Сирена (тревога) - Siren (alarm)

Эта статья про сигнальное устройство. Для использования в других целях см. Сирена.
Колумбия (Гибон) Промышленная система предупреждения
Электронная сирена HSS Engineering TWS 295, предупреждающая сирену гражданской обороны.
Установлено 8200 сирен для гражданская защита на протяжении Швейцария. Их тестируют один раз в год, в первую среду февраля.[1] Об этом звукеЗвуковой образец (помощь ·Информация )
Сирена 1860-х годов.[2]

А сирена громко шумит. Сирены гражданской обороны устанавливаются в фиксированных местах и ​​используются для предупреждения о стихийных бедствиях или нападениях. Сирены используются на аварийная служба транспортные средства, такие как машины скорой помощи, полицейские машины, и пожарные машины. Есть два основных типа: пневматический и электронная.

Многие пожарные сирены (используемые для вызова пожарных-добровольцев) выполняют двойную функцию: торнадо или же Гражданская оборона сирены, предупреждающие все сообщество о надвигающейся опасности. Большинство пожарных сирен устанавливаются либо на крыше пожарного депо, либо на опоре рядом с пожарным депо. Пожарные сирены также можно устанавливать на правительственных зданиях или рядом с ними, на высоких конструкциях, таких как водонапорные башни, а также в системах, где несколько сирен разнесены по городу для лучшего звукового покрытия. Большинство пожарных сирен однотональные и имеют механический привод от электродвигателей с ротором, прикрепленным к валу. Некоторые новые сирены в электронном виде управляемые динамики.

Пожарные сирены часто называют «пожарными свистками», «пожарными тревогами» или «пожарными рогами». Хотя стандартной сигнализации пожарных сирен нет, некоторые используют коды для информирования пожарных о месте пожара. Сирены гражданской обороны, также используемые в качестве пожарных сирен, часто могут издавать чередующийся сигнал "привет-низ" (аналогично автомобилям скорой помощи во многих европейских странах) в качестве сигнала огня или медленный вой (обычно 3 раза), чтобы не путать публику с стандартные сигналы гражданской обороны: тревога (постоянный тон) и нападение (быстро колеблющийся тон). Огненные сирены часто проверяются один раз в день в полдень, и их также называют «полуденными сиренами» или «полуденными свистками».

Первые машины скорой помощи полагались на звонок. Затем, в 70-х, они перешли на двухтональный рожок. Затем, в 80-х, его сменил электронный вой.

История

Незадолго до 1799 года сирену изобрел шотландский натурфилософ. Джон Робисон.[3] Сирены Робисона использовались как музыкальные инструменты; в частности, они включили некоторые трубы в органе. Сирена Робисона состояла из кран который открывал и закрывал пневматическую трубку. Кран, по-видимому, приводился в действие вращением колеса.

В 1819 году была разработана улучшенная сирена, названная Барон Шарль Каньяр де ла Тур.[4] Сирена Де ла Тура состояла из двух перфорированных дисков, которые были установлены соосно на выходе пневматической трубки. Один диск был неподвижен, а другой вращался. Вращающийся диск периодически прерывал поток воздуха через неподвижный диск, издавая звук.[5][6] Сирена Де ла Тура могла издавать звук под водой,[7] предлагая ссылку на сирены греческой мифологии; отсюда и название, которое он дал инструменту.[8]

Вместо дисков в большинстве современных механических сирен используются два концентрических цилиндра с прорезями, параллельными их длине. Внутренний цилиндр вращается, а внешний остается неподвижным. Поскольку воздух под давлением выходит из прорезей внутреннего цилиндра, а затем выходит через прорези внешнего цилиндра, поток периодически прерывается, создавая звук.[9] Первые такие сирены были разработаны в 1877–1880 гг. Джеймсом Дугласом и Джордж Слайт (1859–1934)[10] из Троицкий дом; окончательная версия была впервые установлена ​​в 1887 г. Эйлса Крейг маяк в Шотландии Ферт-оф-Клайд.[11] Когда появилась коммерческая электроэнергия, сирены больше не приводились в действие внешними источниками сжатого воздуха, а приводились в действие электродвигателями, которые генерировали необходимый поток воздуха через простой центробежный вентилятор, который был встроен во внутренний цилиндр сирены.

Чтобы направить звук сирены и максимизировать ее выходную мощность, сирена часто оснащается Рог, который преобразует звуковые волны высокого давления в сирене в звуковые волны более низкого давления на открытом воздухе.

