Site Loader

Содержание

Как мощность влияет на громкость колонок | Колонки | Блог

Мощность акустических систем — раздолье для спекуляции цифрами. Разнообразие подходов производителей акустики к измерению этого параметра и документирования результатов заставляет подчас задуматься даже опытного аудиофила. Рассмотрим несколько популярных заблуждений на эту тему.

Миф первый. Колонки «выдают» ватты

Первым делом нужно разобраться с несколькими понятиями. Колонки бывают активные и пассивные.

Первые имеют встроенный усилитель, а для вторых он необходим в виде отдельного устройства.

Именно усилитель в обоих вариантах преобразует ток от блока питания и передаёт сигнал определённой мощности на динамики, которые в свою очередь преобразуют его в звук. Причём делают это с низким КПД, рассеивая большую часть получаемой энергии в тепло. Поэтому говорить, что колонки выдают столько-то ватт, корректно только если они активные.

В любом случае, усилитель служит поставщиком мощности (электрической), а динамик — потребителем. За редкими исключениями (их рассмотрим позже) для активной акустики указывается выходная мощность встроенного усилителя.

Например, внутри двухкомпонентной системы SVEN MC-30 установлены TAS5342R. Его номинал 100 Вт, и производитель колонок честно указывает такую выходную мощность.

При этом динамики рассчитаны на такую мощность, иначе долго такая колонка не проживёт.

С пассивной акустикой всё немного сложнее. Согласование параметров нужно обеспечивать самостоятельно. Здесь уже у каждого компонента будет “своя” мощность: у усилителя — выходная, а у колонок — потребляемая.

Дотошный акустик может заметить, что есть такая величина как звуковая мощность, но она не измеряемая, а расчётная. А вычисляется эта величина из уровня звукового давления, который и отвечает за способности колонки. Он будет подробно рассмотрен далее.

Миф второй. Громкость определяется мощностью

Начнём с того, что громкость — параметр субъективный. Если вам в разгар вечеринки захочется прибавить звука, вряд ли это понравится соседу. То есть зависит громкость от нашего основного приёмника — уха. Правильнее говорить об уровне звукового давления. Именно этот параметр часто встречается в документации на аудиоаппаратуру под именем SPL. Измеряется он в децибелах (дБ) в отличие от мощности, единица измерения которой — ватт. Децибел — величина относительная и индицирует насколько текущий уровень SPL превышает порог слышимости (0 дБ).

Мощность приходится SPL очень «дальним родственником». Как правило, это параметр, указывающий какую максимальную электрическую энергию можно направить в динамики колонки, чтобы они при этом не вышли из строя. За то, насколько эффективно эта энергия будет использоваться, отвечает другой параметр — чувствительность. Она характеризует уже динамик, а не усилитель. Измеряется как SPL на расстоянии метра от динамика, при подаче на него сигнала частотой 1 кГц и мощностью 1 Вт. Отсюда единица измерения — дБ/Вт/м.

Например, чувствительность 84 дБ/Вт/м позволит вам на одном ватте получить SPL в 84 дБ. Каждое удвоение мощности прибавит к SPL 3 дБ. Таким образом, чтобы получить внушительные для небольшого помещения 90 дБ, в такой динамик нужно «влить» 4 ватта. Если же взять более чувствительный динамик (90 дБ/Вт/м), то достаточно будет 1 Вт. Почувствуйте разницу.

Интересно, что у некоторых производителей этот параметр значится как «эффективность». Проведём следующую аналогию. Как далеко вы проедете на автомобиле на 10 литрах бензина? Зависит от расхода топлива. Также и с динамиком, который «заправляют» 10 ваттами мощности — насколько громко он заиграет? Зависит от чувствительности. В случае с 10 Вт прибавьте к её значению 10 дБ и ответ готов.

Миф третий. Существует универсальный показатель мощности

В этой области больше решает репутация производителя, который старается придерживаться стандартов измерения характеристик, а не гонится за баснословными цифрами. Вспомните магнитолы производства известных мастеров доступной бытовой электроники, на которых гордо красовались наклейки с киловаттами. Это как раз те исключения, оговоренные в мифе №1. Казалось бы, магнитола — активная акустическая система, да ещё и портативная, откуда такие цифры?

А это не мощность усилителя, а максимально возможная пиковая нагрузка на динамики, которая может длиться миллисекунды. Да, недорогой динамик возможно выдержит такой всплеск, но это ничего не имеет общего со штатным режимом работы.

Измерять мощность можно разными способами, по-разному учитывая качество звука. Ниже приведены несколько стандартизированных показателей мощности:

  • Номинальная и синусоидальная — параметры, появившиеся ещё в советские времена. В импортной технике разумеется их не используют;
  • DIN — разработан Немецким институтом стандартизации. Измеряется максимальная мощность при подаче сигнала частотой 1 кГц  в течении 10 минут. При этом уровень нелинейных искажений (или THD), не должен превышать 1%;
  • RMS — наиболее часто встречающийся показатель. Отражает максимальный уровень мощности синусоидального сигнала на протяжении длительного времени, при котором нет физических повреждений тестируемого устройства;
  • PMPO — музыкальная мощность, позволившая упомянутым производителям магнитол вешать на них ярлычки с киловаттами мощности. Смысла в этом параметре немного, больше маркетинга. Может превышать RMS в 20 раз.

Представляется ассоциация с водонепроницаемостью смартфона. Поместили на пару метров в воду на несколько минут — всё работает. А если утопить метров на пять на то же время, то бесследно это для аппарата не пройдёт. Сначала могут появиться проблемы с тачскрином, при следующем погружении перезагрузится и т.д. После серии таких погружений вода постепенно выведет из строя плату. Аналогично с тестированием динамика. Кратковременно он выдержит высокую нагрузку, но при увеличении времени воздействия начнётся перегрев со всеми вытекающими последствиями.

Стоит обратить внимание на такой простой параметр как потребляемая мощность.

Вечный двигатель ещё не придумали, поэтому выходная мощность не может быть выше входной. Кратковременно оно может быть превышено. Усилитель может накопить энергию и в какой-то пик, например, сильный удар по тарелкам в музыкальном треке, выдать мощность больше потребляемой, но это несколько мгновений. По величине входной мощности можно сразу понять реальный предел устройства, и если производитель указал в брошюре заведомо большие цифры, то задумайтесь, а стоит ли вообще приобретать его продукцию.

Миф четвёртый. RMS — «честная» мощность

Это могло быть так, если бы не маркетинг и подчас повышенный оптимизм производителей акустики. RMS — это наиболее часто встречающийся показатель мощности акустической системы. Он говорит о максимальной мощности, при подведении которой динамики могут работать определённое время и не получат повреждений. То есть при следующем тесте будут функциональны. В идеале если ещё при этом не будет превышен заданный уровень нелинейных искажений. Но это для многих производителей совсем не точно. THD свыше 10% в зависимости от частоты вызывают призвуки, хрипы, скрипы и т.п., что делает прослушивание музыки некомфортным. Зато заявленная мощность будет обеспечена.

Безусловно RMS — более значимый параметр, чем любая пиковая мощность. Но лучше если производитель указывает какие уровни THD соблюдались при проведении испытаний. В идеале, если указан также и максимальный SPL.

Миф пятый. Мощность — главный параметр при выборе акустики

Чтобы дать возможность звуку полностью раскрыться, нужна громкость, равно как и обеспечивающая её мощность. Но упомянутые искажения могут сильно испортить картину. За чистоту звука на всём диапазоне SPL отвечают другие важные параметры: АЧХ, согласованность импедансов, акустическое оформление и др. Каждый из них по-своему влияет на восприятие. Не забывайте, что и помещение, в котором расположена акустическая система, тоже играет немаловажную роль. Да и особенности музыкальных композиций тоже нужно учитывать, не зря же существуют эквалайзеры. Всё эти детали в совокупности и формируют сочный насыщенный звук.

Главная › Библиотека › Звуковое Оборудование › Что такое шум

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе — примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали — 4.9 км/с.

Частота шума

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука

Мощность звука
какой-либо установки — это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах — децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ — функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W0, равному 10-12Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности — 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp — это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P — давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P0 = 2 мкПа — контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума

Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw — lgr — 11

Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 — lg10 — 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Lp2 = Lp1 — 20*lg(r2/r1)

Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 — 20*lg10) дБ = (65 — 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимос

Мощность колонок в ваттах — что это такое?

Опубликовано 1.06.2019 автор — 0 комментариев

Всех читателей, приветствую! Каждый, кто хоть раз выбирал акустическую систему, задумывался о мощности колонок в ваттах – что это за параметр и как он влияет на громкость аппаратуры.

Большой и мощный динамик

Сегодня я расскажу, в чем измеряется звук в колонках, от чего зависит громкость и как узнать достаточные параметры для комнаты определенной площади.

Влияние общей выходной мощности на громкость

Как ни странно, высокая мощность аппаратуры не всегда говорит о том, что она будет играть громко и «мясисто». Выбирая акустику для компьютера, следует помнить, что ватты, грубо говоря – это количество энергии, потребляемое аппаратурой.

В зависимости от КПД системы (а он иногда бывает чрезвычайно мал) итоговая громкость может значительно корректироваться.

Громкость звука – субъективная характеристика. Измеряется она интенсивностью, которая пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления. На нее влияет чувствительность человеческого уха.

Разные люди могут по-разному воспринимать одни и те же диапазоны частот. Кроме того, чувствительность снижается с возрастом.

Общая выходная мощность – не единственный параметр, влияющий на звуковое давление. Громкость системы в целом также находится в зависимости от чувствительности динамиков и мощности усилителя.

Чем ниже будет чувствительность колонки, тем мощнее усилитель потребуется для ее активации.

Системы измерения

Несмотря на вышеперечисленное, самым эффективным инструментом маркетологов при продаже акустики для ПК, остается мощность, выраженная в ваттах. Мощная колонка для концертовЕще совсем недавно, лет 20 назад, на рынке была доступна только старая акустика, выпущенная советской промышленностью, и китайская аппаратура, начинающая захватывать мировые рынки.

Качественная европейская и американская электроника попросту не поставлялась к нам по причине заоблачной стоимости, недоступной для подавляющего большинства клиентов.

В паспорте советской, а впоследствии и российской электроники, указывалась номинальная мощность, которая продолжает считаться одним из наиболее объективных параметров. Определяется эта характеристика при средней позиции регулятора громкости.

Китайцы же традиционно указывали PMPO – максимальную мощность, которую теоретически способен выдержать динамик без механического повреждения, а усилитель «пропустить» через себя, не перегорев и не поплавив начинку.

Не редко на миниатюрной колонке можно было увидеть гордую наклейку 500 Ватт. Естественно, блоком питания, способным аккумулировать такое количество энергии, ни одна такая система не была оборудована.

Такую систему исчисления назвали «китайскими ваттами». Согласно результатам многочисленных тестов, этот показатель в 20–30 раз превосходил номинальную мощность. На текущий момент, к счастью, PMPO почти не используется, а в характеристиках китайской электроники указывается номинальная мощность.

