广播系统设计安装手册(二)

广播系统设计安装手册(二)当需要较大声压输出时，可以在箱体内装入多只纸盆式扬声器。

一般音柱是在垂直方向顺序装入4~10只纸盆式扬声器。

这种安排造成垂直方向很强的方向性，高频的指向性表现得更加突出。

音柱特别适合用在回声较大的建筑物，如教堂、大型车间等。

音柱声柱指向性示意图声柱是多只扬声器经排列组合并同相连接而成的。

声柱的指向特性在水平方向与单只扬声器差不多，但在垂直方向则有很大改善。

它在水平方向象扇子那样铺开，但在垂直方向上出现较强的指向特性，形成近薄远厚的“盘子”状立体辐射效果。

将声柱安装在舞台台口附近，将这个“声盘”指向听众，声束以很强的声能辐射至观众厅后排，前排则因扬声器的竖向距离不同引起的相位差而互相削弱，可能比起单只扬声器在此处的声压更低，这就使得音场的直射声分布趋于均匀。

声柱的水平方向不应“聚束”，应该有较大的水平辐射角，以使得音场在左右方向能比较均匀。

音柱型扬声器通常指的是4~10只纸盆扬声器成一直线排列组合在一起。

特色是在传送水平方向的声音时，扬声器的放射角与一个扬声器的放射角相同，而在传送垂直方向的声音时，扬声器的放射角则随扬声器的组合而加大，尤其在高频率声音时，音束能够呈一定方向传出。

音柱型扬声器垂直控制声音的效果相当有效。

在混响情形较为严重的环境里，音柱型扬声器可以将声音有效集中传给听众，减低传到墙壁之后反弹的情形发生。

声柱的特点就是它在垂直方向上有较强的指向特性、声柱越长，声束越窄，能量越集中，指向性越强。

当声柱长度固定时，频率越高，则声束越窄，指向性越强。

声柱按不同结构可以形成多种规格。

"声盘"面积越小，则聚束效果越强，指向性越尖锐，轴上的灵敏度也就比单只扬声器高很多。

声柱在主轴上的声轴效率比单只扬声器高。

一般说来，组成声柱的扬声器数量越多，主轴上的灵敏度就越高，声辐射的距离就越远。

合理控制声柱的悬挂高度和俯角，可以使得声场比较均匀清晰。

由于声柱的总额定功率是单只扬声器的好几倍，同时由于声轴方向的聚焦作用，使灵敏度成倍提高，对远距离扩声更为有效。

声柱的低频辐射效率与单只扬声器相比大为提高，从而增加了低频响应，丰富了音色。

利用声柱的指向特性，将传声器放在主声束以外（即沿声柱两端的上下方向发声最轻），声压最弱的位置上，可以改善啸叫现象，提高了传声增益。

在混响时间较长的场所，使用声柱可以大大提高声音的清晰度。

声柱的指向性随频率的降低而削弱。

亦即低频时的指向性很差。

因此，应改善声柱的垂直指向性，即使得高频时的指向性削弱，而增加低频时的指向性。

通常可将声柱分成高低频段，接以分频网络，使长声柱发低频声，短声柱发高频声以改善其频率响应。

或者是采用一些重要会场常用的方法，在lkHz以上的频段用一只高频号筒扬声器分开来发声，以改善高频指向性和高频段的音色。

利用声学滤波器原理，在声柱面板上覆上一层厚度逐渐变化的吸音材料(如超细玻璃棉)，利用它对中、高频吸音大，而且厚度越大吸音效果越好的特点，在声柱两端加厚，中间渐薄，这样构成的声柱，它的有效长度就与频率有关，随着频率的升高而变短，从而改善声柱的频率响应。

