Електроакустична апаратура

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Що буде вивчатися: методи застосування електроакустичних перетворювачів, згідно з їх основними технічними характеристиками, для створення систем озвучення та звукопідсилення; проектування акустичних систем високої якості за TS параметрами гучномовців.

Чому це цікаво / треба вивчати: Після засвоєння навчальної дисципліни студенти мають отримати знання принципу дії, технічних характеристик основних класів електроакустичної апаратури; способів вимірювання та розрахунку параметрів мікрофонів, гучномовців та акустичних систем, в тому числі стереосистем звукопередачі, а також уміння проектування акустичних систем високої якості та оптимального вибору електроакустичних засобів згідно з вирішуваними задачами.

Чому можна навчитися: Студент оволодіє та покращить компетенції, які передбачені у стандарті спеціальності 171 Електроніка як:

• ЗК 1 Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу

• ЗК 2 Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.

• ФК 1 Здатність оцінювати рівень існуючих технологій електронної промисловості у галузі професійної діяльності, ефективність технічних рішень

• ФК 3 Здатність до системного розв’язання задач розробки, аналізу, розрахунку, моделювання електронних приладів, компонентів, пристроїв і систем різного призначення

• ФК 4 Здатність використовувати інформаційні, комп’ютерні і мультимедійні технології, методи моделювання, інтелектуалізації, штучного інтелекту, експериментальні методи для дослідження та аналізу процесів в електронних приладах, компонентах, пристроях і системах. 

• ФК 5 Здатність забезпечувати ефективність та якість вимірювань в електронних приладах, компонентах, пристроях і системах.

• ФК 6 Здатність відшуковувати необхідну інформацію за допомогою сучасних інформаційних ресурсів, аналізувати та оцінювати її.

• ФК 7 Здатність до розв’язання задач обробки та відображення інформації в сучасних електронних приладах, пристрої та системах.

• ФК 8 Здатність оцінювати проблемні ситуації та недоліки в сфері розробки, конструювання, налагодження, функціонування та експлуатації електронних приладів, пристроїв і систем, формулювати пропозиції щодо вирішення проблем

• ФК 10 Здатність аналізувати, синтезувати та оптимізувати сучасні електронні та акустичні системи, системи контролю та керування а також проводити обробку інформації в них.

• ФК 11 Здатність розробки конструкторської і технологічної документації для виготовлення акустичних електронних систем, призначених для роботи в газах, рідинах, та з твердими тілами, згідно з галузевими нормативними документами; проводити їх тестування, сертифікацію та експертизу.

• ФК 12 Здатність застосовувати сучасні методи для розроблення нових електроакустичних технологій, приладів та систем, що призначені для акустичного неруйнівного контролю, акустоелектроніки, медичної акустики, гідроакустики, електроакустики, архітектурної акустики, акустичної екології

• Р1 Реалізовувати проекти модернізації виробництва і технологій у сфері електроніки, впровадження новітніх інформаційних та комунікаційних технологій, засобів мультимедіа 

• Р2 Моделювати та експериментально досліджувати явища та процеси в електронних приладах, пристроях та системах, в технологіях електронної промисловості

• Р4 Розробляти маловідходні, енергозберігаючі і екологічно чисті технології з урахуванням вимог безпеки життєдіяльності людей, раціонального використання сировинних, енергетичних та інших видів ресурсів

• Р5 Забезпечувати енергетичну та економічну ефективність розробок, виробництва та експлуатації електронної техніки

• Р7 Здійснювати інформаційний та науковий пошук з використанням наукової, технічної та довідкової літератури, баз даних і знань, інших джерел інформації,; критично осмислювати та інтерпретувати наявні знання та дані, формувати напрями досліджень і розробок з урахуванням вітчизняного й закордонного досвіду

• Р8 Здійснювати та координувати розробку, підбір, використання та модернізацію необхідного обладнання, інструментів і методів при організації виробничого процесу з урахуванням технічних та технологічних можливостей, сучасних наукоємних методів, засобів та технічних рішень.

• Р12 Узагальнювати сучасні наукові знання в галузі електроніки та застосовувати їх для розв’язання складних науково-технічних задач, доведення отриманих рішень до рівня конкурентоспроможних розробок, втілення результатів у бізнес-проектах

• Р14 Аналізувати, синтезувати та оптимізувати сучасні електронні та акустичні системи, системи контролю та керування а також проводити обробку інформації в акустичних електронних системах.

