大型扩声用音箱系统及性能前期预测

大型扩声用音箱系统及性能前期预测

苏捷

四川湖山电器股份有限公司四川绵阳621000

摘要：音箱系统是扩声系统的一个重要组成部分,是重放声音信号的终端设备。在正常工作条件下，音箱系统的性能比较稳定。由大量音箱组成的大型扩声系统，音箱本身和音箱之间存在大量的干涉，导致音色难于保证。本文论述了音箱系统在扩声系统中的重要性，扩声系统的安全性和合理布局,以及多功能声学预测软件对扩声系统合理性的快速前期预测功能。

关键词：系统设计大型扩声用音箱；

1前言

扩声系统包括扩声设备和声场组成，主要包括声源和它周围的声环境，把声音转变为电信号的话筒，放大信号并对信号加工的设备、传输线，把信号转变为声信号的扬声器和声学环境。

成功的扩声系统必须要具有足够响度和足够的清晰度，并且能使声音均匀地覆盖听众，而同时又不覆盖没有听众的区域。

大型扩声包括剧场、歌剧院、戏剧院、礼堂、体育场馆和大型演唱会等的扩声,这类扩声系统要求较高,就是覆盖面积要大、声压要高、音质要好。对于有的场馆还制定了相关的部标准和国家标准,如:《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25—86)、《演出场所扩声系统的声学特性指标》(WH/T18—2003)等,需要达到的声学特性指标,如最大声压级、传声增益、声场不均匀度、总噪声级等也有明确的规定。

大型扩声系统由于音箱功率大且数量多,必然导致大量的音频干涉。即使大型厅堂的混响时间在合理的范围内,采用了最新的辅助声学设计软件进行设计,按国家标准的测量方法进行测量后,各项指标也能达到要求,可音响效果往往也会不理想,即主观听感不好。合理地选择音箱、组合音箱系统以及对音箱系统的合理性进行性能前期预测,将对现场系统音响效果带来直接好处。

大型扩声场所大型扩声系统的安全性是最基本的要求，是现场扩声效果的保障。

2扩声系统的安全性

首先，音箱本身吊挂系统的安全性。不管是哪种方式的吊挂安装确保音箱在使用过程中不能因震动从高处掉落都是最基本的保证。

其次，扩声系统声音变化大，意外情况多，在调音时稍一疏忽，就有可能导致功率放大器或音箱的烧毁，造成不必要的损失。在系统设计和调音时我们要了解哪些因素会使系统出现安全问题，以便注意采取各种措施，进行前期预测和预控，尽量减少设备烧毁甚至人员不安全情况的发生。

我们总结了以下这些因素

2.1电压过高烧坏功放电源，导致功放无法工作。

2.2信号失真出现方波，喇叭音圈处存在短路发热状态，导致烧坏喇叭。

2.3信号过载功放无法提供更大的放大电源，从而输出方波使喇叭和功放长期处在放热状态，造成喇叭和功放烧坏。

2.4话筒啸叫，（其实就是信号过载的过程），是造成烧坏喇叭和功放的最常见原因。话筒最易啸叫的的顺序分别是音箱系统的高音/中音/低音。

2.5处理器分频不合理（或者音箱系统本身的无源分频器分频不合理），功放与音箱不匹配等也会烧功放和音箱。

2.6设备进水、金属物或油污造成短路会烧坏功放。

2.7扩声系统开关机顺序混乱会产生瞬间过载自激信号，从而导致功放和音箱烧坏。

2.8设备散热不好造成设备内部急剧升温使元器件被击穿造成设备烧坏。

2.9天气寒冷干燥的地方产生静电会产生过载信号通过设备自身的电路进行放大轻者烧坏功放和喇叭，重者因机壳带电让人触电而亡。

3音箱系统设计合理的重要性

我们了解了上面总结出的扩声系统的安全性问题，那么就要针对这些问题进行音箱的前期预测预控。并且音箱系统是将放大的音频信号转换成声能信号的终端设备,要有好的音响效果,必须要有高质量的、结构合理、电声可靠、适合使用场所的音质音色的音箱。

