公共广播系统中扬声器配置及相关注意事项

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时间:2018-10-22

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 众所周知,每当需要传输的功率一定时,传输电压越高则传输电流越小,传输损耗也越小,传输距离越大。定压式公共广播系统正是基于此原理,采用较高的电压可将信号传输到较远距离,对较远距离、较广区域进行广播。由这种特性,定压式广播系统被广泛地应用于大型商场、写字楼、学校、车站、机场等场所,作为背景音乐、业务广播以及火灾广播等公共广播系统。

 1、声场及扬声器:由于公共广播系统不同于歌舞厅或剧场,主要是用于背景音乐、语言扩声。而正常人能清晰听到的公共广播系统声压级在70dB左右(环境噪声为50-55dB)就比较合适。对于公共广播系统的频响范围等指标要求也不像舞厅、影院、演出那样高,目前国家尚无标准。一般来说,公共广播系统的指标接近或达到“厅堂语言扩声二级标准”就可以满足要求。声压级的计算与许多因素有关,但主要是和输入功率、声源距离、扬声器的灵敏度有关,其计算公式也较多、较复杂,但自由声场公式较为简洁:

 10lgP=LP+201gR-Lo ①式中:P—— 扬声器的需要功率(输入电功率,W)Lp—— 供声范围内要求声压级 (dB)R—— 扬声器至听音者的距离 (m)Lo—— 扬声器轴向灵敏度 (dB / W / m)

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 例如,当扬声器的灵敏度为91dB,扬声器至听音者的距离为5m,要求声压级为75dB。用以上公式可求得P=0.63W。

 由式①中可以看出人耳到扬声器的距离每增加一倍,公共广播系统声压级将降低6dB;同时也可以看出,扬声器的灵敏度下降3dB,要想达到同样的声压级,输人功率必须增加一倍。这一点比较重要,但常常被人们忽略。因为通常人们在实际工程中(特别是不大的工程中),往往是不进行计算的,选择设备仅仅是考虑扬声器的额定功率以及与功率放大器的配合,而忽略了公共广播系统扬声器的灵敏度、声压级与距离的关系,这样做出的工程,有时效果不是很理想。

 比如:学校30-50人的教室广播,采用1只灵敏度比较高的3W壁挂音箱就可以了。但如采用低灵敏度的公共广播系统音箱,有时常常难以满足要求,或者增加投资。

 因此,定压扬声器应选择灵敏度较高(最好大于90dB),同时额定功率大于输入功率以及各个扬声器并联后总阻抗大于功率放大器额定负载阻抗。

 在广场、学校、楼宇等不同场所,选择定压扬声器的形式有所不同。定压扬声器往往根据其不同用途,而设计成吸顶扬声器、花园草坪扬声器、壁挂式扬声器及各类室内外音柱。

 商厦、楼宇通常采用吸顶式公共广播系统扬声器,用于背景音乐、业务广播及消防广播。对于吸顶式扬声器的选择除注意额定功率、灵敏度、频率响应等技术指标,还要考虑扬声器的辐射角及分布位置。如目前大多数厂家生产的吸顶扬声器辐射角大约是900。在天花板上布置扬声器,其间隔与房间的高度及设计要求的声场声压级有关。扬声器排布间距小,声场均匀,但投资大。通常各扬声器间距大约等于扬声器辐射角在假想人耳高度平面的投影直径。因此,一般天花板高度为3~4m,扬声器间距为6-8 m,覆盖面积达30-50m2。对于要求较高的、较复杂的场所,目前已经有些分析、计算软件,通过计算机能够精确地分析计算吸顶扬声器的数量及分布。

 花园扬声器是用于露天场所,全天候设计,一般功率为10~25W。实际使用时扬声器间距在10~20m,根据背景噪声可适当调整分布间距,声压级计算同样可参照式①。但花园扬声器最好安装在混凝土底座上。在许多场所常常还采用音柱与吸顶扬声器混合布置方式。音柱较吸顶扬声器频响、声压级和指向性更好,且施工简单。而分散布置的吸顶扬声器则声场均匀,混合布置可互为补偿。

 高噪声、潮湿的场所,应采用号角扬声器,其声压级应比环境噪声大10~15dB。

 对于消防报警公共广播系统的扬声器,应具有防火性能。在走廊、通道等公共场所,兼顾消防报警的吸顶扬声器额定功率不得小于3W。业务广播、背景音乐、消防报警广播合用的系统中,除必须能够强制转入火灾事故广播状态,与火灾事故广播合用的扬声器,现场不得装设音量调节或控制开关。

 2、功率放大器:定压式功率放大器与负载的配合,理论上只要大于或等于扬声器额定功率即可,但由于定压广播系统传输距离较长,考虑到线路的损耗和可靠性,实际使用中功率放大器配备都留有一定富裕度,一般情况下,按 P≧1.25Po (P为功率放大器的输出功率;PO为该功率放大器所连接的扬声器总功率)进行配置。也可按以下公式计算:P = K1K2ΣPO ②式中:P——功率放大器输出总电功率 (W)PO—— KiPi ,每分路同时广播时最大电功率Pi——第i支路的用户设备额定功率Ki——第i支路的同时需要系数(服务性广播客房节目,取0.2~0.4;背景音乐系统,取0.5~0.6;业务性广播,取0.7~0.8;火灾事故广播,取1.0)K1——线路衰耗补偿系数(线路衰耗1dB时取1.26;线路衰耗2dB时取1.58)。K2——老化系数,一般取1.2~1.4。

