Всенаправленный источник звука является наиболее часто описываемым и используемым источником в акустических измерениях зданий и помещений. Обычно об этом мало думают, но у этого, казалось бы, простого устройства есть несколько интересных аспектов, о которых многие могут не знать. Здесь мы сосредоточимся на некоторых технических проблемах, с которыми мы столкнулись при проектировании и создании всенаправленного источника звука.
Направленность громкоговорителя
Основным требованием к источникам звука для акустики зданий и акустики помещений является направленность звука. Максимальное отклонение от среднего звукового давления в любом направлении в зависимости от частоты указано в ISO 140 (акустика зданий) и ISO 3382-1 (акустика помещений).
Каждый стандарт имеет разные ограничения, причем ISO 3382-1 несколько строже, чем ISO 140.
Направленность для источника звука OmniPower Тип 4292-L в соответствии с ISO 3382: максимальное отклонение от среднего для скольжения по дуге 30°. Верхняя и нижняя кривые соответствуют допускам ISO 3382.
Направленность источника звука в основном определяется формой его корпуса и в меньшей степени громкоговорителями. Наиболее равномерно построенными формами являются правильные многогранники, или платоновы тела: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр.
Конфигурация динамика додекаэдра
Додекаэдр с его 12 гранями хорошо соответствует требованиям к направленности в стандартах ISO. Родственником додекаэдра является икосододекаэдр, который имеет 12 граней в форме пятиугольника и 20 граней в форме треугольника. Эти небольшие треугольные поверхности уменьшают общий внешний диаметр и обеспечивают пространство для разъемов, ручек, резьбовых отверстий и резиновых ножек, что делает устройство более эргономичным и эстетичным. Хотя построить его сложнее, чем додекаэдр, эти преимущества оправдывают выбор икосододекаэдра для Тип 4292-L.
 |
 |
 |
| Рукоятка | Резиновые ножки | Монтажное отверстие |
Частотный диапазон динамика
Минимальный требуемый частотный диапазон в 1/3-октавных полосах для ISO 140 составляет от 100 Гц до 3150 Гц, с возможным расширением с обеих сторон до полос 50 Гц и 5000 Гц. Минимальный диапазон для ISO 3382-1 — это полные октавные полосы от 125 Гц до 4 кГц, а для измерений индекса передачи речи (STI) также требуется полная октавная полоса 8 кГц. Результирующий диапазон, охватывающий все эти стандарты и приложения, составляет от 50 Гц до 10 кГц в 1/3-октавных полосах. Для этого источнику нужны широкополосные громкоговорители. Добавление низкочастотного динамика иногда может быть полезным, но это усложняет источник и делает его неконцентричным. Покрытие всего диапазона 12 широкополосными громкоговорителями является предпочтительным вариантом.
W 130 SN: громкоговоритель, специально разработанный в тесном сотрудничестве с Visaton GmbH
В дополнение к диапазону спектра ISO 140 также указывает, что в данном помещении с источником, соседние 1/3-октавные полосы не должны отличаться по уровню более чем на 6 дБ. Это требование не может быть гарантировано только источником, так как оно также зависит от акустических свойств самого помещения. Поэтому может потребоваться выравнивание исходного сигнала.
Сигнал шума EQ для усилителя мощности Тип 2734 Brüel & Kjær был «предварительно выровнен» для Тип 4292-L, минимизируя вероятность того, что разность уровня между соседними полосами превышает 6 дБ в реальных измерениях.
Повышенная стабильность
Хотя это и не указано ни в одном из стандартов, стабильность выходного уровня и спектра во времени является очень важным свойством, которым часто пренебрегают. Источник звука OmniPower Тип 4292-L способен работать с высокой мощностью в течение многих часов с минимальными изменениями спектра и выходного уровня.
Охлаждение определяется как конструкцией отдельных громкоговорителей, так и конструкцией корпуса источника звука. OmniPower оснащен динамиками, которые были разработаны специально для этого применения. Легкие неодимовые магниты, используемые в этом громкоговорителе, намного меньше, чем традиционные ферромагнетики, что также означает, что они имеют гораздо меньшую площадь поверхности, от которой излучается тепло. Радиатор был добавлен, чтобы решить эту проблему, сохраняя при этом вес громкоговорителя значительно ниже, чем у традиционной конструкции. Дополнительная способность к самоохлаждению была добавлена с помощью фазовой заглушки, которая обеспечивает улучшенный поток воздуха вокруг обмотки звуковой катушки.
В конце концов, тепло, излучаемое громкоговорителем, должно достичь окружающей среды, и металлический корпус необходим для передачи тепловой энергии изнутри корпуса наружу. В модели 4292-L используется алюминий для оптимизации веса и теплопроводности.
Первые разработки OmniPower Sound Source выявили интересное явление, которое удивило даже производителя громкоговорителей. Качество изготовления было таким, что некоторые корпуса были полностью герметичными. По мере того, как воздух внутри корпуса нагревался, повышалось и внутреннее давление воздуха. Это, в свою очередь, ограничивало движение диафрагмы, уменьшая естественное охлаждение обмотки звуковой катушки. При высокой мощности это быстро привело бы к неконтролируемой температуре, остановленной только перегоранием обмотки звуковой катушки! Это побудило добавить небольшое вентиляционное отверстие для выравнивания давления внутри и снаружи источника.
Монтажный элемент с вентиляционным отверстием над разъемом
Измерение звукоизоляции
В общем, для измерений звукоизоляции желательны очень высокие уровни выходного сигнала, чтобы обеспечить уровни, значительно превышающие уровни фонового звука в принимающей комнате. Это может создать значительную нагрузку на громкоговорители, которые будут нагреваться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие с окружающей средой или пока не расплавится звуковая катушка громкоговорителя.
Эффективное охлаждение гарантирует, что громкоговорители как можно быстрее достигают теплового равновесия после начального нагрева обмотки звуковой катушки. Электрическое сопротивление обмотки звуковой катушки увеличивается с температурой, в результате чего акустическая мощность источника падает. Это так называемое сжатие происходит очень быстро, обычно в течение 10 секунд после подачи мощного сигнала, после чего выходной уровень может упасть примерно на 0,1 дБ. Поскольку обмотка звуковой катушки продолжает нагреваться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие, падение выходной мощности должно быть минимальным, особенно во время измерения.
Несколько слов об обслуживании
Как и в случае с другим измерительным оборудованием, важно не только, чтобы новый источник звука функционировал так, как указано, но и чтобы он продолжал работать после многих лет использования. С этой целью Brüel & Kjær предлагает услуги по сертификации для Тип4292-L. В процессе сертификации источник сначала проходит регулярные производственные испытания, в ходе которых выполняются все необходимые ремонтные работы. Затем он измеряется и проверяется на соответствие спецификациям в независимой лаборатории.
