающий шум : шум, возникающий вне данного помещения и проникающий в него через ограждающие конструкции, системы вентиляции, водоснабжения и отопления.

Постоянный шум : шум, уровень звука которого изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум : шум, уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Тональный шум : шум, в спектре которого имеются слышимые дискретные тона. Тональный характер шума устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

Импульсный шум : непостоянный шум, состоящий из одного или ряда звуковых сигналов (импульсов), уровни звука которого (которых), измеренные в дБАI и дБА соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ 17187, различаются между собой на 7 дБА и более.

Уровень звукового давления : десятикратный десятичный логарифм отношения квадрата звукового давления к квадрату порогового звукового давления (Ро = 2*10 -5 Па) в дБ.

Октавный уровень звукового давления : уровень звукового давления в октавной полосе частот в дБ.

Уровень звука : уровень звукового давления шума в нормируемом диапазоне частот, корректированный по частотной характеристике А шумомера по ГОСТ 17187 в дБА.

Эквивалентный (по энергии) уровень звука : уровень звука постоянного шума, который имеет то же самое среднеквадратическое значение звукового давления, что и исследуемый непостоянный шум в течение определенного интервала времени в дБА.

Максимальный уровень звука : уровень звука непостоянного шума, соответствующий максимальному показанию измерительного, прямо-показывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или уровень звука, превышаемый в течение 1% длительности измерительного интервала при регистрации шума автоматическим оценивающим устройством (статистическим анализатором).

Изоляция ударного шума перекрытием : величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием.

Изоляция воздушного шума (звукоизоляция) R : способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук. В общем виде представляет собой десятикратный десятичный логарифм отношения падающей на ограждение звуковой энергии к энергии, проходящей через ограждение. В настоящем документе под звукоизоляцией воздушного шума подразумевается обеспечиваемое разделяющим два помещения
ограждением снижение уровней звукового давления в дБ, приведенное к условиям равенства площади ограждающей конструкции и эквивалентной площади звукопоглощения в защищаемом помещении
R = L1-L2 + 10lg(S/A),

где L1 - уровень звукового давления в помещении с источником звука, дБ; L2 - уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ; S - площадь ограждающей конструкции, м2; А - эквивалентная площадь звукопоглощения в защищаемом помещении, м2.

Приведенный уровень ударного шума под перекрытием Ln : величина, характеризующая изоляцию ударного шума перекрытием (представляет собой уровень звукового давления в помещении под перекрытием при работе на перекрытии стандартной ударной машины), условно приведенная к величине эквивалентной площади звукопоглощения в помещении Ао = 10 м2. Стандартная ударная машина имеет пять молотков весом по 0,5 кг, падающих с высоты 4 см с частотой 10 ударов в секунду.

Частотная характеристика изоляции воздушного шума : величина изоляции воздушного шума R, дБ, в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме).

Частотная характеристика приведенного уровня ударного шума под перекрытием : величина приведенных уровней ударного шума под перекрытием Ln, дБ, в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме).

Индекс изоляции воздушного шума Rw : величина, служащая для оценки звукоизолирующей способности ограждения одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума со специальной оценочной кривой в дБ.

Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw : величина, служащая для оценки изолирующей способности перекрытия относительно ударного шума одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики приведенного уровня ударного шума под перекрытием со специальной оценочной кривой в дБ.

RAтран : величина, служащая для оценки изоляции воздушного шума окном. Представляет собой изоляцию внешнего шума, создаваемого потоком городского транспорта в дБА.

Звуковая мощность : количество энергии, излучаемой источником шума в единицу времени, Вт.

Уровень звуковой мощности : десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности к пороговой звуковой мощности (wo = 10 -12 Вт).

Коэффициент звукопоглощения a: отношение величины не отраженной от поверхности звуковой энергии к величине падающей энергии.

