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公共广播系统的传声器和扬声器
发布日期:2019-6-4   点击次数:

1、 公共广播系统的传声器《规范》规定,公共广播信号源设备包括广播传声器 、寻呼器、警报信号发生器、调谐器、激光唱机、语声文件录放器 、具有声频模拟信号录放接口的计算机及其他声频信号录放设备。 其中, 广播传声器是最重要的必备品,其特性应符合语言传声特性 ;而且在众多信号源设备(如果有)中,应保证“传声器优先”,即至少有一只广播传声器处于最高优先级。 所谓最高优先 , 是指该传声器 的信号 能 自动覆盖其他信号源设备提供 的信号 ;包括能 自动覆盖警笛 , 因为 当有 突发公共事件时 ,现场指挥员有可能需要打断警笛进行指挥。

传声器有许多特性 ,主要有灵敏度、指向性、频响、阻抗、等效噪声级 、 过激励特性等。其中与“语言传声”相关的特性主要是“频响”。许多人以为,传声器的频响范围越宽、越平直越好。其实不尽然,应视使用场合而异 。 就语言传声来说 ,传声器低频分量不宜太多 ,否则可能由于厅堂混响而导致语言可懂度恶化 。而把 1-10kHz分量适当提升,则有利于提高语言清晰度。另外 ,普通话的平均声谱高端大体不超过 8 kHz . 故作为语言传声用的广播传声器 ,其频响不必超过10kHz;反之,仅有利于环境噪声的窜入 。据此,《规范》建议:“ 广播传声器及其信号处理电路的频率特性宜符合《应急声系统》GB/T 16851 的规定”。 该规定如图所示。


广播传声器频率响应的容差域


2、 广播扬声器概述
在电声界,除扬声器单元外,实用的扬声器均被称作“扬声器系统”。因为绝大多数能实际应用的扬声器都会被置于音箱或波导之中,从而形成为一个“系统”。那么,公共广播系统中的扬声器是否也应称为“广播扬声器系统”呢?在《规范》编制过程中,这个问题也曾进行过讨论。关键是安装在天花板上的“天花扬声器”。许多(不是所有)“天花扬声器”都没有附加的音箱(后罩)或波导,整个天花板就是一个“无限大障板”, 天花板及其内腔就是“音箱”。通常在同一个天花板上会安装不止一个天花扬声器。那么,每个天花扬声器算是一个系统,还是所有在同一个天花板上安装的扬声器同天花板组成一个系统呢?因此,把公共广播系统中的扬声器定义为“扬声器系统”,可能会引起歧义 。所以摒弃了“系统”二字,称之为“广播扬声器”。

由于广播扬声器同广播功率放大器之间的距离通常较远 ,为了减少广播线路的传输损耗 ,广播扬声器通常工作于“高电压/小电流”状态 ,是“ 高阻抗” 扬声器 。早期的广播扬声器须配接 阻抗变换用的“线间变压器”,但这种配置方案已被淘汰,仅偶然见于过时的设计文件中遗憾的是 , 有些招标文件仍然提出这种过时的要求 )。现在的广播扬声器都已把线间变压器内置于广播扬声器总成之内, 并在其输入端子标明适用电压和额定功率。广播扬声器的适用 电压等级为70 ,100 ,150,200 ,250 V(级差约 为 3 dB)。只要广播线路的额定传输 电压同广播扬声器 的适用 电压相符 即可配接 ,不必计算其阻抗。 但须注意 , 同一对广播线路上所有广播扬声器额定功率的总和 , 不应超过该广播线路的功率容量(详见《规范》)。

在有源终端公共广播系统中,可能配置“有源广播扬声器”(俗称有源音箱 )或 网络扬声器(俗称 IP 扬声器),这时“ 有源广播扬声器” 总成之内还会 内置功率放大器(及解码器)。 在这种情况下,“有源广播扬声器”将不接受高电压广播功率激励 ,而只接受0dB 级的小信号激励 。

3、 广播扬声器的配置
由于公共广播系统的服务区通常较广,所以通常需用大量的广播扬声器 , 按“分片覆盖”的原则 ,分散配置在广播服务区内,以保证服务区内的
“应备声压级”[5-6]达到《规范》要求。

广场及面积较大且高度大于 4m 的厅堂等块状广播服务区 ,也可根据具体条件选用集中式或集 中分散相结合的方式配置广播扬声器。

公共广播室外服务区听音点的声压级,可大致按点声源自由场声压级公式进行估算
 SPL=L+l Olg P-201gr (1)
式中,SPL 为公共广播服务区听音点的声压级 , 单位dB ;L 为广播扬声器的灵敏度级 ,单位 dB/(l W-l m); P为馈给广播扬声器的功率 , 当配置正确时 ,就是扬声器的额定功率 , 单位 W;r 为听音点与广播扬声器之间的距离,单位m。

当广播扬声器具有较好 的指 向特性时(如号角扬声器),在其辐射轴线附近区域 ,可在式(1)的计算结果上加上其指向性指数值(dB) 。
广播扬声器(或广播扬声器群组 )的覆盖范围宜尽可能不互相重叠 ,以免发生严重的梳状效应 。 但绝对不重叠是不可能的 ,只是应避免多个广播扬声器同时指向同一个地区 , 因为严重的梳状效应将导致语言可懂度恶化。 实际上 , 仅就声压级而言 ,2 个扬声器重叠覆盖的边界 区 , 邻区扬声器会有 3 dB 左右的贡献(理想 条件下 ,2 个相 同的扬声器覆盖同一个听音点,可使声压级提高 6 dB)。 必须指出,以上讨论仅适用于工程
“估算”。2个扬声器边界重叠区的声级分布是相当复杂的。

室内听音点的声压级还 同混响时间等因素有关 。由于反射声群的贡献 ,在扬声器的有效覆盖范围内, 室内听音点的声压级将 比式(1)计算的结果大 , 笔者不打算进行详细的讨论。 但就简单的工程应用而言 , 为保证满足《规范》对“ 应备声压级” 的要求 , 还可大致按 以上的讨论进行估算。

4、 广播扬声器的安装架设
《规范》对广播扬声器的安装架设也提供了指引,其要点是:

(1) 广播扬声器的声辐射应指 向广播服务区 ;
(2) 当周 围有高大建筑物和高大地形地物时,应避免由于广播扬声器的安装不当而产生回声 。
(3) 广播扬声器的安装 固定必须安全可靠。安装广播扬声器的路杆 、桁架 、 墙体 、 棚顶和紧固件必须具有足够的承载能力。
关于这一条文,有个值得一提的相关案例 :2008年春运曾遇到严重的冰雪灾害,广州火车站滞留旅客数以10万计 ,急需大功率广播扬声器协助疏导 , 当时计划在指挥警亭顶上架设4只大功率号角。考虑到《规范》的指引 , 工作人员检查了警亭的承载能力 ,发现架设4只大功率号角将导致承载过荷 , 而现场又不便于加固, 于是果断减少了1只 ,从而消除了隐患。
(4)室外广播扬声器应注意雨、雪防护。
其余详见《规范》。


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