Это вполне объяснимо: кроме Китая и некоторых других стран Азии, сегодня почти никто не производит аппаратуру. Бороться за рынок, с помощью таких хитрых манипуляций, больше не имеет смысла – он уже давно захвачен и монополизирован.

Прочие стандарты

В этой теме нельзя не упомянуть стандарт DIN 45500, впервые классифицировавший понятие Hi-Fi аппаратуры. hi-fi-акустика высокого уровняСогласно принятым нормативам, DIN Power здесь измеряется при помощи подачи сигнала частотой 1 кГц на линейный вход на протяжении 10 минут.

При достижении 1% THD измеряется мощность. Такая система полностью идентична японской EIAJ. DIN Music Power – еще один параметр, максимальный сигнал, который выдержит аппаратура без повреждения на протяжении длительного времени.

Этот показатель отвечает IEC Power, согласно стандарту Международного электротехнического комитета IEC 268–5. Длительность нагрузки составляет в нем 100 часов.

RMS – предельная синусоидальная мощность, то есть та, с которой устройство способно работать в течение часа без повреждений. Обычно эта величина на 150–200% больше советской номинальной мощности и на 20–25% больше DIN Music Power. К этому стандарту близок AES2-1984, согласно которому замеры проводятся в течение двух часов.

Как определить подходящую мощность

Итак, мы подходим к главному вопросу: суммарная мощность колонок – что это такое и как влияет она на качество звука. Суммарная мощность – сумма мощностей сабвуфера и сателлитов в составе акустической системы. На какую площадь комнаты какая акустика лучше подойдет, определить можно по следующему принципу:

  • Для офиса и другого рабочего места – не более 20 Ватт, чтобы не мешать коллегам;
  • Для комнаты стандартного размера – от 20 до 50 Ватт;
  • Для гостиной, домашнего кинотеатра или игрового зала – от 50 до 150 Ватт.

Более мощные колонки брать не имеет смысла – все равно вы не сможете использовать «на полную катушку», не мешая при этом соседям по дому. Если же вы живете в частном секторе и предпочитаете очень громкую музыку, можно взять хоть и 300 Ваттные колонки, выставить их на улицу и радовать жителей микрорайона своими музыкальными предпочтениями.

Рекомендации по мощности приведены согласно системе RMS. И, пожалуй, главное, о чем не следует забывать при выборе акустики – то, что ее мощность никак не влияет на качество звука.

А это уже характеристика сугубо субъективная, поэтому, покупая даже навороченные колонки от бренда с мировым именем, не поленитесь провести тестовое прослушивание – а вдруг вам частотный диапазон придется не по нраву.

Про основные параметры и технические характеристики колонок для ПК читайте тут. Также на эту тему советую почитать о лучших брендах производителей аудиоколонок для ПК и про историю изобретения и развитие акустических колонок. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До завтра!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Стандарты мощности и другие понятия звукотехники

Создано 04.09.2006 21:38. Обновлено 02.02.2020 18:46. Автор: Павел Сайк.

Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже. Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл.

Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам…

Зарубежные и международные стандарты и определения

SPL (Sound Pressure Level) — это уровень звукового давления, развиваемого АС. SPL есть произведение относительной чувствительности АС (акустической системы) на подводимую электрическую мощность.

Следует иметь в виду, что слух является нелинейным инструментом, и для оценки субъективной громкости следует делать поправки на кривые равной слышимости (weighting curve), которые на практике различаются не только для разных уровней сигнала, но и для каждого индивидуума в отдельности.

A-weighting (weighting curve) — это взвешивающая кривая.

Зависимость, описывающая уровни звукового давления на различных частотах, воспринимаемые слухом, как одинаково громкие. Амплитудно-частотная характеристика взвешивающего фильтра, используемого при измерениях уровня звукового давления и учитывающего частотные свойства человеческого слуха.

RMS (Root Mean Squared) — это среднеквадратичное значение электрической мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.

Или по другому — максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20–25 процентов выше DIN.

Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10 % THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (x 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин «среднеквадратичный», строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 V для России).

Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность — это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные.

То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример — АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.

Таким образом, стандарт RMS был одной попыток описать электрические параметры звуковой аппаратуры, как потребителя электроэнергии.

В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг — ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать.

До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уже выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.

Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO, совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.

PMPO (Peak Music Power Output) — это пиковая кратковременная музыкальная мощность, величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но, вообще, не нормировано), мощность, которую динамик колонки может выдержать в течение 1–2 секунд на сигнале низкой частоты (около 200 Гц) без физического повреждения.

Обычно в 10–20 раз выше DIN.

Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет Ч послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)

DIN — это аббревиатура от Deutsches Institut fur Normung.

Немецкая неправительственная организация, занимающаяся стандартизацией для лучшей интеграции рынка товаров и услуг в Германии и на международном рынке. Продуктами этой организации являются самые различные стандарты, касающиеся самых различных сфер применения, в том числе и относящиеся к области звуковоспроизведения, которые нас здесь и интересуют.

К DIN 45500, где описываются требования к аппаратуре высокой верности звучания (иначе Hi-Fi — High Fidelity), относятся:

  • DIN 45500-1 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements.
  • DIN 45500-10 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for headphones.
  • DIN 45500-2 Hi-Fi technics; requirements for tuner equipments.
  • DIN 45500-3 Hi-Fi technics; requirements for disk record reproducing equipments.
  • DIN 45500-4 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for magnetic recording and reproducing equipment.
  • DIN 45500-5 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for microphones.
  • DIN 45500-6 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for amplifiers.
  • DIN 45500-7 Hi-Fi-technics; requirements for loudspeakers.
  • DIN 45500-8 Hi-Fi technics; requirements for sets and systems.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной указанными нелинейными искажениями. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность музыкального (шумового) сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая, как DIN. Примерно соответствует синусоидальной мощности — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.

Отечественные стандарты

В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)

Номинальная мощность (ГОСТ 23262-88) — это величина искусственная, она оставляет свободу выбора изготовителю. Разработчик волен указать значение номинальной мощности, соответствующее наиболее выгодному значению нелинейных искажений.

Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей. Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа «ступенька», возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной.

Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5-15% от максимальной мощности усилителя.

Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.

Паспортная шумовая мощность — это электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов.
Синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения.

Обычно в 2–3 раза выше номинальной.

Максимальная кратковременная мощность — это электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжаний) в течение короткого промежутка времени.

В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.

Максимальная долговременная мощность — это электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин.

Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.

Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).

Розовый шум (используемый в этих испытаниях) — группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f.

Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.

Белый шум — это группа сигналов со случайным характером и равномерной и постоянной спектральной плотностью распределения по частотам.

Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.

Октава — это музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.
Электрическая мощность — это мощность, рассеиваемая на омическом эквивалентном сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению АС, при напряжении, равном напряжению на зажимах АС.

То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.

Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления.

В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления.

Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз.

Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука.

 

Мощность звука

Статья с сайта журнала «Автозвук»

…на самом же деле у нас есть основания полагать, что нет в головах публики большей сумятицы, чем связанная с простым и вкусным словом «мощность».

Мощность, кто это?

«У меня колонки мощностью 200 Вт, а магнитола 4 х 50. Будут ли они играть вместе?» Да будут, будут, не волнуйтесь вы так. Но ещё лучше будет, если всё же разобраться, что понимается и под мощностью, и под ваттами. «Мощность», по школьному определению — работа, произведенная за единицу времени, для наших целей определение почти бесполезное. Нам удобнее по-другому, пусть и непривычно: мощность — это количество энергии, преобразованной в нужную нам форму в ту же самую единицу времени. Речь всегда идёт о преобразовании, энергия никуда не девается, такая уж у неё привычка. Усилитель (пусть в магнитоле) получает готовую к употреблению электрическую энергию в форме постоянного тока от бортовой сети автомобиля и преобразует её в электрическую, но в форме переменного тока, изображающего звуковой сигнал. Всю? Нет, примерно половину, остальное идёт в тепло, отдаваемое воздуху небольшими радиаторами сзади на магнитоле или большими, «по всему телу» у отдельного, внешнего усилителя.

Динамик (пусть и притворившийся «колонкой») получает электрическую энергию в форме переменного тока и преобразует её в механическую, теперь уже в форме долгожданных звуковых колебаний. Всю? Да как сказать… Не совсем. Коэффициент полезного действия динамика (раз уж пошли по школьному пути: отношение произведенной звуковой мощности к полученной электрической) практически никогда не превышает 0,5%. Куда деваются остальные 99,5%? А туда же, в тепло, вообще, любое устройство, созданное человеческим разумом (а равно и волей всевышнего) производит тепло плюс ещё что-нибудь. С точки зрения преобразования энергии динамик на 99 процентов с копейками идентичен паяльнику. А в оставшейся половине процента — всё: и басы, и верха, и детальность, и гениальные музыканты. Обидно? Да, но ничего лучше как-то не придумали.

И вот она, главная разница между мощностью усилителя и мощностью динамика: усилитель её, можно считать, производит. А динамик — потребляет, не производя в обмен, как мы только что выяснили, почти ничего.

И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика — то о том, что ОН БЕРЁТ. А сколько один даёт и сколько другой берёт? В порядке поступления:

Сколько мощности даёт усилитель?

Вот усилитель. Пусть тот, что в магнитоле, пока наплевать, потом почувствуете разницу. Какая у него мощность? Да какая угодно, всё зависит от того, какой уровень сигнала на входе, грубо говоря — в каком положении регулятор громкости. Мощность на выходе может оказаться 1 Вт, может — 10, может — 50, может… Подождите, должен же быть предел. Разумеется, но мы ведь не спрашивали какая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность. А максимальная у каждого своя. Она определяется тем, какое наибольшее напряжение переменного тока сможет создать усилитель на своём выходе, когда к выходу присоединена нагрузка, в виде динамика, обладающего каким-то сопротивлением. Мощность на выходе определится просто: как величина этого напряжения, возведённая в квадрат и поделенная на сопротивление нагрузки. Присоединили к выходу вольтметр и нагрузку, на вход подали переменное напряжение, для удобства измерения мощности — на какой-нибудь одной частоте, и смотрим. На выходе 2 В, когда к нему присоединена нагрузка 4 Ом. При таких измерениях к выходу, разумеется, подключают не акустику, а её эквивалент в виде резистора, а то уши завянут. Возвели-поделили и получили: мощность на выходе ровно 1 Вт. Здесь есть небольшая засада, связанная с тем, что мы говорим о переменном напряжении, величину которого можно измерять по-разному. Чаще всего пользуются шкалой среднеквадратичных значений. В русском это слово длинное, поэтому привилось английское сокращение RMS (root mean square), означающее то же самое. Чтобы не вдаваться в детали, достаточно запомнить: для синусоиды значение напряжения RMS меньше амплитудного в 1,41 раза, то есть — в корень из двух. Мощность, указываемая в ваттах RMS — это та, что получена, когда напряжение при расчёте взяли RMS, что логично. А если взять амплитуду напряжения, то мощность, во-первых, будет называться пиковой, а во-вторых, станет ровно вдвое больше, чем RMS.

