Что такое чувствительность spl

Звуковое давление и его уровни (spl)

В настоящее статье поговорим о том, что такое звуковое давление, рассмотрим понятие (импеданс) — удельное акустическое сопротивление среды. Также поговорим об уровнях звукового давления и интенсивности звука.

Чтобы лучше понимать о чём сегодня пойдёт речь, советую прочитать предыдущую статью по этой теме ( звуковые волны, виды, длина волны и скорость звука ).

Звуковое давление

Звуковая волна, как мы уже рассматривали в прошлой статье, распространяется в среде в виде волн сжатия и разряжения плотности.

В газах (в том числе и воздухе) плотность и давление связаны между собой:

p = RTp

А поскольку у волны имеются области сжатия и разряжения, то в первой области давление будут выше статического атмосферного. А в случае разряжения – ниже.

Вот как это выглядит:

Разность между мгновенным значением давления в данной точке среды и атмосферным давлением называется звуковым давлением.

Звуковое давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м².

Наша слуховая система может определять очень большой диапазон разностей между мгновенным значением звукового давления и атмосферным.

На рисунке ниже представлено, различное звуковое давление от звуковых источников в децибелах (про децибелы подробнее читай далее):

Импеданс

Рассматривая звук, в прошлой статье ( читать ) мы выяснили, что звуковая волна зависит от частоты и амплитуды звукового давления. Если тело оказывает большое сопротивление приложенному звуковому давлению, то частицы приобретают малую скорость.

Поэтому импеданс – это удельное акустическое сопротивление среды. Представляет из себя отношение звукового давления к скорости колебаний частиц среды:

Z = p/v

Измеряется в (Па · с)/м или кг/(с · м²).

Удельное акустическое сопротивление для воздуха составляет (при температуре 20 С°) 413 кг/(с · м²). В металле, к примеру, оно составляет 47,7 × 10 кг/(с · м²). Так как в воздухе импеданс достаточно мал, то и излучаемая полезная энергия также мала.

Если рассматривать КПД (коэффициент полезного действия) музыкальных инструментов, голосового аппарата, громкоговорителей и т. п., то оно в воздухе находится в пределах 0,2-1%.

Энергетические параметры

Звуковая волна переносит энергию механических колебаний, значит она имеет энергетические параметры. Среди которых: акустическая энергия P (Дж); мощность W – энергия, переносимая в единицу времени (Вт); интенсивность I – количество энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²); плотность – количество звуковой энергии в единице объёма (Дж/м²).

Уровни звукового давления (анг. SPL, sound pressure level)

Восприятие громкости человеком происходит не по линейному закону, пропорционально амплитуде колебаний, а по логарифмическому. Поэтому для определения параметров звука применяют логарифмические шкалы.

Человек различает огромный диапазон изменения звукового давления от тихого 2 × 10 ⁻⁵ Па до очень громкого 20 Па. Разница составляет 10⁶.

Использовать такую школу очень неудобно. Поэтому в измерительных приборах пользуются логарифмическими единицами – децибелами (дБ). Эта единица происходит от другой – бел, который равен десятикратному изменению интенсивности звука. Однако бел – единица крупная и неудобная для измерений. Поэтому применяется её десятая часть – децибел.

Уровень звукового давления определяется как:

L = 20 lg p/p₀

Например, если звуковое давление p = 2 Па, то уровень звукового давления равен: L = 20 lg (2 Па/(2 × 10 ⁻⁵) Па) = 20 lg (1 × 10⁺⁵) = 20 × 5 = 100 дБ.

Один децибел – примерно та наименьшая разница в громкости, которую человеческое ухо может почувствовать.

Полезно запомнить следующее. Изменение громкости в 3 дБ равно отношению 2:1. Поэтому если мы берем два одинаковых источника звука, т. е. удваиваем мощность, то громкость увеличиться на 3 дБ. Например, если к голосу присоединяется ещё один, равный по громкости, то уровень звука увеличится на 3 дБ. Если нужно ещё увеличить на 3 дБ, потребуется вдвое увеличить имеющийся состав.

