音响工程中扩音设备与厅堂扩音

扩音设备与厅堂扩音6.1扬声器与音箱扬声器Loudspeaker：换能器电能→机械能→声能1．扬声器分类换能原理：电磁式、压电式、电动式（动圈、带式、平面驱动式）、静电式辐射原理：直辐式间辐式（号筒式）辐射口径：小＜100mm中200mm＜大辐射频段：低频、中频、高频、全频膜片形状：锥形、球顶、平板磁路结构：内磁、外磁2．结构原理动圈式:F＝BIL当载流导体在磁场作用下作机械运动时，电能转换为机械能，这是扬声器换能原理。扬声器口径尺寸大，低频特性好；扬声器口径尺寸小，高频特性好；即扬声器的口径对应其辐射的高低频特性。家庭影院扩声系统中通常使用内磁式扬声器。3．技术指标1）灵敏度灵敏度公式为：E＝P/W*r/r0意义是给扬声器馈入一定的电功率时在一个特定距离上产生的声压值。常用灵敏度级L0来表述扬声器灵敏度的大小：其定义为给扬声器馈入1瓦电功率（常用粉红噪声电压信号）时，在扬声器正面0°1米处产生的声压级大小。扬声器系统的最大输出声压级为：Lmax=Lo+10LgPo式中Lmax—最大输出声压级dB；Lo—输出声压级（灵敏度级）dB；Po——最大输入功率一般专业用扬声器的灵敏度级约为92～96dB。2）频率响应频率范围±不均匀度由于扬声器结构的特殊性，一般单个扬声器不能覆盖整个音频频率范围，只能对应音频范围内的某个特定区域。在扬声器有效频率范围内的不均匀度越小，其频率特性越好，频率失真越小。3）指向性扬声器的指向性是指其向空间各方向辐射的声压分布情况，亦即扬声器的各向声压辐射灵敏度。一般用极坐标中的指向图案表示扬声器的膜片结构不同，其指向特性也有不同，但其基本的规律如下：在扬声器口径确定的情况下，频率越低，指向特性越宽（辐射角大）；在特定的频率下，工作的扬声器口径越小，指向特性越宽（辐射角大）；4）阻抗由于扬声器本身的器件结构特点，它呈现了由电感、电容和电阻串并联构成的电路特性，所以其阻抗不是一个固定值，而是随频率的变化而变化。标称阻抗：最小负载，最大阻抗点标称阻抗：把扬声器阻抗曲线中阻抗值最低部分的值作为其标称阻抗，这是扬声器承受负载最大的地方，扬声器的标称阻抗是一个固定的值。5）失真失真即非线性失真，指扬声器出现了原信号没有的新的频率分量。非线性通常包括谐波失真和互调失真，但一般扬声器的失真泛指谐波失真，扬声器的谐波失真一般在5％左右。6）功率额定功率：扬声器在一定的谐波失真范围内所允许的最大输入功率（有效值）。峰值功率：扬声器在某一瞬间所能承受的最大峰值功率。7）相位扬声器的输入两端有极性不同，在多个扬声器相接或在扬声器系统中，应注意极性的问题。扬声器左右声道之间、同一声道之间、单声道存在相位是否正确的问题。单喇叭4．扬声器系统1）组合音箱由于扬声器结构的特殊性，一般单个扬声器不能覆盖整个音频频率范围，只能对应音频范围内的某个特定区域。所以一般用多个（2个或3个）不同工作频域扬声器构装在一个音箱里，承担完整的音频频域放音，称为组合音箱。组合音箱由扬声器单元、分频器、衰减器、箱体等构成。根据箱体的声学结构，有：闭箱式倒相式分频器：把从功放输出的整个音频频带范围的声音分解为高、中、低频（或高、低频）信号分别送到高、中、低频扬声器单元。有两种分频方式：功率分频电子分频使用电子分频器能有效降低高音与低音扬声器间的互调失真。音箱音箱独立分频器三组功放2）音柱（声柱）由一定数量的相同型号的扬声器以直线方式排列（或曲线方式）安装在柱型箱中，并以同相位加以驱动的扬声器系统称为声柱。声柱的指向性是水平辐射角大，垂直辐射角小。应用：在舞台上方布置扬声器，为减小扬声器对传声器的声回授，一般选水平辐射角大，垂直辐射角小的扬声器系统。在厅堂扩声中，为防止传声器产生啸叫，应选用无指向性音箱。舞台上供演员听的音箱叫返听音箱。6.2功率放大器功率放大器是对音频信号进行电流放大，从而达到功率放大，推动扬声器辐射。1．分类可以从不同角度来分类。按电路工作特性分：甲类功率放大器乙类功率放大器丙类功率放大器甲乙类功率放大器按器件（功率管）类型分：电子管功率放大器晶体管功率放大器场效应管功率放大器按电路输出方式（末级电路）分：变压器耦合OTL功率放大器OCL功率放大器BTL功率放大器BTL功率放大器在理论上功率增加4倍（电压增加1倍）。OCL电路特点是，电路全部采用直接耦合方式，中间既没有输入输出变压器，也没有输出电容器。按功放与扬声器配接方式分：定压式功率放大器定阻式功率放大器定压式：远距离传输信号任意负载较高电压30V、50V、70V、100V、120V、240V定阻式：常规固定负载阻抗4Ω8Ω16Ω按用途分：AV功率放大器卡拉OK功率放大器纯功率放大器2．性能指标1）频率响应20Hz～20kHz，不均匀度±3dB，专业用功放±1dB或以下。2）额定输出功率（RMS）在负载阻抗一定时，非线性失真不超过规定的技术指标时，功率放大器所所能输出的最大功率（有效值）。3）最大输出功率在不考虑失真的前提下，功率放大器所所能输出的最大功率。