Сигнал на выходе обычного усилителя с 12-вольтовым питанием, как он выглядит на экране осциллографа. По горизонтальной оси — время, по вертикальной — напряжение. Ни при каких обстоятельствах синусоида, изображающая чистый тон одной-единственной частоты, не может упасть ниже нуля или перевалить через границу, установленную напряжением питания. Вообще-то это выходной сигнал обычного домашнего усилителя, амплитуду которого выставили на нужном уровне, для примера.

Возвращаемся к усилителю. Один ватт — это несерьёзно, прибавляем на входе. До каких пор будет расти напряжение на выходе и что его остановит? Остановит его ограничение сигнала. Усилитель питается постоянным напряжением, и то, что появляется как переменное на его выходе, не может быть больше напряжения питания по амплитуде. Нету там больше. И если мы будем наблюдать за сигналом на выходе, то в какой-то момент верхушки прежде изящной волны окажутся срезаны, там полуволна хотела перейти через верхний предел, напряжение питания. И обломилась. Откатываем сигнал на входе назад, пока ограничение не пропадёт, и смотрим на размах сигнала. Он чуть меньше полного напряжения питания, потому что что-то теряется в выходных каскадах усилителя. Если усилитель питается (как в пресловутой «магнитоле») от бортовой сети автомобиля, то нижняя полуволна подойдёт вплотную к нулевой отметке, а верхняя — к уровню 12 В. Что получается? Амплитуда, будем считать, 6 В в каждую сторону, возводим-делим и получаем сказочную цифру 4,5 Вт. Проверьте, если не лень. Выходит, что по всей науке это — максимальное значение мощности на выходе магнитолы, питаемой от 12 В? А так и было лет двадцать назад. К счастью, уже недавно было найдено решение, позволившее если не выйти на грозные 4 х 50, то во всяком случае, уйти от скорбных 2 х 4,5. Это — мостовое включение усилителей, применяемое ныне во всех автомобильных головных аппаратах.

При мостовом включении на одну нагрузку работают два усилителя, включённые так, что размах синусоиды на выходе удваивается. По уже сообщённому вам способу посчитать выходную мощность это будет в четыре раза больше, чем 4,5 Вт, потому что напряжение возводится в квадрат, стало быть — 18Ватт. Примерно это значение имеет максимальная выходная мощность всех когда-либо испытанных нами головных аппаратов (в каждом из четырёх каналов, разумеется).

Откуда берутся знаменитые 4 х 40 Вт, потом превратившиеся в 4 х 45, 4 х 50 и так далее? Что это, чистое враньё? Как-то не вяжется с образом именитых и более чем респектабельных производителей техники, а ведь эти цифры украшают лицевые панели всех марок: Alpine, Blaupunkt, Clarion и далее в порядке латинского алфавита. Ведь когда речь заходит об отдельных усилителях тех же фирм, всё становится честно и правильно, возможностей убедиться за эти годы было достаточно. Здесь две уловки, первая —техническая, и только вторая — маркетинговая. Техническая уловка заключается в том, что в современных «головах» применены усилители так называемого «класса Н», там есть специальная цепь, способная на короткое время дать выходным каскадам увеличенное напряжение питания. Стоит конденсатор и, пока всё тихо, заряжается. А в пиках громкости он оказывается подключён последовательно с питанием выходного каскада, и пик проскакивает без искажений, не касаясь макушкой потолка 12 В. Но это если пик уровня сигнала совсем короткий, например — первый момент удара в барабан. Дальше, конечно, запас энергии иссякает, но дело уже сделано, даже два дела: действительно, на краткий миг максимальная мощность стала намного больше возможной при непрерывной работе, а во-вторых, появилась возможность об этом упомянуть. Не слишком акцентируя внимание на том, при каких условиях максимум выходной мощности стал таким. К чести респектабельных компаний (см. алфавитный список выше) надо сказать: часто в таблице технических характеристик на последней странице инструкции приводится и непрерывная мощность, с указанием, что это в ваттах RMS, и с указанием, какое было при этом напряжение питания, как правило, 14,4 В, потому что при этом «потолок» для выходной синусоиды приподнимается, и тогда в этой строке фигурируют именно 18 — 20 Вт на канал, случаи захода в третий десяток единичны.

Почему не их пишут на лицевой панели? Считайте это традицией, как цены на нефть в долларах за баррель, а на золото — за тройскую унцию. Тем более, как мы выяснили, формально — имеют право. А теперь быстро ответьте на контрольный вопрос: когда вы в последний раз видели автомобильные динамики, на которых была бы указана мощность МЕНЬШЕ 18 Вт? Поэтому всякие разговоры о «подборе» акустики к магнитоле по мощности смысла не имеют никакого. «А как же, — можете спросить вы, — у моего соседа по гаражу 100-ваттные «лопухи» захрипели и сгорели?» А это, милые вы мои, произошло не оттого, что мощности головного устройства было много, а оттого, что было мало МАКСИМАЛЬНОЙ мощности.

Где кончается мощность.

Все видят, но мало кто обращает внимание: там, где всерьёз, а не для красоты, в тройских унциях, указывается максимальная выходная мощность (например, на последней странице инструкции), рядом стоит и величина коэффициента нелинейных искажений, соответствующая приведенному значению. У нас это сокращается в к.н.и., а в англоязычной инструкции будет выглядеть как THD и какое-то число со знаком процентов. Вспоминаем (или узнаём), что такое нелинейные искажения. Их иногда называют гармоническими (THD и означает Total Harmonic Distortion — общие гармонические искажения), что более правильно. Суть дела: когда усилитель работает идеально, сигнал на выходе будет отличаться от сигнала на входе только амплитудой, причём прямо пропорционально. Добавим коксу. Напряжение на выходе возросло на вольт с небольшим, как вдруг на спектрограмме вырос целый забор из гармоник, значит, выходной сигнал опасно близко подошёл к предельно возможной амплитуде. По амплитуде гармоники вроде небольшие (верхняя шкала сильно растянута по вертикали), и в сумме они складываются в невеликий итог: меньше полпроцента. Но: вот этого забора раньше в звуке не было, а теперь он есть. Добавим ещё — и вот, приплыли: на синусоиде стали отчётливо видны искажения формы, именно те, которых мы ожидали — выше питания не прыгнешь. А сигнал на выходе стал чудовищным, в реальной жизни мы услышим, помимо чистого тона 250 Гц, массу нового: и 500, и (особенно) 750 Гц, и далее до самых невозможных частот, утешение, что все они кратны 250 Гц довольно слабое, для слуха это или скрип, или хрип, в зависимости от основной частоты. Теперь вопрос: Что принять за максимальную выходную мощность? Если там, где искажений было ещё совсем мало, то окажется 13,5 Вт. RMS, как вы теперь понимаете, увидев, в чём указано выходное напряжение. Если там, где под полпроцента, то будет уже почти 19 Вт. А если согласиться с 10%, то получим сказочную для таких усилителей величину 23 Вт. Но только лучше не соглашаться: видите, что кроется за этой неприметной цифрой?

Итог нашего анализа на первый взгляд парадоксален: с одной стороны, у усилителя есть только одна максимально достижимая выходная мощность, зависящая от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Но при этом указать её можно как угодно, вопрос в том, какой уровень искажений считать допустимым. Традиционно для действительно мощных, внешних усилителей, значение максимальной мощности указывают при к.н.и., равном 1%. Для головных устройств изготовители предпочитают 10%, по причинам, уже не нуждающимся в комментариях.

И всё же, почему?

Почему при таких, в общем-то, жалких значениях максимальной мощности усилителей головных устройств прицепленные к ним «200-ваттные» 6 х 9 начинают хрипеть, а то и гореть? Почему хрипеть, вы уже видели: хрип — это гармоники, появившиеся на выходе усилителя при его перегрузке. Человек думает, что его могучая магнитола перегрузила динамик, а на деле «лопуху» что дали, то и играет, думая своими лопушиными мозгами, что так и надо. А почему же горят, если им такая мощность — как слону дробина? А давайте ещё раз взглянем на результаты предыдущих опытов с искажениями, а потом их даже продолжим. Я там кое-что дорисовал: условные кривые, показывающие, какая часть частотного спектра попадает на низкочастотную головку (собственно «лопух»), а какая — на блок ВЧ-головок в его центре. Естественно, это относится в полной мере и к любой многополосной акустике, а у нас другой и не бывает. Вот играет что-то, и там есть мощная составляющая с частотой 250 Гц. Пищалка пока в отпуске: на голубом поле, изображающем её рабочий диапазон, сигнала почти нет, и правильно, не её это частота. Когда искажений становится полпроцента, что-то уже появляется, но пока ничего страшного, амплитуды невелики, а большая их часть попадает в область, где фильтр пищалки уже начинает отрезать ненужное. При 10% уже нехорошо: пищалке положен полный покой, а на неё валится куча гармоник, да ещё с уровнем выше, чем содержание верхних частот в нормальной фонограмме. Пойдём дальше, до предела: выкрутим входной сигнал так, что после отрезания верхушек полуволн смирная синусоида превратится в сигнал почти прямоугольной формы, в котором гармоник за сорок процентов от основного сигнала. Вот здесь пищалке, скорее всего, хана. А ведь и усилитель у нас тот же, и частота по-прежнему «непищалочья». При некотором природном даре таким сигналом можно подпортить и мидбас. Прямоугольные импульсы несут на выход намного больше энергии, чем синусоида, и электрическая мощность, которая при этом поступает на динамик, составит больше 50 Вт. Представим себе 50-ваттный паяльник, потом вспомним, что динамик — это паяльник на 99,5%, и судьба звуковой катушки, сделанной, в отличие от обмотки паяльника, не из нихрома, слюды и асбеста, а из гораздо более нежных материалов, перестанет выглядеть безоблачной.

Значит ли всё это, что на мощность акустики можно вообще не смотреть? Не совсем. Надо просто смотреть несколько по-другому.

А вот это — реальный усилитель, аналогичный тем, что применяются в головных устройствах. С точки зрения величины сигнала на выходе такие усилители, собранные по мостовой схеме, равносильны усилителю с двухполярным питанием, в нашем случае ±15 В. Верхняя часть экрана принадлежит анализатору спектра. Трактовать его показания несложно, даже бывает увлекательно. По горизонтальной оси теперь частота, а по вертикальной — уровень сигнала на выходе на этой частоте. Как видим, главное, что есть на выходе — это усиленный сигнал частотой 250 Гц, поданный на вход. Но не только. Каждая «шпилька» — это гармоника основной частоты, Вторая гармоника — на частоте 500 Гц, третья — на 750 и так далее. Здесь «и так далее» не так много: уровень искажений очень низкий. Анализатор спектра — вещь крайне чувствительная, можно разглядеть, например, небольшой выступ на частоте 50 Гц: это наводки сети. А «трава» между столбиками гармоник — собственные шумы усилителя.
Помимо суммарного уровня искажений (это то, что выражается в процентах), кое-какая информация содержится в уровне отдельных гармоник. Чётные (с частотой вдвое, вчетверо, вшестеро и т.д. выше, чем основной тон ) — признаки несимметричного искажения сигнала, нечётные, начиная с третьей — симметричного.

