Часть 4. Электроакустический расчёт по приложению В

2.1. Статус приложения В

Приложение В к СП 3.13130.2026 имеет пометку «справочное», и у многих коллег это порождает вопрос о его обязательности. Ответ даёт пункт 6.8.9: расчёт уровня звукового давления «может осуществляться по методикам, приведённым в приложении В к настоящему своду правил, или по методике изготовителей технических средств СОУЭ». Иначе говоря, приложение В — законный способ расчёта, ссылка на который снимает вопрос об основании принятых решений. Альтернатива у него ровно одна — методика изготовителя.

Отдельно выделим пункты В.1.3 и В.7.2, которые меняют статус расчётных программ. Норма прямо называет применение предоставляемых или рекомендуемых изготовителем оповещателей компьютерных программ, наиболее полно учитывающих характеристики оповещателей и производящих моделирование, «наиболее предпочтительным способом проведения электроакустических расчётов» (п. В.1.3); для прогнозирования разборчивости речи предпочтительны расчётные программы уже без привязки к изготовителю (п. В.7.2). Ручной счёт после этого следует рассматривать как допустимое упрощение, а не как эталон — с этим непривычным для многих положением дел мы советуем свыкнуться.

Что норма даёт готовым: формулу уровня через чувствительность и мощность (В.1); формулу спада по расстоянию (В.2); способ учёта направленности, включая случай отсутствия полярной диаграммы в паспорте (В.4.2); таблицу частотных коррекций по шкале А (табл. В.2); справочные уровни постоянного шума (табл. В.1); ограничение падения напряжения при отсутствии данных изготовителя (В.3.4); правило выбора значения, когда паспорт даёт диапазон (В.3.5); предварительные проектные ограничения (В.7.4).

Что остаётся за инженером: отражения от поверхностей и реверберация; затухание в воздухе за пределами оговорённых климатических условий; препятствия и экранирование; суммирование полей от нескольких оповещателей; проверка выполнения условий по всей площади, а не в отдельной точке.

2.2. Уровень, создаваемый оповещателем

Опорной характеристикой служит чувствительность — уровень звукового давления на расстоянии 1 метр по рабочей оси при подведении мощности 1 Вт на частоте 1 кГц. Пункт В.3.2 требует, чтобы эта величина приводилась в технической документации на речевой оповещатель.

L₁ = S + 10·lg P (В.1)

где L₁ — уровень на расстоянии 1 м, дБ; S — опорный уровень (чувствительность), дБ; P — мощность подключения, Вт.

Обратим внимание: множитель равен десяти, а не двадцати. Мощность — энергетическая величина; двадцать применяется к отношению давлений и напряжений. Практическое следствие: удвоение мощности даёт прибавку 3 дБ, а не 6. Ошибка в этом множителе — самая распространённая в электроакустических расчётах, мы встречали её даже в переводных руководствах по проектированию звуковых систем.

Сверка формулы В.1 с паспортными данными

Формула носит модельный характер: она предполагает, что уровень зависит от мощности логарифмически и что чувствительность постоянна. Насколько это согласуется с технической документацией серийного оборудования, норма не обсуждает — и мы решили проверить сами.

Сверку мы выполнили на выборке из 35 моделей громкоговорителей, для которых в технической документации приведены и чувствительность, и уровни при конкретных режимах мощности. Сразу оговоримся, чем эта проверка является, а чем нет: это сверка расчётной формулы с документацией изготовителя, а не акустическое измерение. Она отвечает на практический вопрос проектировщика — можно ли пересчитывать паспортные уровни между режимами мощности формулой В.1, — но полевые замеры не заменяет.

Методика требует оговорки. Техническая документация привязывает паспортный уровень к разным режимам у разных моделей: у одних он указан для наименьшей мощности трансформаторного отвода, у других — для наибольшей. Поэтому проверялась не догадка о режиме, а наличие в заявленном ряду мощностей такой, при которой формула даёт паспортное значение.