• Р15 Розробляти конструкторську і технологічну документацію для виготовлення акустичних електронних систем, призначених для роботи в газах, рідинах, та з твердими тілами, згідно з галузевими нормативними документами; проводити їх тестування, сертифікацію та експертизу

• Р16 Застосовувати сучасні методи для розроблення нових електроакустичних технологій, приладів та систем, що призначені для акустичного неруйнівного контролю, акустоелектроніки, медичної акустики, гідроакустики, електроакустики, архітектурної акустики, акустичної екології

Як можна користуватися набутими знаннями і вміннями (компетентності): отримані знання та навички (компетенції) можуть бути застосовані при проєктуванні акустичних комплексів, вдосконалення існуючих електро-акустичних пристроїв для випромінювання та/або прийому акустичних сигналів.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Пререквізити: Для вивчення дисципліни студент має попередньо опанувати компетенції першого (бакалаврського) рівня з спеціальності 171 Електроніка

Постреквізити: Дисципліна сприяє проходженню практики та написанню магістерської дисертації.

3. Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1 Застосування теорії чотириполюсників для електроакустичної апаратури

Розділ 2 Випромінювачі звуку

Розділ 3 Приймачі звуку

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

Луньова С.А. Електроакустична апаратура. Конспект лекцій / електронне видання. – Київ: НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», 2021. – 4,47 Мб; 152 с. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/46030

2. Луньова С.А. Електроакустика. Навчальний посібник/ електронне видання/.- Київ.: НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського»: 2020, 10 Мб, 161 с. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/41873

3. Луньова С.А. Методичні вказівки до розрахункової роботи з дисципліни «Електроакустична апаратура»: Електронний ресурс. – Київ: НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», 2019.-2Мб, 38с. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/42023

4. Дідковський В.С., Луньова С.А., Богданов О.В. Архітектурна акустика. – Київ: НТУУ «КПІ», 2012. – 385с.

5. Дідковський В.С., Луньова С.А., Основи архітектурної та фізіологічної акустики. – Київ: Аванпостприм, 2001. – 422с.

Додаткова література

6. Electroacoustic device / by Glen Belloy. – London: Taylor & Francis, 2012. – 319 p.

7. Environmental and Architectural Acoustics / by P. Lord / 2 ed. – London: T&F, 2018.- 390p.

8. Ballou G. (Ed.) Electroacoustic Devices: Microphones and Loudspeakers Burlington, MA: Focal Press, 2009. ISBN 978-0-240-81267-0

9. Beranek L.L., Mellow T.J. Acoustics: Sound Fields and Transducers 1st Edition. Academic Press, Elsevier Inc., 2012. ISBN: 978-0-12-391421-7

10. Hill Geoff. Loudspeaker Modelling and Design: A Practical Introduction Routledge, 2018. ISBN 10 0815361335, 13 978-0815361336

11. Анерт А., Штеффен В. Техника звукоусиления. Пер. с нем. – М.: Эра, 2003.-320 с.

12. Электроакустика и звуковое вещание/ под ред. Ковалгина Ю.А. – М.: Горячая линия –Телеком, 2007. – 706с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекційний матеріал подається у вигляді очної чи дистанційної консультації з лектором за визначеним календарним планом.  Допоміжний візуальний контент представлено у вигляді Google  Презентації.

Розділ 1 Застосування теорії чотириполюсників для електроакустичної апаратури

Тема 1.1. Представлення електроакустичного перетворювача у вигляді чотириполюсника.

Тема 1.2. Еквівалентні схеми чотириполюсників. Акустичні фільтри.

Розділ 2 Випромінювачі звуку

Тема 2.1. Технічні характеристики гучномовців і акустичних систем.

Тема 2.2. Конструктивні особливості типових груп гучномовців. Акустичні лінійні масиви.

Тема 2.3. Акустичні системи. Фільтруючі кола (роздільні фільтри в АС)

Тема 2.4. Зовнішнє оформлення гучномовців та АС. Розрахунок НЧ оформлення АС методом Тілє-Смола.

Тема.2.5. Вимірювання параметрів НЧ гучномовців і акустичних систем. Акустичн стереофонічні системи.

Тема 2.6. Багатоканальні звуковідтворювальні системи.