首先是结构的安全性，吊装装置对音箱本身以及由于震动附加的承重要有余地，不能由于震动导致音箱散架或者承重不够的高空掉落安全。其次是音箱的电声安全性，因为存在系统的安全隐患，在设计音箱时要考虑音箱本身在系统中不安全时的自身保护保障，比如设计高音PTC自保护电路，高中低音分频点合理的设计，模拟系统使用的试验验证等。在音色音质方面，所谓高质量的、的音箱是指在可用频率范围内,具有频响特性平直,全频相位校正、电声转换效率高、声能辐射控制好,而且不会产生箱体共振的音箱。对于单只音箱来讲,由于高、中、低音扬声器在音箱体的前后发声位置不一致，多只扬声器发出的信号到达听众所经过的路程不同,传播时间有差别,会产生相位失真,仅通过无源分频器或普通有源分频器完成音箱的全频段相位校正是比较困难的,这也会导致音色的偏差；声能辐射控制较差的音箱不能把声能有效地辐射到指定的观众席而散射到厅堂的侧墙、后墙、天花和楼座栏干的前墙等区域,这些区域面把声音又反射到观众席和其它墙面,造成多次反射声,会影响厅堂的音响效果。这些都需要在音箱系统设计时，模拟使用场所，通过声学软件测试调整。

4系统设计的重要性

音箱系统是扩声系统的终极表现设备。一个完整的音响系统，从传声器拾取声音到音箱重放，中间经过了很多环节。其中传声器的设置，调音台及周边设备的应用，受节目内容和表演形式的影响变化较大。本文主要讲一下体育场馆内音箱的布置。目前，在体育场馆内从事的文艺活动主要是演唱会、文艺演出和运动会等大型表演。由于表演形式的不同，它们对音响系统的要求也就不一样，音箱的布局也不尽相同。

本文仅以演唱会和文艺演出为例来阐述，这种表演形式多数是在场地的一侧搭建舞台，场地内坐观众，三面看台坐观众。在流行音乐会和摇滚演唱会中，歌迷和观众的尖叫声以及激动的欢呼声有时可达到100dB左右，甚至更高，因此要有足够的功率储备和足够大的声压级来满足演出的要求。那么到底需要多大的功率、多大的声压级呢？这里有一个平衡点的问题。

主音箱塔的高度取决于观众席的高度和演出使用音箱的指向性、灵敏度等因素，通过数学计算能够得到我们想要的参数。现在很多厂家开发出了很多计算机辅助设计软件，只要将观众席的高度、控制台距音箱的距离、场内观众距音箱的距离等数据输入电脑，计算机会自动给出音箱吊装的高度、角度、覆盖区域以及大概的声压级，这大大方便了音响设计师的设计工作。

距离对于声音的传播有较大的影响。随着距离的增加，声音就会减弱，尤其是高音。因此造成声音的清晰度下降，使人听不清。在体育场，通常通过搭建延时补声音箱塔（DelaySpeakerTower）来解决这个问题。延时音箱塔的声音要调整到大小适度，既要增加声音的清晰度和力度，又不能喧宾夺主，让观众感觉到声音是从延时音箱塔发出来的，这一点是现场操作的音响师应该注意的问题。

对于这种大型场所,需要特别强调的是系统的安全性和可靠性。本文前面专门就安全性因素做了总结。在调试系统时就要模拟这种大型场所的现场做调试，比如系统要有足够的功率储备和一定的灵活性，传声器必须使用无线传声器时频率的干扰问题一定要解决好，杜绝啸叫对音箱系统的影响等等。

5结束语

随着人们生活水平的日益提高，文化生活的需求也日趋多样化。大型文体活动需要大型演出场所，因此，体育场馆成为大型文艺演出的首要选择。现在，体育场馆的功能已经不仅限于进行体育赛事，而且开展大型文娱活动，包括综艺晚会、大型演唱会,、甚至演奏交响乐。由于体育场馆的建筑特点，在大型演出中必须采用扩声系统才能达到满意的视听效果，这就对演出的音响设计提出了更高的要求。

参考文献

[1]《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25—86).

[2]《体育馆声学设计及测量规程》(JGJ/T131—2000).

[3]《厅堂体育场馆扩声系统设计规范》GB/T28048-2011.

[4]《剧场等演出场所扩声系统工程导则》WH/T25-2007.