Трансляционные всепогодные рупорные громкоговорители для речевого оповещения

Рупорные громкоговорители - это специальные всепогодные акустические системы с высокой направленностью излучения звуковых волн, у которого для концентрации потока звуковой энергии в определённом направлении служит Рупор. Главное преимущество рупорных громкоговорителей состоит в том, что они более эффективны, они реально могут производить примерно в 10 раз (10 дБ ) большую звуковую мощность, чем обычный динамик от данного выхода усилителя. Поэтому звуковые сигналы широко используются в системах громкого оповещения, мегафонах и звуковых системах для больших открытых площадок, вокзалах, аэропортах и на спортивных стадионах. Их недостаток состоит в том, что их частотная характеристика более неравномерна из-за пиков резонанса , а рупоры имеют частоту среза, ниже которой их характеристика падает.

Вследствие особенностей характеристик рупорных громкоговорителей, таких как высокий коэффициент полезного действия и невысокий диапазон воспроизводимых частот, в основном их используют в системах звукоусиления, речевого оповещения, громкоговорящей связи и сигнализации. Рупорные громкоговорители незаменимы для создания большого звукового давления. Они применяются для озвучивания больших открытых пространств, стадионов, площадей, улиц, парков, вокзалов, а также закрытых пространств, таких как спортивные, выставочные комплексы, производственные помещения с высоким уровнем шума. Небольшие рупорные громкоговорители могут функционировать в зонах с повышенной запыленностью, загазованностью или содержанием взрывоопасных смесей.

В отличие от звукового оповещения с использованием ревунов и сирен, речевой метод снижает опасность панического и неадекватного поведения, что позволяет без лишних проблем провести эвакуации людей, например, из зоны стихийного бедствия. Потому важным элементом для организации системы речевого оповещения и управления эвакуацией является правильно выбранный рупорный громкоговоритель.

Рупорные громкоговорители, в зависимости от исполнения подразделяют на:

• общего назначения,
• пылезащищенные,
• взрывозащищенные.

Согласно ГОСТ Р 53575-2009, рупорный громкоговоритель– это пассивный электроакустический преобразователь, содержащий излучающую головку, обладающий необходимым акустическим оформлением и необходимыми пассивными электрическими устройствами (фильтрами, трансформаторами, регуляторами и т.п.), и который предназначается для излучения звука в окружающее пространство.

Отличительной особенностью рупорного громкоговорителя от громкоговорителя прямого излучения, который излучает звук непосредственно в окружающее пространство, является то, что рупорный громкоговоритель излучает звук через предрупорную камеру и рупор. При этом, в качестве излучателя, обычно, применяется обычная электродинамическая диффузорная головка громкоговорителя. Благодаря такому конструктивному исполнению рупорного громкоговорителя происходит согласование сопротивления излучения головки громкоговорителя и акустического сопротивления окружающей среды, т.е. воздуха. Благодаря чему повышается излучаемая акустическая мощность, и как следствие – повышается к.п.д. рупорного громкоговорителя. Значение к.п.д. громкоговорителя рупорного достигает 20%, в отличие от громкоговорителя прямого излучения, у которого к.п.д. составляет от нескольких долей до нескольких единиц процентов.

Главный недостаток и проблема рупорного громкоговорителя – узкая полоса воспроизведения звуковых сигналов – возникает как в низкочастотной области, так и в высокочастотной.

Тем не менее, рупорный громкоговоритель эффективно воспроизводит речь при следующих условиях:

• громкоговоритель рупорный при диаметре входного отверстия (горла) в несколько сантиметров, имел большой размер выходного отверстия рупора (устья), примерно около метра;
• конструктивно обладал «медленным» расширением рупора от горла к устью.
• Соблюдение обоих факторов непременно приведут к увеличению длины рупорного громкоговорителя до нескольких метров.

Часто можно встретить рупорные громкоговорители, у которых площадь поперечного сечения рупора (от горла к устью) изменяется по экспоненциальному или линейному методу. Однако, чаще всего, в реальной жизни, встречаются рупоры, у которых площадь поперечного сечения изменяется по экспоненциальному закону, даже несмотря на то, что такие рупоры наиболее сложны в изготовлении. Экспоненциальные рупоры имеют меньшую длину, и, следственно, меньшие размеры самого рупорного громкоговорителя.

Самые распространённые рупорные громкоговорители, имеющие малые размеры, могут воспроизводить только частоты от 500 Гц, реже от 200 Гц. Поэтому, для воспроизведения низких частот, линейную длину рупора громкоговорителя делят на несколько секций (обычно 3). Эти секции нагружают друг на друга, уменьшая тем самым физическую длину конструкции рупора пропорционально количеству секций, при этом сохраняя общую длину рупора. Такая конструкция называется сложенным рупором.

Излучение рупорного громкоговорителя в области высоких частот ограничено неравномерностью частотной характеристики самого излучателя, его линейными размерами и инерционностью его диафрагмы, что обуславливается массой подвижной системы – диффузора и звуковой катушки. Именно поэтому, широкополосные рупорные громкоговорители обладают высокочастотной границей в 5-9 кГц.

Как самостоятельный прибор, громкоговоритель рупорный используется в качестве высокочастотного излучателя, для воспроизведения сигналов в полосе частот от 3 до 20 кГц. Также, громкоговоритель рупорный со сложенным рупором применяется для воспроизведения низких частот в кинотеатрах для полосы от 50 Гц до 250 Гц и даже до 500 Гц. Однако наиболее часто громкоговорители рупорные используются для воспроизведения человеческой речи. Это так называемые мегафоны. Мегафоны воспроизводят речь в полосах частот от 20 Гц до 9 кГц. Они широко применяются в системах оповещения Гражданской Обороны и при возникновении чрезвычайных ситуаций для управления эвакуацией людей.

Технические условия на рупорный громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения сигналов частот речевой полосы, или попросту мегафон, изложены в ГОСТ Р 53033-2008.

В соответствие с данным ГОСТом, рупорные громкоговорители делятся на 4 группы в зависимости от назначения. При этом первая группа обладает самыми высокими параметрами и предназначается для высококачественного воспроизведения звуковых сигналов на открытых пространствах и в закрытых помещениях. Четвертая группа рупорных громкоговорителей предназначается для воспроизведения звуковых сигналов в условиях производства с высоким уровнем шума. При этом, у всех групп допускается большая неравномерность частотных характеристик – до 20 дБ. Номинальное входное напряжение для всех групп составляет 30 и 120 В.

Уровень чувствительности Nм составляет: для 1 группы – не менее 100дБ, для четвёртой – style=не менее 103дБ, что на 14-18 дБ выше, чем у громкоговорителей прямого излучения. Коэффициент гармонических искажений должен лежать в пределах от 3 до 15%, что более чем в два раза хуже, чем у громкоговорителей прямого излучения. Номинальная мощность громкоговорителей рупорных составляет: 3, 6, 12, 25, 50 или 100Вт. Громкоговорители рупорные выдерживают климатические воздействия по ГОСТ 15150 для исполнения УХЛ, и могут сохранять работоспособность в диапазоне температур от -60оС до +40оС. При этом, наработка на отказ составляет не менее 5000 часов непрерывной работы.

Корпуса громкоговорителей рупорных могут быть изготовлены из пластмассы или из металла, обычно - алюминиевого сплава.