Цилиндрическая сирена с электрическим приводом, которая использовалась для оповещения города Lowestoft во время Второй мировой войны.

Самым ранним способом вызова пожарных-добровольцев к костру был звонок в колокол, установленный на пожарном депо или на колокольне местного церковь. В качестве электричество стали доступны, изготовлены первые пожарные сирены. В 1886 г. французский инженер-электрик. Гюстав Труве, разработал сирену, чтобы объявить о тихом прибытии своих электрических лодок. Двумя ранними пожарными сиренами были Decot siren и Sterling Siren. Оба начали производство пожарных сирен примерно с 1900 по 1905 год. С тех пор многие общины отключили свои пожарные сирены, поскольку пейджеры стали доступны для пожарных.

Вовремя Вторая мировая война, британская гражданская оборона использовала сеть сирен, чтобы предупредить население о неизбежности воздушного налета. Единый тон означал «все чисто». Серия сигналов обозначала воздушный налет.

Типы

Пневматический

Моторная сирена (немецкий E57) Об этом звукеЗвуковой образец (помощь ·Информация )

Пневматическая сирена, которая является бесплатным аэрофон, состоит из вращающегося диска с отверстиями в нем (называемого измельчителем, сирена диск или же ротор ), так что материал между отверстиями прерывает поток воздуха из неподвижных отверстий на внешней стороне устройства (называемых статором). Поскольку отверстия во вращающемся диске попеременно препятствуют и позволяют воздуху течь, это приводит к чередованию давления сжатого и разреженного воздуха, т.е. звук. Такие сирены могут потреблять большое количество энергия. Чтобы снизить потребление энергии без потери громкости звука, некоторые конструкции пневматических сирен усиливаются за счет нагнетания сжатого воздуха из резервуара, который может быть заполнен компрессором малой мощности через диск сирены.

В Соединенные Штаты английский язык использования, автомобильные пневматические сирены иногда называют механический или же каботажное судно сирены, чтобы отличать их от электронных устройств. Механические сирены с приводом от электродвигателя часто называют электромеханическими. Одним из примеров является Q2B сирена продается у Федеральная сигнальная корпорация. Из-за высокого потребления тока (280 усилители при подаче питания)[нужна цитата ] его применение обычно ограничивается пожарный аппарат, хотя он все чаще используется на типе IV машины скорой помощи и аварийно-спасательные машины. Его отчетливый тон срочности, высокий уровень звукового давления (123 дБ в 10 ноги ) и квадратные звуковые волны объясняют его эффективность.

В Германии и некоторых других европейских странах пневматическая двухтональная (привет-лоу) сирена состоит из двух комплектов звуковых сигналов, один из которых является высоким, а другой - низким. Воздушный компрессор вдувает воздух в один комплект рожков, а затем автоматически переключается на другой комплект. Когда происходит это переключение вперед и назад, звук меняет тон. Его звуковая мощность варьируется, но может достигать примерно 125 дБ, в зависимости от компрессора и рупоров. По сравнению с механическими сиренами, он потребляет гораздо меньше электроэнергии, но требует большего обслуживания.

В пневматической сирене статор - это часть, которая отсекает и повторно открывает воздух, когда вращающиеся лопасти прерывателя движутся мимо портовых отверстий статора, генерируя звук. Высота звука сирены зависит от скорости вращения ротора и количества отверстий в статоре. Сирена только с одним рядом портов называется однотональной сиреной. Сирена с двумя рядами портов называется двухтональной сиреной.

Поместив второй статор на главный статор и прикрепив соленоид к нему можно многократно закрывать и открывать все порты статора, создавая тональный сигнал, называемый импульсом. Если это делается, когда сирена воет (а не издает устойчивый тон), это называется импульсным воем. Делая это отдельно для каждого ряда портов двухтональной сирены, можно попеременно воспроизводить каждый из двух тонов вперед и назад, создавая тон, известный как Hi / Lo. Если это делается во время завывания сирены, это называется вой Hi / Lo. Это оборудование также может издавать импульсный или импульсный звук. Порты можно открывать и закрывать для отправки азбука Морзе. Сирена, которая может передавать как импульс, так и код Морзе, известна как сирена кода.

Электронный

Сирена в 1985 году

Электронные сирены включают в себя такие цепи, как генераторы, модуляторы, и усилители для синтеза выбранного тона сирены (вопль, визг, пронзить / приоритет / фазер, привет-лоу, сканирование, звуковой сигнал, ручной и др.), который воспроизводится через внешние динамики. Нет ничего необычного, особенно в случае с современными пожарными машинами, увидеть машину скорой помощи, оснащенную сиренами обоих типов. Часто в полицейских сиренах также используется интервал тритон чтобы привлечь внимание. Первая электронная сирена, имитирующая звук механической сирены, была изобретена в 1965 году сотрудниками Motorola Рональдом Х. Чепменом и Чарльзом В. Стивенсом.[12]

Другие типы

Паровой свисток также использовались в качестве предупреждающего устройства при наличии пара, например, на лесопилке или заводе. Они были обычным явлением до того, как пожарные сирены стали широко доступны, особенно в бывших Советский союз. Огненные рожки, большие рожки сжатого воздуха, также использовались и до сих пор используются в качестве альтернативы пожарной сирене. Многие системы пожарного рожка были подключены к пожарным ящикам, которые были расположены вокруг города, и, таким образом, "выдавали" код, указывающий на местонахождение этого ящика. Например, при нажатии на ящик номер 233 включается пожарный рог, чтобы раздать два звука, за которыми следует пауза, за которой следуют три звука, затем пауза, за которой следует еще три звука. В те дни, когда еще не было телефонов, пожарные могли узнать место пожара только так. Кодированные взрывы обычно повторялись несколько раз. Эта технология также применялась во многих паровых свистках. Некоторые пожарные сирены оснащены тормозами и амортизаторами, что позволяет им также выдавать коды. Эти устройства, как правило, были ненадежными и сейчас встречаются редко.

В музыке

Сирены также используются как музыкальные инструменты. Они были заметно представлены в работах авангард и современная классика композиторы. Примеры включают Эдгар Варез сочинения Америкес (1918–21, перем. 1927), Гиперпризма (1924), и Ионизация (1931);[13] Арсений Авраамов с Симфония заводских сирен (1922);[14] Джордж Антейл с Балет Mécanique (1926); Дмитрий Шостакович с Симфония No. 2 (1927), и Генри Филмор "Клаксон: Марш автомобилей" (1929), в котором клаксофон.

В популярная музыка, сирены использовались в Химические братья ' "Песня под сирену "(1992) и в CBS News 60 минут сегмент в исполнении перкуссиониста Эвелин Гленни. Вариация сирены, играемая на клавиатуре, - это вступительные ноты REO Speedwagon песня "Ridin 'the Storm Out ". Некоторые хэви-метал группы также используют вступление сирен типа воздушного налета в начале своих выступлений.[нужна цитата ] Начальная мера Маньяки города денег 1998 канадская группа Sloan использует несколько перекрывающихся сирен.

Установленный на транспортном средстве

Предупреждающая сирена и аварийное освещение установлен на пожарной машине

Разрешения или сертификаты

Правительства могут иметь стандарты для сирен, установленных на транспортных средствах. Например, в Калифорнии сирены обозначаются как класс A или класс B. Сирена класса A достаточно громкая, чтобы ее можно было установить практически в любом месте транспортного средства. Сирены класса B не такие громкие и должны устанавливаться на плоскости, параллельной ровной дороге и параллельно направлению движения транспортного средства при движении по прямой.

В некоторых случаях сирены также должны быть одобрены местными агентствами. Например, Калифорнийский дорожный патруль утверждает конкретные модели для использования на автомобилях скорой помощи в штате. Утверждение важно, поскольку оно обеспечивает надлежащую работу устройств. Более того, использование неутвержденных устройств может быть фактором определения неисправности в случае столкновения.

В SAE International Комитет аварийных сигнальных огней и устройств курирует методы аварийного освещения транспортных средств SAE и практику сирен, J1849. Эта практика была обновлена ​​благодаря сотрудничеству между SAE и Национальный институт стандартов и технологий. Хотя эта версия остается очень похожей на стандарт California Title 13 для вывода звука под разными углами, эта обновленная практика позволяет акустической лаборатории протестировать систему сирены с двумя динамиками на соответствие звуковому выходу.

Лучшие практики

Пожарная машина использует сирену

Наихудшие варианты установки - это те, где звук сирены издается выше и немного позади пассажиров автомобиля, например, в случаях, когда динамик, установленный на световой панели, используется в седане или пикапе. Автомобили со скрытыми сиренами также обычно имеют высокий уровень шума внутри. В некоторых случаях скрытые или некачественные установки создают такой уровень шума, который может необратимо повредить слух пассажиров автомобиля.

Громкоговорители сирены или механические сирены всегда должны устанавливаться перед пассажирским салоном. Это снижает уровень шума для пассажиров и делает двустороннюю радиосвязь и звук мобильного телефона более разборчивым во время использования сирены. Также помещает звук туда, где он будет полезен. Исследования, проведенные в некоторых агентствах, эксплуатирующих автомобили скорой помощи, показывают, что уровни шума в салоне автомобиля превышают 120 дБ (A). В одном исследовании звуки двигателя конкретного автомобиля и сирены производили в салоне автомобиля уровень звука более 123 дБ (А).

Исследования показали, что сирены, установленные за решеткой двигателя или под колесными арками, создают меньше нежелательного шума внутри пассажирского салона, а также сбоку и сзади автомобиля, сохраняя при этом уровень шума, чтобы давать адекватные предупреждения.[15] Включение широкополосного звука в сирены увеличивает локализацию сирен, как в направленная сирена, поскольку разброс частот использует три способа, которыми мозг определяет направление звука: Межуровневая разница в уровнях, межуральная разница во времени и передаточная функция, относящаяся к голове.[16]

Механические сирены с электроприводом могут потреблять от 50 до 200 ампер при напряжении 12 вольт (ОКРУГ КОЛУМБИЯ ) при отжиме до рабочей скорости. Соответствующая проводка и защита от переходных процессов для компьютеров управления двигателем - необходимая часть установки. Проводка должна быть аналогична по размеру проводке стартера двигателя автомобиля. Механические устройства, устанавливаемые на автомобиле, обычно имеют электрический тормоз - соленоид, который прижимает фрикционную подушку к ротору сирены. Когда аварийный автомобиль прибывает на место происшествия или прерывается в пути, оператор может быстро выключить сирену.

Часто утверждается, что электронные сирены с несколькими динамиками имеют мертвые зоны под определенным углом к ​​направлению движения автомобиля. Это вызвано разницей фаз. Звук, исходящий из массива громкоговорителей, может в некоторых ситуациях подавить фазу. Это фазовое подавление происходит на отдельных частотах в зависимости от расстояния между динамиками. Эти разности фаз также объясняют увеличение в зависимости от частоты и расстояния между динамиками. Однако сирены спроектированы таким образом, чтобы изменять частоту своего звука, как правило, не менее одной октавы. Такое свипирование сводит к минимуму эффект отмены фазы. Конечным результатом является то, что средний звук, выводимый системой сирены с двумя динамиками, на 3 дБ больше, чем у системы с одним динамиком.

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ Тестирование сирен, Швейцарское федеральное управление гражданской защиты (страница была посещена 7 сентября 2013 г.).
  2. ^ Циферблаты наверху сирены через редукторы соединены с перфорированными дисками (в цилиндре под циферблатами), которые производят звук сирены. Циферблаты позволяют определять частоту сирены. В 19 веке сирены были одними из немногих источников звука с известной частотой. Следовательно, они использовались в исследованиях слуха и звука.
  3. ^ Видеть:
    • Джон Робисон, Британская энциклопедия, 3 изд., 1799.
    • «Темперамент музыкальной шкалы» в: Джон Робисон с Дэвидом Брюстером и Джеймсом Ваттом, изд. Система механической философии (Эдинбург, Шотландия: 1822 г.), т. 4, страницы 404-405.
    • Эрнст Робель, Die Sirenen: Ein Beitrag zur Entwickelungsgeschichte der Akustik [Сирены: вклад в историю развития акустики] (Берлин, Германия: Р. Гертнерс, 1891), часть 1, страницы 7–10.
  4. ^ Шарль Каньяр де ла Тур (1819) "Sur la Sirène, nouvelle machine d'acoustique destinée à mésures les vibrations de l'air qui contient la son" (На сирене новая акустическая машина, которая будет использоваться для измерения вибраций звука в воздухе) Анналы химии и тела, т. 12, страницы 167–171.
  5. ^ Описание сирен Робисона и де ла Тура см .:
    • Роберт Т. Бейер, Звуки нашего времени: двести лет акустике (Нью-Йорк: Springer Verlag, 1998), стр.30. Сирена De la Tour изображена на странице 31.
    • Сирена Де ла Тур также изображена на стр.12 из: Герман фон Гельмгольц, Об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки, 3-е изд. (Лондон, Англия: Longmans, Green, and Co., 1875). (Перепечатано в 1954 г. компанией Dover Publishing Inc., штат Нью-Йорк).
  6. ^ Вращающийся диск такой сирены приводится в движение только давлением воздуха: отверстия в каждом диске просверлены не перпендикулярно диску. Вместо этого отверстия имеют наклон по часовой стрелке в одном диске и против часовой стрелки в другом. Следовательно, чтобы выйти, поток воздуха должен резко изменить направление, приводя в движение вращающийся диск, как турбину. Видеть:
    • Роберт Т. Бейер, Звуки нашего времени: двести лет акустике (Нью-Йорк: Springer Verlag, 1998), стр.30.
    • См. Также: Майкл Ламм, «Почувствуйте шум: искусство и наука создания тревожных звуков». Журнал изобретений и технологий, т. 18, нет. 3, страницы 22–27 (зима 2003 г.). (Статья Ламма доступна в Интернете по адресу: Американское наследие.)
  7. ^ Видеть;
    • Адольф Гано (переводчик: Эдмунд Аткинсон), Элементарный трактат по физике: экспериментальное и прикладное, 8-е изд. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wm. Wood and Co., 1877), страницы 188-189.
    • J.H. Пойнтинг и Дж. Томсон, Звук (Лондон: Чарльз Гриффин и компания, 1899 г.), стр. 37.
  8. ^ de la Tour (1819) "Sur la Sirène, новая машина акустической судьбы à mésures les vibrations de l'air qui contient la son", Анналы химии и тела, т. 12, стр. 171:

    Оригинал: "Si l'on fait passer de l'eau dans la sirène, au lieu d'air, elle produit également le son, lors même qu'elle est entièrement immergée dans ce fluide, et les mêmes nombres de chocs produisent les mêmes nombre de notes par l'air. C'est à cause de cette propriété d'être sonore dans l'eau, que j'ai cru pouvoir lui donner le nom sous lequel elle est désignée ".

    Перевод: Если пропустить через сирену воду, а не воздух, она все равно будет издавать звук, даже если полностью погружена в эту жидкость, и такое же количество ударов вызывает такое же количество слышимых вибраций, как и в воздухе. Именно из-за этого свойства издавать звук в воде, я подумал, что могу дать ему название, которым он обозначается.

  9. ^ Некоторые сирены имеют две пары цилиндров с прорезями, что позволяет такой сирене воспроизводить два тона с музыкальным интервалом незначительный или большая треть.
  10. ^ Алан Рентон, Потерянные звуки: история сигналов прибрежного тумана (Latheronwheel, Шотландия: Whittles Publishing, 2001), стр. 51. Краткую биографию Джорджа Слайта можно найти в статье в испанской Википедии. "Джордж Слайт" (на испанском).
  11. ^ Видеть:
    • Дэвид А. Стивенсон (1887) «Маяк Айлса Крейг и туманные сигналы», Протоколы работы института инженеров-строителей, т. 89, страницы 297-303. Относительно сирены см. Страницы 300 и 301.
    • Фредерик А. Талбот, Маяки и маяки (Филадельфия, Пенсильвания: J.P. Lippincott, 1913), стр.62.
    • Уэйн Уиллер, "История туманных сигналов - часть 1", Журнал Хранителя, т. 6, вып. 4, страницы 20–23 (лето 1990 г.) и «История туманных сигналов - часть 2», Журнал Хранителя, т. 7, № 1, страницы 8–17 (осень 1990 г.). См. Особенно страницу 11 части 2.
    • Брайан Клирман, Транспортная разметка: исторический обзор, 1750–2000 гг. (Св. Бенедикт, Орегон: Аббатство Маунт-Энджел, 2002 г.), страницы 170-171. Доступно в Интернете по адресу: Орегонский университет.
    • "Маяк," Британская энциклопедия (1911), 11-е изд., Т. 16, стр. 647.
  12. ^ Рональд Х. Чепмен и Чарльз В. Стивенс, «Электронная сирена с резонансным контуром ударного возбуждения», Патент США № 3 324 408 (подано 23 ноября 1965 г .; опубликовано 6 июня 1967 г.).
  13. ^ "Варез и его огненная сирена: не так дико". Вашингтон Пост. 27 января 1978 г.. Получено 15 сентября 2019.
  14. ^ Аронсон, Марк (1998). Art Attack: краткая культурная история авангарда. Бостон, Массачусетс: Houghton Mifflin Harcourt. п. 84. ISBN  9780395797297.
  15. ^ Ловушка, Кен; Денис Маккеун (8 июня 2007 г.). «Каркас для проектирования сирен скорой помощи». Эргономика. 50 (8): 1287–1301. Дои:10.1080/00140130701318780. PMID  17558670. S2CID  28283263.
  16. ^ «Сигнализация и сирены». Physics.org. Получено 25 октября 2012.

внешняя ссылка