音响工程中扩音设备与厅堂扩音_1课件

扩音设备与厅堂扩音 6.1 扬声器与音箱 l扬声器 Loudspeaker ：换能器 l电能机械能声能 1扬声器分类 l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 l辐射原理： 直辐式 间辐式（号筒式） l辐射口径：小100mm中200mm大 l辐射频段：低频、中频、高频、全频 l膜片形状：锥形、球顶、平板 l磁路结构：内磁、外磁 2结构原理 l动圈式:FBIL l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。 l扬声器口径尺寸大，低频特性好； l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 。 l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 l灵敏度公式为：EP/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。 l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01米处产 生的声压级大小。 l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 l一般专业用扬声器的灵敏度级约为92 96dB。 2）频率响应 l频率范围不均匀度 l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。 l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 l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： l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）； l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 l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 l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 l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 l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）。 l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 l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。 l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 l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。 l组合音箱由扬声器单元、分频器、衰减器 、箱体等构成。 l根据箱体的声学结构，有： 闭箱式 倒相式 l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。 l有两种分频方式： 功率分频 电子分频 n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） l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。 l声柱的指向性是水平辐射角大， 垂直辐射角小。 应用： l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。 l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。 l舞台上供演员听的音箱叫返听音箱。 6.2 功率放大器 l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。 l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 l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 l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 lBTL功率放大器在理论上功率增加4倍（电 压增加1倍）。 lOCL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。 l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 l定压式：远距离传输信号 任意负载 较高电压 30V、50V、70V、100V、120V、240V l定阻式：常规 固定负载阻抗 4816 l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 l20Hz20kHz，不均匀度3dB，专业用 功放1dB或以下。 2 ）额定输出功率（RMS） l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 l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) lMusic Power Output,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) lPeak Music Power Output,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）。 l(PMPO) (MPO) （RMS） 7）负载阻抗 l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 l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。 lS/N20lgUe/U0 dB 9）互调失真 l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 l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。 l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。 l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 l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。 l即：阻尼系数负载阻抗/输出内阻 l阻尼系数大好，即音箱标称阻抗远大于功 放的输出内阻。 l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。 l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。 l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 l功率放大器工作时的输出功率应等于音箱 的额定功率。 l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。 lPU/R或PUR 6.3 厅堂扩音 厅堂声学特性: l足够的响度 l充分扩散 l最佳混响 l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 l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： l最大声压级： 厅内空场稳态时的最大声压级。 l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。 l传声增益： l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。 l最高可用增益maximum available gain，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。 l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。 l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。 l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。 l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。 l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 l集中式 l分区式 l分布式（分散式） l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。 l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。 l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 l离音箱r米处的声压级为Lp， LpL010lgPe20lgr10lgn L0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） l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： l距离增加一倍，声压级下降6dB； l功率增加一倍，声压级增加3dB； l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 103dB 2）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 l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。 l音乐视听室、舞厅、歌厅多使用立体声 扩声系统。 2）声场 l室内扩声时，混响声可以改善室内声场的 不均匀度。 l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 l接地：音响设备的接地应为1点接地。 l电源：我国音响设备供电系统为220V、