Также можно обратиться к следующей таблице (в ней показано на сколько дБ нужно убавить, чтобы получить звучание в 2 раза тише, в 3 и т. д.):

Для определения суммарного уровня давления нескольких инструментов их никогда не складывают. Вначале необходимо рассчитать значение звукового давления каждого инструмента. Допустим играют две скрипки. Одна с уровнем 80 дБ, другая 86 дБ. У первой звуковое давление равно — 0,2 Па, второй — 0,4 Па.

Рассчитывается так: L = 20 lg p/p₀, значит 80 дБ = 20 lg p / (2 × 10 ⁻⁵), далее lg p / (2 × 10 ⁻⁵) = 4. Следовательно 10⁴ = p / (2 × 10 ⁻⁵), отсюда значение звукового давления будет p = 0,2 Па.

После этого определяется суммарное звуковое давление

В нашем случае суммарное давление равно p = 0, 447 Па. Затем определяется суммарный уровень звукового давления. Который равен 86,98 дБ.

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах по формуле:

L₁ = 10 lg I/I₀

I₀ – нулевой уровень, равный 10⁻¹² Вт/м².

Мощность, напряжение, ток

Перечисленные электрические характеристики также часто приводятся в децибелах и имеют свои специальные обозначения. Приведём несколько примеров:

L dBm = 10 lg WВт/ 1мВт – уровень мощности отнесённый к 1 мВт

L dBv = 20 lg UB/1B – уровень напряжения, отнесённый к 1 В (Америка)

L dBv = 20 lg UB/0,775 B – уровень напряжения, отнесённый к 0,775 В (Европа)

Спасибо, что читаете New Style Sound ( подписаться на новости )

Источник

SPL — не думай что все так просто

Материал взят из всеобще доступных источников — ВикипедиЯ и сайт MAGNITOLA.

SPL — Sound Pressure Level — уровень звукового давления.

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где (см. фото) — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению (см. фото) = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

Формула (см. фото) дБ.

0 дБ SPL — специальная измерительная камера;
5 дБ SPL — почти ничего не слышно;
10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев;
15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
20 дБ SPL — едва слышно — уровень естественного фона на открытой местности при отсутствии ветра, норма шума в жилых помещениях;
25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог;
30 дБ SPL — тихо — настенные часы;
35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор;
40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис) без источников шума, уровень звукового фона днём в городском помещении с закрытыми окнами выходящими во двор;
50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
60 дБ SPL — шумно — обычный разговор, норма для контор;
65 дБ SPL — шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
70 дБ SPL — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
75 дБ SPL — шумно — крик, смех с расстояния 1м; шум в железнодорожном вагоне;
80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля;
85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
90 дБ SPL — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м;
95 дБ SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м;
100 дБ SPL — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
110 дБ SPL — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
115 дБ SPL — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер;
120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м;
130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов;
140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт ракеты на Луну с экипажем, на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам;
160 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха; ударная волна от сверхзвукового самолёта или взрыва давлением 0,002 МПа;
168 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из винтовки M1 Garand на расстоянии 1 м;
170 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
180 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
190 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,063 МПа;
194 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
200 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна смерть;
210 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,63 МПа;
220 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 2 МПа;
230 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 6,3 МПа;
240 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 20 МПа;
249,7 дБ SPL — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола[1]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации;
260 дБ SPL — ударная волна давлением 200 МПа;
270 дБ SPL — ударная волна давлением 632 МПа;
280 дБ SPL — ударная волна давлением 2000 МПа;
282 дБ SPL — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве[2]. Максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн. МПа.
300 дБ SPL — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
374 дБ SPL — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
467 дБ SPL — 4,63309 × 10113 Па — планковское давление

Теперь простым языком )))

SPL — соревнования на максимальное звуковое давление. В ходе соревнований судьи замеряют пиковое звуковое давление внутри салона автомобиля, либо в непосредственной близости от автомобиля, зависит это от моральной устойчивости судей. ))
Замеры осуществляются с помощью цифрового анализатора используемого в конкретном формате. Соревнования проводятся в нескольких классах. Разделение на классы преимущественно происходит по числу установленных в автомобиле сабвуферов, по размеру короба и т.д. В своем классе побеждают показавшие наиболее высокие результаты автомобили. Замеры традиционно производятся в децибелах.

