تفاوت بین دستگاه های دستی LRAD و مگفون های دستی معمولی

فناوری اصلی: تفاوت فناوری LRAD با مگاфон‌های دستی معمولی چیست؟

چگونه فناوری LRAD امکان انتقال صدای جهت‌دار و ارتباط در برد بسیار طولانی را فراهم می‌کند؟

سیستم‌های LRAD که مخفف عبارت Long Range Acoustic Devices است، به‌صورت متفاوتی نسبت به مگفون‌های دستی معمولی کار می‌کنند. آن‌ها به جای پخش کردن صدا به‌صورت گسترده مانند مگفون‌های قدیمی، از تکنولوژی ترانسدیوسر آرایه‌ای فازی استفاده می‌کنند تا صدا را در یک باریکه تنگ به عرض تقریبی 15 تا 30 درجه ارسال کنند. این موضوع به این معنی است که فردی می‌تواند از فاصله‌ای تا 3 کیلومتری همچنان تمامی کلمات را به‌خوبی بشنود و متوجه شود. این عملکرد زمانی که سطح سر و صدای پس‌زمینه به 88 دسی‌بل برسد، طبق گزارش Army Technology در سال 2024، بسیار قابل توجه است. یکی دیگر از مزایای بزرگ این دستگاه‌ها این است که سر و صدای ناخواسته در سایر مناطق ایجاد نمی‌کنند. برای سربازان در حال گشت‌زنی یا نیروهای امدادی در مواقع اضطراری، توانایی ارتباط برقرار کردن متمرکز بدون آزار دیگران در مجاورت، تفاوت بزرگی در انتقال پیام‌ها به‌صورت مؤثر ایجاد می‌کند.

علم پروژکشن صوتی متمرکز در LRAD در مقایسه با دستگاه‌های صوتی سنتی

مگفون‌های قدیمی با استفاده از آن گونه‌های مخروطی شکل کار می‌کنند که همه ما به خوبی می‌شناسیم، اما مقدار زیادی انرژی را هدر می‌دهند - حدود نیمی تا سه چهارم از انرژی پس از طی مسافت 100 متر از بین می‌رود. طبق گزارش Hearing Health Matters از سال گذشته، سیستم‌های LRAD می‌توانند صدایی بین 140 تا بیش از 160 دسی‌بل تولید کنند. این مقدار بسیار بالاتر از آن چیزی است که مگفون‌های سنتی با حداکثر 120 دسی‌بل می‌توانند فراهم کنند. این یعنی چه؟ خب، به طور ساده، یک فرد با استفاده از LRAD می‌تواند به طور موثرتری از مسافت بیشتری ارتباط برقرار کند و در عین حال از مصرف کلی انرژی کمتری استفاده کند. اختلاف در عملکرد واقعاً شگفت‌آور است.

مقایسه بین LRAD و بلندگوهای سنتی از نظر وضوح و پراکندگی سیگنال

بر اساس آزمون‌های انتشار صوت DHS، LRADها در فاصله 1 کیلومتری دارای 7% اعوجاج هارمونیک هستند، در حالی که در دستگاه‌های مگاфон این میزان به 62% می‌رسد.

تفاوت‌های اصلی مهندسی که مزایای اولیه LRAD را تعیین می‌کنند

سه نوآوری اصلی که LRADها را از سیستم‌های معمولی متمایز می‌کند:

1. آرایه‌های ترانسدیوسر : 100+ امیتر پیزوالکتریک به جای یک درایور دینامیکی واحد
2. پردازش سیگنال همگن : تصحیح فاز در زمان واقعی برای جبران تأثیر باد و رطوبت
3. ساختار مقاوم : گواهی‌نامه MIL-STD-810H در مقابل جعبه‌های پلاستیکی مصرفی

این ویژگی‌ها به سیستم‌های با کیفیت نظامی اجازه می‌دهند در دمای بین 40- درجه سانتی‌گراد تا 75 درجه سانتی‌گراد کار کنند و در عین حال نرخ خرابی کمتر از 1 درصد را در طول 10,000 ساعت عملکرد حفظ کنند؛ عملکردی که برای مگاфон‌های دستی معمولی غیرممکن است.