 由于定压式功率放大器的工作特点,在阻尼系数、瞬态响应、抗冲击、单声道等设计与舞厅专业功率放大器还是有所区别。特别在瞬态响应、抗冲击等方面不及舞厅专业功率放大器。许多地方的公共广播系统音响设备没有专人使用管理,且操作人员专业知识不足。因此,即使功率放大器按P≧1.25Po配置,有时也还是发生损坏。为此,可以引入专业周边器材来进行补偿,使系统更为可靠。

 例如:某商厦定压广播系统功率放大器按P≧1.25Po配置,总功率2500W,完工后业主认为系统听音效果不错,但不久发生数次功放损坏。究其原因是由于无专业人员操作、操作人员更换频繁、常发生手击话筒试音、开机顺序颠倒等不正确操作所致。加人一台专业压限器后,至今未发生功率放大器损坏问题,系统工作稳定。

 业务广播、背景音乐与火灾广播合用的系统,功率放大器除按P≧1.25Po或式②进行配置,还应按每一区域(一层)配置一台或配有带分区功能的功率放大器;同时,还应按火灾事故广播的最大区域中扬声器计算功率总和的1.5倍进行备用功率放大器配置,或根据广播的重要程度配备备用功放。 定压式功率放大器也有纯后级与合并功放之分。一个较大规模的使用多台后级功率放大器广播系统,必须配置音频分配器;前置放大器输出的信号经过音频分配器分配放大后,再馈送至每一台后级功率放大器,这样才能保证信号电平、阻抗的良好匹配。而后级功率放大器则分别驱动所带负荷,功率放大器绝不可任意并联。对于简单的、仅用一台功率放大器的场所,则可以选择合并式功率放大器。

 3、电源、线路敷设及接地:公共广播系统应有一路交流电源,宜由配电箱专路供电,当功率放大器设备容量在500W以上时,应在广播室设独立配电箱,交流电源电压偏移不应大于10%。交流电源的容量一般为广播系统设备的交流电源耗电容量的1.5~2倍。带有火灾事故广播系统,应按一级负荷进行配电,此外,可按坚持10min火灾事故广播的容量配置直流电源。

 在公共广播系统工程施工过程中,人们往往将注意力集中在相关的器材配套上面,而忽略了对广播传输电缆的选择。其实,对于一个公共广播系统工程来说,要获得令人满意的音响效果,除了应配备高质量的广播器材(功率放大器、扬声器等)以外,广播传输电缆的好坏在一定程度上也影响着声音的质量。

 由于平行喇叭线存在着线间寄生电容,因而不适宜远距离传输广播信号,否则将衰减声音的高频部分,容易造成高音不清晰、发闷等现象的发生。双绞线可以有效地克服线间寄生电容,远距离传输广播信号应选用双绞护套线。 带屏蔽的双绞护套传输电缆,由于屏蔽网的作用,能有效地防止广播电缆对同管敷设的其他电缆的辐射影响,更能加强电缆的抗拉伸性能,尤其适用于长距离敷设。

 广播传输电缆除了应选用双绞线以外,对线径也有一定要求。理论上讲,线径愈粗,线路传输损耗愈小,但是随之而来的问题是,工程造价上去了,施工难度加大了。权衡利弊,综合考虑性能价格比,广播传输电缆可以参照下列标准选择:

 主干电缆0-500m(垂直敷设)屏蔽双绞护套电缆截面积2×1.5 mm2

 主干电缆支干电缆主干电缆0-500m(水平敷设)0-300m(水平敷设)0-1000m(垂直敷设)双绞护套电缆双绞护套电缆屏蔽双绞护套电缆截面积2×1.5 mm2截面积2×1.0 mm2截面积2×2.5 mm2

 主干电缆0-1000m(室外敷设)屏蔽双绞护套电缆截面积2×2.0 mm2

 主干电缆0-2000m(室外敷设)屏蔽双绞护套电缆截面积2×2.5 mm2

 主干电缆0-3000m(室外敷设)屏蔽双绞护套电缆截面积2×4.0 mm2

 定压公共广播系统传输线路宜采用穿铁管或阻燃PVC管敷设方法,且不能同其他线路同管敷设。定压广播传输线路在室外敷设时,当穿越道路时,对穿越段应穿钢管保护。此外,定压广播传输线路不宜采用一般的音响扬声器线或音频屏蔽线,因其绝缘强度及耐受温度均不高。 广播室所有器材都应装配在19英寸标准机柜上,并且设置工作接地和保护接地装置。若单独设置专用的接地装置,接地电阻不应大于4Ω;接至共同的接地网,接地电阻不应大于1Ω。