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扩声系统功率计算

发布时期:2019-07-22  作者:XUNWEI

任何室内扩声系统,都存在着一个根据扩声场的声压级要求确定扩声功率总量的问题,此外还有所用扬声器的功率容量即通常所说的电功率的问题。因为电功率过小,就会达不到应有的响度、清晰度;而电功率过大,又会造成不必要的浪费。

扩声系统

1、扩声功率总量

有一种简单的估算方法比较实用,具体算法为:在应用环境的体型和容积确定后,对于只用于语言扩音的房间,所需扬声器的电功率可按每立方米0.3~0.5W的平均功率来计算;而对于卡音乐系统,则按每立方米0.5~1W的平均功率来计算;对KTV、摇滚乐曲等厅堂,每立方米2~4W甚至更高。

2、扬声器功率的计算

计算扬声器电功率的前提,即首先必须根据室内环境的用途确定听音区的有效值声压级,并设定一个适量的峰值因数(通常综艺多功能厅观众区的声压级定为85~90dB,峰值因数取为10dB);然后根据空间的大小选定扬声器垂直与水平两个方向的辐射夹角、指向特性及扬声器的灵敏度级。在以上这些条件确定之后,才能进入实质的扬声器电功率的计算。

扬声器电功率计算可参照下列公式进行:IgWs=Lp+12-10Ig(Q/4πr?+4/R)(6-1)

其中,Q为扬声器的指向性因素,r为声源距离,Lp为离声源r处的声压级,R为常数。

从公式可以看出,室内声场是由直达声(Q/4πr?+4/R)和混响声(4/R)两部分组成的,其中直达声随着距离的平方成反比衰减,而混响声则是与距离无关的常数;声源的指向性只会影响直达声,对混响声的影响不大。在室内,为了保证一定的清晰度,要充分利用直达声。

从有关扬声器电功率的计算中,可以得出以下几条对我们很有启示的结论。

(1)对于较大的厅堂,单纯依靠提高扬声器功率的方法虽然可以提高声压级,却不一定能提高后场的清晰度。

(2)确定扬声器的电功率不仅与房间的大小有关,还与所要求到达的声压级、扬声器的指向因素、房间的混响强度、扬声器的电声效率等因素有关。

(3)实际上扬声器的电功率在相当大的一个范围内都能满足使用的需要,因为功率每增加一倍,声压才提高3dB,功率增加10倍,声压才提高10dB。

(4)为了应付高潮来到时的峰值,考虑扬声器的功率时留必要的功率余量是十分必要的。但是,音乐的动态范围很宽,高出平均声压级10~20dB的峰值,就要有10~100倍的功率余量。使用中可以根据实际需要适当减小音量,在音质损失不大的情况下,能明显降低成本。

在扬声器的技术指标中,通常都会给出灵敏度这一参数。定义为:在自由声场中,即没有室内的各种反射声时,扬声器轴向距离1m处的有效声压级和输入电功率之比。比如JBLSR4732的灵敏度为101dB(1W,1m)。扬声器的灵敏度也是非常重要的指标,要达到相同的声压级,如果扬声器的灵敏度相差3dB,则要求的输入功率就相差一倍。

因为理论上的计算过于复杂和烦琐,所以我们通常都是利用灵敏度这一参数运用"逆推"的办法来估算出扬声器所需的电功率。它主要依据以下两条规则:在不考虑房间的混响和声源指向性等因素的前提下,声压随声源距离的平方按反比规律下降,即距离每增加一倍,声压级下降6dB;扬声器辐射声压的大小与输入功率的对数成正比,即功率每增加一倍,其声压级提高3dB。例如,在一大型场馆,考虑到KVM、摇滚乐曲等强劲响度的需要,要求在距扬声器16m处达到105dB的平均声压级,扬声器灵敏度为101dB(1W,1m),则逆推回去在1m处应有101+5x6=131(dB)的声压级;由105dB增加到135dB总共还需要增加31dB,其输入功率达到2^10=1024(W)。

确定扬声器的功率后,就可以据此选定输出功率放大器。

有一种简单的估算方法比较实用,具体算法为:在应用环境的体型和容积确定后,对于只用于语言扩音的房间,所需扬声器的电功率可按每立方米0.3~0.5W的平均功率来计算;而对于卡音乐系统,则按每立方米0.5~1W的平均功率来计算;对KTV、摇滚乐曲等厅堂,每立方米2~4W甚至更高。