Все это зародилось в Америке около двадцати лет назад и бысторо завоевало популярность за счет эффектной формы проведения и легкой возможности превращать соревнования в яркое шоу, что привлекает множество болельщиков и зрителей.
При этом, соревнования по SPL – не просто захватывающее зрелище. В них так же определяют правильность выбора усилителей и динамиков, проверяют запас их прочности и качество работы в экстремальных условиях.
Нужно учесть, что создание мощного баса в машине – непростая задача, для ее решения используют специальные комбинации из усилителей огромной мощности и набора самых больших сабвуферов, так же в SPL задействованы точные науки, в основном физика и математика, хотя немало задач решается с помощью геометрии и сопромата.
На самом простом примере, для повышения звукового давления даже на 3 дБ мощность усилителя нужно увеличить в два раза. Каждый новый децибел за гранью 150дБ достигается большим трудом – простым увеличением мощности усилителей уже не обойтись. Процесс расчета и сборки спортивной системы напоминает создание гоночных автомобилей «Формулы-1», в которых все решают самые мелкие моменты сборки.

Демонстрируется все это на соревнованиях различного формата.

Вид автозвуковых состязаний, на которых участник должен показать максимальное звуковое давление внутри транспортного средства.
Транспортное средство и установка участника должны соответствовать требованиям Правил данного формата.
В случаях, когда определенная система или установка будут выходить за рамки настоящих Правил, право принятия решения по данному участнику передается на рассмотрение Главному Судье для определения, соответствия установки духу и целям соревнований.
В качестве источника сигнала должно использоваться стандартное автомобильное устройство воспроизведения CD/DVD.
Звуковые генераторы, умножители частот и любые другие приборы и устройства, имитирующие реальный звуковой сигнал запрещены.
Весь звуковой материал должен воспроизводиться через громкоговорители.
Использование механических и/или иных устройств, для воспроизведения звука не допускается.
Все оборудование располагается внутри автомобиля
Питание аудиосистемы должно осуществляться от бортовой сети автомобиля участника.
Сквозные отверстия в полу (кузове) запрещены. Запрещено выводить наружу порты фазоинверторов.
Любое оборудование не должно выступать за проем передних дверей. Это правило относится как к корпусу сабвуфера, так и касается усилителей, конденсаторов, АКБ.
Запрещается выставлять одно и то же транспортное средство более, чем в одном классе (категории).
Участник имеет право соревноваться только в одном классе (категории).

Все правила трактуются в соответствии с их целями и духом.
В спорных случаях решения главного судьи являются окончательными.
Участник обязуется соблюдать настоящие правила и следовать решениям Главного Судьи.

Формат соревнований максимальной зрелищности!
На данных соревнованиях учавствуют машины с установками для низкого и очень низкого повседневного баса. Все это собирает многочисленные аудитории любителей флекса, хеиртрика и трескающихся лобовых стокол.

Соревнования dB Drag Racing появились в 1994 году. Название уже говорит само за себя. dB — обозначение величины звукового давления decibel (русское обозначение — децибел или дБ), Drag Racing — популярные гонки на четверть мили.
Основным отличием dB Drag Racing от других форматов как раз и является подобие гонкам на четверть мили, где проводятся квалификационные заезды для определения порядка парных раундов, где две машины в очной борьбе выясняют кто достоит продолжать борьбу за победу, и кто же покинет соревнование досрочно. Для этого аудиосистема должна быть не только громкой, но и выносливой, чтобы выдержать череду замеров.
Такая форма проведения значительно повышает азартность соревнований и требует от участиников собранности, определенной тактики, а от оборудования большой выносливости и отказоустойчивости.
Поскольку существует множество способов создать звуковое давление в салоне автомобиля, правилами dB Drag Racing четко регламентированы все разрешенные способы и описано разделение участников на дивизионы и классы согласно степени модификации автомобиля и типов использованного оборудования, чтобы максимально уравнять возможности всех участников.

