建筑声场的设计要求3
:( :rolleyes:
事实上,在自由声场中,如果不考虑扬声器的指向性,也可以将(5)式和(6)式合在一起,直接由下式求出扬声器所需的电功率。
101gWe=Lp+201gr-Lp’
式中,We为扬声器所需的电功率,(单位:瓦;)
Lp为指定位置(距离扬声器r米)上所需的声压级,(单位:分贝;)
Lp`是扬声器的轴向灵敏度,即它1瓦1米条件下所产生的声压级,单位:Db;
注:(1)如果扬声器的有效服务距离小于听众距离声源的最远距离,就必须选用指向性更强的声源或减小房间的混响时间,以增加扬声器的有效服务距离。当然也可以增加中、后场辅助音箱以提高中、后场的声压级和清晰度,即采用一种集散式的扩音系统。(2)如果听众距离声源最远距离小于扬声器的有效服务距离,就应以实际距离来取代Rmax来进行计算。
下面我们以一个例子来说明,比如有一个长、宽、高分别为30米、20米和5米的大厅,要求的平均声压级为80分贝,如果选用指向性因子为5、电声效率为20%的扬声器,试计算一下所要求的电功率。
首先,我们来看一下要保证后排(Rmax=30米)有足够的清晰度(允许直达声比混响声低12分贝)时所允许的混响时间。由(2)式可以算出房间允许的混响时间为:
空格公式
虽然,通过吸声处理的方法将混响时间降到这一水平是比较困难的。这时我们可以考虑选用指向性更强的扬声器,或增加一对辅助音箱,而让主音箱的服务范围适当减小。通过计算可知,如果将指向性因子提高到12而其它条件不变,则允许的混响时间为1、1秒。如果我们采用后一种方案,要求主音箱的服务距离达到20米,后10米再由另一对辅助音箱来满足。显然,如果只将服务范围减小到20米,而其它条件不变,则允许的混响时间也是1、1秒。
下面我们再以指向性因子为12,服务范围为30米,平均声压级为80分贝来计算所需的电功率:
公式空格
同上
此时所需的电功率才不过4、71W!但实际上远非如此简单,因为以下因素是不可忽视的。
(1)对于迪士科等强劲的音乐来说,80分贝的平均声压级是远远满足不了听音要求的。一般应以90-100分贝的声压级为基准。
(2)对于普通扩音系统而言,达到10分贝的功率余音应视为起码要求,而高保真系统则应达到20分贝。
综合上述的两个因素,设计时的参考声压级必须为:100-110分贝(尽管实际使用中不可能用到,只是以一种余量的形式来储备的),即再提高20-30分贝。从(3)式中可以看出,声压每提高10分贝,所要求的电功率(或说电功率)就必须增加10倍,这样一来上述厅堂所要求的电功率就必须达到470-4、700瓦。当然对于立体声系统而言,它是指两个声道所需电功率的总和。
虽然理论上的计算过于复杂和繁琐,在工程设计中的实用价值不大,但是从中得出的几条结论对我们却是很有启示的。即:
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。
(1) 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。
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3分贝,功率增加十倍,声压才提高10分贝。
为了应付高潮来到时峰值,考虑扬声器的功率时留必要的功率裕量是十分必要的,但是,音乐的动态范围很宽,高出平均声压级10-20分贝的峰值,就要有10-100倍的功率裕量。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。
工程上的简单估算