Амплитуда сигнала выросла на вольт с копейками, форма на глаз вроде бы не изменилась, но анализатор спектра не проведёшь: сколько сразу всякой гадости появилось в выходном сигнале. И хотя гадости всего 0,4%, это уже будет слышно, ухо по чувствительности превосходит лучшие приборы. Здесь можно разглядеть, что стала расти третья гармоника (на 750 Гц), то есть появились ранние признаки симметричного, сверху и снизу, ограничения сигнала.

Здесь уже нельзя не разглядеть, что сигнал стал ограничен, пытаясь перепрыгнуть через пределы, поставленные источником питания. Гармоник на выходе много, и преобладают нечётные (3-я, 5-я и т.д.), которые славятся тем, что наиболее неприятны для слуха.

Из предыдущего примера работы усилителя на мощности, далёкой от максимальной. Наш тестовый сигнал в реальных условиях предназначен исключительно для мидбасового динамика, на пищалку его не пускает разделительный фильтр (синяя кривая, довольно условно). Пока всё хорошо: на пищалке, кроме шумов, ничего и нет.

Уже при искажениях 0,5% пищалке начинает кое-что доставаться, этого недостаточно, чтобы нанести ей вред, но, думая, что это — замысел композитора, ВЧ-головка будет старательно «озвучивать» гармоники, вносу в звучание совершенно непрошенные детали.

При искажениях 10% пищалка работает уже всерьёз, и это при основной частоте 250 Гц. А ведь это могло бы быть и 1 кГц, и 2 кГц, тоже частоты не для пищалки, и тогда уже вторая гармоника долбила бы по нежной майларовой диафрагме. Добро бы это было в записи, но ведь не было: пищалка работает «на износ» исключительно благодаря нечистоплотности усилителя.
Предел падения: усилитель перегружен настолько, что синусоида превратилась в череду прямоугольных импульсов. Это уже опасно не только для пищалки: мощность, заключённая в таком сигнале, намного больше, чем в синусоиде равной амплитуды, потому что прямоугольные волны «толще». Сейчас мощность на выходе составляет около 50 Вт, которые (за вычетом 0,4 — 0,5%) звуковая катушка должна переработать в тепло. Ей сейчас не стоит завидовать.

Всё, уговорили. Надо покупать усилитель.

Ясно, без усилителя — не жизнь. Начинаем выбирать и, естественно, первым долгом смотрим на максимальную (уже знаем, что это такое) мощность, за что боремся-то? О том, как её выбирать, разговор будет отдельный и неожиданно для вас короткий. Но вначале давайте определимся, откуда эта мощность берётся. Что делает отдельный усилитель столь качественно иным устройством по сравнению с доставшимися каналами усиления, встроенными в головное устройство? Из предыдущего текста ясно: всё дело в питании. Усилитель создаёт на выходе переменное напряжение с размахом, сверху донизу, не больше, чем напряжение питания выходных каскадов. Для усилителя магнитолы это — напряжение на борту, 12 В на заглушенной машине, около 14 В — на ходу. Главная же составная часть внешнего усилителя — источник питания. Он получает постоянное напряжение из бортовой сети, превращает его в переменное довольно большой частоты (десятки килогерц), переменное уже можно повышать с помощью трансформатора, что источник питания усилителя и делает, а потом, уже повышенное, снова выпрямляется и подаётся на собственно усилитель. До скольких вольт раздули напряжение в ходе этой деятельности, на такой высоте и пройдёт потолок размаха выходного напряжения. Дальше — простая арифметика. Предположим, из 12 В бортовых источник питания сотворил 50. Реально это будет два напряжения разной полярности по 25 В каждое, так удобнее. Значит, размах выходного напряжения будет (в каждую сторону) никак не больше 25 В минус какие-то копейки, теряемые в транзисторах. Максимальная выходная мощность получится как 25 в квадрате, поделённая на сопротивление нагрузки. Это по закону Ома, он неумолим. Выходит чуть больше 150 Вт. Только это — пиковое значение, по шкале RMS — ровно вдвое меньше, около 75 Вт. Цифры вполне реальные, таких усилителей — навалом. Можно ли выжать из этого усилителя больше? Первая стадия «форсажа» у многих моделей произойдёт сама собой, стоит завести двигатель. И когда при заведенном двигателе и работающем генераторе напряжение на борту станет не 12, а 14,4 Вольт, напряжение на выходе источника питания возрастёт с 50 до 60 В, так же поднимется и «потолок» для выходного напряжения усилителя, и максимум мощности возрастёт до 108 Вт. Ничего себе прибавка, верно? Только сильно-то пока не ликуйте. Станет ли при этом усилитель играть громче? А с чего это, собственно? Общее усиление, от источника сигнала до выхода, осталось таким же, оно от питания не зависит (а если бы вдруг зависело, то повинный в этом компонент срочно запросил бы постоянной регистрации в мусорном баке), значит, как играло, так и будет. Иное дело, что если прежде на какой-то громкости появлялись искажения, это когда на пиках сигнала выходное напряжение пыталось перепрыгнуть через планку, поставленную источником питания, то теперь этот момент отодвинется в область большей громкости. Насколько отодвинется? Давайте прикинем. На полтора децибела. Один щелчок громкостью, а то и ни одного, это зависит от шага регулятора.

А что мы выиграли по сравнению с «прошлой жизнью», когда вообще усилителя не было? В ваттах вроде бы очень много. А в децибелах максимальной неискажённой громкости, опять же вроде бы, не очень: 5,4 дБ. Но это только «вроде бы», как мы потом увидим, счастье — не в одних щелчках регулятора громкости. Надо всё же организовать какую-то гармонию между мощностями. Посмотреть, например, какая мощность у акустики, и по ней подобрать усилитель, верно?

Неверно.

Это я нарочно, с целью провокации. О том, как можно загубить акустику недостаточной мощностью, было в прошлом выпуске, теперь давайте попытаемся сделать это с помощью излишней. Это будет намного труднее, предупреждаю.

Вернёмся ещё раз к фразе, которую я по разным поводам произносил (и писал) очень много раз, последний раз — в прошлом выпуске. Вот она: «И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика — то о том, что ОН БЕРЁТ». Максимальная мощность усилителя — это та, больше которой он не может дать, потому что начинает искажать сигнал, а мы не для этого его покупали. Максимальная мощность акустики, стало быть, это та, больше которой она взять не может, потому что ЧТО? Тоже начинает искажать сигнал? А она это начинает делать сразу и понемногу, совсем не так, как усилитель, жёсткой планки ограничения у акустики нет. В стародавние времена был советский стандарт, по которому нормировалась так называемая номинальная мощность динамиков. Там оговаривались специальные условия, полоса частот и так далее, в общем, мощность считалась такой, чтобы нелинейные искажения не превышали 10%. Лучший басовый динамик того времени назывался 6ГД2, первая цифра — это как раз номинальная мощность. Были ещё 4 ГД, 3 ГД и так далее, это потом приняли определение паспортной мощности, зависящей уже не от искажений, а от живучести, и все эти ГД разом потолстели до 10, 20, 75 и тому подобного. ГОСТы эти приказали нам всем долго жить, и сейчас мощность определяют иначе, и очень важно это понимать, чтобы испытывать к этому показателю то отношение, которого он заслуживает.

Попрошу набрать это красным, если забуду — вы сами тогда карандашом, ладно?

Мощность, указываемая на акустике, это не та, на которой она должна работать, а та, которая её разрушает.

Разумеется, должна быть взаимосвязь между возможностями акустики и ресурсами источника этого вероятного разрушения, но это взаимосвязь, а не тождество. Представьте себе: вы купили автомобиль, у которого максимальная скорость 200 км/ч. И подвернулась вам резина с индексом скорости Т (190 км/ч). Что, нельзя ездить? При 191 км/ч все четыре колеса — в клочья? Или наоборот, у шин индекс скорости Z (240 и больше), и вы сбиваетесь с ног, подбирая под такую резину подходящий автомобиль. Нереально.

Тем не менее сплошь и рядом приходится слышать (да и читать), как акустику к усилителю (и наоборот) подбирают, глядя в первую очередь на мощность, а потом уже на всё остальное.

Так что давайте в последний раз, чтобы не возвращаться к вопросу. Цифры мощности на акустике, без указания условий измерения, не означают ничего, это часть современной, но укоренившейся традиции. Если производитель акустики хотя бы относительно корректен в приводимых им цифрах, то он может указать долговременную мощность, а это — максимальная неразрушающая (или минимально разрушающая, не забывайте и об этом) мощность, поданная на динамик в течение получаса по схеме: минуту работает — две отдыхает. Подаётся при этом шумовой сигнал, пропущенный через фильтр, отрезающий всё ниже 40 Гц и всё выше 4 кГц, так что к пищалке-то это уже почти не имеет отношения. Вот если акустика эти самые трудные в своей жизни полчаса пережила — записывается использованное значение мощности. Если погибла — берётся из предыдущего опыта с меньшей мощностью. Кратковременная мощность — это такая, которая не погубит динамик (или погубит, но в последний момент) после 60 циклов «секунду орём — минуту отдыхаем». Все описанные процедуры подразумевают подведение испытуемого образца акустики максимально близко к краю могилы, поэтому ориентироваться на них как на нормативный показатель тому, кто за акустику заплатил из своего кармана, как-то не очень разумно. Единственный тип показателя, хоть немного напоминающий возможное реальное использование своей законной собственности, — это rated noise power по стандарту IEC 268-5, когда акустика должна остаться живой после 8 часов непрерывной работы на уже упомянутом шумовом сигнале. Её не указывают почти никогда.

Ориентиры здесь должны быть другими, их на коробках с акустикой искать не стоит.

Ориентиры, где вы?

Наши штатные специалисты в тестах акустики неоднократно рекомендовали (когда изготовители совсем уж теряли стыд и смолчать было немыслимо) равняться на показатели, которые хотя бы примерно обозначают область возможных значений. Для 6-дюймовой компонентной акустики границы разумного риска пролегают где-то на 40 и 90 Вт (это широко, внутри уже надо смотреть на особенности конструкции), для 5-дюймовой — закономерно ниже, 30 — 70 Вт. Такими мы считаем значения rated noise power. Можете не соглашаться, но опровергающие опыты — за свой счёт, пожалуйста.

Цифры, в принципе, напоминают распространённые значения максимальной выходной мощности усилителей широкого распространения, так что самый простой, на грани примитивизма, ответ на вопрос о согласовании мощности усилителя с мощностью акустики уже готов: типичный усилитель подходит для работы с типичной акустикой. Любой — с любой. В принципе, если не хотите париться, можете взять его на вооружение. Но ответ чересчур прост, чтобы хоть как-то претендовать на роль исчерпывающего, это ясно.

