吳國強

（上海電影制片廠，上海 200030）

超薄條形廣播揚聲器的應用
——以南翔智能硬件產業(yè)基地科技大樓的廣播系統(tǒng)工程為例

吳國強

（上海電影制片廠，上海 200030）

簡述一種超薄條形廣播揚聲器的基本原理和發(fā)聲特點，并結合具體實例介紹其在應急廣播工程中的應用。

線聲源；廣播揚聲器；平面振膜；指向性；應用

聲學工程師沃爾森（Olson）于1957 年提出的線聲源理論推動了揚聲器系統(tǒng)的發(fā)展，由此各生產廠商的線陣列揚聲器、平板揚聲器、可調指向性揚聲器等陸續(xù)問世。該理論認為，線聲源發(fā)出的是柱面波，其輻射特性決定了聲壓級在聲源距離每增加一倍時衰減3 dB，而傳統(tǒng)的點聲源產生的是球面波，其聲壓級在聲源距離每增加一倍時衰減6 dB。事實上，這3 dB的作用是巨大的，即可以減少一半的揚聲器和相應功率放大器的數量，且在聽覺上感覺聲場更趨均勻。

在線聲源揚聲器中，筆者早期使用過Apogee ALA系列線陣揚聲器，固定安裝在越南國家體育場，也使用過平面振膜發(fā)聲的LOBO系列揚聲器，固定安裝在會議室。由于使用過線聲源揚聲器，對其柱面波發(fā)聲有所了解，在此，筆者對南翔智能硬件產業(yè)基地科技大樓的廣播系統(tǒng)工程中使用的新型LA-1超薄條形廣播揚聲器的性能和使用進行總結，供大家參考。

1 超薄條形揚聲器的發(fā)聲原理、外形、技術指標

傳統(tǒng)揚聲器的發(fā)聲原理是錐形紙盆振動發(fā)聲，其結構如圖1所示。

條形揚聲器的發(fā)聲原理與傳統(tǒng)揚聲器相同，只是用平面振膜代替錐形紙盆，發(fā)聲原理如圖2所示，音圈實物如圖3所示。

圖1 傳統(tǒng)揚聲器的紙盆結構示意圖

圖2 條形揚聲器的發(fā)聲原理示意圖

圖3 音圈實物照片

本文中所使用的新型LA-1超薄條形廣播揚聲器外形尺寸如圖4所示，其頻響曲線如圖5所示。幾款不同型號條形揚聲器的技術指標見表1。

2 LA系列超薄條形廣播揚聲器的特點

條形廣播揚聲器具有如下特點。

（1）帶狀振膜，聲波輻射均勻，波陣一致，無明顯高頻失真，聲音還原較好。

（2）條形揚聲器覆蓋角度水平角度為120°、垂直角度30°，可以應用在有覆蓋角度要求的場所。

（3）使用壽命長。音圈和振動膜合為一體，振膜有抗氧化涂層，能防止音圈振膜長時間過熱引起的氧化。振膜具有化學惰性，不溶于有機溶劑，穩(wěn)定性較好，能承受電暈放電，不易擊穿。

（4）振膜采用專利復合材料，比壓縮式號筒振膜輕，瞬間響應速度較快。

（5）振膜和音圈粘合為一體，安裝在釹鐵硼條型磁體中。振膜和定型鋁合金間填充了吸聲材料，增加阻尼，降低附加振動。

（6）條形設計便于安裝時控制揚聲器指向性，鋁合金成型材料的緊密結構使條形揚聲器具有抗撞擊的特性，適合安裝在體育訓練館內。

（7）安全性高。條形揚聲器防水，適合戶外風吹雨淋的場所。

（8）振膜使用助燃型防火材料，適用于任何場合做應急廣播揚聲器使用。

3 應用案例

3.1 工程概況

國內首個智能硬件產業(yè)基地——上海南翔“科技50”智能硬件產業(yè)基地，位于一幢20世紀80年代的老建筑內，需要改造成用鋼化玻璃分割成多間科研辦公用房的創(chuàng)業(yè)孵化平臺。原樓層高度較低，但根據現代辦公用房的要求，背景廣播和應急報警系統(tǒng)是必須安裝的。