Эквивалентная площадь поглощения (поверхности или предмета) : площадь поверхности с коэффициентом звукопоглощения а = 1 (полностью поглощающей звук), которая поглощает такое же количество звуковой энергии, как и данная поверхность или предмет.

Средний коэффициент звукопоглощения аср : отношение суммарной эквивалентной площади поглощения в помещении Асум (включая поглощение всех поверхностей, оборудования и людей) к суммарной площади всех поверхностей помещения Scyм. -> аср=Асум/Sсум

Карты шума улично-дорожной сети, железных дорог, воздушного транспорта, промышленных зон и отдельных промышленных и энергетических объектов : карты территорий с источниками шума с нанесенными линиями разных уровней звука на местности с интервалом 5 дБА.

Цель работы

Ознакомить студентов с прибором для измерения шума, провес­ти измерение шума электровентилятора и определить его звуковую мощность.

1.Определить уровни звуковой мощности (шумовую характерис­тику) электровентилятора по измерениям его шума.

2.В соответствии с заданием преподавателя выполнить акусти­ческий расчет и результата сравнить с требованиями санитарных норм.

Характеристики дума и методика акустического расчета

В настоящее время защита человека от шума стала одной из актуальнейших проблем. Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает неблагоприятное влияние на организм человека, вызывает тяжелые заболевания. Утомление рабочих и операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм. Шумом является всякий нежелательный для человека звук. Звук - как физическое явление - это продольные волны объемных деформаций упругой среды, т.е. сжатия и разряжения среды. Область пространства, в котором наблюдаются эти волны, на­зывается звуковым полем. Как физиологическое явление звук ощуща­ется органом слуха при воздействии звуковых волн в диапазоне 20-20000 Гц. Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра- и ультразвуков. Звуковая вол­на характеризуется частотой и амплитудой колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем больше звуковое давление и тем громче ощущаемый человеком звук.

Единица измерения частоты колебаний - одно колебание в секунду (I Гц). Полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней, называется октавной. Среднегеометричес­кая частота октавной полосы в Гц выражается соотношением

где f 1 - нижняя граничная частота октавной полосы, Гц;

f 2 - верхняя граничная частота, Гц.

Измерения, акустические расчеты, нормирование производятся в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250,. 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Спектр шума - распределение звукового давления и интенсивности в октавных полосах частот. Спектры получают, используя анализаторы шума (составная часть шумомера) - набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания (например, октавный).

Звуковое давление p (Па) - разность между мгновенным значе­нием полного давления в воздухе и средним статическим давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля (атмос­ферным - в обычных условиях). В фазе сжатия звуковое давление положительно, а в фазе разряжения - отрицательно. Измерительный датчик звукового давления в шумомере - микрофон.

При распространении звуковой волны происходит перенос энер­гия. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волн, называется интенсивностью звука в дан­ной точке (Вт/м 2):

I = P 2 / c

где Р - среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

- плотность среды, кг/м 3 ;

c - скорость звука в среде, м/с;

c - удельное акустическое сопротивление среды, которое для воздуха равно 410 Пас/м (при нормальных атмосферных условиях).

Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью W (Вт), т.е. общим количеством звуковой энергии, излу­чаемой источником шума в окружающее пространство за единицу вре­мени.

Если принять, что в свободном звуковом поле (т.е. при отсут­ствии отраженных звуковых волн) источник шума излучает звуковую энергию равномерно по всем направлениям (что допустимо для многих машин и оборудования), то при достаточно большом расстоянии r от источника шума, расположенном на поверхности пола (т.е. при излучении в полусферу), звуковая мощность

W = I ср S = I ср 2r 2

где I ср - интенсивность звука, усредненная по измерениям звуко­вого давления по нескольким точкам на измерительной поверхности - полусфере S радиусом r (м);

r - расстояние от проекции центра источника на звукоотражающую поверхность пола до точки измерения.

Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности изменяются в очень широких пределах. Поэтому были введены логарифмические величины - уровни звукового давления, уровни интенсивности и уровни звуковой мощности.

Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле

L I = 10 lg(I /I 0),

где I - существующая в данный момент интенсивность звука, Вт/м 2 ;

I 0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (I 0 =10 12 Вт/м 2) на частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления (дБ)

L =10 lg(P 2 /P 0 2)= 20 lg(P /P 0),

где P - среднеквадратичная величина существующего (измеряемого в данный момент звукового давления, Па;

P 0 - пороговое значение звукового давления, равное 210 -5 Па на частоте 1000 Гц и выбранное таким образом, чтобы при нормаль­ное атмосферных условиях (, с 0) уровни звукового давления бы­ли равны уровням интенсивности, так как интенсивности при нормаль­ных атмосферных условиях

I = P 2 / c и I = P 0 2 / 0 c 0 .

Уровень звуковой мощности источника шума (дБ)

L W = 10 lg(I W /I W 0),

где W - звуковая мощность источника шума, Вт,

W 0 - пороговая звуковая мощность, W 0 = 10 -12 Вт.

Для того чтобы сравнивать шум различных источников друг с другом, производить расчеты уровней звукового давления в помеще­ниях и на территориях, необходимо знать объективные характеристи­ки шума.

Такими шумовыми характеристиками, которые указываются в тех­нической документации, являются:

1. Уровни звуковой мощности L W в октавных полосах частот.

    Характеристики направленности излучения шума источником.

Искомый октавный уровень звуковой мощности L W определяют по результатам измерения уровней звукового давления L в точках на измерительной поверхности S (м 2), за которую обычно принимается площадь полусферы (на расстоянии 1 м от контура источника шума до точек измерений):

L W = L ср +10lg(S /S 0)

где L ср - средний уровень звукового давления по ряду точек на измерительной поверхности S (м 2); S 0 = 1 м 2 .

При проектировании и эксплуатации предприятий и цехов нужно знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в рас­четных точках на рабочих местах, с тем, чтобы сравнитьих с нор­мами допустимого шума и, в случае необходимости, принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Акустический расчет проводится в каждой из восьми октавных полос о точностью до десятых долей децибела. Результат округляется до целого числа децибел.

Для помещений с источником шума расчет включает:

а) выявление источника звука и его звуковой мощности W (шумовой характеристики: L W в октавных полосах частот);

б) выбор расчетных точек и расстояний r от источника шума до расчетных точек;

в) вычисление или определение по справочным данным постоян­ной помещения В .

При работе источника шума звуковые волны в помещениях много­кратно отражаются от стен, потолка и различных предметов. Отраже­ния обычно увеличивают шум в помещениях на 10-15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе.

Интенсивность звука I в расчетной точке помещения склады­вается из интенсивности прямого звука I пр, идущего непосредст­венно от источника, расположенного на поверхности пола, и интен­сивности отраженного звука I отр:

I = I пр + I отр = W /2r 2 + 4W /В ,

где В - постоянная помещения, В =А /(1 ср);

А - эквивалентная площадь звукопоглощения, А = ср  S пов, м 2 ;

здесь ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних по­верхностей помещения площадью S пов . Коэффициент звукопоглоще­ния поверхности

 = (I пад  I отр)/ I пад = I поглощ / I пад,

где I отр, I поглощ, I пад - соответственно интенсивность отра­женного, поглощенного и падающего звуков. Значение  1.

Вблизи источника шума его уровень определяется в основном прямым звуком, а при удалении от источника - отраженным звуком.

Для помещения, в котором установлено несколько источников шума (n ) с одинаковой звуковой мощностью W , интенсивность в расчетной точке

,

где r - расстояние от акустического центра каждого отдельного источника шума до расчетной точки (акустический центр источника шума - проекция геометрического центра источника на горизонталь­ную плоскость (рис.1)).