Дальше нужно смотреть уже на реалии жизни. В жизни, как у меня есть основания полагать, и усилитель, и акустика будут использованы для воспроизведения музыки, а не испытательных сигналов, на музыку похожих лишь очень приблизительно. Музыкальный сигнал — это не синус и даже не шум, это сигнал с большой разницей между средним значением и пиковым. Кратковременные пики сигнала, за редким исключением, не угрожают здоровью акустики, которой в основном приходится сопротивляться тепловой нагрузке, а выделяемое на звуковой катушке тепло — функция среднего уровня подведённого сигнала. Приходилось видеть в документации самых серьёзных изготовителей акустики, как рядом с вполне реальными (и с указанием всех нормативных данных) цифрами долговременной мощности приводились значения выдерживаемой мощности на коротких (скажем, 10 мс) пиках. Цифры достигали порой сотен ватт, и это уже не маркетинг, это факт, даже очень мощный, но очень короткий всплеск сигнала динамик не погубит. А у усилителя взгляд на пики уровня принципиально иной. Хоть на миллисекунду превысит уровень сигнала планку максимальной мощности — и будет безжалостно обезглавлен, то есть пойдёт дальше по проводам к акустике уже в искажённом, по сравнению с первоисточником, виде. Этого допускать никак нельзя. И здесь уже есть смысл взглянуть на свои музыкальные вкусы.

Вкусы не измеряют.

Это почему же? Можно попробовать. Я пропустил через компьютер некоторое количество музыкальных фрагментов и выбрал довольно показательные с точки зрения соотношения средней (опасной для акустики) и пиковой (которая должна быть посильной для усилителя) мощности. Уровень сигнала измерялся в децибелах относительно максимального, записанного на диске, но для наглядности я пересчитал всё в проценты от максимальной мощности. Первая картинка — это 60 секунд «Шествия гномов» (6-я дорожка «Let’s Test!»). Если система настроена так, чтобы самые большие пики сигнала не вышли за пределы выходной мощности усилителя, то в целом за эту минуту акустике будет доставаться около полутора процентов этой мощности. Даже в те 12 секунд, когда оркестр совсем распоясается, тепловая нагрузка составит не более половины мощности.

Минута деятельности барабанщиков Yamato (помните, приезжали в Москву?). Уровень сигнала выбран так, чтобы беспрепятственно пропустить пик деятельности на 21 секунде. В результате средняя мощность всего фрагмента — меньше процента от максимальной, а самой его напряжённой части — одна десятая от максимума.

Третий пример: «In the Pocket» (Kai Eckhardt, «NAIM Sampler», дорожка 8). Средняя мощность 13% от максимума, а прибавить громкость в искренней попытке загубить акустику будет означать — обрубить многочисленные пики, вызванные умелой работой барабанщика.

Не слушаете аудиофильские изыски? Не станем заставлять. Вот фрагмент фонограммы панк-роковой группы Kurban (турецкой и, кстати, довольно любопытной). Вот здесь уже — да, ребята на сцене не отдыхают, и средняя мощность подолгу составляет около 40, а то и больше процентов от максимума. Но ориентиры, в принципе, остаются те же. Просто рок-музыка попадает в разряд «небезупречного контроля», что логично.

Внимательный читатель здесь может озадачиться: «Подождите-ка, выходит, мы слушаем музыку на одном-двух, много — десяти ваттах, подведенных к акустике? А почему же тогда громко играет? Сами ведь слышали: громко». Отвечу: а почему бы ей громко не играть? Вы ведь с децибелами управляетесь легко (даже те, кто прежде не умел). Берём любую акустику из любого нашего прошлого теста и смотрим на показатель чувствительности. Ну, скажем, 87 дБ, это так, средне-типичное значение. Такое звуковое давление создаст эта акустика на расстоянии 1 м при подведенной к ней мощности 1 (один-единственный) Вт. Это, между прочим, уже не тихо. Чтобы эта акустика создала уровень звукового давления 90 дБ, стандартный для контрольного прослушивания в звукозаписи, всего-то ей потребуется 2 Вт. Подадите 10 Вт — получите 97 дБ. Это совсем громко. Да ещё учтите, что у нас таких динамиков как минимум два, а звучат они не в заглушенном помещении, а в салоне, где потерь намного меньше, а отражённые звуки приходят к нам же. Что же тогда, спросите вы, динамик будет вытворять, когда на него придут те самые пиковые сто, скажем, ватт? Ровно то, что и должен: кратковременно, в течение долей секунды, вскрикнет на 107 дБ. Дайте ему эти 100 Вт непрерывно, в виде шума или, того хуже, тонального сигнала, и крик этот будет предсмертным. А так — всё под контролем, не волнуйтесь.

_____________________________________________________________________________

В акустике всё измеряется не так, как в обычном мире. Причин тому несколько, объяснения иных способны увести в райские кущи науки, их трогать не будем. Другие — поддаются простым истолкованиям. Или просто могут быть приняты на веру, как вам удобнее.
Человеческий слух не умеет складывать и вычитать. Только умножать и делить. Эволюция (или Создатель, выберите по вкусу) устроила его таким образом, как мне представляется, руководствуясь технической целесообразностью. Слух работает в огромном диапазоне громкостей. Звуковое давление (поддающееся измерению, как известно), соответствующее болевому порогу, превышает звуковое давление порога слышимости в десять миллионов раз (прописью, чтобы не считать нули). Слух приспособился к этому, сделавшись (по воле эволюции или Создателя) логарифмическим. Логарифмы люди придумали уже потом, а у нас в голове они сидят от природы. Логарифмическая природа слуха состоит в том, что он оценивает разницу в громкости не по тому, НА сколько больше звуковое давление, а по тому, ВО сколько раз оно стало больше. Так (если убрать сейчас все промежуточные главы истории) была придумана единица измерения, на которой в акустике и элеткроакустике базируется решительно всё — децибел. Кто всё про это знает, дальше не читайте, впрочем, я об этом просил, ещё открывая эту серию публикаций.
Остальным, сколько бы их ни оказалось, даю возможность за пять минут освоить операции с децибелами и впоследствии делать это легко и изящно. Итак: децибел это единица, которая, если её прибавить, означает «умножить», а если отнять — «поделить». Например: звуковое давление больше на 3 дБ. Это означает — вдвое. Ещё на 3 дБ? Ещё вдвое. Больше на 1 дБ — это в 1,25 раза, примерно. Больше на 10 дБ — вдесятеро. И наоборот: отнимите от звукового давления 3 дБ, и это будет означать, что оно уменьшилось вдвое.
Достаточно запомнить несколько важных значений, чтобы из них, как из кирпичиков, составлять представление о том, что означает та или иная величина, указанная в децибелах.
Вот, пожалуйста:

  Мощность или звуковое давление 
различаются в
Напряжение 
различается в
1 дБ 1,25 раза 1,13 раз, вообще копейки
3 дБ 2 раза примерно полтора раза
6 дБ 4 раза 2 раза
10 дБ 10 раз примерно 3 раза
12 дБ 16 раз 4 раза
20 дБ 100 раз 10 раз


Вот и всё: встретили, в примеру, где-нибудь 18 дБ, прикидываете, что это 12 + 6, берёте «разы» для этих двух слагаемых и умножаете. Именно умножаете, в этом и весь фокус. В нашем примере 16 на 4 даёт 64. Только обратите внимание: при сравнении звуковых давлений и мощностей надо брать «разы» из левого столбца, а при сравнении напряжений, скажем — из правого, это хитрость, связанная с тем, что рост напряжения, к примеру, на выходе усилителя вдвое приводит к росту мощности вчетверо (там напряжение в квадрате), а децибелы — одни и те же, их 6. Впрочем, дальше мы в основном будем оперировать мощностями и звуковыми давлениями, так что правый столбец пока постоит в резерве.
Что означает децибел на слух? Разница в громкости в 1 дБ (это у большинства головных устройств — один щелчок энкодером или кнопкой громкости) ловится на слух только при немедленном сопоставлении, как было и как стало. Проведите опыт: послушайте звук на громкости, скажем, 15 по дисплею, а потом — 16, выйдите из машины на полминуты, и пусть ваш приятель (можно даже приятельница) закроет ладонью (или ладошкой) дисплей, а вы определяйте: там 15 или 16? Если вы при этом будете попадать мимо кассы реже, чем пять раз из десяти (даже на одном и том же фрагменте), значит, у вашего головного устройства шаг громкости 2 дБ, это тоже встречается. Хотя есть, конечно, таланты.
3 дБ воспринимаются как заметное изменение громкости. Не «большое», а просто заметное. И здесь вас ждёт плохая новость, о которой вы уже могли догадаться. Звуковое давление, создаваемое акустикой, и мощность, подведенная к акустике для того, чтобы оно было создано, живут в одном и том же столбце нашей шпаргалки. Следовательно, для того, чтобы получить заметное изменение громкости, подведенную мощность надо увеличить вдвое. Вот из-за этого и все проблемы с мощностью. В основном из-за этого

МОЩНОСТЬ ЗВУКА — это… Что такое МОЩНОСТЬ ЗВУКА?


МОЩНОСТЬ ЗВУКА
МОЩНОСТЬ ЗВУКА

        энергия, передаваемая звук. волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Среднее по времени значение М. з., отнесённое к единице площади, наз. интенсивностью звука.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

МОЩНОСТЬ ЗВУКА

— энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Различают мгновенное значение M. з. и среднее за период или за длит. время. Наиб. интерес представляет ср. значение M. з., отнесённое к единице площади,- т. н. ср. удельная M. з., или интенсивность звука. Для плоской гармонич. бегущей звуковой волны ср. удельная M. з.

3043-32.jpg

где p0 и u0 амплитуды звукового давления и колебательной скорости, частиц, r — плотность среды, с— скорость звука в ней. Величина w — важная характеристика акустич. излучателей. M. з. в системе СИ измеряется в Вт, в системе СГС — в эрг/с (1 Вт = 1 Дж/с = 107 эрг/с). Удельная M. з. измеряется соответственно в Вт/м 2 и в эрг/с . см 2; на практике при оценке свойств УЗ-излучателей пользуются единицей Вт/см 2.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

.

  • МОЩНОСТЬ
  • МТС СИСТЕМА ЕДИНИЦ

Смотреть что такое «МОЩНОСТЬ ЗВУКА» в других словарях:

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесенное к единице площади, называется интенсивностью звука …   Большой Энциклопедический словарь

  • мощность звука — характеризует общую звуковую энергию, излучаемую источником звука в единицу времени; измеряется в Вт (или dBm децибел на милливатт). Мощность звука рассчитывается по следующей формуле: P (dBm) = 10 * lg (P/1 мВт), где P мощность звука, измеренная …   Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

  • мощность звука — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесённое к единице площади, называется интенсивностью звука. * * * МОЩНОСТЬ ЗВУКА МОЩНОСТЬ ЗВУКА, энергия, переносимая… …   Энциклопедический словарь

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Garso bangų energija, per vienetinį laiko tarpą pereinanti per visą bangų fronto paviršių. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Išspinduliuotų, perduodamų arba priimamų garso bangų galia. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f; Leistung der Schallquelle, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sound power vok. Schalleistung, f rus. мощность звука, f pranc. puissance acoustique, f; puissance du son, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Мощность звука —         энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени; измеряется в ваттах. Различают мгновенное значение М. з. и среднее за период или за длительное время. Наибольший интерес представляет среднее… …   Большая советская энциклопедия

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звук. волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Ср. значение М.з., отнесённое к единице площади, наз. интенсивностью звука …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени (Болгарский язык; Български) звукова [акустична] мощност (Чешский язык; Čeština) akustický tlak (Немецкий язык; Deutsch) Schalleistung; Lautstärke… …   Строительный словарь

  • Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС …   Википедия


Мощность звука в чем измеряется

Автор На чтение 16 мин. Опубликовано

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе – примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали – 4.9 км/с.