原樓改造后的要求如下：

一層：分割成兩個展示廳，不吊頂；

二層、三層：樓道狹窄（2.3 m），層高偏低（3.2 m），吊頂和天花距離（65 mm）。

3.2 背景廣播系統(tǒng)設計要求

背景/應急廣播系統(tǒng)已成為現代建筑物中必備的部分，一方面，它的存在使環(huán)境增添了幽雅恬靜的藝術氛圍，使人們的生活、工作倍感輕松愉快；另一方面，當遇到緊急情況或特殊情況時，公共廣播可以作為緊急廣播使用。該控制系統(tǒng)與消防系統(tǒng)相聯，能自動/手動切換，對各個廣播分區(qū)進行緊急廣播呼叫、疏散人員。經過對業(yè)主的要求進行分析和理解，以及對現場的踏勘，并根據改造后的布局和背景廣播的覆蓋進行廣播擴聲的設計。系統(tǒng)設計要求如下。

（1）滿足國家標準GB 50116《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，民用建筑內揚聲器應設置在走道和大廳等公共場所，其數量應能保證從一個防火分區(qū)內的任何部位到最近一個揚聲器的距離不大于25 m，走道內最后一個揚聲器至走道末端的距離小于12.5 m。

圖4 條形揚聲器的外形尺寸

圖5 消聲室測試的LA-1揚聲器頻響曲線

表1 幾款不同型號條形揚聲器的技術指標

（2）滿足國家標準GB 50116設計規(guī)范中規(guī)定：在環(huán)境噪聲大于60 dB的場所設置的揚聲器，在其播放范圍內最遠點的播放聲壓級應高于背景噪聲15 dB。使用頻譜儀采用A 加權對辦公樓進行測試，其背景噪聲為51 dB，在設計和調試中均以環(huán)境噪聲55 dB為基準，應急廣播的聲壓級為82 dB。

（3）滿足分層分區(qū)背景/語言音樂的要求，即在不同的樓層可以聽到不同內容的音樂和通知。

（4）滿足緊急情況下疏散人員的消防廣播要求，即與消防報警系統(tǒng)實現自動/手動相互切換廣播的要求。

3.3 廣播揚聲器的選擇

目前，背景廣播的技術很成熟，國內外許多廠家和品牌均有成熟可靠的產品和系統(tǒng)方案，在此省略了系統(tǒng)設計方案，主要對適合該場所應用的條形廣播揚聲器進行介紹。選擇條形廣播揚聲器的原則如下：

（1）主觀音質優(yōu)先的原則：音響系統(tǒng)不同于其他系統(tǒng)，產品的技術指標不能與最終的主觀聽感成正比，所以，在充分考慮客觀技術指標的同時，需根據實際需求選擇有一定音色取向的產品，使其適合該場所的聲音要求，并合理搭配傳聲器和功率放大器等，最終組合出符合現場條件和廣播擴聲要求的系統(tǒng)。

（2）安全可靠原則：該辦公綜合樓每天辦公時間達10小時，除了選擇可靠的功率放大器等配套設備，適用于樓層低的老房子和防鼠咬的廣播揚聲器也是重要的考慮范圍，以此提高樓層使用空間和系統(tǒng)的安全性。因此，要求產品的垂直高度小于6 mm，且為金屬外殼，便于安裝和防鼠咬。

（3）廣播揚聲器覆蓋角度（-6 dB）和額定功率（RMS）。原建筑的高度偏低（3.2 m），走廊狹窄，且走廊大多用玻璃分割，而玻璃是聲音的強反射面。系統(tǒng)要求在達到應急廣播聲壓級的前提下保證較高的語音清晰度，所以，對廣播揚聲器的覆蓋角度有較高的要求。在不吊頂的展示廳又要考慮盡可能加大揚聲器間的間距，則對廣播揚聲器的標稱功率也有要求，應不小于10 W，頻率響應為200 Hz～68 kHz。

鑒于上述要求，選用了LA 系列條形廣播揚聲器。

3.4 廣播揚聲器數量的確定

根據場地的具體條件，對候選的LA系列廣播揚聲器和其他扁平吸頂類揚聲器進行比較和試聽，最后決定使用LA-1、LA-12兩款條形揚聲器，均可滿足安裝高度和頻響要求。

由于條形揚聲器的水平覆蓋角為120°，可以加大廣播揚聲器的間距。經過計算和實際安裝試聽，其頻譜圖和指向性數據如圖6所示，最后確定條形廣播揚聲器的間距為20 m～23 m。

