学校田径场广播扩声系统设计

学校田径场广播扩声系统设计
   学校室外田径场的扩声，主要是满足集会、运动会、广播操等的语言及音乐扩声，它不同于一般的室内扩声，也不同于室外音乐会扩声，而是有它自己的一些特点。下面就来谈谈这个问题。
    要设计一个室外田径场的广播扩声系统，首先要了解其场地大小并选择一个可行的声场布置方案，其次要根据声场布置方案选择合适的音箱，尽可能地选择远射程低衰减的音箱种类。由于作为学校田径场的扩声系统，投资额有限，技术标准也不会太高，我们这里不讨论网络音响系统也不讨论使用线阵列音箱的扩声系统。
    一个扩声系统，不外乎由音源、调音台、周边设备、功放及音箱组成，学校田径场广播扩声系统也不例外。在系统中，前面的音源、调音台、周边设备等，可根据需要选配（这方面的技术文章较多，大家可自行查阅）。本文主要就功放及音箱的选配，先进行理论分析推导，再就音箱布置方法及选配进行讨论。
    由于是在室外，其声学特性符合自由声场的条件及规律，它与场馆等的室内声学有很大的不同。据此，我们在考虑扩声声场方案时主要考虑两方面，一是声场的布置特性；二是根据使用要求及性价比等来实现。
    下面分别说明：
    一、声场特性：
    一般田径场为腰圆形，且属标准场地，周围比较空旷，面积较大。考虑声场分布的均匀应以分布式音箱布置为主，单考虑到一般场地均未做音箱立架及管线预埋，不具备分布式扩声的条件，遂采用主席台一侧的集中式扩声形式比较常见。这种形式主要是在主席台两侧，各放置全频音箱4-8个，形成音箱阵列，分别调整各音箱的辐射角，且不做立体声扩声，以确保整个田径场声场的均匀分布。
　根据自由声场的声学特性，不考虑音箱重复覆盖，算得距主席台某处的声压级是：LP=Ls+10lgW+10lg（Q/4лr2 ）
　式中Ls为：音箱灵敏度             W：音箱的驱动功率
    　 r：   距音箱距离                n：音箱数量
     假定，选择某一款音箱，其技术参数如下，利用上式，可算出，距离主席台100米处的声压级：Q=180°/arcsin(sin45°* sin25°)=10.34出　Ls=99 dB      W=500W      n=4
      LP=99+10lg500+10lg(10.34/(4*3.14*1002))
  　     =99+27-41=85 dB
    如主席台两侧均布置这样一组音箱阵列，且不作为立体声模式扩声，不重合且均匀覆盖整个田径场，这样的声压级可满足语言及一般音乐扩声。
    二、音箱配置
    音箱选择上，首先要考虑它的辐射角。一般音箱的技术指标会提供其水平及垂直辐射角，如60°×40°，90°×60°，这里第一个数字代表水平辐射角，第二个数字代表垂直辐射角。根据前述的要求，作为田径场的集中式扩声方案，必须选用小的辐射角的音箱，一方面，尽可能的减小多个音箱之间的声干涉现象，另一方面，可以使音箱的辐射距离增加，也就是所谓的远程音箱。
    在实际选用时，笔者建议采用60°×40°或更小的辐射角。须查阅音箱资料进行比较，也有采用号筒式音箱的，比如，美国C牌音箱的R系列箱。
    另外，在音箱的摆位上，要充分利用几何声学作图的方法，对音箱的声线及辐射角进行模拟，通过调整，最终确定音箱的吊挂高度、角度等。
    选择音箱还有一个指标是输入功率。这一指标反映的是喇叭单元可承受的电输入驱动功率。我们假定，其转换效率一定的情况下，当然是功率越大，辐射的声能也越大，在满足声压值的情况下，音箱的数量可减少，这就降低了多个音箱堆叠时产生的声干涉现象，对提高音质是有利的。
    还有，关于声压值的确定。满足听得清楚这一条件，声压值在70-80dB就可以了，作为系统裕量，达到85dB即可满足大部分学校田径场广播扩声的要求。没有必要设定过高的标准，这可在很大程度上降低系统造价。
    三、功放选择
    有关功放与音箱的匹配，没有一定的结论，笔者在文中不准备讨论。这里仅就功放与音箱的驳接模式进行介绍。大家知道，功放与音箱的驳接模式有立体声（Stero）、单声道(mono)并联及桥型（Bridge）接法三种。前面讲过，为满足声场的全场均匀覆盖，系统将工作于单声道模式，同理，功放与音箱也工作于后两种驳接方法。至于功放是否工作于桥型输出模式，首先要考虑功放的可靠性，第二要考虑负载（音箱经串并联后的阻抗）大小。一般原则是，功放的可靠性好，负载阻抗在4-8Ω时，可选择桥型输出模式，这也可以降低部分功放的造价，其他可酌情选择单声道并联输出模式。

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