Частота шума

Основной параметр шума – его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты – 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука

Мощность звука какой-либо установки – это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах – децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ – функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W, равному 10 -12 Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности – 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp – это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P – давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P = 2 мкПа – контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw – lgr – 11

Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 – lg10 – 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 – 20*lg10) дБ = (65 – 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

Диаграмма кривых равной громкости

Шумовые характеристики оборудования

Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

  1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
  2. общий уровень звукового давления

Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

Суммирование источников шума

Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

  1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
  2. Если разница уровней шума превышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.

Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.

  • Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.
  • Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.

    Разница уровней шума, дБ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Показатель-добавка, дБ 2.6 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4

    Если источников шума более двух, метод расчета не меняется, и источники рассматриваются парами, начиная с самых слабых.

    Например, есть четыре установки с уровнями шума 25 дБ, 38 дБ, 43 дБ и 50 дБ.

    Сначала делаем подсчет для двух слабейших установок: 38 – 25 = 13 дБ. Разница больше 10 дБ, и эту установку вообще не учитываем.

    Для установок 38 и 43 дБ: 43 – 38 = 5 дБ, поправка из таблицы равна 1.2 дБ. Суммарный шум трех установок: 43 + 1.2 = 44.2 дБ.

    Теперь найдем полный шум всех установок. 50 – 44.2 = 5.8 дБ. Округляя разность уровней шума до 6 дБ, по таблице находим поправку 1.0 дБ.

    Что такое шум?

    Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

    Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

    Скорость распространения звука

    Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе – примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

    Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали – 4.9 км/с.

    Частота шума

    Основной параметр шума – его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты – 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

    Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

    Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

    Мощность звука

    Мощность звука какой-либо установки – это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

    Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

    Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах – децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

    Уровень мощности звука в дБ – функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W, равному 10 -12 Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

    Lw = 10lg(W/W0)

    Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности – 90 дБ.

    Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

    Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

    Уровень давления звука

    Уровень давления звука Lp – это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

    Lp = P/P0

    Здесь P – давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P = 2 мкПа – контрольная величина.

    Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

    Lp = Lw – lgr – 11

    Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 – lg10 – 11) дБ = 66 дБ.

    Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

    Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 – 20*lg10) дБ = (65 – 20) дБ = 45 дБ..

    Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

    Громкость шума

    Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

    Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

    При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

    Диаграмма кривых равной громкости

    Шумовые характеристики оборудования

    Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

    1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
    2. общий уровень звукового давления

    Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

    Суммирование источников шума

    Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

    1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
    2. Если разница уровней шума превышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.

    Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.

  • Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.
  • Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.

    Разница уровней шума, дБ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Показатель-добавка, дБ 2.6 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4

    Если источников шума более двух, метод расчета не меняется, и источники рассматриваются парами, начиная с самых слабых.

    Например, есть четыре установки с уровнями шума 25 дБ, 38 дБ, 43 дБ и 50 дБ.

    Сначала делаем подсчет для двух слабейших установок: 38 – 25 = 13 дБ. Разница больше 10 дБ, и эту установку вообще не учитываем.

    Для установок 38 и 43 дБ: 43 – 38 = 5 дБ, поправка из таблицы равна 1.2 дБ. Суммарный шум трех установок: 43 + 1.2 = 44.2 дБ.

    Теперь найдем полный шум всех установок. 50 – 44.2 = 5.8 дБ. Округляя разность уровней шума до 6 дБ, по таблице находим поправку 1.0 дБ.

    Всех читателей, приветствую! Каждый, кто хоть раз выбирал акустическую систему, задумывался о мощности колонок в ваттах – что это за параметр и как он влияет на громкость аппаратуры.

    p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

    Сегодня я расскажу, в чем измеряется звук в колонках, от чего зависит громкость и как узнать достаточные параметры для комнаты определенной площади.

    p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

    Влияние общей выходной мощности на громкость

    Как ни странно, высокая мощность аппаратуры не всегда говорит о том, что она будет играть громко и «мясисто». Выбирая акустику для компьютера, следует помнить, что ватты, грубо говоря – это количество энергии, потребляемое аппаратурой.

    p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

    В зависимости от КПД системы (а он иногда бывает чрезвычайно мал) итоговая громкость может значительно корректироваться.

    p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

    Громкость звука – субъективная характеристика. Измеряется она интенсивностью, которая пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления. На нее влияет чувствительность человеческого уха.

    p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

    Разные люди могут по‐разному воспринимать одни и те же диапазоны частот. Кроме того, чувствительность снижается с возрастом.

    Общая выходная мощность – не единственный параметр, влияющий на звуковое давление. Громкость системы в целом также находится в зависимости от чувствительности динамиков и мощности усилителя.

    p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

    Чем ниже будет чувствительность колонки, тем мощнее усилитель потребуется для ее активации.

    p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

    Системы измерения

    Несмотря на вышеперечисленное, самым эффективным инструментом маркетологов при продаже акустики для ПК, остается мощность, выраженная в ваттах. Еще совсем недавно, лет 20 назад, на рынке была доступна только старая акустика, выпущенная советской промышленностью, и китайская аппаратура, начинающая захватывать мировые рынки.

    p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

    Качественная европейская и американская электроника попросту не поставлялась к нам по причине заоблачной стоимости, недоступной для подавляющего большинства клиентов.

    p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

    В паспорте советской, а впоследствии и российской электроники, указывалась номинальная мощность, которая продолжает считаться одним из наиболее объективных параметров. Определяется эта характеристика при средней позиции регулятора громкости.

    p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

    Китайцы же традиционно указывали PMPO – максимальную мощность, которую теоретически способен выдержать динамик без механического повреждения, а усилитель «пропустить» через себя, не перегорев и не поплавив начинку.

    p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

    Не редко на миниатюрной колонке можно было увидеть гордую наклейку 500 Ватт. Естественно, блоком питания, способным аккумулировать такое количество энергии, ни одна такая система не была оборудована.

    Такую систему исчисления назвали «китайскими ваттами». Согласно результатам многочисленных тестов, этот показатель в 20–30 раз превосходил номинальную мощность. На текущий момент, к счастью, PMPO почти не используется, а в характеристиках китайской электроники указывается номинальная мощность.

    p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

    Это вполне объяснимо: кроме Китая и некоторых других стран Азии, сегодня почти никто не производит аппаратуру. Бороться за рынок, с помощью таких хитрых манипуляций, больше не имеет смысла – он уже давно захвачен и монополизирован.

    p, blockquote 15,0,0,0,0 –>

    Прочие стандарты

    В этой теме нельзя не упомянуть стандарт DIN 45500, впервые классифицировавший понятие Hi‐Fi аппаратуры. Согласно принятым нормативам, DIN Power здесь измеряется при помощи подачи сигнала частотой 1 кГц на линейный вход на протяжении 10 минут.

    p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

    При достижении 1% THD измеряется мощность. Такая система полностью идентична японской EIAJ. DIN Music Power – еще один параметр, максимальный сигнал, который выдержит аппаратура без повреждения на протяжении длительного времени.

    p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

    Этот показатель отвечает IEC Power, согласно стандарту Международного электротехнического комитета IEC 268–5. Длительность нагрузки составляет в нем 100 часов.

    p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

    RMS – предельная синусоидальная мощность, то есть та, с которой устройство способно работать в течение часа без повреждений. Обычно эта величина на 150–200% больше советской номинальной мощности и на 20–25% больше DIN Music Power. К этому стандарту близок AES2‐1984, согласно которому замеры проводятся в течение двух часов.

    p, blockquote 19,0,0,1,0 –>

    Как определить подходящую мощность

    Итак, мы подходим к главному вопросу: суммарная мощность колонок – что это такое и как влияет она на качество звука. Суммарная мощность – сумма мощностей сабвуфера и сателлитов в составе акустической системы. На какую площадь комнаты какая акустика лучше подойдет, определить можно по следующему принципу:

    p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

    • Для офиса и другого рабочего места – не более 20 Ватт, чтобы не мешать коллегам;
    • Для комнаты стандартного размера – от 20 до 50 Ватт;
    • Для гостиной, домашнего кинотеатра или игрового зала – от 50 до 150 Ватт.

    Более мощные колонки брать не имеет смысла – все равно вы не сможете использовать «на полную катушку», не мешая при этом соседям по дому. Если же вы живете в частном секторе и предпочитаете очень громкую музыку, можно взять хоть и 300 Ваттные колонки, выставить их на улицу и радовать жителей микрорайона своими музыкальными предпочтениями.

    p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

    Рекомендации по мощности приведены согласно системе RMS. И, пожалуй, главное, о чем не следует забывать при выборе акустики – то, что ее мощность никак не влияет на качество звука.

    А это уже характеристика сугубо субъективная, поэтому, покупая даже навороченные колонки от бренда с мировым именем, не поленитесь провести тестовое прослушивание – а вдруг вам частотный диапазон придется не по нраву.

    p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

    Про основные параметры и технические характеристики колонок для ПК читайте тут. Также на эту тему советую почитать о лучших брендах производителей аудиоколонок для ПК и про историю изобретения и развитие акустических колонок. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До завтра!

    p, blockquote 24,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 25,0,0,0,0 –> p, blockquote 26,0,0,0,1 –>

    Звуковая мощность Давление

    «Звуковая мощность» и «звуковое давление» — две различные и часто путаемые характеристики звука. Оба используют одну и ту же единицу измерения — децибел (дБ), и каждый из них обычно заменяется термином «уровень звука». Однако, чтобы понять, как измерить и определить звук, разработчик системы Motor должен сначала понять разницу между этими свойствами.

    Чтобы получить максимальную пользу от оценок уровня звуковой мощности ( L w ), инженер должен понимать, что представляют собой рейтинги L w и как их правильно применять.Для инженера-конструктора, который еще не знаком с методами нанесения L w рейтингов, эта статья может служить кратким введением.

    Номинальная звуковая мощность

    Звуковая мощность — это акустическая энергия, излучаемая источником звука, которая является абсолютной величиной. Это , а не , на который влияет окружающая среда.

    Двигатель L w Номинальные значения получены путем определения уровней звуковой мощности, создаваемой двигателем, когда он работает без нагрузки.Эти уровни звуковой мощности получены в соответствии с IEEE 85. Слышен уровень звукового давления, который определяется для любого конкретного места многими факторами, включая размер комнаты, характер ее стен, потолка, мебели и т. Д. Уровень давления в точке слуха также зависит от расстояния до источника звука. Двигатель является отправной точкой, и при надлежащем и точном рассмотрении других компонентов системы оценки уровня звуковой мощности в октавных полосах позволят рассчитать итоговые уровни звукового давления в помещении.

