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发表于 2019-4-27
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三.计算要点
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计算音箱的驱动功率
根据各类场所需要的平均声压级,选定音箱灵敏度和听音距离。按照上述公式便可算出系统所需的声场电功率。也就是音箱所需的驱动功率。
① 确定声压级
对于一般厅堂的语言扩声而言,要求达到 75dB左右的平均声压级;对音乐节目的扩声则要求达到85dB左右的平均产压级。考虑到音频信号的动态范围,对语言扩声应考虑留有6dB的裕量、音乐扩声则应考虑10~12dB的裕量,要求较高时应更大一些,一般可考虑18dB的裕量。
对于歌舞厅扩声,一般以原广播电影电视部部颁标准GYJ25-86表中*大声压级值为依据。
声压级LP的确定须充分考虑扩声系统的动态余量。
② 确定音箱灵敏度
计算之前,首先要确定音箱灵敏度。需要指出的是,音箱灵敏度往往和音箱的型号有关。
灵敏度一旦确定,音箱型号也基本确定了,不宜随意改动。音箱灵敏度高低对系统所需电功率的影响很大,灵敏度相差3dB,电功率则相差一倍。因此,专业音箱的灵敏度不宜太低,一般应在95~100 dB左右为宜。
③ 确定听音距离
音箱的max远供声距离D,不应超过3Dc。即max远距离D应小于3倍临界距离Dc
④ 声场总电功率
许多厅堂需分区供声,那么系统的总电功率应为所有声源所需电功率之和。
例题
某多功能厅堂(一级),其混响时间T60=1.2s,房间常数R=1860,采用2只灵敏度为100dB的组合音箱供声,所有音箱的指向性因数Q=12.8,其max远传输距离为30m,那么,在max远传输距离内;可否保证语言可懂度,音箱的驱动功率为多大?假定场声器偏离水平角度30°的指向性函数20lgD(θ)=-3dB,那么在偏离轴线30°,同样距离接收点要获得相同声压级,需多大的音箱的驱动功率?
解:D=30<3Dc
∴在30m以内可以保证语言可懂度。
∵P=10(Lp-S-10lgN+20lgD)/10
查表可得LP=98dB
∴需要*大驱动功率为285W。
∵20lgD(θ)=-3dB
P(θ)=10(Lp-S-10lgn+20lgrθ-20lgD(θ))/10=567(W)
答:偏离30°角后,需要*大驱动功率应为567(W)。
2.确定放大器的功率和数量
音箱所需电功率计算完成后,根据音箱的数量和功率,便可确定放大器的功率和数量。总的原则是放大器功率应以音箱功率匹配。在实际工程中,也常常采用以下方法确定。
① 一般厅堂,可取放大器功率与音箱功率相等。
② 对报告厅、音乐厅等以语言扩声为主的厅堂,放大器的功率可小于音箱功率的1/3;这样可使音箱失真*小,保真度*好。
③ 对电影院、舞厅等音响效果扩声为主的厅堂,放大器的功率可大于音箱功率的1/3;这样可使音箱的音量充沛,节奏强劲,功率得到充分发挥。
放大器的功率确定后,即可根据所定型号的单台放大器功率确定放大器的台数。
例如
上题两只音箱的功率为567W,单只音箱功率为284W。
如用于舞会扩声:放大器的功率为567 × 1.33 = 754 W;单只音箱的驱动功率为377W。
如果音箱阻抗为8欧,可选美国皇冠GSL-800功放1台,功率为400W×2。
如果音箱阻抗为4欧,可选美国皇冠GSL-460功放2台,接为BTL形式,单台功率为430W。
由音箱灵敏度声压级值出发,根据功率每提升一倍声压级增加3dB,距离每增加一倍声压级衰减6dB等规律,不难推出音箱满功率时在声音射线直击点上的声压级。例如,250W的音箱,在大约8m的距离上,*大声压级比灵敏度声压级值大6dB左右。推算过程如下:
该音箱满功率运行时的输入功率(250W),约相当于灵敏度测试功率(1w)倍升8次:
1W*2*2*2*2*2*2*2*2=256W
如前所述,功率每倍升一次,声压级会提升3dB,因此满功率时灵敏度测试点上的声压级应比其灵敏度值大:
3dB*8=24dB
另外,8m处相当于灵敏度测试距离(1m)倍增3次的距离:
1M*2*2*2=8M
而距离每倍增一次声压级会衰减6dB,因此该处的声压级应比灵敏度测试点低:
6DB*3=18dB
由功率增加所引起的声压级增益与由距离增加所引起的声压级衰减互相抵扣,净增益为:
24dB-18dB=6dB
3.速算法
在音响工程现场,常常采用速算法进行估算。对于采用灵敏度为95~100 dB音箱系统的厅堂,其功率可按0.5W/m3来速算;要求较高的厅堂,其功率可按1W/m3来速算。速算法也可以作为公式法的参考。
例如:
某多功能厅室内面积为400m2,高5m,平时作为一般厅堂使用。选择灵敏度为98 dB的音箱,按0.5W/m3速算,需要功率1000W。
此时,可选250W×2或275W×2的放大器两台,按阻抗匹配的原则,选择4只额定功率250W,灵敏度98 dB的音箱,即可满足需要。
经验表明,如果厅堂没有特殊的结构、厅堂高度约3m-4m左右、混响时间在1.5ss~2.0s之间,则为使max高声压级达到103dB(一级歌舞厅标准),主音箱的总功率可按每平方米场地约2W~5W估算。所要求的声压级每增加 3dB,音箱功率就须加倍(翻一番)。
例如100m2的厅堂,根据每平方米5W的标准,初步决定主音箱的总功率为500w。现在希望声压级由103dB增大到106dB则主音箱的总功率应由500W增至1000w;如果希望声压级增大到109dB,则主音箱的总功率应再加倍至1000w*2=2000W。
另一方面,如果厅堂的高度增大,则尽管音箱的高度不变,所需的总功率也要加大,大约是高度加倍功率加四分之一(高度无限增大时则不能这样推算)。
这是由于这时厅堂顶部的反射声减少了的缘故。如果随着厅堂高度增大而把音箱挂高,则应按平方反比定律(详见*章)推算,即距离加倍声级减少6dB;若要保持声级不变,则距离加倍时功率须增大6dB(4倍)。此外,混响时间过短时,总功率也要酌情增加。
必须指出,由于各种音箱的换能效率差别很大,不同厅堂的建声特性也极不相同,所以估算数据会有很大出入。虽然如此,但由于功率以几何级数增减才能引起声级的显著变化,而在大功率的水平上,声级的相对变化量随功率的变化更小,所以估算的功率数据尽管出入很大,而听觉效果则不会有那么大的出入。至于取上限抑或下限,或是否适当加一些裕量,当根据档次的高低以及资金的宽裕程度进行取舍 |
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