Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Федеральное агентство связи.

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Курсовой проект

по предмету

Электроакустика и звуковое вещание

Выполнил: студент

Группа:

Проверил:

2008

Содержание

1. Задание на курсовое проектирование.

2. Анализ заданных параметров и определении основных параметров реконструкции.

3. Определение времени реверберации.

4. Расчет звукопоглощения.

5. Составление эскиза размещения звукопоглощающих материалов.

6. Расчет системы звукоусиления.

7. Литература.

1. ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по теме «Акустический расчет помещений»

Вариант № 1

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

Характеристика имеющегося помещения:

Размеры –30х12/21х7;

Стены – бетонная , гладкая, окрашенная масляной краской;

Пол – паркетный по асфальту;

Потолок – штукатурка по металлической сетке с воздушной полостью позади.

В помещение имеется 5 окон размером 3х2 и 4 двери, выполненных из монолитной лакированной древесины, размером 2,2х1,6.

1. Анализ заданных параметров и определении основных параметров реконструкции.

Помещение имеет следующие размеры:

l´b´h=30´12/21´7 м³

Пронормировав по высоте получим:

l´b´h=4,3´1,7/3´1 м³.

Рекомендуемое соотношение сторон для залов без балкона при длине зала 30 м следующее:

l´b´h=4,3´2,4´1 м².

Обычно десятая часть объема зала приходится на объем сцены и сценического пространства. Рассчитаем объем зала. Площадь пола равна:

Sп=0,5(A+B)∙L=0,5∙(12+21)∙30=495 м², объем Vп=Sп∙H=495∙7=3465 м³.

Отсюда объем сцены и сценического пространства должен быть равен 346,5 м³, а площадь пола равна 49,5 м².

Площадь трапеции равна:

S=0,5(A+B’)∙L’ =0,5(2 A +2 L ∙2 tgα )∙ L,

где α – угол между продольной стеной зала и перпендикуляром к стороне В. Здесь:

При площади сцены, равной 0,1S, получим уравнение tgα∙L²+A∙L-0,1S=0, и корни уравнения L₁=-89,3 м и L₂=3,93 м, то есть глубина сцены равна Lсц=3,93 м.

Свободная площадь пола S=Sп-Sсц=495-49,5=445,5 м².

Свободный объем помещения: V=S∙H=445,5∙7=3118,5 м³.

Определим количество зрителей, исходя из свободной площади пола:

Определим количество зрителей, исходя из свободного объема помещения:

Принимаем N=524 чел.

Далее необходимо определить расположение кресел в зале.

Первый ряд установим на расстоянии 2 м от сцены. Кроме того, предусмотрим один проход шириной 2 м в продольном и два прохода в поперечном направлениях. Таким образом, в зале разместится количество рядов кресел с шагом St=1 м, равное:

Ширина первого ряда равна:

b ₁ = A +2( L сц+ L пр)∙ tgα =12+2∙(4+2)∙0,15=13,8 м.

В первом ряду, отводя 0,6 м на каждое кресло, получим количество кресел, равное

В 22 ряду

Распределение мест по рядам приведено в таблице 1:

Таблица 1.

Итого в зале разместилось 479 кресел.

Для достижения равномерности звукового поля, наряду с устройством поднятой над уровнем пола сцены, предусмотрим подъём последующего ряда над предыдущим на 10 см. Это составит 2,2 м.

Так как высота составляет 7м, то отражения от потолка для первых рядов опасности не представляют. Однако отражения от задней стены будут приходить с большим запаздыванием

Рис.1. Лучеграмма.

Самое большое запаздывание имеет луч, отраженный от задней стены с длиной ℓ=53 м и временем запаздывания:

Для того, чтобы не возникло отражение, необходимо «заглушить» заднюю стену звукопоглощающим материалом.

Определим объём зала с учетом изменений.