Результат. Отклонение паспортных значений от расчёта по формуле В.1 не превышает 0,239 дБ; среднее отклонение по модулю 0,077 дБ, среднеквадратическое значение отклонений 0,129 дБ. Величина расхождений в точности соответствует округлению до целого децибела — судя по всему, изготовитель сам вычисляет паспортные уровни по той же формуле и округляет. Для нашей задачи это не порок, а ответ: паспортная документация внутренне согласована с формулой В.1, и пересчёт режимов по ней не разойдётся с паспортом.

Фрагмент таблицы сверки (полная таблица по 35 моделям — приложение 9):

Выводы для практики. Паспортные уровни серийного трансляционного оборудования согласованы с формулой В.1 без поправок. Промежуточные режимы мощности, не указанные в паспорте, можно получать расчётом. И третье, наименее очевидное: нельзя предполагать, что паспортный уровень относится к максимальной мощности — у части моделей он приведён для меньшего режима, и подстановка максимальной мощности даст завышение на 3 дБ. Этот вывод сам по себе оправдал затею с проверкой: до неё мы, признаться, тоже считали привязку паспортного уровня к максимальному режиму само собой разумеющейся.

Два правила чтения паспорта

Правило диапазона (п. В.3.5): если уровень указан диапазоном — например, «от 89 до 95 дБ», — в расчёт берётся наименьшее значение. Исключение составляет случай, когда паспорт явно описывает условия достижения конкретного уровня: напряжение питания, выбранный режим громкости, вид воспроизводимого сигнала.

Правило неравномерности (п. В.3.3): необходимо учитывать неравномерность амплитудно-частотных характеристик и оповещателя, и воспроизводимого сигнала. Паспортная чувствительность измеряется на частоте 1 кГц, а речевое сообщение занимает полосу, в которой отдача громкоговорителя меняется. Требование к изделию ограничивает неравномерность значением 16 дБ в полосе 500–3500 Гц (ГОСТ 34699-2020 п. 5.1.12), что оставляет заметный простор. Расчёт «по 1 кГц» без учёта неравномерности даёт завышенный результат.

2.3. Спад по расстоянию

L(r₂) = L(r₁) − 20·lg(r₂ / r₁), r₁ = 1 м (В.2)

Здесь множитель двадцать — речь о давлении. Удвоение расстояния снижает уровень на 6,02 дБ, десятикратное увеличение — на 20 дБ. Расстояния отсчитываются вдоль луча от оповещателя до расчётной точки, то есть по прямой в пространстве, а не по проекции на план.

Границы применимости заданы пунктом В.6.2, и нарушение любой из них делает результат недостоверным:

• температура воздуха от +5 до +35 °C;
• относительная влажность не выше 80 процентов;
• отражения от поверхностей не учитываются;
• препятствия не учитываются.

Первые два условия исключают прямое применение формулы для неотапливаемых складов, открытых площадок в холодный период, помещений с повышенной влажностью. Там требуется методика с учётом затухания в воздухе, что норма прямо разрешает пунктом В.1.2.

Третье и четвёртое условия означают, что формула даёт уровень прямого звука. В реальном помещении отражения добавляют от двух до шести децибел в зависимости от акустической обработки, и расчётный результат оказывается заниженным — то есть идёт в запас по уровню.

Здесь скрыта ловушка, о которой скажем отдельно. Запас по уровню не является запасом по разборчивости. Отражения повышают уровень, но разрушают огибающую речевого сигнала и разборчивость снижают. Проектное решение, прошедшее по уровню «с запасом за счёт гулкости помещения», может оказаться непригодным по разборчивости именно из-за этой гулкости.

Ослабление дверью разрешено учитывать только при наличии данных о затухании в технической документации изготовителя двери (п. В.6.2). Справочные значения звукоизоляции норма использовать не позволяет.