Тема 2.7. Апроксимація характеристик направленості випромінювачів

Розділ 3 Приймачі звуку

Тема 3.1. Технічні характеристики мікрофонів. 

Тема 3.2. Способи керування характеристиками направленості мікрофонів

Тема 3.3. Акустичні елементи і схеми реалізації фазозсувних систем

Тема 3.4. Гостро-направлені мікрофонні системи. Шуми мікрофонів.

Тема 3.5. Мікрофонні стереофонічні системи

 

Практичні заняття проводяться відповідно до наступного плану:

Практичне заняття 1. Розрахунок технічних характеристик гучномовців.

Практичне заняття 2. Розрахунок технічних характеристик гучномовців (продовження).

Практичне заняття 3. Характеристики направленості акустичних лінійних масивів та акустичних систем

Практичне заняття 4. Розрахунок зовнішнього НЧ оформлення методом Тіле-Смола

Практичне заняття 5. Апроксимація характеристик направленості випромінювачів

Практичне заняття 6. Розрахунок технічних характеристик мікрофонів

Практичне заняття 7. Розрахунок технічних характеристик мікрофонів (продовження)

Практичне заняття 8. Керування характеристикою направленості мікрофонів. Електричне комбінування.

Практичне заняття 9. Попередній розрахунок розбірливості мови. Розрахунок акустичної потужності джерела в приміщенні і на відкритому просторі

 

Лабораторні роботи проводяться відповідно до наступного плану:

Лабораторна робота 1. Направлені особливості акустичних систем в приміщенні (2 години)

Мета роботи: дослідити особливості використання різних акустичних випромінювачів в обраному приміщенні для проведення акустичних заходів.

Лабораторна робота 2. Направлені особливості та амплітудно-частотна характеристика акустичних систем (2 години)

Мета роботи: навчитися оцінювати характеристику направлености й амплітудно-частотну характеристику звукових систем.

Лабораторна робота 3. Направлені особливості та амплітудно-частотна характеристика мікрофонів (2 години)

Мета роботи: навчитися оцінювати характеристику направлености й амплітудно-частотну характеристику конкретних моделей мікрофонів.

Лабораторна робота 5.     Технічні та паспортні дані акустичних систем (2 години)

Мета роботи: провести аналіз технічних та паспортних характеристик акустичних систем.

Лабораторна робота 6.     Технічні та паспортні дані акустичних мікрофонів(2 години)

Мета роботи: провести аналіз технічних та паспортних характеристик акустичних мікрофонів.

Лабораторна робота 7.    Зовнішнє оформлення акустичних систем (2 години)

Мета роботи: дослідити вплив зовнішнього оформлення на акустичних систем.

Лекції

Практичні заняття

Лабораторні роботи

6. Самостійна робота студента

Для підготовки до лекційних занять та закріплення отриманих знань, студент має ознайомлюватися з літературними джерелами за темою заняття.

Самостійною роботою студентів стосовно лабораторних робіт є опрацювання отриманих результатів та формування звіту відповідно до вимог ДСТУ 3008:2015

Окремою самостійною роботою студента є виконання РГР. Метою виконання РГР є засвоєння навичок розрахунку основних електроакустичних параметрів електродинамічних випромінювачів. Розрахункова робота виконується шляхом виконання розрахунків відповідно до методики викладеною на лекційних та практичних заняттях; а також доповнюється результатами моделювання і середовищах SolidWorks та MATLAB Simulink.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Відвідування лекційних занять не є обов’язковим. Але раз на два тижні на початку практичного заняття проводиться експрес контроль, як складова частина МКР. Якщо студент пропускає експрес контроль без поважних причин (хвороба, відрядження, тощо) - право на написання даного контролю окремо не надається.

Під час лекційних занять студенти можуть задавати конкретизуючі питання, ділитись власним досвідом (за наявності такого) за темою лекції. Мобільні телефони мають бути переведені в беззвучний режим. Проведення online пошуку за темою лекції нових цікавих фактів - схвалюється. 

Звіти з лабораторних робіт та РГР мають оформлюватися за допомогою сервісу Google Документи (ніякі інші формати, наприклад, .doc/.docx/.pdf/.odf/.rtf та інші, не приймаються) з урахуванням вимог ДСТУ 3008-2015, цього є достатнім для зарахування відповідної лабораторної роботи. Всі завдання мають бути здані мінімум за два тижні до кінця семестру.

