GALEO线阵列音箱测量与分析

GALEO线阵列音箱测量与分析 GALEO线阵列音箱测量与分析 文章编号:1002—8684(2007)09—0017-07 ?岛@圊@0,圊响晌6@0,?响?响 扬声器与传声器 GALEO线阵列音箱测量与分析 祁家茔 (中国电子学会声频 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 分会,广东广州511450) ? 技术分析? 【摘要】介绍了一种德国小型线阵列音箱,在大型消声室内作了验证性和分析性的基础测量,并对测量结果作了 初步分析,提出了几点体会. 【关键词】线性阵列音箱;柱面波;指向性 【中图分类号】TN643【文献标识码】B GALEOLineArrayMeasuringandAnalyzing QIJia—kun (AcousticProjectDivision,ChineseInstituteofElectronic,Guangzhou511450,China) 【Abstract】AsmallsizelinearrayfromGermanyisintroduced.Confirmatoryandanalyzingmeasureme ntsarecarried outinalargeanechoicchamber,andthenthemeasuringresultsareanalyzed. 【Keywords】linearrayspeaker;cylindricalwave;directivity 1引言了有根据,有见解的分析. 2006年6月北展期间,广州锐声音响公司合作伙 伴SEEBURGAcousticLine公司(简称SAL公司)将他 们研发了3年的小型线阵列"GALEO"(简称"伽里略") 展示在北京贵国饭店会议厅里,经试听,受到客户好 评.有人建议在消声室内测量"伽里略"有关的电声客 观指标,看达到了怎样的水平.为此,在国光电器股份 有限公司有关领导的大力帮助下,4只"伽里略"单箱 在国光新建的消声室进行了2天的测量. 测得了该阵列音箱的许多基础数据,这些数据,无 论是确定"伽里略"的质量,更好地推广使用,还是学 习,借鉴"伽里略"的技术,都有一定的参考价值. 在2006年10月,笔者带着这个"伽利略"小型线 阵列音箱基础测量数据和初步分析,在黄山召开的中 国声频工程学会年会上,和同行进行了交流,得到感 兴趣的同行和学者的响应.受南京大学的沈勇教授当 场邀请,在该校消声室的有效支持下,从2006年10 月23日开始,历时3天,进行了指向性测量和分析,柱 面波3dB效应测量和分析,以及相应的非线性失真测 量和分析. 至此,对"伽利略"小型线阵列音箱,在消声室里进 行了较完整的测量.不仅全面验证了产品技术指标,也 为产品实际最佳使用和借鉴"GALEO"研制成果,提出 2测试条件 (1)消声室:国光电器股份有限公司所新建的消 声室是按IEC60268--5 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 推荐的体积尺寸 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的. 不算尖劈所占的净空间为:12mxl0rex8ITI.经有关权 威部门鉴定,本底噪声为16.2dB,在中心5ITI范围内, 截止频率为50Hz.南京大学消声室,体积为13.70mX 10.10rex9.00ITI,截止频率为70Hz. (2)仪器设备:国光电器公司使用AP2700型电 声系统精密测试仪.南京大学使用B&K电声测量仪. (3)测量传声器:国光公司用AP2700自带.南京 大学采用B&K4190一L. 3单个音箱的测量 (1)结构尺寸和单元."伽利略"单个音箱尺寸为: 宽60.0cm,高23.4cm,深47.5CITI,箱的上下板为硬质 铝合金,厚3mm. 双20.32cm(8in)中低音(Mid),单支190W,(AES 标准)钕磁体,阻抗8Q,2只串联.3.556cm(1.4in)高 音(Hi),80W,(AES标准)钕磁体,阻抗16Q.7.62cm (3in)高温铝音圈,两组单元,分开接人音频功率信号. (电子分频). (2)测量条件.单个音箱所有测量均在2ITI处. !!!妻鲢垂主蔓鲞蔓!塑7J 扬声器与传声器 ?s@囿0S@囿嗍6@?啼?@ 当Mid和Hi分开测量时,由测量系统提供相关 的音频功率信号.Mid和Hi同时测量时,由测量系统 提供音频的信号通过SAL公司的HDSC2.4V4.0处理 器,两分频输出,再驱动2组功放,分别加载相应的单 元上. (3)单元在箱内分开测量:Mid:输入4W,在2m 处声压975dB(80Hz-1kHz)(图1);输入40W,在2m处 声压107dB(图2);非线性失真如图3和图4所示. 