Cоревнования, в которых основной задачей участника является добиться наибольшего звукового давления, развиваемого его аудиосистемой снаружи автомобиля.
Принципы соревнований:
— аудиосистема должна быть громкой и музыкальной;
— аудиосистема должна быть доступной для осмотра зрителям;
— аудиосистема должна быть безопасной при эксплуатации автомобиля.

Исходя из этих принципов, данный вид соревнований отличается от подобных мероприятий следующим:
— измерение звукового давления производится на обычной музыкальной фонограмме, во всем диапазоне частот, снаружи автомобиля на расстоянии 5 метров;
— участник обязан продемонстрировать зрителям свою аудиосистему;
— оценивается законченность аудиосистем, ее эстетика;
— оценивается безопасность аудиосистемы;
— деление на классы участников производится:
а) по количеству используемых головок громкоговорителей,
б) по заполнению аудиосистемной пространства автомобиля.

EMMA объединяет участников, которые (помимо прочего) стремятся добиться максимальной громкости звука в своих автомобилях, не забывая при этом о безопасности и аккуратном внешнем виде инсталяции.

Чтобы обеспечить равные условия всем участникам, количество сабвуферов регулируется правилами, а замер производится на едином для всех (кроме Экстрим) треке.

Соревнования с классическим замером звукового давления и с зрелищным форматом Bass Boxing.
Bass Boxing — при замере используется уровень звукового давления музыки полного спектра на протяжении 30 секунд. Тут решает правильный выбор трэка с постоянной планкой баса одной частоты.

Квалиффикация — 30-секундный раунд, количество открытых дверей не регулируется. Конкурентам разрешают использовать любой одобренный, коммерчески доступный музыкальный носитель. Судьи регистрируют средний счет SPL во время всего замера. Данный раунд проходят все, и лучшие два соперника с самым высоким средним счетом SPL в каждой категории проходят в финал.

Финальных раунда 3 по 30 секунд — закрытые двери, одна открытая дверь, две открытые двери. Чемпион — тот кто показал самый высокий средний счет звукового давления за все замеры.

Кто хочет заморочиться по поводу SPL и соревнований, полные правила можно найти в ссылках выше.

По SPL сабостроению делаю ссылку, тему создал Nastradamus, за что ему огромное спасибо! Она очень большая и копировать в БЖ смысла нет, просто прочитайте от и до и многие вопросы для Вас будут решены.

Источник

Что означает чувствительность динамика и почему это важно?

Если и есть одна спецификация динамика, на которую стоит обратить внимание, так это характеристика чувствительности. Чувствительность говорит вам, какой уровень громкости вы получите от динамика с заданной мощностью. Это может повлиять не только на ваш выбор динамика, но и на ваш выбор стереоресивера / усилителя. Чувствительность является неотъемлемой частью динамиков, звуковых панелей и сабвуферов.

Что означает чувствительность

Аббревиатура: ДБ — дальний бомбардировщик (пример: ДБ-2, ДБ-3 и др.). дБ — Децибел. Русское обозначение единицы «децибел» — «дБ» (неправильно: дб, Дб, ДБ). Д., Б.! Википедия

Чувствительность 88 дБ примерно средняя. Все, что ниже 84 дБ, считается плохой чувствительностью. Чувствительность 92 дБ или выше очень хорошая, и её следует искать.

И да и нет. Вы часто будете видеть, что термины чувствительность и эффективность взаимозаменяемы в аудио, что нормально. Большинство людей должно знать, что вы имеете в виду, когда говорите, что эффективность динамика составляет 89 дБ. Технически эффективность и чувствительность различны, хотя они описывают одну и ту же концепцию. Характеристики чувствительности могут быть преобразованы в характеристики эффективности и наоборот.