Площадь пола от сцены до кресел:

Объём, занимаемый поднятой частью пола:

V под =( S - S пск)∙ hcp =(445,5-27,3)∙1,1=460 м³.

Оставшийся свободный объём:

V ’= V - V под=3118,5-460=2658,5 м³

Объём, приходящийся на одного зрителя:

Определим площадь всех отражающих поверхностей:

S _∑ = S б.ст.+ S пер.ст.+ S з.ст.+ S пола+ S пот.+ S с,

где: Sб.ст. – площадь боковых стен;

Sпер.ст. – площадь передней стены;

Sз.ст. - площадь задней стены;

Sпола – площадь пола, не занятая сценой;

Sпот – площадь потолка;

Sc – площадь отражающих поверхностей сцены.

Sб.ст.=Sб.ст.сцены+Sб.ст.прохода+Sб.ст.кресел.

С учетом того, что длина продольных стен больше L, получим:

S б.ст=51,8+28,3+286,4=366,5 м²

S пер.ст.=а∙( h - h сц)=12∙(7-0,6)=76,8 м²

S з.ст.= b ·( h -2 h ср)=21(7-2,2)=100,8 м²

Так как площадь пола, занятая креслами, увеличилась незначительно, можно считать, площадь пола равной Sпола=495 м², площадь потолка равна S пот=495 м²

S _∑ =366,5+76,8+100,8+495+495≈1534 м²

2. Определение времени реверберации.

Теперь необходимо определить оптимальное время реверберации для частоты 500 Гц.

По рис.2.6 [1] для данного объёма помещения драматического театра оптимальное время реверберации равно Топт₅₀₀=0,95 с.

По частотной характеристике оптимального времени реверберации для залов заседаний (рис. 2.8 [1]) находим значение отношения Т/Т₅₀₀ для восьми частот. Оптимальное время реверберации на каждой частоте получим умножая отношения Т/Т₅₀₀ на время реверберации на частоте 500 Гц. Результаты расчета сведем в таблицу 2.1.

3. Расчет звукопоглощения.

Для определения необходимого фонда поглощения воспользуемся формулой Эйринга:

где:

V– объём помещения, равен сумме рассчитанного свободного объёма и объёма над сценой, то есть

V = V ’+ S сц·( h - h _сц )=2658,5+44,5·(7-0,6)=2943 м³.

S_∑ - общая площадь звукопоглощающих поверхностей.

μ – показатель поглощения звука в воздухе, находится по таблице 3.1 [1].

Вспомогательный коэффициент .

Далее определяем требуемый фонд поглощения Атр, который должен быть создан в помещении:

Атр=α_СР· S _∑ .

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.2.:

Таблица 3.2 – Расчет требуемого фонда поглощения
Определяемая величина	Значения определяемых величин на частотах, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Топт, сек	0,713	0,789	0,874	0,950	0,950	0,95	0,95	0,713
Топт+10%, сек	0,784	0,868	0,961	1,045	1,045	1,045	1,045	0,784
Топт-10%, сек	0,642	0,71	0,787	0,855	0,855	0,855	0,855	0,642
	0	0	0	0	0,002	0,003	0,008	0,02
	0,433	0,391	0,353	0,325	0,309	0,302	0,264	0,28
aср	0,35	0,322	0,296	0,276	0,264	0,259	0,231	0,243
Атр	536,9	439,948	454,064	432,384	404,976	397,306	354,354	372,762

– объем помещения, равен сумме рассчитанного свободного объёма и объёма над сценой, то есть

V=V’+Sсц•(h-hсц)=2658,5+44,5•(7-0,6)=2943 м³;

S ∑ =366,5+76,8+100,8+495+495 ≈ 1534 м².

Рассчитаем основной фонд поглощения

Вычисления проводим, исходя из 70% заполнения зала. Результаты расчета сведем в таблицу 3.3.