عملکرد و برد: مقایسه LRAD با مگاфон‌های دستی معمولی در شرایط واقعی

وضوح صدای بلندبرد در دستگاه‌های دستی LRAD در مقایسه با مگاфон‌های دستی معمولی

سیستم‌های دستی LRAD در شرایط ایده‌آل می‌توانند به وضوح گفتاری در حدود 90 تا 100 درصد در فواصلی تا 1500 متر دست یابند، در حالی که مگاфон‌های معمولی در فاصله‌های بیشتر از 300 متر تنها کمتر از نصف کلمات را قابل فهم می‌کنند. این تفاوت در آزمایش‌های میدانی واقعی بیشتر هم می‌شود. تجهیزات معمولی در مواجهه با نویز باد و انعکاسات ناخواسته صوتی دچار مشکل زیادی می‌شوند، اما LRAD موفق می‌شود در حدود 82 مورد از هر 100 مورد، اتلاف سیگنال را کمتر از 5 دسی‌بل نگه دارد، مطابق گزارش امنیت شهری سال گذشته.

داده‌های واقعی در مورد برد ارتباطی: دستگاه‌های LRAD که به بیش از 3000 متر دست می‌یابند

تست‌های میدانی، برتری عملیاتی LRAD را از طریق معیارهای قابل اندازه‌گیری نشان می‌دهند:

ارزیابی‌های نظامی نشان می‌دهد که برد مؤثر دستگاه LRAD در ماموریت‌های ساحلی به 2450 متر می‌رسد و در این فاصله 87٪ از پیام‌ها درک می‌شوند، در حالی که این میزان برای تقویت‌کننده‌های معمولی تنها 32٪ است (گروه دفاعی JASON، 2023).

اثربخشی در محیط‌های شلوغ یا آشفته با استفاده از پرتاب صوت جهت‌دار

سیستم LRAD همچنان می‌تواند حدود 85 درصد از کلمات گفتاری را در فواصلی بیش از 1500 متری تشخیص دهد، حتی در صورت وجود سر و صدای پس‌زمینه‌ای در حدود 90 دسی‌بل — فرض کنید در نزدیکی محلی که هلیکوپترها در حال پروازند قرار دارید. مگاфон‌های معمولی در سطح سر و صدای 110 دسی‌بل دیگر هیچ‌گونه عملکردی ندارند که امری رایج در زمان وقوع بلایای واقعی است. آزمایش‌های میدانی انجام‌شده توسط یکی از تولیدکنندگان بزرگ تجهیزات در زمان تخلیه ناشی از طوفان‌های اخیر نشان داد که کارکنان امدادی که از دستگاه‌های LRAD استفاده می‌کردند، توانستند عملیات نجات را نسبت به افرادی که فقط از روش‌های معمولی فریاد زدن استفاده می‌کردند، تقریباً سه برابر سریع‌تر هماهنگ کنند. تفاوت در زمان پاسخ‌دهی در مواقع بحرانی می‌تواند واقعاً جان افراد را نجات دهد.

کیفیت صدا و قابلیت درک گفتار در ارتباطات حیاتی

شاخص‌های قابلیت درک گفتار در پخش صدای هدایت‌شده و مگاфон‌های استاندارد

دستگاه‌های LRAD در واقع می‌توانند دقت گفتاری بین 85 تا 92 درصد را فراهم کنند، وقتی کسی در فاصله 800 متری در فضای باز ایستاده باشد. بلندگوهای دستی معمولی تنها در همین شرایط به 40 تا 55 درصد دقت گفتاری می‌رسند، همان‌طور که در تحقیقی منتشر شده در نشریه Nature در سال گذشته آمده است. چرا تفاوتی به این اندازه وجود دارد؟ خب، همه چیز به نحوه کارکرد این سیستم‌های صدای جهت‌دار با چیزی به نام نمره شاخص تفکیک‌پذیری (Articulation Index) برمی‌گردد. این عدد در واقع به ما می‌گوید تا چه اندازه می‌توانیم ساکن‌ها و حروف صدادار را در کلمات گفتاری به خوبی تشخیص دهیم، که وقتی دستورات مهمی مانند «متوقف شوید» یا « evacuete کنید» را باید بشنویم، اهمیت زیادی پیدا می‌کند. بیشتر بلندگوهای استاندارد به سرعت از بین 30 تا 55 درصد دقت گفتاری را از دست می‌دهند و حتی در فاصله 300 متری نمره آن‌ها زیر 30 می‌رود، چون صدایشان در همه جا پراکنده می‌شود. اما فناوری LRAD به لطف سیستم تقویت فازدار خاص خود، این نمره را حتی در فواصل بیش از 1000 متر بالای 65 نگه می‌دارد.