将声柱的形状改成凹曲形或凸曲形，使高频主声束散开，外形曲率半径越小则散开角度越大，通常取曲率半径R=2L，这种改变声柱几何形状的方法最简单，采用较多。

但是不幸的是，低音频率不象高音频率那样直线前进，而又扩散角度较广。

在混响环境较为严重的空间里，低音频率的较广扩散角度可能造成声音相互干扰，而声音清晰度变差。

当麦克风与扬声器同置一室时，也可能会产生回授啸叫的情形。

声柱除了垂直方向的指向性上存在一些缺陷需采用上述方法加以改善外，在水平指向性上也同样存在着。

这些困扰可以借助音调控制器或均衡器的帮助而获得解决。

以降低低音频率的音量，帮助演说声音清晰，但是对于音乐重现则有负面的影响。

使用飞利浦制造的改善型音柱扬声器则是另一个较佳的选择。

在上述环境，这组产品能够改善低音频率，即便环境嘈杂，仍能获得最佳的音效。

号角扬声器单只扬声器上各个扬声器的安装角度，也可以根据声波绕射原理，将声柱箱面板上的扬声器孔开成矩形狭缝，以改善高频段的水平指向。

如上所述，声柱作为重要的扬声设备至令仍在不少场合得到广泛应用。

3、号角式扬声器号角型扬声器与纸盆型扬声器不同在于，声音在振动薄膜片之后，经由号角状外壳放送出来。

所产生的声音强而有力，集中传达至远距离听众。

由于号角型扬声器材质能够防水，适合户外使用，在特别需求的场所，可以扬声器组合的方式组合而成。

号角式扬声器的声束也是锥形的，但其辐射角比纸盆扬声器小（一般是40~50°），由于声束窄，因而具有更大的声压和传声效率，传声距离更远。

大部分号角式扬声器是防雨的，因此适用于各种室外场所，如工业、运动场、交通、货场等。

同时也适用于车辆船舶上。

号角式扬声器的常用功率为5~25W。

发声效率可达5~20％左右。

其中折叠式号筒扬声器，高频响应差，高频端频率至5kHz左右。

高频号筒扬声器的高频响应较好，可达10kHz 以上，但这种扬声器不适合于800Hz以下的低频声音，输入低频信号时，将因振幅过大而损坏扬声器，因此高频号筒扬声器不能单独使用，必须通过分频器才能与低频扬声器联用。

号筒扬声器可以根据不同的指向特性要求设计出不同形状的号筒，一般来说号筒扬声器的灵敏度较高，水平指向性好，音质较好。

多号角式扬声器应用在体育场等空旷场所，可将扬声器设计成为多组式安装，保证全部观众席得到覆盖。

号角式扬声器频响较窄，所以不适合高质量播放音乐的要求。

但在有腐蚀性或抗损坏要求高的环境中，它们的作用是腔体扬声器无法代替的。

由于号角型扬声器的频率范围相当有限，不利于传送高低音，故不适合传送音乐。

但是如果与纸盆型扬声器共用，或搭配均衡器与音调控制器使用，则可以弥补上述缺点。

二、扬声器的主要技术特性1、标称功率：标称功率为可长期安全工作的功率（W或VA）。

其短时过载能力为标称功率的1.5~2倍（有些产品更高）。

2、阻抗：扬声器输入端的测量阻抗，它随输入信号的频率而变化。

一般扬声器上标印的是指在400Hz时的测定阻抗。

小口径扬声器的阻抗一般大约为音圈直流电阻的1.05~1.1倍，大口径扬声器为1.1~1.5倍。

3、频率响应及有效频率范围：输入不同频率的规定电压时，扬声器发出的声压或声强的变化称为扬声器的频响特性。

在频响曲线上，不均匀度15dB之间的频响宽度称为有效频率范围，它是扬声器重放工作时的主要频率范围。

为了使重放声音的频率失真小，有效频率范围应宽，其间曲线越平滑，则重放声音的声调和音色就越接近原音的声调和音色。

4、平均特性灵敏度：扬声器在规定功率输入时，在0°轴l米处的声压值称为灵敏度，灵敏度与频率有关，通常取有效频率范围内的算术平均值，以平均声压(Pa)或平均声压级(dB)表示，即产品说明书绘出的平均特性灵敏度。

各种声音的分贝数5、失真度：一般指非线性谐波失真，扬声器的标注失真度一般是指额定功率下的最大失真度，因为扬声器对声音的各种频率谐波的失真程度是不同的。

一般100mm以上的纸盆扬声器的失真度＜7％，折叠式高音号筒扬声器的失真度＜15％。

6、指向特性：扬声器发声时空间各点声压级与声音辐射方向的关系特性，亦称幅射指向性。

指向特性是以辐射角的大小来标志的，辐射角是指在指向性曲线图案中，声压级比主轴降低6dB时的角度，即所谓的6dB辐射角。

扬声器的指向特性与频率关系甚大，频率越高，辐射角越小，即指向性越强。

一般小于250~300Hz时指向性就不明显了。

扬声器在各种频率下的辐射角取决于扬声器的直径。

相同频率时，直径大的扬声器的指向性比直径小的扬声器的指向性更强。

三、扬声器的选择标准选择合适的扬声器要考虑多种因素，如：用于室内还是露天，播放讲话还是音乐，应用场所的声学条件，输出功率多大等等。

扬声器的选择主要决定因素是其使用功能和安装环境。

用于语音广播的扬声器和用于音乐还原的扬声器要求有所不同，主要在于讲话的频谱在500~5000Hz，而音乐的频谱在高低频都要宽得多，一般是100~16000Hz，在选择扬声器时一定要考虑这项技术指标。

但如果仅仅是需要背景音乐，频带稍窄也问题不大。

一般在远距离传输广播系统中都采用较高的传输电压，因此其配套的扬声器必须使用匹配的变压器，将电压降低使用。

许多扬声器自带有匹配的变压器，其初级有抽头，可选择不同的功率输出。

低阻抗扬声器不需要用变压器，但使用中一定要注意阻抗匹配的问题。

1．扬声器的功率处理能力是以瓦特（watts，W）计算。

最大功率6瓦的扬声器能够承受来自扩大机6瓦的输出。

2．扬声器的灵敏度称之为声压（SPL）。

声压的计算是以一公尺为距，当扬声器承受1瓦，1000Hz的声音时所测得之值。

3．如先前所言，声压的单位是以分贝来表示。

4．每当扬声器的输入功率加倍，声压值会增加3分贝。

因此，如果知道扬声器的灵敏度，则可推算在任何输入功率下的声压。

也就是说，如果扬声器的灵敏度是99分贝（1W ／1m），那么增加1瓦输入功率，声压值就会增加3分贝，达到102分贝。

当输入功率增加为4瓦时，声压即增为105分贝。

当输入功率增加为8瓦时，声压会增为108分贝。

以此类推，直到达到最高输入功率为止。

5．如果两个扬声器并排靠放，并接收相同输入讯号，则听众所接听到的声压会较从单一扬声器所接收的声压高出6分贝。

这种现象不受扬声器的输出功率大小影响，也就是说，只要扬声器的数量加倍，则声压就会增加6分贝。

6．如果相同输出功率的扬声器以相距一公尺以上距离间隔放置，则声音到达听众处会有相位的差异，且扬声器的数量加倍时，声压仅会增加3分贝。

7．由上述情况可以了解，假设距离扬声器1公尺处所接收的声压是112分贝，则距离2公尺处的声压是106分贝，减少6分贝。

4公尺处为100分贝，以此类推。

意即距离扬声器愈远，声压愈低。

而与扬声器的距离一旦加倍，声压就降低6dB。

此处假设的情况是直接的声音，并未将反射声音计算在内。

8．至今，扬声器的量测仍是以1000KHz为测试音．在极坐标图上，我们可以发现，在扬声器正面（0L）声压值受频率的影响。

9．一般而言，演说声音的频宽介于500－5KHz之间，而音乐的频宽则介于100－10KHz 之间。

由于频宽会影响涵盖范围的计算以及扬声器的选择，所以必须加以了解。

10．在播出演说内容时，4KHz八音度带影响声音的清晰程度。

由于通常我们计算扬声器的涵盖范围时，都是以扬声器在4KHz的轴射角作为我们计算的参考。

11．我们在计算声音声压涵盖范围时，通常都是以离地1.2米的高度为基准（一般人耳朵的高度）。

舒适的交谈声压平均在65分贝，而背景噪音须非常地低。

但是，大多数的场所背景噪音都非常嘈杂。

12．在环境较为嘈杂的地点，例如工厂或机场，声压值的计算必须将背景杂音计算在内。