垂直覆蓋角為30°，可以避開走廊兩側的反射聲，適合在狹窄的走廊及走廊墻面的裝飾面是玻璃或聲反射強的裝飾材料，其頻譜圖和指向性數據如圖7所示。

根據圖6和圖7中LA系列揚聲器指向性的參考數據以及揚聲器布置密度的數據，再結合無吊頂、走廊狹窄的情況，即可確定每只條形廣播揚聲器的安裝點。揚聲器在不同環(huán)境下的安裝位置如下：

圖6 條形揚聲器水平覆蓋角120°的頻譜圖和指向性數據

圖7 條形揚聲器垂直覆蓋角30°的頻譜圖和指向性數據

（1）在狹窄走廊的安裝，如圖8所示。（2）在兩面玻璃墻面走廊的安裝，如圖9所示。（3）不吊頂層面的安裝，如圖10所示。

圖8 狹窄走廊的安裝示意圖

圖9 兩面玻璃墻面走廊的安裝示意圖

圖10 不吊頂層面的安裝示意圖

圖11 展示廳投影幕上的安裝

（4） 在展示廳投影幕上的安裝，如圖11所示。

3.5 揚聲器的調試

根據選用條形揚聲器的技術參數和設計的位置安裝，對一層至三層的走廊、吊頂、展示廳內的廣播揚聲器進行安裝，在調試時應注意以下問題。

（1）確定適當的聲壓級

工程上要求公共廣播系統(tǒng)應具備的聲壓級至少要大于公共場所背景噪聲級15 dB，并根據走廊、展示廳的面積及不同用途需求來具體確定。具體參照國家相關規(guī)定中所需要的聲壓級指標，調試到背景音樂的聲壓級為60 dB～70 dB，應急廣播的聲壓級為75 dB～83 dB。

（2）保證聲壓級均勻地覆蓋整個樓層區(qū)

根據選用的條形廣播揚聲器的覆蓋角度特性及揚聲器系統(tǒng)采用的分布方式進行布置，并結合建筑結構和辦公區(qū)的位置，考慮揚聲器的功率在各個樓層的分配，盡可能做到聲壓級在各個樓層均勻分布。

（3）盡量減少聲音的重疊與干涉

根據條形揚聲器的分布排列形式和指向角度，條形揚聲器覆蓋角度會產生聲音的重疊與干涉，特別是在展示廳多只條形揚聲器同時出現在同一聲場時，此問題尤為嚴重。因此，需要根據測試結果進行修正，修正方式包括條形揚聲器的位置調整以及使用系統(tǒng)內的數字音頻處理手段對音頻信號進行處理。

（4）保證較高的清晰度

只要解決好了直達聲和混響聲的比例問題，清晰度往往就會有很大的提高，所以，布置條形揚聲器時應對揚聲器的指向定位嚴格要求，從而提高清晰度。

根據測試結果，以1 000 Hz作為參考頻率，最大聲壓級達到83 dB，滿足了背景音樂的響度要求?？⒐y試時，實際測試的數據中最大聲壓級略高于消防要求的83 dB，達到85 dB。

4 結束語

LA 系列條形廣播揚聲器在苛刻的環(huán)境下便于安裝到位，滿足廣播語音的擴聲要求，因此，該款產品已經用于南翔智能硬件產業(yè)基地科技大樓、德國勞斯伯格篷房制造（上海）有限公司展示的移動體育館樣板房中，今后還將安裝在上海的十字路口，為盲人播放過馬路的引導聲。雖然該產品在音質上還有不足，但筆者認為是有前途的中國產品。

（編輯 薛云霞）

Application of Ultra Thin Strip Broadcast Loudspeaker

WU Guo-qiang
(Shanghai Film Studio, Shanghai 200030, China)

The author introduces the basic principle and the characteristic of the ultra thin strip broadcast loudspeaker, and its application in the emergency broadcast engineering.

line sound source; radio loudspeaker; plane vibration film; orientation; application

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.12.006