سامانه صوتی و محاسبات آن(بخش اول)

۲۰ بهمن ۱۳۹۶
امتیاز
(رای شما: 5)
نصب بلندگو برای پوشش صوتی یک مکان ترکیبی از ملاحظات معماری و الکتریکی است. مشخصه آکوستیکی مکان از عوامل معماری است که در طراحی سامانه صوتی موثر است. اتاقی که دارای دیوارهای سخت با قابلیت پائین جذب صوتی است مشکل طنین (Reverberation) ایجاد می نماید که وضوح صوت را از بین می برد.

نصب بلندگو برای پوشش صوتی یک مکان ترکیبی از ملاحظات معماری و الکتریکی است. مشخصه آکوستیکی مکان از عوامل معماری است که در طراحی سامانه صوتی موثر است. اتاقی که دارای دیوارهای سخت با قابلیت پائین جذب صوتی است مشکل طنین (Reverberation) ایجاد می نماید که وضوح صوت را از بین می برد.

در نوشته حاضر از پرداختن به ملاحظات معماری صرفنظر شده و تنها از نقطه نظر نیازهای الکتریکی به مسئله نگاه شده است. مراحل طراحی سامانه صوتی به شرح زیر است:

  1. تعیین شدت صوتی صدای پس زمینه (نویز محیط)
  2. محاسبه شدت صوتی مورد نیاز
  3. انتخاب بلندگو و آرایش آن
  4. تعیین حداکثر افت در دورترین فاصله
  5. محاسبه توان مورد نیاز بلندگو

بلندگوهای سیستم صوتی

محاسبات صوتی با عملیات لگاریتمی با واحد دسیبل انجام می شود. فشا رصوتی تابعی از دو عامل توان و فاصله است:

(مجذور نسبت فاصله به فاصله مبنا) : (نسبت توان به توان مبنا) لگاریتم * 10= فشار صوتی بر حسب دسیبل

10 x log P/P0) / (d/d0)^2)

=10 log (P/P0) - 20log (d/d0)

به طور معمول، در فرمول فوق توان، نسبت توان به توان مبنای 1 وات و فاصله، نسبت فاصله به فاصله مبنای 1 متر است. به همین دلیل، مشخصه قدرت صوتی یک بلندگو در فاصله 1 متری با توان ورودی 1 وات مشخص می گردد.

بنابراین اگر فشار صوتی یک بلندگوی 3 واتی در فاصله 1 متری و با توان ورودی 1 وات، 92 دسیبل باشد، فشار صوتی همین بلندگو با حداکثر توان ممکن در فاصله 1 متری به ترتیب زیر به دست می آید :

10 log (3/1) = 10 log 3 = 4/77 dB

این مقدار به فشار صوتی مشخصه بلندگو اضافه می شود:

92 + 4/77 =96/77 dB

برای یافتن فشار صوتی این بلندگو با ورودی 3 وات ولی در فاصله 10 متری به ترتیب زیر عمل می نمائیم :

20 log (10/1)= 20 dB

این مقدار از فشار صوتی بلندگو در 1 متری کاسته می شود :

97-20= 77 dB

اگر نقطه ای تحت پوشش 2 بلندگو باشد، آنگاه باید در فرمول فوق 2P را قرار می دهیم :

10 log (2p/1)= 10log 2 + 10 log P= 3 + 10 log P

بنابراین 3 دسیبل نسبت به حالتی که تنها یک بلندگو این پوشش را به عهده داشت افزایش توان داریم.

بدیهی است با فرض 3 بلندگو:

10 log (3p/1)= 10log 3 + 10 log P= 4/8 + 10 log P

4/8 دسیبل به توان افزوده می شود.

