對《演出場所擴聲用揚聲器系統(tǒng)通用規(guī)范》部分聲指標的說明

宋鳴 華子興

[摘要]詮釋文化行業(yè)標準WH/T75-2016《演出場所擴聲用揚聲器系統(tǒng)通用規(guī)范》中涉及的功率、覆蓋角等聲指標。

[關(guān)鍵詞]標準；WH/T 75 - 2016：演出場所；揚聲器系統(tǒng)；擴聲；功率；覆蓋角

文化行業(yè)標準WH/T 75-2016《演出場所擴聲用揚聲器系統(tǒng)通用規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）是中國唯一一部揚聲器系統(tǒng)的標準，它規(guī)定了演出場所擴聲用揚聲器系統(tǒng)的分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志和包裝、貯存和運輸；適用于演出場所擴聲用揚聲器系統(tǒng)，包括無源揚聲器系統(tǒng)和有源揚聲器系統(tǒng)，其他場所使用的揚聲器系統(tǒng)可參照執(zhí)行。由于線陣列揚聲器系統(tǒng)的主要性能測試方法標準還未制訂，與線陣列揚聲器系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容待定。

測量方法執(zhí)行國家標準GB/T 12060.5-2011《聲系統(tǒng)設(shè)備第5部分：揚聲器主要性能測試方法》（該標準與IEC 60268-5： 2007-致）和文化行業(yè)標準WH/T 58-2013《演出場所有源揚聲器系統(tǒng)主要性能測試方法》。

《規(guī)范》中的揚聲器系統(tǒng)要求涉及到功率、覆蓋角等多項聲指標，以下僅對這兩項聲指標作一說明。

《規(guī)范》定義的無源揚聲器系統(tǒng)為：由箱體或號筒、一個或多個揚聲器單元以及有關(guān)器件如內(nèi)置分頻器、變壓器或其他無源裝置構(gòu)成的組合。

無源揚聲器系統(tǒng)的功率，表示它承受電功率的能力，包括組成無源揚聲器系統(tǒng)揚聲器單元的熱耗散能力、機械和熱承受能力、組成內(nèi)置分頻器電子元件的熱承受能力和熱耗散能力、變壓器的熱承受能力和熱耗散能力（一般而言，應該主要取決于揚聲器單元的熱耗散能力、機械和熱承受能力），具體數(shù)值由試驗方法確定。標準定義四種功率：

（1）額定噪聲功率

（2）長期最大功率

（3）短期最大功率

（4）額定正弦波功率

上述四種功率的定義采用國家標準GB/T 12060.5-2011《聲系統(tǒng)設(shè)備第5部分：揚聲器主要性能測試方法》確定的方法。目前制造商還有采用美國聲頻工程協(xié)會（AES）的方法來確定其功率（以下稱AES功率），JBL是采用此標準的典型代表公司。至于諸如“峰值功率”還是“音樂功率”均無確切統(tǒng)一的定義標準（試驗信號特性、方法）。除由制造商規(guī)定的在額定頻率范圍內(nèi)使揚聲器系統(tǒng)能連續(xù)工作而不導致任何熱損壞或機械損壞的持續(xù)正弦功率外，以下對額定噪聲功率、長期最大功率和AES功率作比較（見表1）和說明。

1）試驗信號的差別

《規(guī)范》定義的無源揚聲器系統(tǒng)額定噪聲功率的特性解釋應符合GB/T 12060.5-2011的18.1的規(guī)定：在不產(chǎn)生熱損壞或機械損壞的情況下所能夠承受的模擬節(jié)目信號噪聲功率，由制造商規(guī)定。試驗裝置如圖1所示。

AES定義的無源揚聲器系統(tǒng)功率：應用制造商所規(guī)定的低頻下限到至少此下限一倍頻帶寬范圍內(nèi)的粉紅噪聲信號驅(qū)動。噪聲信號應經(jīng)過每倍頻程12dB斜率的具有巴特沃茲濾波器響應特性的帶通濾波器，且供給揚聲器系統(tǒng)的噪聲信號的峰值電壓與均方根電壓比應為2：1（即峰值因數(shù)為6 dB）。制造商應標明噪聲信號的截止頻率的上下限（-3dB）。試驗裝置如圖2所示。