РГР має оформлюватись за допомогою сервісу Google Документи у відповідності до вимог ДСТУ 3008:2015. Захист роботи проходить протягом двох останніх тижнів семестру, шляхом публічного представлення результатів виконання РГР перед академічною групою. Представлення результатів виконується за допомогою сервісу Google Презентації, матеріали презентації мають бути доступні всіх студентам академічної групи не пізніше ніж за 7 днів до “захисту”. Оцінка РГР виставляється як сума середнє арифметичного оцінок від студентів та оцінки від викладачів у пропорції 50%:50% = студенти:викладачі.

Будь яка з робіт (лабораторних, РГР) знімається з розгляду у випадку виявлення випадку академічної недоброчесності

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

• модульна контрольна робота - 24 балів;

• лабораторні заняття - 18 балів;

• практичні заняття - 18 балів;

• розрахунково-графічна робота (РГР) - 40 балів.

Лабораторні роботи не оцінюються в балах, для їх зарахування необхідно виконати роботу та надати звіт відповідно до вимог ДСТУ 3008:2015.

Система рейтингових (вагових) балів та критерії оцінювання:

Модульний контроль     проводиться у вигляді експрес контрольних робіт тривалістю 20 хвилин, на початку лекційних занять раз на два тижні. Кожна експрес контрольна складається з 3х питань, кожне питання оцінюється в 5 балів. Сумарні бали всіх експрес контрольних за семестр нормується до 24 рейтингових балів.

Таблиця 1 Критерії оцінювання МКР

Бали	Умова
5	Відповідь надана в повному обсязі, висвітленні особливості питання. Відповідь не має зайвої інформації
3-4	Відповідь надано в повному обсязі але без висвітлення особливостей питання, або з великою кількістю зайвої інформації. Відповідь містить незначні неточності.
1-2	Відповідь містить суттєві неточності
0	Відповідь не надано або вона не стосується змісту питання.

 

Робота кожного студента на практичних / лабораторних заняттях оцінюється в 1 бал якщо студент опрацював задачі на занятті та виконав домашнє завдання / виконав звіт відповідно до вимог. Максимально студент може отримати 18 балів.

Таблиця 2 Коригувальні множники для виконання практичних завдань / лабораторних звітів / РГР

Бали	Критерій
1	Завдання виконано повністю, без помилок та відповідно до вимог
0,99 - 0,85	Завдання виконано повністю, без помилок але з відхиленнями від вимог
0,84 - 0,75	Завдання виконано з помилками або не повністю, але оформлення відповідає вимогам
0,74 - 0,65	Завдання виконано з помилками та не повністю, але оформлення відповідає вимогам
0,64 - 0,6	Завдання виконано з помилками та не повністю з відхиленнями від вимог
0	Завдання не виконано, або містить критичні помилки, або не містить ключових елементів

 

У випадку відсутності студента на лабораторному занятті, робота вважається не виконаною і має бути відпрацьована за окремим розкладом за домовленістю з викладачем, звіт може бути прийнятий до перевірки тільки після відпрацювання заняття. Звіт з кожної лабораторної роботи мають бути представлені студентом перед початком наступного лабораторного заняття. У випадку затримки - застосовується штрафний бал “-0,1” на звіт.

РГР має бути представлено студентом не пізніше 15го тижня. У випадку затримки - застосовується штрафний бал “-4”.

Всі звіти з лабораторних робіт, завдання з практичних та РГР мають бути представлені студентом до 17го тижня, в протилежному випадку вони вважаються відсутніми.

 

Умови позитивного календарного контролю:

Для отримання позитивної оцінки  з першого календарного контролю  (8 тиждень) студент повинен мати не менше ніж половину планових балів, за умови своєчасного виконання всіх завдань.

Для отримання позитивної оцінки  з другого календарного контролю (14 тиждень) студент повинен мати не менше ніж половину планових балів, за умови своєчасного виконання всіх завдань.

Рейтингова шкала з дисципліни складає R = 100 балів.

Необхідною умовою допуску до заліку є сумарний рейтинг 50 бали.

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

...

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Ухвалено кафедрою АМЕС (протокол № 11 від 15.06.2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 06/2023 від 29.06.2023 )