Рис.1. Схема расположения расчетной точки (РТ) и несколь­ких

источников шума (ИШ) в одном помещении (1,2- источники шума)

Разделив левую и правую части этого выраженияна I 0 и логарифмируя обе части, получим

,

где L - ожидаемый октавный уровень звукового давления отвсехисточников в расчетной точке, дБ;

L W - октавный уровень звуковой мощности, излучаемый одним источником шума, дБ (определяется по измерениям шума электровентилятора в данной лабораторной работе);

B - постоянная помещения с источником шума (в данной лабо­раторной работе для конкретного помещения определяется по табл.4), м.

Найденные значения L уровней сравнивают с допустимыми по нормам L доп, (см. табл.1) и определяют требуемое снижение шума L треб (дБ) в каждойиз восьми октавных полос

L треб = L L доп.

Таблица 1

Рабочие места

Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими

частотами, Гц

1.Аудитории в учебных заведениях, читальные залы

2.Помещения КБ, расчетчиков, программис-тов ЭВМ, лабораторий для теоретических ра-бот и обработки экспериментальных данных

3.Помещения управлений (рабочие комнаты)

4.Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для шумных агрегатов ЭВМ

5.Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий

Пример акустического расчета. Определить ожидаемые уровни звукового давления на рабочем месте преподавателя в учебной лабо­ратории, создаваемые при работе электровентилятора на лаборатор­ном стенде. Шумовая характеристика электровентилятора дана в табл. 2. Расстояние от источника шума до расчетной точки r = 5 м. Постоянная помещения S для учебной лаборатории взята из справоч­ной литературы и приведена в табл. 2. Полученные по формуле (I) уровни звукового давления L сравниваем с допустимыми L доп (см. п. 4 табл. I) и по формуле (2) определяем требуемое снижение шума L треб . Все расчеты сведены в табл. 2

Являются наиважнейшей составляющей систем противопожарной защиты. В процессе проектирования систем оповещения выполняется электроакустический расчет. Основанием для электроакустического расчета является свод правил, разработанный в соответствии со статьей 84 федерального закона ФЗ-123 СП 3.13130.2009 от 22 июля 2008 г. Данная статья опирается на следующие основные пункты свода правил.

  • 4.1. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения
  • 4.2. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола
  • 4.7. Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука
  • 4.8. Количество звуковых и речевых пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с нормами настоящего свода правил

Смысл электроакустического расчета сводится к определению уровня звукового давления в расчетных точках – в местах постоянного или временного (вероятного) пребывания людей и сравнению данного уровня с рекомендованными (нормативными) значениями.

В озвучиваемом помещении присутствует различного рода шум. В зависимости от назначения и особенностей помещения, а также времени суток, уровень шума варьируется. Наиболее важным параметром при расчете, является величина среднестатистического шума. Шум можно измерить, но правильней и удобней взять его из готовых шум-таблиц:

Таблица 1

Для того чтобы услышать звуковую или речевую информацию, она должна быть громче шума на 3дБ, т.е. в 2 раза. Величину 2 называют запасом звукового давления. В реальных условиях шум меняется, поэтому для отчетливого восприятия полезной информации на фоне шума, запас давления д.б не менее чем в 4 раза – 6 дБ, по нормативам – 15дБ.

Удовлетворение условий изложенных в пунктах 4.6, 4.7 свода правил, достигается организационными мероприятиями – правильной расстановкой громкоговорителей, предварительным расчетом:

  • звукового давления громкоговорителя,
  • звукового давления в расчетной точке,
  • эффективной площади озвучиваемой одним громкоговорителем,
  • общего количества громкоговорителей необходимого для озвучивания определенной территории.

Критерием правильности электроакустического расчета, является выполнение следующих условий:

  1. Звуковое давление выбранного громкоговорителя д.б. "не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя", что соответствует величине звукового давления громкоговорителя не ниже 85дБ.
  2. Звуковое давление в расчетной точке д.б. выше уровня среднестатистического шума в помещении на 15дБ.
  3. Для потолочных громкоговорителей необходимо учитывать высоту их установки (высоту потолков).

Если все 3 условия выполнены – электроакустический расчет выполнен, если нет, то возможны следующие варианты:

  • выбрать громкоговоритель с большей чувствительностью (звуковым давлением, дБ),
  • выбрать громкоговоритель с большей мощностью (Вт),
  • увеличить количество громкоговорителей,
  • изменить схему расстановки громкоговорителей.

2. Входные параметры для расчета

Входные параметры для расчетов берутся из технического задания (ТЗ) (предоставляемого заказчиком) и технических характеристик на проектируемое оборудование. Список и количество параметров может варьироваться в зависимости от ситуации. Примерные входные данные приведены ниже.

Параметры громкоговорителей:

  • SPL
  • Pгр – мощность громкоговорителя, Вт,
  • ШДН – Ширина диаграммы направленности, град.

Параметры помещения:

  • N – Уровень шума в помещении, дБ,
  • Н – Высота потолков, м,
  • a – Длина помещения, м,
  • b – Ширина помещения, м,
  • Sп – Площадь помещения, м2.

Дополнительные данные:

  • ЗД – Запас звукового давления, дБ
  • r – Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки.

Площадь озвучиваемого помещения:

Sп = a * b

3. Расчет звукового давления громкоговорителя

Зная номинальную мощность громкоговорителя (Рвт) и его чувствительность SPL (SPL от англ. Sound Pressure Level – уровень звукового давления громкоговорителя измеренного на мощности 1Вт, на расстоянии 1м), можно рассчитать звуковое давление громкоговорителя, развиваемое на расстоянии 1м от излучателя.

Рдб = SPL + 10lg(Pвт) (1)
  • SPL – чувствительность громкоговорителя, дБ,
  • Рвт – мощность громкоговорителя, Вт.

Второе слагаемое в (1) называется правилом "удвоения мощности" или правилом "трех децибел". Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении мощности источника, уровень его звукового давления увеличивается на 3дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически (см. рис.1).

Рис.1. Зависимость звукового давления от мощности

4. Расчет звукового давления

Для расчета звукового давления в критической (расчетной) точке, необходимо:

  1. Выбрать расчетную точку
  2. Оценить расстояние от громкоговорителя до расчетной точки
  3. Рассчитать уровень звукового давления в расчетной точке

В качестве расчетной точки выберем место возможного (вероятного) нахождения людей, наиболее критичное с точки зрения положения или удаления. Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки (r) можно рассчитать или измерить прибором (дальномером).

Рассчитаем зависимость звукового давления от расстояния:

Р20 = 20lg(r-1) (2)
  • r – расстояние от громкоговорителя до расчетной точки, м;
  • 1

ВНИМАНИЕ: формула (2) справедлива при r > 1 .

Зависимость (2) называется правилом "обратных квадратов” или правилом “шести децибел”. Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении удаления от источника, уровень звука уменьшается на 6дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически, рис.2:

Рис.2. Зависимость звукового давления от расстояния

Уровень звукового давления в расчетной точке:

  • N – Уровень шума в помещении, дБ (N от англ. Noise – шум),
  • ЗД – Запас звукового давления, дБ.

При ЗД=15дБ:

Р > N + 15 (5)

Если звуковое давление в расчетной точке выше уровня среднестатистического шума в помещении на 15дБ – расчет выполнен правильно.

5. Расчет эффективной дальности

Эффективная дальность звучания (L) – расстояние от источника звука (громкоговорителя) до геометрического места расположения расчетных точек, находящихся в пределах ШДН, звуковое давление в которых остается в пределах (N+15дБ). На техническом сленге - “расстояние, которое громкоговоритель пробивает”.

В англоязычной литературе эффективная дальность звучания (effective acoustical distance (EAD)) – расстояние, при котором сохраняется четкость и разборчивость речи (1).

Рассчитаем разность между звуковым давлением громкоговорителя, уровнем шума и запасом давления.

  • p – разность звукового давления громкоговорителя, уровня шума и запаса давления, дБ.
  • 1 – коэффициент учитывающий, что чувствительность громкоговорителя измеряется на 1м.

6. Расчет площади, озвучиваемой одним громкоговорителем

Основанием для оценки величины озвучиваемой площади, является следующая установка:

Расчет будем вести из следующих допущений: Диаграмму направленности (излучения) громкоговорителя, можно представить в виде конуса (звукового поля сконцентрированного в конусе) с телесным углом в вершине конуса, равным ширине диаграммы направленности.

Площадь, озвучиваемая громкоговорителем – проекция звукового поля, ограниченного углом раскрыва на плоскость, проведенную параллельно полу на высоте 1,5м. По аналогии с эффективной дальностью: Эффективная площадь, озвучиваемая громкоговорителем – площадь звуковое давление в пределах которой не превышает значение N+15дБ (ф-ла 5).

ПРИМЕЧАНИЕ: Громкоговоритель излучает во всех направлениях, но мы будем опираться на входные данные – уровни звукового давления в пределах диаграммы направленности. Правильность данного подхода подтверждается статистической теорией.

Разобьем громкоговорители на 3 класса (типа):

  1. потолочные,
  2. настенные,
  3. рупорные.

8. Расчет эффективной площади, озвучиваемой настенным громкоговорителем

9. Расчет эффективной площади озвучиваемой рупорным громкоговорителем

10. Расчет количества громкоговорителей необходимого для озвучивания определенной территории

Рассчитав эффективную площадь, озвучиваемую одним громкоговорителем, зная общие размеры озвучиваемой территории, рассчитаем общее количество громкоговорителей:

К = int(Sп / Sгр) (16)
  • Sп – озвучиваемая площадь, м2,
  • Sгр – эффективная площадь, озвучиваемая одним громкоговорителем, м2,
  • Int – результат округления до целого значения.

11. Электроакустический калькулятор

Общий полученный результат в виде блок-схемы:

Рис.6. Блок-схема электроакустического калькулятора

Пример программирования

В данном калькуляторе (написанном в программе Microsoft Excel) реализована элементарная краткая методика – алгоритм электроакустического расчета, изложенный выше. .

Рис.7. Электроакустический калькулятор в программе Microsoft Excel

На основе разработанного алгоритма расчета работает и .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Список и краткие характеристики громкоговорителей ROXTON

Громкоговоритель ROXTON SPL, дБ Р вт, Вт ШДН, гр. Р дб, дБ
Потолочные громкоговорители
88 3 90 93
90 6 90 100
88 6 90 96
90 6 90 96
92 20 90 101
92 10 90 98
90 30 90 104
92 10 90 102
92 10 90 104
Настенные громкоговорители
86 2 90 91
90 6 90 96
90 6 90 100
92 10 90 106

4.1. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения.

4.2. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола.

4.3. В спальных помещениях звуковые сигналы СОУЭ должны иметь уровень звука не менее чем на 15 дБА выше уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении, но не менее 70 дБА. Измерения должны проводиться на уровне головы спящего человека.

4.4. Настенные звуковые и речевые оповещатели должны располагаться таким образом, чтобы их верхняя часть была на расстоянии не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до верхней части оповещателя должно быть не менее 150 мм.

4.5. В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, а также в защищаемых помещениях с уровнем звука шума более 95 дБА, звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми оповещателями. Допускается использование световых мигающих оповещателей.

4.6. Речевые оповещатели должны воспроизводить нормально слышимые частоты в диапазоне от 200 до 5000 Гц. Уровень звука информации от речевых оповещателей должен соответствовать нормам настоящего свода правил применительно к звуковым пожарным оповещателям.

4.7. Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука.

4.8. Количество звуковых и речевых пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с нормами настоящего свода правил.

Похожие статьи