4）音乐功率(MPO)MusicPowerOutput,在规定的谐波失真下输入模拟音乐信号，在输出端等效负载上得到的瞬间最大输出功率，这是一个动态指标。5）峰值音乐功率(PMPO)PeakMusicPowerOutput,在不计失真下功放所能输出的最大音乐功率（音量等在最大状态）。(PMPO)＞(MPO)＞（RMS）7）负载阻抗功率放大器规定的配接阻抗（与扬声器的标称阻抗对应）。8）信噪比功率放大器额定输出功率与其固有噪声功率之比，常以电压值之比表示，即功率放大器的信噪比是指功率放大器的额定输出电压与无信号输入时实测噪声电压之比，一般取对数值。［S/N］＝20lgUe/U0dB9）互调失真功率放大器的互调失真是指放大器输入两个或多个频率信号时，电路输出各个频率信号以及各频率之间的和频与差频信号所引起的失真。3．配接1）配接阻抗匹配：功率放大器的额定负载阻抗等于扬声器（音箱）的标称阻抗，称为阻抗匹配。功率放大器的标称额定负载阻抗大于音箱的标称阻抗时，为重载失配。功率放大器的标称额定负载阻抗小于音箱的标称阻抗时，为轻载失配。2）阻尼系数功率放大器标称额定负载阻抗和功率放大器的输出阻抗的比值称为阻尼系数。即：阻尼系数＝负载阻抗/输出内阻阻尼系数大好，即音箱标称阻抗远大于功放的输出内阻。为了获得较高的阻尼系数，希望功放的内阻减小、音频功率传输线的线径粗些。功率放大器的阻尼系数大，意味着功率放大器的输出阻抗小，当功率放大器停止对扬声器激励后，扬声器里储存的能量会很快地通过功率放大器的输出阻抗释放掉。若降低扩声系统阻尼系数，对扬声器系统低频特性的影响最大。3）功率功率放大器工作时的输出功率应等于音箱的额定功率。功率放大器的输出功率只与音箱的输入阻抗有关，而与扬声器的额定功率无关。P＝U²/R或P＝U²R6.3厅堂扩音厅堂声学特性:足够的响度充分扩散最佳混响消除影响音质的因素：回声、声聚焦、长延迟反射声、共鸣声的影响、声影、声耦合空间、声失真→吸声频率特性造成的音色改变建筑声学设计是歌舞厅获得良好音质的基础。1．扩声指标厅堂扩声有如下几个指标要求：最大声压级：厅内空场稳态时的最大声压级。传输频率特性：厅内各测点处稳态声压级的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。传声增益：扩声系统达最高可用增益时，厅内各测点处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。最高可用增益maximumavailablegain，歌舞厅扩声系统在声反馈自激临界状态的增益减去6dB时的增益。扩声系统中使用单指向性传声器、频率均衡器能显著提高扩声系统的传声增益。声场不均匀度：有扩声时，厅内各测点处得到的稳态声压级的极大值和极小值的差值，以分贝表示。失真度：扩声系统由输入声信号到输出声信号全过程中产生的非线性畸变。混响时间：声源达到稳态，待停止发声后，室内声压级衰减60dB所需的时间。总噪声级：扩声系统达到最高可用增益，但无有用声信号输入时，厅内各测点处噪声声压级的平均值。2．音箱的布放集中式分区式分布式（分散式）在一些以演出为主的大型剧场中，扬声器系统使用集中式布置，能增加节目演出的临场感效果。以演讲为主的大型会堂，由于观众厅体积较大，为了保证语言的可懂度和均匀度，可采用分布式系统。一般用于体育场、大型广场的室外扩声系统为了确保声场分布的均匀性，多数采用分布式放声系统。3．扩音功率的估算离音箱r米处的声压级为Lp，Lp＝L0＋10lgPe－20lgr＋10lgnL0为音响的灵敏度级，Pe为功放电功率，n为音箱数值（几路扩音）扩声系统在自由声场中形成的声压级与音箱离测试点的距离、有关音箱的灵敏度、功率放大器的输出功率、扬声器的数量有关。不计算，上述公式可用三句或表示：距离增加一倍，声压级下降6dB；功率增加一倍，声压级增加3dB；音箱数增加一倍，声压级增加3dB例：1）在厅堂扩声中，如用一对音箱放声，最大声压级为100dB，那么用二对同样功率的音箱放在一起放声，则最大声压级可达到103dB2）灵敏度为90分贝的音箱，输入10瓦电功率，在其正前方4米处获得的声压级为88分贝。3）若音箱的灵敏度为101分贝，要是其正前方8米处形成103分贝的声压级，音箱应输入100瓦电功率。4）使用1对主音箱时，听音区能获得103分贝声压级，若再增加1对相同的主音箱。则听音区的声压级为106分贝。4．声场与扩音1）声道一般会场、体育场、背景音乐、会议厅、宾馆大厅大多用单声道扩声系统。音乐视听室、舞厅、歌厅多使用立体声扩声系统。2）声场室内扩声时，混响声可以改善室内声场的不均匀度。室内扩声与室外扩声相比，不同之处在于室内扩声存在近次反射声、混响声和建筑体形结构的影响。5．工程实际接地：音响设备的接地应为1点接地。电源：我国音响设备供电系统为220V、50Hz交流电源供电系统。扩声系统中，音响设备串联接地、不接地、接地不良是引入交流干扰声的主要原因之一。