کمینه کردن اعوجاج صدا در فواصل طولانی با فناوری LRAD

LRAD با استفاده از سه راهکار مهندسی، کاهش کیفیت صدا ناشی از فاصله را خنثی می‌کند:

1. مساوی‌سازی تطبیقی که پاسخ فرکانسی را با توجه به جذب صدا توسط جو (رطوبت/دما) تنظیم می‌کند
2. تقویت پارامتری که بیشتر به محدوده ۲۵۰ تا ۷۰۰۰ هرتز می‌پردازد – محدوده ای که درک گفتار انسان در آن بهتر است
3. الگوریتم‌های حذف نویز که تا سرعت ۴۵ مایل بر ساعت نویز ناشی از باد را کاهش می‌دهند

این ویژگی‌ها به سیستم‌های LRAD اجازه می‌دهند پیام‌ها را با کمتر از ۵٪ اعوجاج هارمونیکی در حداکثر توان خروجی ارسال کنند، در حالی که در دیگر مگفون‌های دستی این مقدار در حجم ۷۵٪ بین ۲۲ تا ۳۵٪ است، مطابق با گزارش گزارش کیفیت صدا در سال ۲۰۲۴

چرا ارتباط قابل فهم در موقعیت‌های اضطراری و اجرای قانون اهمیت دارد

بر اساس مطالعه ۲۰۲۲ مؤسسه Ponemon، ۷۴٪ از پاسخ‌های ناموفق به حوادث اضطراری شامل سوءتفاهم از دستورات صوتی بوده است. دقت جهت‌دار LRAD با این ریسک از بین می‌برد از طریق:

• حفظ وضوح ۹۰ دسی‌بل در درون یک زاویه ۱۵ درجه‌ای (در مقابل پراکندگی ۱۲۰ درجه‌ای در مگفون‌ها)
• نفوذ در سطح نویز محیطی تا ۱۱۰ دسی‌بل در فاصله ۵۰ متری
• حفظ دقت بالای 89 درصد در تشخیص ارتفاع صدا (ضروری برای تمایز بین "حرکت نکنید" و "آهسته حرکت کنید")

این برتری فنی باعث می‌شود دستگاه‌های LRAD دستی در هدایت تخلیه تجمعات و مذاکره با مشکوکان پرخطر بی‌جار جایگزینی نداشته باشند، جایی که هر کلمه پیامدهای حقوقی و عملیاتی دارد.

موارد استفاده: چه زمانی دستگاه‌های LRAD دستی را به بلندگوهای دستی معمولی ترجیح دهید

دستگاه‌های LRAD و استفاده پلیس در کنترل تجمعات

اداره‌های پلیس در حال استفاده بیشتر از سیستم‌های دستی LRAD در کنترل تجمعات هستند، چون بلندگوهای معمولی نمی‌توانند در میان سر و صدای پس‌زمینه خوب عمل کنند، به‌ویژه زمانی که سر و صدا از ۸۵ دسی‌بل بالاتر رود. آنچه سیستم‌های LRAD را از تجهیزات استاندارد متمایز می‌کند، نحوه پرتاب صوت به‌صورت جهت‌دار است. این دستگاه‌ها می‌توانند ارتباط را به‌صورت افقی در محدوده ۹۰ درجه و عمودی در حدود ۳۰ درجه متمرکز کنند. این امر به افسران اجازه می‌دهد که حتی در تظاهرات پر سر و صدا که گاهی به ۱۱۰ دسی‌بل می‌رسد، همچنان به‌خوبی شنیده شوند، همان‌طور که در مقاله‌ای از روزنامه LA Times در سال ۲۰۱۱ آمده است. این فناوری اساساً پیام‌ها را قادر می‌سازد تا در میان شلوغی گم نشوند.