Требуемый дополнительный фонд поглощения необходимо обеспечить с помощью специальных звукопоглощающих материалов с точностью ±10%. Обычные строительные материалы, с помощью которых обрабатываются внутренние поверхности помещений, обладают малым коэффициентом поглощения. Поэтому для создания оптимальных акустических условий в помещениях приходится применять специально разработанные материалы и конструкции, обладающие повышенной способностью поглощать звуковую энергию (абсорбенты).

Площадь проходов

- продольный проход: S пр= L пр∙ L пр1= L пр∙( L - L сц-3 L пр)=2∙(30-4-3∙2)=40 м²;

- поперечные проходы:

1 поперечный проход. S поп1= L пр∙ A пр1=2∙13,8=27,6 м²

2 поперечный проход. S поп2= L пр∙Апр2= L пр∙0,5(Апр1+Апр3)=2∙0,5∙(13,8+21)=34,8 м²

3 поперечный проход. S поп3= L пр∙Апр3= 2∙21=42 м².

Суммарная площадь проходов S пр_Σ=40+27,6+34,8+42=144,4 м².

Таблица 3.3. Расчет фондов поглощения

В покрытии боковых стен применим пилообразные резонирующие панели из деревоплиты, оклеенной пластиком, b=100 мм, h=200 мм.

Заднюю стену и потолок покроем минераловатными щитами ПП-80 размером 500х500 мм.

Значения дополнительного фонда поглощения приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Ард – расчетный дополнительный фонд.

Атрд – требуемый дополнительный фонд.

∆А=Атрд-Ард.

φ=(∆А/Атр)∙100%.

Определим расчетное значение времени реверберации Трасч, учитывая основной Ao’ и подобранный дополнительный Адоп.расч. фонд поглощения.

Рис.2 Частотные характеристики Трасч, Топт, Топт±10%

5. Составление эскиза размещения звукопоглощающих материалов.

Рис.3. Развёртка помещения с указанием размещения звукопоглощающих материалов

6. Расчет системы звукоусиления.

Если помещение имеет объем свыше 2000 м³ или длину более 20 м, то голоса человека уже недостаточно, чтобы создать уровень громкости в удаленных точках этого помещения, необходимый для полной разборчивости речи. В таблице 5.1 приведены рекомендуемые номинальные уровни звукового давления L_тр.

Таблица 5.1 – Требуемые параметры звукового поля
			Акустическое отношение
Назначение установки	Lтр, дБ	L,дБ	Rмин	Rмакс
Усиление речи, воспроизведения музыки	94 96	8	1	4-6

Согласно таблице 5.1 [1] для усиления речи и музыки необходим уровень звукового давления .

Плотность энергии в помещении состоит из двух составляющих: плотности энергии прямого e _пр и отраженного e _отр звуков. Поле отраженного звука называется диффузным. Отношение же диффузное составляющей поля к составляющей прямого поля называют акустическим отношением:

;

Если акустическое отношение больше. То речь становится неразборчива. Если же акустическое отношение очень мало, то музыка звучит отрывисто, а речь становится более разборчивой.

Допустимая неравномерность поля уровней прямого звука .

Зададим .

Величина неравномерности уровня звукового поля должна быть не больше 8 дБ (таблица 5.1 [1]). Определяется неравномерность как:

D L = Lmax - Lmin ;

где Lmax , Lmin- максимальный и минимальный уровни прямого звука.

Большая неравномерность может привести к тому, что если в одних точках обеспечить минимальный уровень прямого звука, то в других точках этот уровень может оказаться большим, что приведет к перегрузке слуха, лишним расходам мощности и другим неприятностям.

Индекс усиления (таблица 5.2 [1]) характеризует установку звукоусиления и равен разности уровня прямого звука, приходящего к микрофону от исполнителя Lм и уровня звука, приходящего к слушателю Lc:

Q мс= L м- L с

Для системы звукоусиления применим сосредоточенную, портальную систему звукоусиления с боковым размещением громкоговорителей.

Расчет системы звукоусиления начнем с определения параметров звукового поля.