Порядок действий при неудовлетворительном результате норма задаёт прямо (п. В.6.2): рассмотреть увеличение подводимой мощности, изменение положения или ориентации оповещателя, добавление оповещателей ближе к расчётной точке, после чего повторить расчёт. Обратим внимание: увеличение мощности стоит первым в перечне, но, как мы покажем в разделе 2.6, оно быстро упирается в верхний предел уровня и для части задач бесполезно в принципе.

2.4. Направленность

Уровень при отклонении от рабочей оси определяется по диаграмме направленности из технической документации (п. В.4.1). Пункт В.4.2 описывает два практических приёма работы с направленностью.

Консервативный путь (при наличии полярной диаграммы). По диаграмме определяется угол раскрыва на нужной частоте, и за исходное значение принимается наименьший уровень в его пределах. Поскольку угол раскрыва по определению есть угол, внутри которого уровень падает не более чем на 6 дБ, расчётное значение берётся на 6 дБ ниже осевого. Приём даёт заведомо достижимый результат во всём секторе покрытия.

Путь через аппроксимацию (в том числе когда полярной диаграммы в документации нет). Диаграмма приближается кривой второго порядка по трём точкам: уровень на оси и уровни на границах угла раскрыва. В угловых координатах это парабола:

ΔL(θ) = −6 · (θ / (φ/2))² (2.1)

где φ — угол раскрыва. При θ = 0 спад нулевой, при θ = φ/2 он равен −6 дБ.

Область достоверности. Норма описывает аппроксимацию по трём точкам, лежащим в пределах угла раскрыва. За его границей выражение (2.1) становится экстраполяцией: формально оно продолжает работать и даёт быстрое нарастание спада, что качественно соответствует поведению реальных излучателей, но количественная достоверность там не гарантирована. Во всех наших расчётах выход за границу угла раскрыва отслеживается отдельно, и мы честно предупреждаем читателя каждый раз, когда результат получен экстраполяцией.

Норма отдельно предупреждает о двух обстоятельствах. Диаграммы в горизонтальной и вертикальной плоскостях могут существенно различаться в силу конструктивных особенностей (п. В.4.3). Диаграммы речевых оповещателей для разных частот, как правило, имеют существенные отличия (п. В.4.4). Поэтому расчёт по единственному числу «угол раскрыва» — упрощение, приемлемое для предварительных решений, но недостаточное для ответственных объектов.

Углы раскрыва моделей из расчётных примеров. В технической документации указаны: VPA-N3 и VPA-ND10 — 160 градусов (коническая диаграмма); VPA-R30 и VPA-AR30 — 45 градусов; VPA-R300 — 60 градусов в горизонтальной плоскости и 30 в вертикальной. Для моделей, у которых угол не указан, мы либо запрашиваем диаграмму у поставщика, либо принимаем модельное допущение — для потолочных излучателей 120 градусов, — всякий раз оговаривая его в расчёте явно.

2.5. Частотная коррекция

Нормируемая величина — уровень с частотной коррекцией по шкале А. Паспорт может давать некорректированные значения по октавным полосам; тогда они приводятся к шкале А поправками таблицы В.2 либо по ГОСТ Р 53188.1 как более точному варианту (п. В.5.1).

Суммарный уровень с коррекцией получается энергетическим сложением:

L_A = 10 · lg Σᵢ 10^(0,1·(Lᵢ + ΔAᵢ)) (2.2)

Практические следствия. Вклад полосы 250 Гц уменьшается почти на девять децибел, поэтому расширение отдачи громкоговорителя вниз по частоте не улучшает нормируемый показатель. Полосы 1000, 2000 и 4000 Гц определяют результат и одновременно несут основную информативность речи — что согласуется с предварительным критерием п. В.7.4, где превышение над шумом проверяется в полосах 500, 1000 и 2000 Гц. Рупорный излучатель с рабочей полосой от 250 Гц теряет при коррекции немного, поскольку его отдача сосредоточена в информативной области.

← Часть 3. Разборчивость речи, требования к изделию и смежные области · Оглавление руководства · Часть 5. Разрешимость задачи и предельный шаг размещения →