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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)經(jīng)過每倍頻程12dB斜率的具有巴特沃茲濾波器響應(yīng)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(yīng)為2：1（即峰值因數(shù)為6 dB）。制造商應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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?zāi)茼樌ㄟ^；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(fù)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(yù)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。《規(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(yīng)。揚聲器系統(tǒng)的覆蓋角一頻率響應(yīng)應(yīng)包括水平覆蓋角一頻率響應(yīng)和垂直覆蓋角一頻率響應(yīng)。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。