    Уровни звуковой мощности зависят от источника звука и не зависят от расстояния. Звуковая мощность указывается в децибелах.

    L w = 10 log (W / W 0 ) где:

    Вт 0 = эталонная мощность (Вт)

    Нормальный опорный уровень составляет 10 -12 Вт, что является самым низким уровнем шума, который могут различить люди с отличным слухом. Звуковая мощность измеряется как общая звуковая мощность, излучаемая источником во всех направлениях, в ваттах (джоулях в секунду).

    Уровень звукового давления

    Звуковое давление — это возмущение атмосферного давления, на интенсивность которого влияет не только мощность источника, но также окружающая среда и расстояние от источника до приемника. Звуковое давление — это то, что наши уши слышат, измеряют шумомеры … и что в конечном итоге определяет, обеспечивает ли конструкция качественный звук.

    Уровень звукового давления в помещении можно оценить, если имеется достаточная информация о двигателе L w и акустических характеристиках помещения.Для правильного акустического расчета необходимо использовать двигатель L w , указанный отдельно для каждой из восьми октавных полос. Уровень каждой октавной полосы обычно отличается, а акустические характеристики помещения также меняются в зависимости от частоты.

    Поскольку приборы для измерения звука реагируют на звуковое давление, децибел обычно ассоциируется с уровнем звукового давления. Уровни звукового давления определяют в децибелах интенсивность данных источников звука. Уровни звукового давления существенно зависят от расстояния от источника, а также уменьшаются в результате вмешательства препятствий и преград, поглощения воздуха, ветра и других факторов.

    Уровень звукового давления (SPL) $= 20 \log \frac{p}{p_{0}} = 10 \log (\frac{p}{p_{0}})^{2}$, где p o = 2×10 -5 Н / м 2 .

    p = среднеквадратичное давление (Н / м 2 )

    Обычный опорный уровень p o составляет 20×10 -6 Н / м 2 . Обратите внимание, что шум двигателей задокументирован в уровне звуковой мощности. «Порог слышимости» или минимальное колебание давления, обнаруживаемое ухом, составляет менее 10 -9 атмосферного давления или около 20×10 -5 Н / м 2 при 1000 Гц.«Порог боли» соответствует давлению, которое в 10 6 раз больше, но все же меньше 1/1000 атмосферного давления. Из-за большого диапазона измерения звукового давления производятся по логарифмической шкале (шкале децибел).

    Соотношение мощности к давлению

    Звук оборудования Мощность Номинальные значения определяются в акустической лаборатории, как правило, производителем. Конкретные стандарты квалифицируют средства и методы тестирования для обеспечения единообразия данных и объективного сравнения различных единиц в отрасли.

    Напротив, звуковое давление можно измерить шумомером в существующем пространстве или спрогнозировать для помещения, которое еще не построено, с помощью акустического анализа. Поскольку единственные точные звуковые данные, которые может предоставить производитель, выражаются в звуковой мощности, задача разработки качественного звука состоит в том, чтобы изучить влияние факторов окружающей среды.

    Освещающая аналогия

    Следующее сравнение звука и света может помочь проиллюстрировать различие между этими терминами.Думайте о звуковой мощности как о номинальной мощности лампочки; оба измеряют фиксированное количество энергии . Звуковое давление соответствует яркости в определенной части комнаты; и то, и другое можно измерить с помощью метра, и непосредственное окружение влияет на величину каждого. В случае света яркость — это больше, чем просто мощность лампы накаливания. Просить двигатель 90 дБА — все равно что просить «свет»: вы не знаете, что получите. Большинству из нас свет гораздо ближе, чем звук.Если кто-то говорит, что у него есть 100-ваттная лампочка, вы имеете некоторое представление о доступной мощности свечи, но если вы хотите читать при свете, вы хотите знать уровень силы света в месте чтения. Чтобы определить уровень освещенности, вам необходимо знать:

    • «Как далеко свет?» Если свет находится за милю, от него мало толку. Аналогичный звуковой вопрос: «Как далеко находится мотор?»

    • «На улице свет?» Без стен, отражающих свет, весь свет, кроме прямого, излучается в свободное пространство.Аналогичный звуковой вопрос: «Находится ли двигатель на открытом воздухе?»

    • «Отражают ли стены комнаты, если свет не на улице?» Комната, покрытая черным бархатом, не будет отражать много света независимо от ее размера. Аналогичный звуковой вопрос: «Насколько отражаются стены?»

    Двигатель, дБА Рейтинг

    Термин дБА применяется к звуковому давлению. Звуковое давление непосредственно вокруг двигателя зависит от ряда переменных.Звуковое давление можно рассчитать только на основе номинальной звуковой мощности двигателя при использовании известных переменных. Производители двигателей указывают уровень шума своей продукции по уровням звукового давления, выраженным в дБА. Эти цифры относятся к уровням звукового давления, которые должен испытывать наблюдатель на определенном расстоянии от двигателя в данной среде, которая обычно считается свободным полем. Эти значения следует использовать только для сравнения уровней шума двигателей аналогичных типов на одинаковом расстоянии и в одинаковых условиях.Не думайте, что уровни дБА в данных производительности будут каким-либо образом аналогичны тем, которые достигаются на практике. В зависимости от обстоятельств они могут быть существенно превышены.

    Преобразование звуковой мощности в давление Практическое правило

    ТИПИЧНОЕ ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ В СВОБОДНОМ ПОЛЕ
    ВРЕМЯ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ — В дБ

    СЕРИЯ РАМЫ

    УРОВЕНЬ МОЩНОСТИ

    УРОВЕНЬ ДАВЛЕНИЯ @ 3 ФУТОВ

    УРОВЕНЬ ДАВЛЕНИЯ @ 5 ФУТОВ

    140

    Х

    Х — 7.8

    Х — 10.6

    180

    Х

    Х — 8.0

    Х — 10.8

    210

    Х

    Х — 8.2

    Х — 10.9

    250

    Х

    Х — 8,4

    Х — 11.1

    280

    Х

    Х — 8.8

    Х — 11,4

    320

    Х

    Х — 9.0

    Х — 11,6

    360

    Х

    Х — 9.2

    Х — 11.8

    400

    Х

    Х — 9,5

    Х — 12.0

    440

    Х

    Х — 10.9

    Х — 12,4

    5000

    Х

    Х — 10.6

    Х — 12.8

    5800

    Х

    Х — 11.6

    Х — 13.7

    6800

    Х

    Х — 11.9

    Х — 13.9

    8000

    Х

    Х — 12.5

    Х — 14.7

    Расчет звукового давления

    Звуковые инструменты измеряют только звуковое давление; это давление варьируется в зависимости от окружающей среды. Чтобы рассчитать звуковое давление на основе звуковой мощности, необходимо учитывать все переменные, влияющие на звуковое давление. Взаимосвязь между уровнем звуковой мощности (звуковая энергия, излучаемая двигателем, и звуковым давлением (то, что слышно) в конкретном месте.

    Ответ человека

    Чувствительность уха зависит от частоты. Низкочастотный звук при определенной мощности не кажется таким же громким, как более высокочастотный звук такой же мощности. Чтобы учесть эту разницу, была разработана весовая шкала. Уровни звуковой мощности, регулируемые с помощью этой специальной весовой шкалы, называются A-взвешенными . Уровни звуковой мощности в восьми октавных полосах рассчитываются для единственного числа звуковой мощности, взвешенного по шкале А, L WA .

    Номинальные параметры свободного поля

    Поскольку одно окружение, свободное поле, может быть легко определено, его иногда используют для определения желаемых уровней звукового давления. Если двигатель находится на земле в большом открытом поле, весь его звук излучается в свободном полусферическом поле без отражения звука. Эти условия полностью определены, и можно преобразовать мощность звука двигателя в звуковое давление на определенном расстоянии. По мере удаления от двигателя звуковое давление уменьшается; поэтому важно указать расстояние от двигателя при запросе рейтинга дБА.Если вы укажете полусферическое свободное поле, но не укажете расстояние, можно сделать громкий двигатель тише, рассчитав уровень его звукового давления на расстоянии, более удаленном от двигателя. Например, двигатель A рассчитывает 90 дБА на расстоянии 3 м (10 футов) в свободном полусферическом поле. Другой двигатель, двигатель B, с уровнем звуковой мощности на 12 дБ выше, чем двигатель A, также будет рассчитан на 90 дБА, но на расстоянии 12 м (40 футов) от двигателя !

    Несколько источников

    Два одинаковых источника увеличивают уровень звуковой мощности на 3 дБ.Два одинаковых источника обеспечивают повышение уровня звукового давления на 3 дБ при отсутствии помех. Два источника по 80 дБ складываются, чтобы получить уровень звукового давления 83 дБ.

    ,

    2. Как измеряется звук?

    3.3.3. Единицы воздействия шума

    3.3.3.1. Уровень звукового давления и дБ SPL

    Одним из параметров акустической (звуковой) волны, который обычно используется для оценки звукового воздействия на человека, является уровень звукового давления, выраженный в мкПа или Па. Уровни звукового давления человеческого уха колеблются от 20 мкПа (порог слышимости) до 20 Па (болевой порог), что соответствует шкале 1: 10 000 000. Поскольку использование такой большой шкалы непрактично, была введена логарифмическая шкала в децибелах (дБ), которая также соответствует физиологическим и психологическим слуховым ощущениям.

    дБ уровня звукового давления (дБ SPL) определяется как: 20 log 10 p1 / p0, где p1 — фактически измеренный уровень звукового давления данного звука, а p0 — эталонное значение 20 мкПа, которое соответствует самому низкому уровню звукового давления. порог слышимости молодого здорового уха. В логарифмической шкале диапазон слышимых человеческим ухом звуков составляет от 0 дБ SPL (порог слышимости) до 120–140 дБ SPL (болевой порог) (см. Таблицу 1 ниже).

    Таблица 1: Типичные уровни звукового давления для повседневных звуков

    3.3.3.2. Уровень громкости и фильтр A [дБ (A)]

    Человеческое ухо не одинаково чувствительно к звукам (тонам) одного и того же уровня звукового давления, но разных частот. Эта субъективная или воспринимаемая величина звука человеком называется его громкостью. Громкость звука не равна его уровню звукового давления и различается для разных частот. Для оценки громкости звука исследуются изофонические кривые. Изофонические кривые соотносят характеристику данного тона, выраженную в дБ SPL, с его субъективным уровнем громкости, выраженным в телефонах (см. Рисунок 1 ниже).Как видно на рисунке ниже, частоты 3-4 кГц являются наиболее чувствительными в диапазоне звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц, которые может слышать человеческое ухо. Для частот ниже 3-4 кГц и более высоких звуковых частот ухо становится менее чувствительным.