کاربردهای دریایی و نظامی بلندگوی دستی LRAD برای هشدارهای برد بلند

دستگاه‌های LRAD به ابزارهای ضروری برای اپراتورهای دریایی تبدیل شده‌اند که پیام‌های ایمنی را باید در فواصل بسیار طولانی ارسال کنند. این سیستم‌ها می‌توانند تا 3000 متر دورتر را هدف قرار دهند، که در واقع سه برابر بیشتر از فاصله‌ای است که سوت کشتی یا مگاфон‌های معمولی می‌توانند دستیابی کنند. دامنه گسترش یافته زمانی اهمیت پیدا می‌کند که قصد متوقف کردن قایق‌های ناخواسته از نزدیک شدن بیش از حد به یک نقطه باشد، به‌ویژه در روزهایی که دید به دلیل مه کاهش یافته یا در دوره‌های شلوغ در اطراف پایگاه‌های نیروی دریایی است. برای نیروهای نظامی، خروجی 149 دسی‌بلی تفاوت ایجاد می‌کند. آن‌ها می‌توانند هشدارها را بدون استفاده از نیروی کشنده سراسر آب منتقل کنند. تحقیقات نشان می‌دهد که اکثر مردم (حدود 97 درصد) هنوز این هشدارها را به‌خوبی در فاصله یک کیلومتری می‌شنوند و متوجه می‌شوند. در مقایسه با روش‌های قدیمی، تنها نیمی از خدمه کشتی می‌توانستند متوجه پیام در فواصل مشابه شوند.

مطالعه موردی: استقرار LRAD در زمان تخلیه اضطراری و پاسخ به بلایا

در سال 2022، در تخلیه 80,000 نفر از ساکنین در زمان آتش‌سوزی‌های کالیفرنیا، برتری LRAD به اثبات رسید. تیم‌های امدادی مسیرهای تخلیه را در میان دود و سر و صدای باد (با سرعت 45 مایل بر ساعت) پخش کردند و قابلیت فهمیدن گفتار را تا 94٪ در فاصله 800 متری حفظ کردند. در همین شرایط، مگاфон‌های معمولی در فاصله بیش از 150 متر غیرشنیدنی می‌شدند.

برتری وضعیتی نسبت به مگاфон‌های دستی معمولی در محیط‌های با ریسک بالا

مگاфон دستی LRAD در جاهایی که مگاфон‌های استاندارد ضعیف عمل می‌کنند، عملکرد برجسته‌ای دارد:

• حفظ دستورات صوتی واضح در میان سر و صدای جمعیت ورزشگاهی (100+ دسی‌بل SPL)
• ارسال صدا از طریق موانع سازه‌ای مانند پنجره‌های خودرو یا دیوارهای انفجاری
• تداوم عملیات بی‌وقفه تا 45 دقیقه بدون اعوجاج صوتی

محیط‌های حیاتی به فناوری پرتو صوتی متمرکز LRAD نیاز دارند که پراکندگی صدا را در خارج از محور به میزان 62٪ نسبت به الگوی بلندگوهای مگاфон دایره‌ای کاهش می‌دهد. این دقت، از خستگی ناخواسته ناشی از هشدارهای مکرر در افراد حاضر در اطراف جلوگیری می‌کند و در عین حال اطمینان حاصل می‌کند که پیام‌های نجات‌دهنده به گیرنده مورد نظر می‌رسند.

‫سوالات متداول‬

LRAD چیست؟

LRAD مخفف عبارت Long Range Acoustic Devices است. این سیستم‌ها برای ارسال امواج صوتی متمرکز و جهت‌دار در فواصل طولانی طراحی شده‌اند و امکان ارتباط واضح را در محیط‌های شلوغ یا آشفته فراهم می‌کنند.

LRAD چگونه با یک مگفون دستی معمولی متفاوت است؟

LRAD از تکنولوژی بلندگوهای آرایه‌ای فازی برای پروژه کردن صدا در یک پرتوی باریک استفاده می‌کند، در حالی که مگفون‌های سنتی صدا را در یک قوس گسترده پخش می‌کنند. این امر به LRAD این امکان می‌دهد که در فواصل بسیار بیشتری و با کمترین اعوجاج ارتباط مؤثری داشته باشد.

برخی از کاربردهای متداول LRAD چیست؟

سیستم‌های LRAD به طور گسترده در مواردی مانند کنترل تجمعات توسط پلیس، هشدارهای بلندمدت در محیط‌های دریایی و همچنین در تخلیه اضطراری و پاسخ به بلایا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چرا LRAD در شرایط اضطراری ترجیح داده می‌شود؟

قدرت LRAD در برقراری ارتباطی واضح و قابل فهم در فواصل بسیار طولانی و در میان سر و صداهای محیطی، آن را در شرایط پاسخ‌دهی به اضطرار، جایی که اطلاعات دقیق حیاتی است، انتخابی ایده‌آل می‌کند.