Допустимое изменение акустического отношения , и среднее значение акустического отношения

Определим максимальное и минимальное акустическое отношение и проверим правильность выбора значения :

R^’_min=R_cp × 10^{-0.05 D L} ;

;

R^’_max=R_cp × 10 ^{0.05 D L} ;

;

Полученные значения лежат в пределах, указанных в таблице 5.1 [1], следовательно, значения Rcp=2,5 и ∆L=7 дБ выбрано верно.

Теперь рассчитываем средний и минимально допустимый уровень прямого звука:

Возьмем уровень звукового давления .

Средний уровень прямого звука:

L _пр.ср = L _тр -10 lg (1+ R_cp );

.

Минимальный допустимый уровень прямого звука:

L _{пр. min} = L _пр.ср -0.5 D L ;

.

Найдем уровень диффузного звука:

Найдем акустическую мощность излучателей, необходимую для создания диффузного поля в помещении:

мВт;

где А₀(500)- основной фонд поглощения помещения на частоте 500 Гц.

Теперь найдем полную акустическую мощность излучателей:

мВт

где a _ср(500)- средний коэффициент поглощения на частоте 500Гц.

Теперь мы можем определить номинальное звуковое давление развиваемое излучателем, для чего сначала располагаем излучатели так, чтобы их акустические оси были направлены в последний ряд зрителей (рисунок 4.1) и находим максимальное расстояние до дальнего слушателя по акустической оси r_max=27.3 м.

Па;

Определим требуемый коэффициент осевой концентрации для звуковых колонок:

где n – количество излучателей в колоне.

Выбор типа микрофона производиться исходя из требуемой частотной характеристики и устойчивости системы звукоусиления. Последнее характеризуется видом диаграммы направленности микрофона, условиями его размещения и определяется индексом выигрыша q по диффузному полю (разность уровней чувствительности микрофона к звуку от первичного источника и к диффузному звуку).

В слабо заглушенных помещениях, особенно при использовании направленных излучателей в точке размещения микрофонов преобладает диффузный звук. Поэтому порог самовозбуждения определяется акустической обратной связью по диффузному звуку. Ею и определяется, в конечном счете, предельный индекс Q_{мс пр}.

Необходимо, чтобы Q_{мс пр} системы было бы не меньше, чем Q_{мс тр}.

Для звуковых колонок:

Q _{мс пр} = -18 - 10 lgR _ср + q

Если принять Q_{мс пр}³ Q_{мс тр}, то необходимый для этого индекс выигрыша по диффузному звуку микрофона q_тр будет:

q _тр = Q _{мс тр} + 18 + 10 lgR _ср

q _тр = -12 + 18 + 10 lg 2,5=11 дБ

Выбираем широкополосный микрофон D-25B фирмы AKG (Австрия). Его параметры:

– номинальный диапазон частот: 30 – 18000 Гц;

– неравномерность АЧХ: 11 дБ;

– внутреннее сопротивление: 60/200 Ом;

– чувствительность: 0,9/1,6 мВ/Па;

- направленные свойства: односторонненаправленный.

По величине общей электрической мощности, потребляемой всеми громкоговорителями, и исходя из назначения системы выберем по справочникам тип усилительной аппаратуры. При этом необходимо, чтобы усилительная аппаратура имела бы некоторый запас по выходной мощности.

Для усиления нам подойдёт усилитель «Classic» .

Его параметры:

– номинальная мощность - 2´50 Вт;

– входное сопротивление 4,8,16 Ом;

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

8. Литература.

1. Г.П. Катунин, О.А. Лапаев. Акустический расчет помещений. Учебное пособие. Новосибирск 1996

2. Г.П. Катунин, О.А. Лапаев. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию «Акустический расчет помещений». Часть III. Новосибирск 1980.

3. Г.П. Катунин, И.А. Оболонин. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроакустика и радиовещание». Новосибирск 1986