اولین گام در طراحی تعیین سطح صدای پس زمینه یا مزاحم است. بدین منظور از جدول زیر می توان استفاده نمود :

منبع صدا سطح فشار صوتی
(بر حسب dB)
نزدیک موتور جت 120
بوق خودرو ، آژیر 110
داخل قطار 100
کارگاه ماشینکاری 90
تقاطع جاده ها، چاپخانه 80
فروشگاه؛ اداره پر سر و صدا 70
رستوران، لابی هتل، اداره، منطقه مسکونی شهری 60
سینما 50
منطقه مسکونی حومه شهر، بیمارستان، هتل 40
استودیوی پخش 30
تکان برگ درختان در نسیم 20
نجوا 10
کمترین حد شنوایی 0

 

پس از این مرحله، می توان شدت صوتی مورد نیاز محیط را مشخص نمود:

فشار صوتی مورد نیاز = میزان صدای مزاحم محیط + مقدار افزایش + ضریب افزایشی اوج

مقدار افزایش به طور متوسط بین 6 تا 10 دسیبل انتخاب می شود و ضریب افزایشی اوج برای مورد استفاده سامانه صوتی متفاوت است:

* ضریب افزایشی اوج برای پخش موسیقی = 20dB

* ضریب افزایشی اوج برای سخنرانی یا سامانه فراخوان = 10dB

فرضاً برای فراخوان صوتی در محیطی اداری، با فرض 60db نویز محیطی، فشار صوتی مورد نیاز بدین ترتیب محاسبه می گردد:

dB 76 تا 80 = 10 + (6 تا 10) + 60

که می توان مقدار متوسط 78 دسیبل(dB) را اختیار نمود.

گام های بعدی با مثال زیر شرح داده می شوند:

فرض می کنیم می خواهیم اتاقی با طول 20 متر را توسط بلندگوی ستونی 10واتی که درفاصله 1 متری با ورودی 1 وات 90 دسیبل فشار صوتی ایجاد می نماید پوشش دهیم. زاویه پوشش بلندگو به گونه ای است که تمام نقاط اتاق را می پوشاند. فشار صوتی مزاحم یا پس زمینه 60 دسیبل(dB) فرض می شود. امکان آن را بررسی می کنیم.

dB 76 =~ dB 78 تا 80 = 10 + (6 تا 10) + 60

سالن 20 متر طول دارد بنابراین حداکثر افت فشار dB 26 = 20 x 1/30 = 20 log (20) خواهد بود. پس میزان فشاری که این بلندگو باید تأمین کند:

104 = 26 + 78 دسیبل است.

حال باید دید آیا این بلندگو این توان را می تواند تأمین کند :

فشار صوتی با 1 وات ورودی : 90 دسی بل.

مابه التفاوت فشار صوتی مورد نیاز = 14 = 90-104دسیبل.

اگر این 14 دسیبل را بخواهیم با افزایش توان تأمین کنیم، مقدار توان به وات خواهد بود :

14 = 10logP پس 1/4^10 = P یا P = 25/1 W می باشد که از میزان تحمل بلندگو بسیار بیشتر است. برای رفع این مشکل 2 راه حل موجود است:

  1. افزایش تعداد بلندگو با همین مشخصات
  2. انتخاب بلندگوی دیگر با قدرت بیشتر

همانطور که پیش از این گفته شد با 2 برابر کردن بلندگوها 3 دسی بل به فشار تأمینی اضافه خواهد شد. این بار با 93 دسیبل توان خروجی، امکان تأمین فشار مورد بررسی قرار می گیرد:

104 - 93 = 11 dB

11 = 10logP پس 1/1^10 = P یا P = 12/6 W که باز در محدوده توان قابل تأمین بلندگو نیست.

عدم تامین صدا

با اضافه کردن یک بلندگوی دیگر (وجود 3 بلندگو) خواهیم داشت:

10 log (3P) = 10 log P + 10 log 3 = 10 log P + 4/77

10 log P = dB 9/23 = 104 - (90 + 4/77)

0.923^10 = P یا P = 8/57 W که بلندگوی 10 واتی از عهده تأمین آن بر می آید.

در صورت استفاده از تنها یک بلندگو با توان بالاتر، توزیع صوت از یکنواختی کمتری برخوردار خواهد بود.

 

منبع: راهنمای طراحی تأسیسات برقی ساختمان - سازمان نظام مهندسی

دپارتمان تأسیسات الکتریکی سامانه جامع صنعت ساختمان - کارگشا

سایر مطالب منتخب در حوزه صوت، تصویر، داده و برآوردها و محاسبات را دنبال و ما را با نظرات ارزشمند خویش همراهی نمایید.

مطالب مرتبط:

سامانه صوتی و محاسبات آن(بخش دوم)

user photo

مهدی وفادار

دیدگاه ها

اولین نفری باشید که نظر خود را ثبت می کند…