Как измерения чувствительности могут меняться

Производитель динамиков редко описывает подробно, как они измеряют чувствительность. Большинство предпочитает рассказывать вам то, что вы уже знаете; измерение производилось при мощности одного ватта на расстоянии одного метра. К сожалению, измерения чувствительности можно выполнять разными способами.

Фликкер-шум (фликкерный шум, 1/f шум, иногда розовый шум в узком прикладном понимании такого термина) — электронный шум, наблюдаемый практически в любых аналоговых электронных устройствах; его источниками могут являться неоднородности в проводящей среде, генерация и рекомбинация носителей заряда в транзисторах и т. п. Открыт в 1925 году. Обычно упоминается в связи с постоянным током. Википедия

Многие предпочитают оценивать чувствительность путем измерения осевой частотной характеристики динамиков при заданном напряжении. Затем вы усредните все точки данных отклика между 300 Гц и 3000 Гц. Этот подход очень хорош для получения воспроизводимых результатов с точностью до 0,1 дБ.

При чем здесь звуковые панели и динамики Bluetooth?

Номинальный режим (продолжительный режим) — такой режим работы машин и оборудования, при котором они могут наиболее эффективно работать на протяжении неограниченного времени (более нескольких часов). Для оборудования, связанного с рассеиванием энергии (резисторы), либо с её преобразованием (двигатели, генераторы), номинальный режим определяется возможностью работы оборудования без превышения предельно допустимых температур. Для авиационного двигателя номинальный режим (или сокращённо «номинал», также «максимальный продолжительный» — Мпр) также является максимально допустимым для длительной работы и ограничен оборотами, нагревом лопаток турбины (для газотурбинных двигателей) или поршней и клапанов (для поршневых двигателей, нагревом масла. Поэтому, как правило, номинал используется только при наборе высоты, а наработка на номинале учитывается отдельно от наработки на взлётном и пониженных режимах и ограничена в общем ресурсе (как правило, цифрой порядка 25 %). Википедия

Было бы неплохо увидеть рейтинги чувствительности драйверов динамиков, используемых в этих продуктах. Производители редко задумываются о мощности внутренних усилителей, всегда называя впечатляющие цифры, такие как 300 Вт для недорогой звуковой панели или 1000 Вт для системы домашнего кинотеатра в коробке.

Но номинальная мощность этих продуктов практически бессмысленна по трем причинам:

Логическим выводом здесь является то, что продукты с внутренним усилением, такие как звуковые панели, динамики Bluetooth и сабвуферы, должны оцениваться по общей громкости, которую они могут выдать, а не по чистой мощности. Уровень звукового давления звуковой панели, динамика Bluetooth или сабвуфера имеет значение, потому что он вы получите реальное представление о том, каких уровней громкости могут достичь продукты. А номинальной мощности нет.

Очевидно, что существует потребность в отраслевой группе для разработки методик и стандартов для измерения активной выходной мощности аудиопродукции. Именно это произошло со стандартом CEA-2010 для сабвуферов. Благодаря этому стандарту мы теперь можем получить очень хорошее представление о том, насколько громко сабвуфер на самом деле будет сыграйте.

Всегда ли чувствительность хороша?

Вы можете задаться вопросом, почему производители не выпускают динамики с максимальной чувствительностью. Обычно это происходит потому, что для достижения определенного уровня чувствительности необходимо идти на компромисс. Например, диффузор в низкочастотном динамике/драйвере может быть облегчен для улучшения чувствительности. Но это, вероятно, приведет к более гибкому конусу, что приведет к увеличению общего искажения. И когда инженеры-акустики пытаются устранить нежелательные пики в ответе динамика, им обычно приходится снижать чувствительность. Таким образом, производители должны сбалансировать такие аспекты.

Но, учитывая все обстоятельства, лучше выбрать динамик с более высоким рейтингом чувствительности. Вы можете заплатить немного больше, но в конце концов оно того стоит.

Источник