粉紅噪聲：等比例帶寬能量相等的噪聲，在頻率橫坐標軸按對數(shù)比例刻度的頻率特性圖上應是一條與橫坐標軸甲行的直線，而在頻率橫坐標軸按等帶寬刻度的頻率特性圖上則是一條縱向值為-3dB/oct的衰減直線。

模擬節(jié)目信號濾波器：符合CJBIT 6278-2012《聲系統(tǒng)設(shè)備概述模擬節(jié)目信號》（IEC 60268-1： 1985中第7章）中的規(guī)定，是一個如圖3所示的無源濾波器網(wǎng)絡(luò)。該濾波器輸入粉紅噪聲，用1/30ct濾波器測量時，計權(quán)功率譜為圖4所示。模擬節(jié)目信號的平均功率譜密度特性與含多種語言和音樂節(jié)目信號的各類節(jié)目源的平均功率譜密度的平均特性很相似。

限幅器：峰值電壓與均方根電壓之比為2：1（即峰值因數(shù)為6dB）。

帶通濾波器：具有上、下限大于12dB/oct斜率的巴特沃茲濾波特性，上、下限頻率設(shè)定應符合無源揚聲器系統(tǒng)的額定頻率范圍。

由試驗裝置很容易看到試驗信號的差異：《規(guī)范》的試驗信號是粉紅噪聲，除需經(jīng)“帶通濾波器”還要經(jīng)過“模擬節(jié)目信號濾波器”的“模擬節(jié)目信號”；而AES的試驗信號是粉紅噪聲，只是經(jīng)“帶通濾波器”的“粉紅噪聲信號”。顯然，“模擬節(jié)目信號”的中頻成分應該比“粉紅噪聲信號”的中頻成分更多，高頻成分則反之。這樣，在同功率情況下，當通頻帶無源揚聲器系統(tǒng)采用“模擬節(jié)目信號”進行功率試驗能順利通過；而采用“粉紅噪聲信號”進行功率試驗時，高頻揚聲器單元很可能會被損壞。

2）試驗時間的差別

《規(guī)范》中的試驗時間規(guī)定為100h，AES為2h。

無源揚聲器系統(tǒng)的長期最大功率：能承受持續(xù)工作時間1min、間隔2min、重復10次的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生永久性損壞的功率。

1）實驗證明，當信號加到揚聲器上，音圈的溫度漸漸升高。對于低頻揚聲器僅在1min內(nèi)溫度的增高能達到穩(wěn)定狀態(tài)，而對高頻揚聲器則在更短的時間內(nèi)溫升就可達到穩(wěn)定狀態(tài)，如圖5所示。這樣，當無源揚聲器系統(tǒng)承受長期最大功率時，揚聲器單元音圈溫度也可上升到趨于最高的平衡值。

2）無源揚聲器系統(tǒng)的長期最大功率對擴聲工程設(shè)計者來講是一個需關(guān)注的指標。當聲場的聲壓變化不是太大（3dB裕量），在考慮揚聲器功率和功放功率配比時，將能達到預定聲壓級無源揚聲器系統(tǒng)的長期最大功率值定為功率放大器的額定功率輸出值。此時，一旦有一個3dB的脈沖信號輸入功放，經(jīng)功率放大器放大而并沒有失真，此放大后的3dB脈沖信號加到無源揚聲器系統(tǒng)上也不會損壞無源揚聲器系統(tǒng)。

2揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角

在設(shè)計聲場所要求的不均勻度時，需要了解采用的揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角特性?！兑?guī)范》中規(guī)定揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角為指向性圖案主瓣兩邊聲壓級比最大聲壓級低6dB的方向之間的夾角。若揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角相對于0°軸對稱，則可表示為以頻率為橫坐標、角度為縱坐標的覆蓋角一頻率響應。揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角一頻率響應應包括水平覆蓋角一頻率響應和垂直覆蓋角一頻率響應。這些有關(guān)揚聲器覆蓋角數(shù)據(jù)對擴聲工程設(shè)計在設(shè)定揚聲器系統(tǒng)的位置和安裝傾角至關(guān)重要。