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线阵列扬声器系统的特点及工作原理

2019/1/21 10:23:32      来源:西派电子科技
[提要]近年来,线阵列扬声器系统以它独特的优势广泛用于大型的扩声场所。线阵列扬声器系统是应市场需求而产生的,也是高新技术的产物,因此备受人们的关注。

近年来,线阵列扬声器系统以它独特的优势广泛用于大型的扩声场所。线阵列扬声器系统是应市场需求而产生的,也是高新技术的产物,因此备受人们的关注。


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线阵列扬声器系统的特点


1.单元箱规则排列

线阵列扬声器系统是由一列单元箱组成,这些单元箱按一定规则排列,根据声场需要可以排成直线和“J”字形。单元箱的数目由扩声声场的需求决定,但是必须满足形成线阵列的基本要求,即线阵列的长度至少应大于辐射声波的波长的一半。每一只单元箱的辐射特性有严格的要求。例如,辐射声功率、频率特性、水平指向性、失真和线性相位等必须满足线阵列对它的要求。


2.功率大、投射距离远

例如,EAW KF761的单元箱中的低频单元承受功率1200W,灵敏度96dB;中频单元功率500W,灵敏度107dB;高频单元功率150W,灵敏度 112dB。单元箱组成阵列以后,由于单元箱之间的相互作用,使得扬声器的辐射阻抗得到了提升,提高了辐射效率。因此,采用线阵列扬声器系统作为声源在100m以外希望获得100dB以上的声压级是轻而易举的。


3.覆盖声场均匀,干涉区域小,重放分辨率高

线阵列的垂直指向性很尖锐,一般在10°左右,最窄的可达3°。辐射的声束窄,到达相应的观众区域的直达声比较强,辐射的距离又比较远,在很大的区域内的声压级的变化比较小。由于线阵列的旁瓣控制使得辐射声场的重叠区相对比较小,干涉面小。直达声为主的区域,听感好、声音清晰、分辨率高。


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线性阵列音箱是如何工作

线阵列如何工作可以是一个相当深入的讨论。 在这里,我们将不会过于详尽的解释整个理论的细节。下面将用简单的语言和数学计算,让大家首先了解典型的扬声器发出的声音是如何随着距离的增大而分散传播的。


1.反平方定律

声学中反平方定律的内容是,声强度的大小和听音位置与声源之间距离呈平方反比。其结果是听音者距离点声源的距离每增加一倍,声压衰减6dB。 这是我们通常情况下使用的扬声器的表现,虽然实际和理论会有很多细微差别。


2.点声源

反平方定律的前提是假设扬声器能够全向辐射。而对于实体扬声器来说,这种情况很少见,除非扬声器发出很低的频率(这也是我们为什么一直强调低音或者超低音没有指向性的原因)。然而,随着声音传播距离的增加,即使典型的定向扬声器(例如具有90°水平覆盖角和90°垂直覆盖角的号筒扬声器)也会遵从于反平方定律,像理论上的点声源一样进行声音的扩散(即全向辐射)。


3.线声源

线性阵列音箱的声压覆盖则靠近所谓的线声源理论,每当听音距离加倍时,电平不会下降6dB。从理论上来讲,它只会下降3dB,但在实际应用中,结果并没有这样理想。关于为什么会有这些差别,本文不作详细论述。但即便如此,相对于点声源扬声器而言,线性阵列音箱在垂直覆盖角度上有着得天独厚的优势。


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具有线性声源辐射特点的扬声器可以达到如下效果:您可以在大厅或户外空间的后方区域感受到相对比较大的声压级,而为了做到这一点,你不需要像操作普通点声源音箱一样,特意加大其功率以致于让前方离PA系统比较近的人听到过于大的声音。它的优势在于声音垂直扩散角度复杂多变的可控性。


那么如何实现线性声源辐射?答案是相位抵消。


相位抵消通常是在音响系统中需要工程师们尝试去避免的事情之一,但它对线阵扬声器在一起工作时能够提供具有较窄的垂直覆盖角度起着中心作用。即使使用了高级别的扬声器箱体设计来塑造垂直方向的覆盖,在线阵列中的扬声器之间仍然有很多实际上的重叠。换句话说,线阵列扬声器的垂直覆盖角度并非是单只喇叭就可以形成的,它是多只扬声器在出口处形成有效干涉的结果。


然而,现实状况中,每个线阵列扬声器与观众之间的距离会稍有不同,这样就会引起小程度的相位抵消。当然,你也可以通过引入电子延时的手段,对线阵列音箱的垂直覆盖角度进行人工干预,并进行细微调整(EAW Anya和Anna系统则应用了此项技术)

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