    В то время как измерения звукового давления должны давать показания звукового давления в дБ SPL, в контексте человеческого слуха более практично предоставить также значение, которое более близко соответствует ощущению слуха или громкости в телефонах.Фильтры A, B и C, используемые в настоящее время в шумомерах, были нацелены на имитацию кривых изолируемости по частоте при различных условиях интенсивности звука, то есть для звуков низкого, среднего и высокого уровней громкости соответственно (IEC 651, 1979). , Сеть «A» изменяет частотную характеристику, чтобы приблизительно следовать кривой равной громкости для 40 телефонов, в то время как сеть «C» приблизительно следует кривой равной громкости для 100 телефонов. Сеть «B» также упоминается в некоторых текстах, но она больше не используется при оценке шума.Популярность сети A со временем выросла. В современной практике фильтр А-взвешивающей кривой используется для взвешивания уровней звукового давления как функции частоты, приблизительно в соответствии с характеристиками частотной характеристики слуховой системы человека для чистых тонов. Это означает, что энергия на низких и высоких частотах не акцентируется по сравнению с энергией в диапазоне средних частот.

    Корреляция между шумовым эффектом потери слуха и уровнями звукового воздействия, измеренными с помощью весов A, B или C, не будет сильно отличаться.Взвешивание B (или даже C) обеспечивает лучшее соответствие между громкостью и умеренным (или высоким) акустическим уровнем, однако взвешивание A отличается только от B и C, так как при недооценке частот ниже примерно 500 Гц. Поскольку человеческое ухо гораздо более устойчиво к потере слуха, вызванной шумом (NIHL) на низких частотах и ​​на низких частотах, взвешивание больше соответствует риску NIHL.

    Следует отметить, что A-фильтр был принят настолько широко, что уровни звукового давления, часто цитируемые в аудиологической литературе просто в дБ, на самом деле являются уровнями A-взвешенными.Многие старые измерители уровня звука общего назначения предназначены только для измерения уровня звукового давления по шкале А.

    3.3.3.3. Измерения децибел в аудиометрии

    В аудиометрии (оценке чувствительности слуха) используются другие меры децибел, чем при измерении звукового давления. Они зависят от эталонного значения.

    Аудиометрические пороги чистого тона выражаются в дБ HL (уровень слышимости) и относятся к порогам слышимости нормально слышащих молодых людей.Различия между дБ HL и дБ SPL возникают из изофонических кривых. Соответствующие им значения приведены в таблице ниже.

    Таблица 2: Аудиометрические пороги слышимости нормального уха

    Аналогично дБ HL, значения дБ nHL (нормальный уровень слуха) относятся к порогам слышимости людей с нормальным слухом, но они учитывают нетональные звуковые стимулы (например, щелчки).

    .

    Измерение звуковой мощности | Учебный портал Dewesoft

    В настройке анализа мы должны выбрать CPB, разрешение , а также полосу пропускания , f взвешивание требований, и время измерения . Их также можно изменить и пересчитать в автономном режиме после сохранения файла данных.

    Настройки октавы

    Для частотного анализа используется постоянная процентная полоса пропускания (CPB) .Вы можете выбрать между 1/1 октавы или 1/3 октавы .

    Изображение 40: Настройка октавы

    Фильтры с одинаковой постоянной процентной полосой пропускания (фильтры CPB), например 1/1 октавы обычно отображаются в логарифмической шкале частот. Иногда эти фильтры также называют фильтрами относительной полосы пропускания. Анализ с помощью фильтров CPB (и логарифмических шкал) почти всегда используется в связи с акустическими измерениями, поскольку он дает довольно близкое приближение к реакции человеческого уха.

    Самый широкий из используемых октавных фильтров имеет полосу пропускания в 1 октаву. Однако часто используется много подразделений на меньшие полосы пропускания. Фильтры часто обозначаются как фильтры «Постоянный процент полосы пропускания». Полоса пропускания 1/1 октавного фильтра составляет около 70% от его центральной частоты. Самые популярные фильтры — это, пожалуй, фильтры с полосой пропускания 1/3 октавы. Одним из преимуществ является то, что эта полоса пропускания на частотах выше 500 Гц хорошо соответствует частотной избирательности слуховой системы человека.

    Полоса пропускания

    В разделе «Полоса пропускания» вы можете выбрать полосу частот для расчета. Значения выбираются из раскрывающегося меню. Они зависят от выбранной скорости сбора данных и выбранных настроек октавы (1/1 или 1/3) (и будут меняться вместе с ними).

    Bandwidth selection Изображение 41: Выбор полосы пропускания

    Взвешивание

    Поскольку человеческий слух нелинейен, необходимо применять частотное взвешивание. Плагин поддерживает взвешивание типа A и без взвешивания (линейное). А-взвешивание применяется для того, чтобы учесть относительную громкость, воспринимаемую человеческим ухом.

    Apply frequency weighting Изображение 42: Применение частотного взвешивания

    Условия измерения

    Время измерения — это рабочий период или рабочий цикл тестируемого источника шума, для которого определяется усредненный по времени уровень звукового давления.

    Время измерения влияет на точность измерения . Интервал времени измерения должен быть не менее 20 секунд.

    Apply frequency weighting Изображение 43: Определение условий измерения

    В Offline Расчет , мы можем разместить курсоры (L1 и L2), а затем выбрать расчет между этими двумя курсорами .См. Изображение 43.

    Повторяемость

    Неопределенность из-за повторяемости измерений уровня звукового давления — это близость согласия между результатами последовательных измерений, выполненных в одинаковых условиях;
    , его можно получить из стандартного отклонения повторяемости с использованием шести измерений уровней звукового давления в децибелах без поправки на фоновый шум в одном положении микрофона.

    На повторяемость измерений сильно влияет время усреднения.Если время усреднения не охватывает достаточное количество машинных циклов, общая погрешность может быть неприемлемо большой для стандарта инженерного уровня. Для источников с очень низким уровнем шума снижение фонового шума может снизить коэффициент чувствительности и, следовательно, общую неопределенность до двух раз.

    Компонент неопределенности может быть уменьшен за счет лучшего контроля условий работы оборудования, использования более длительного времени усреднения или усреднения нескольких измерений, выполненных с соответствующим образом измененными условиями, чтобы представить типичный случай.

    Apply frequency weighting Изображение 44: Определение повторяемости

    Каналы истории нескольких прогонов

    Выберите опцию Количество прогонов (например, режимы работы источника звука), если вы хотите измерить уровень звуковой мощности и уровень звукового давления. См. Изображение 44.

    Выберите цикл во время измерения из раскрывающегося списка .

    Apply frequency weighting Изображение 45: Выбрать определенный прогон

    Если вы хотите переименовать прогоны, нажмите кнопку Редактор прогонов , которая находится справа от параметра Число прогонов, и измените имя прогона , которое подходит вашему приложению ,

    Apply frequency weighting Изображение 46: Настройки цикла

    В экспортированной матрице результатов вы увидите SPL каждого микрофона при каждом запуске, а также средние значения.

    Apply frequency weighting Изображение 47: Результаты экспортированной матрицы ,

    Какие единицы используются для измерения звука? — Открытие звука в море

    Науки включают количественное измерение свойств мира природы. Когда ученые проводят измерения, они должны сначала определить конкретные свойства, которые они будут измерять, как эти измерения будут проводиться и какие единицы они будут использовать. Например, если ученый измеряет свойство глубины воды, недостаточно сказать, что вода имеет глубину 250. Это может означать 250 футов, 250 метров или 250 морских саженей.Ученый должен указать единицы для этого значения.

    Также важно понимать, как переводить единицы из одних единиц в другие. Большинство американцев знают, что 12 дюймов равны 1 футу, но может не быть известно, что 1 морская миля равна 1,85 километру. Хорошо известно, что 1 километр равен 1000 метрам, но не так хорошо известно, что 1 микрометр равен 10 -6 метрам.

    Существуют фиксированные единицы, такие как метры, и относительные единицы, такие как децибелы (дБ).Относительные единицы связаны с конкретными условиями. Например, децибелы в воде имеют другое относительное значение, чем децибелы в воздухе. Ученые согласились использовать 1 микропаскаль (мкПа) в качестве эталонного давления для подводного звука. Однако в воздухе ученые согласились использовать более высокое эталонное давление — 20 микропаскалей.

    Следовательно, интенсивность звука, указанная в дБ в воде, отличается от интенсивности звука, указанная в дБ в воздухе.

    Ниже приведены некоторые общие единицы измерения звука под водой, их измерения и способы их преобразования друг в друга.

    Общие единицы

    Расстояние
    1 метр (м) — единица расстояния; равно 3,28 фута
    1 километр (км) = 1000 метров
    1 сантиметр (см) = 0,01 метра (100 см = 1 м)
    1 миллиметр (мм) = 0,001 метра (1000 мм = 1 м)
    1 микрометр (мкм) также 1 микрон) = 10 -6 метров

    1 фут (ft) — единица расстояния; равно 12 дюймов

    Вес / Масса
    1 грамм (г) — единица массы
    1 килограмм (кг) = 1000 грамм = 2.2 фунта
    1 метрическая тонна = 1000 кг

    1 тонна — единица веса; равно 2000 фунтов (фунт)

    Время
    1 секунда (сек) — единица времени
    1 миллисекунда (мсек) = 0,001 секунды (10 -3 сек) (1000 мсек = 1 секунда)
    1 микросекунда (мксек) = 0,000001 секунда (10 -6 сек) (1000000 мкс = 1 сек)

    Температура
    градус Цельсия (° C) и Фаренгейта (° F) — единицы измерения температуры

    Чтобы преобразовать градусы Цельсия (° C) в градусы Фаренгейта (° F):
    (° F) = (° C x 1.8) + 32

    Чтобы преобразовать градусы Фаренгейта (° F) в градусы Цельсия (° C):
    (° C) = (° F — 32) ÷ 1,8

    Соленость
    1 часть на тысячу (ppt) = 1 грамм соли на литр раствора; единица измерения, равная 0,001

    Практические единицы солености (PSU или psu) = отношение проводимости образца морской воды к стандартному раствору хлорида калия. Поскольку у соотношений нет единиц, неверно, что 35 БП в точности равны 35 ppt.

    Частота
    1 Герц (Гц) = 1 цикл в секунду — единица частоты
    1 килогерц (кГц) = 1000 Герц

    Давление
    1 паскаль (Па) — единица измерения давления
    1 микропаскаль (мкПа) = 10 -6 Па — обычно используется при измерении звукового давления.
    1 атмосфера (атм) = 14,7 фунта / дюйм2 = 101,325 Па

    Intensity
    децибел (дБ) — мера силы звука; 1/10 бел.
    Децибел — относительная единица, сравнивающая два давления; поэтому также должно быть указано эталонное давление. В подводной акустике эталонное давление составляет 1 микропаскаль, поэтому истинная единица интенсивности подводного звука — дБ относительно 1 микропаскаль. В воздухе ученые согласились использовать более высокое эталонное давление — 20 микропаскалей.Следовательно, истинная единица интенсивности звуков в воздухе — это дБ относительно 20 микропаскалей. Поскольку они используют разные эталонные давления, интенсивность звука, указанная в дБ в воде, не совпадает с интенсивностью звука, указанная в дБ в воздухе. .

    Дополнительные ссылки по DOSITS

    Дополнительные ресурсы

    ,

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *