Электроакустика и радиовещание

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Курсовая работа

Электроакустика и радиовещание

Выполнил: Хмельницкий Б.В.

Группа: ЗТ-02

Проверил: Ищук А.А.

Новосибирск, 2014

Содержание

Задание на курсовое проектирование

Введение

1. Планировка аудитории

1.1 Определение количества слушателей, которых можно разместить в помещении

1.2 Расположение слушателей в аудитории

1.3 Определение площади всех отражающих поверхностей

2. Выбор оптимального времени реверберации. Определение требуемого и основного фонда поглощения

2.1 Определение оптимального времени реверберации

2.2 Определение требуемого фонда поглощения

2.3 Определение основного фонда поглощения

2.4 Определение требуемого дополнительного фонда поглощения

2.5 Определение частотной характеристики времени реверберации с учётом обработки помещения

3. Расчёт звукоизоляции помещения

4.Расчёт системы звукоусиления

4.1 Выбор и расчет требуемых параметров звукового поля

4.2 Выбор системы звукоусиления (озвучения) и типа громкоговорителей

4.3 Расчет звукового поля с учетом размещения излучателей

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

Заключение

Литература

Задание на курсовое проектирование

Произвести необходимую планировку (реконструкцию) помещения с целью использования его в качестве аудитории. Рассчитать требуемую акустическую обработку внутренних поверхностей проектируемого помещения, выбрать, обосновать и рассчитать систему звукоусиления.

Характеристика имеющегося помещения:

·              Размеры - 33х22х10;

·              Стены - штукатурка алебастровая, гладкая по деревянной обрешетке;

·              Пол - паркетный по асфальту;

·              Потолок - штукатурка гипсовая сухая толщиной 10 мм с воздушной прослойкой 50-150 мм;

·              В помещение имеется 8 окон размером 2,0х2,0 и 3 двери, выполненных из монолитной лакированной древесины, размером 2,6х2,4.

Введение

В данном курсовом проекте требуется произвести планировку заданного помещения с целью использования его в качестве аудитории. Так же требуется произвести расчёт акустической обработки внутренних поверхностей аудитории и систему звукоусиления.

К помещениям такого типа предъявляются определённые требования, обусловленные видом проводимых мероприятий. Одним из требований является высокая разборчивость речи, т.к. основное назначение такого помещения - это проведение лекций, семинаров, т.е. присутствуют только речь.

Акустический расчет включает в себя следующие задачи:

·   планировка помещения;

·   определение оптимального времени реверберации;

·   расчет необходимого звукопоглощения;

·   составления эскиза размещения звукопоглощающих материалов;

·   расчет звукоизоляции помещения от шумов;

·   расчет системы звукоусиления.

Акустический расчёт системы звукоусиления включает:

·   расчёт требуемой акустической мощности громкоговорителя и уровня прямого звука;

·   выбор системы звукоусиления и типа громкоговорителей;

·   расчёт звукового поля с учётом размещения громкоговорителей;

·   расчёт предельного индекса усиления и выбор типа микрофонов;

·   выбор звукоусилительной аппаратуры.

Рассчитанная аудитория должна иметь хорошие эксплуатационные параметры, а также удовлетворять требованиям безопасности и условиям комфортного пребывания в нем.

1. Планировка аудитории

Размеры и форма помещения заметно влияют на его акустические свойства. При неправильном выборе размеров, могут возникнуть как нарушения с равномерным распределением звуковой энергии в помещении, так и множество других неудобств эксплуатационного характера. При проектировании и расчёте помещения необходимо исходить из его конкретного назначения. Кроме того, помещение проектируется на определённое количество слушателей.

В данном случае проектируется аудитория. Исходя из многолетнего опыта специалистов области проектирования, оптимальным объёмом оптимальные объемы воздуха на одного зрителя является 4 м³.

Что касается площади, приходящейся на одного слушателя, то она определяется из санитарно-гигиенических норм и для всех типов залов составляет 0,85 м², с учётом проходов. Наиболее заметно ослабление звука у последних рядов в аудитории, в которых кресла расположены на горизонтальной плоскости пола. С целью достижения большей равномерности звукового поля обычно прибегают к следующим конструктивным решениям:

·              источники звука помещаются выше уровня аудитории (для чего устраивается лекционная площадка, кафедра);

·              места слушателей располагаются на наклонной плоскости.

Так в аудиториях высоту поднятия кафедры выбирают в пределах 30-60 см.

Поднятие пола осуществляют, начиная либо с первого ряда. При этом каждый последующий ряд поднимают над предыдущим в аудиториях на 20 см.

Оба эти мероприятия в сочетании не только улучшают слышимость для второй половины зала, но и улучшают видимость.

1.1 Определение количества слушателей, которых можно разместить в помещении

Для этого:

1. Определим общую площадь пола S_п

, (1.1)

где l - длина зала, м

b-ширина зала, м

1. Установим в аудитории кафедру с размерами 7х3х0.5 м. Тогда площадь кафедры будет равна

, (1.2)

1. Тогда свободная площадь пола составит

 (1.3)

1. Определим количество слушателей, исходя из свободной площади пола

 (1.4)

1. Общий объём помещения будет

, (1.5)

где h - высота аудитории, м

1. Объём пространства над кафедрой

, (1.6)

где h_{сц -} высота кафедры, м

1. Объём кафедры и пространства над ней

 (1.7)

1. Свободный объём помещения

 (1.8)

1. Определим количество слушателей, исходя из объёма помещения

 (1.9)

Учитывая, что  будем рассчитывать аудиторию на меньшее число слушателей, т.е. 830 человек.

1.2 Расположение слушателей в аудитории

Ряды кресел расположим следующим образом:

·   принимаем, что одно место имеет размеры 0.6 х 1 м с учётом проходов между рядами;

·   посередине аудитории, начиная 1,0 м от задней стены, расположим 26 рядов по 16 мест. В результате получится 416 места;

·   вдоль двух стен, параллельно центральному ряду расположим 26 рядов по 8 мест. В общей сложности располагается 416 мест;

·   после такого расположения мест, можно разместить 832 человека;

·   исходя из такого расположения, между центральными рядами и рядами, расположенными вдоль стен, получается лестничные проходы шириной 1,4 м.;

·   между кафедрой и первым рядом получается проход 3,0 м.

1.3 Определение площади всех отражающих поверхностей

Для этого определим:

1. Площадь передней и задней стены считаем по формуле

 (1.10)

1. Площадь боковых стен. Эти площади равны

 (1.11)

1. Площадь потолка и пола равны

 (1.12)

1. Теперь определим полную площадь отражающих поверхностей

 (1.13)

звуковое поле радиовещание звукоусиление

2. Выбор оптимального времени реверберации. Определение требуемого и основного фонда поглощения

2.1 Определение оптимального времени реверберации

К помещениям типа аудитория предъявляются определенные требования, в частности обеспечение высокой разборчивости и четкости речи. Эти требования можно получить, используя систему звукоусиления, однако, это создает некоторые определённые условия при определении оптимального времени реверберации. Эти условия связаны с тем, что система звукоусиления, имея конечное время реверберации, приводит к увеличению эквивалентного времени реверберации всего помещения примерно на 20%. Поэтому при применении звукоусилительной системы расчетное время реверберации следует уменьшать на 20%, чем при её отсутствии.

Первоначально определяют оптимальное время реверберации на частоте 500 Гц в зависимости от назначения помещения и его объема. Графики зависимости представлены на рисунке 2.6 (кривая 1) [1].

Форма частотной характеристики времени реверберации в зависимости от назначения помещения приведена на рисунке 2.8 [1].

Все расчёты будем производить на частоте 500 Гц.

.        Определим оптимальное время реверберации. Т.к. проектируемое помещение является аудиторией, то время реверберации берётся близким к времени реверберации аудиторий, кинотеатров или залов заседаний.

Придерживаясь рис.2.6 из [1] для рассчитанного объёма помещения, оптимальное время реверберации будет , но из приведённых выше утверждений, уменьшим время реверберации на 20 %. В результате оптимальное время реверберации получится .

2.       Исходя опять же из назначения помещения, занесём в таблицу 2.1 оптимальное время реверберации в спектре частот в соответствии с рис.2.6 и рис. 2.8 из [1].

Таблица 2.1 - Оптимальное время реверберации в спектре частот.

2.2 Определение требуемого фонда поглощения

1.       Исходя из формулы Эйринга

, (2.1)

где V` - объём помещения, м³;_{S -} общая площадь звукопоглощающих поверхностей, м³;

m - показатель поглощения звука в воздухе при влажности 70 % (табл.4.1 [1]), м^-1;.

В данной формуле под объёмом помещения V` понимается сумма свободного объёма помещения и объёма над кафедрой, т.е.

 (2.2)

, (2.3)

2.       Определим коэффициент a_ср по таблице 4.1 из [1] или исходя из формулы

 (2.4)

3.       Определим требуемый фонд поглощения А_тр, который должен быть создан в помещении

 (2.5)

Результаты расчёта в октавных полосах частот сведём в таблицу 2.2 Поглощением звука в воздухе можно пренебречь для частот ниже 1000 Гц.

Таблица 2.2 - Результаты расчёта требуемого фонда поглощения А_тр.

2.3 Определение основного фонда поглощения

Определим основной фонд поглощения А_осн, т.е. фонд поглощения, создаваемый звукопоглощающими материалами или предметами, находящимися внутри аудитории, примем заполнение аудитории на 70 % слушателями. Расчет поглощения внутренних поверхностей помещения ведется с учетом их обработки обычными строительными материалами. Поглощение пола, занятого стульями не учитывается. Считается, что поглощение на этой площади определяется или слушателями или пустыми креслами. При этом расчет поглощения внутренних поверхностей помещения: свободный пол, проходы, стены, двери и т.п. производится или исходя из условий задания, или из условий обработки поверхностей обычными строительными материалами, которыми следует задаться. Акустические характеристики материалов и различных звукопоглотителей приведены в таблицах 6.1-6.8 из [2]. Результаты расчетов сведены в таблице 1.3.

Расчёты будем производить на частоте 500 Гц.

 (2.6)

где a_{i -} коэффициент поглощения i-й поверхности;_i - i-я площадь поверхности, м²;

2.4 Определение требуемого дополнительного фонда поглощения

Определим требуемый дополнительный фонд поглощения, который будет создан с помощью звукопоглощающих материалов [2] (если основной фонд поглощения не может обеспечить необходимое время реверберации), достаточный для обеспечения требуемого времени реверберации с точностью ±10 %.

Требуемый дополнительный фонд может быть определен по формуле

 (2.7)

Расчет основного, требуемого и дополнительно требуемого фонда поглощения, представлены в таблице 1.3.

Проанализировав полученные результаты, можно заметить, что при обработке внутренних поверхностей помещения обычными строительными материалами невозможно обеспечить оптимальное время реверберации. Для создания оптимальных акустических условий произведём обработку помещения дополнительными звукопоглощающими материалами.

Для объяснения расположения материалов, будем считать, что мы находимся лицом к кафедре. Справа и в заде находятся окна, а слева и впереди находятся двери.

1.       Обработаем боковые стены (площадь 634 м²) резонансной конструкцией с неперфорированным покровным листом (резонирующей панелью) в виде древесностружечной плиты, не оклеенной пластиком, плотность которой 600 кг/м³, с воздушным зазором 100 мм, исключив при этом пять окон. Так же этим материалом и переднюю стену (площадь 208 м²⁾. Общая обработанная площадь данным материалом составит 842 м².

2.       Обработаем часть потолка (площадь 150 м²) пористым звукопоглотителем в виде минераловатной плиты Ш-80, (СТУ462-63) толщиной 100 мм с воздушным зазором 100 мм. Средняя плотность данного материала 80 кг/м³.

.        Обработаем заднюю стенку аудитории облицовкой с перфорированным покрытием в виде композиции, состоящей из супертонкого стекловолокна (ТУ21-01-224-69), стеклоткани Э-0.1 (ГОСТ 8481-61), гипсовой плиты, (площадь 158 м²⁾. Перфорация по рисунку 13%, диаметр 7-9 мм, толщина 7 мм. Средняя плотность заполнителя 15 кг/м³, толщина слоя 100 мм, воздушный зазор 250 мм.

Материалы и их площади подбираем таким образом, чтобы суммарное дополнительное поглощение А_{S доп} в пределах каждой октавной полосы частот отличалось бы от требуемого дополнительного А_{тр. доп} не более, чем на ± 10 %.

Результаты расчёта дополнительного фонда поглощения занесены в таблицу 2.3

На основании размещения дополнительных звукопоглощающих материалов на рисунке 2.1 представлено размещение материалов.

2.5 Определение частотной характеристики времени реверберации с учётом обработки помещения

На основании получившегося фонда поглощения определим частотную характеристику времени реверберации. При определении общего фонда поглощения из полученного после обработки фонда поглощения вычитают ту часть поверхностей, которая покрывается выбранными поглотителями.

.        Покрывающий необработанный фонд можно определить по формуле

, (2.8)

2.       Уточненный основной фонд найдём по формуле

 (2.9)

3.       Тогда, уточненный общий фонд поглощения определяем как

 (2.10)

1. Определяем коэффициент a_ср по формуле

 (2.11)

1. По таблице 4.1 из [2] или по формуле определяем a^’

 (2.12)

1. Далее определим Т_расч по формуле:

 (2.13)

1. Определяем абсолютное отклонение рассчитанного времени реверберации от требуемого:

 (2.14)

1. Определим относительное отклонение рассчитанного времени реверберации от требуемого:

 (2.15)

Рисунок 2.1