囵!!!妻鳇羹塑生差鲞篁塑 Hi:输入1W,在2m处声压101.5dB(500Hz, 17kHz)(图5);折算为4W/2m,灵敏度107.5dB.输入 10W,在2m处的声压为ll1.5dB(500Hz,17kHz) (图6);非线性失真如图7和图8所示. (4)整箱测量.用70mV(图9),230mV(图l0), 460mY(图l1)分别激励.图9中Mid功率1.72W,Hi功 率0.23W,在2in处平均声压94.3dB;图10中Mid功 率18.5W,Hi功率2.44W,在2in处平均声压104.5dB; 图11中Mid功率74W,Hi功率9.77W,在2133处平 均声压110.7dB. 按1W/1133折算4W/2133,这3条曲线,显示的灵 敏度都在97.5dB+0.5dB.非线性失真如图12,14 所示. (5)单箱指向性测量(南大消声室). 输入信号4W,在2in处测量得到的水平指向性 ?凹s@囿@0,囿响呦6@0,?嗡?响 扬声器与传声器 响应曲线(如图15所示);输入信号4w,在2133处测 量得到的垂直指向性响应曲线(如图16所示). (6)单个音箱测量结果初步分析. ?在箱体上的单元灵敏度实测的数据和德国 SAL公司提供的数据一致. ?单箱体灵敏度德国SAL公司未提供,实测的 数据和双20.32cm(8in)串联组一致. ?单箱频率响应范围和德国SAL公司提供的数 室熊堂!生蔓鲞蔓!塑 扬声器与传声器 ?凹@囿0S@囿?嘞6@?晌??@ 据一致. ?单箱的水平,垂直指向性和德国SAL公司提 供的数据一致.测量的数值见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 表1测量数值 以上结果说明SAL公司提供的产品性能指标是 较真实的.该公司TSE,6040音箱在国家质检中心检 测结果也是较真实的,说明其可信度较高.单箱有了 全部参数,对音响工程正确配置使用,减小误差,带来 了方便. ?箱体内单元的非线性失真表现出色,加载小功 率失真小,不足为奇,加载大功率,10W,40W,74W, 非线性失真还是比较小,特别是三次谐波很小,作为中 高档音箱,这是不多见的. ?输入信号和输出声压幅度动态是线性的,大功 率输入,声输出无压缩. 具有?,?两条的特点且具有好的主观试听音质, 大动态声音清晰,相互映证.线阵列在室内使用,要音 质好,不是件容易的事."GALEO"线阵列就可以在室 内使用,在已使用的室内场地,普遍反映音质不错. ?处理器的主要参数如下:HDSC2.4V4.0是一个 专为德国SAL公司各类音箱配套使用的数字处理 器,2进4出,它提供19套各类音箱基础程序,还有 "GALEO"1,2,4,6,8只箱配置的5套基础程序.这些 程序在使用现场可以用计算机根据实际情况进行参数 修改,调整,存储. 对于一支"GALEO"程序主要参数如下: 全频信号从InA通道输入,0dB增益. Out.通道输出中低频信号(Mid)增益0dB,全通道 增益为0dB+0dB. Out通道输出高音频信号(Hi)增益一8.8dB,全通 道增益为0dB一8.8dB. Out.通道分频点为65Hz和800Hz,在65Hz处 是4阶巴特沃斯高通滤波器,在800Hz处是四阶林格 威茨低通滤波器.Out:通道分频点为800Hz和20kHz, 在800Hz处是四阶林格威茨高通滤波器,在20kHz 处是四阶巴特沃斯低通滤波器. HDSC2.4V4.0数字处理器,所有通道都有参量均 0j!!!妻丝堂!生篁塑堂篁!塑 衡,延时,增益调节,在所有输出通道不仅有分频系统 还有完善的压限系统,包括"硬","软"压限系统,噪声 门系统等,这里不一一介绍了. 通过3种不同电平实际加在单元上进行功率澳 量,间接验证了Out:增益的准确性. 比较图1,图5及图9,图10,图l1,可看出信号遁 过处理器处理后的声频响,比直接加信号要好得多.沏 量使用的"基础程序"不仅进行了幅度的均衡处理,运 有相应的相位线性处理等. 44个音箱的测量 针对完整的线阵列音箱,目前尚无有关测量方法 笔者把线性阵列中的4个音箱作为整体来测量其基本 参数,以期获得更全面的性能.测量距离除了2in外 增加了1m,4in,6in,8in测量点.在测量4个箱的 时,有时也迭加2,1个箱的曲线. 音箱安装状态:4个箱零度垂直叠起. 测量传声器位置:在国光,所有4箱测量,测量 声器对最下箱中心;在南大,除了特定说明,测量传声 器对几何中心. (1)激励信号1o0mV,2in测量. 加载四箱:Mid功率14w,Hi功率1.84W;加载二 箱:Mid功率7W,Hi功率0.92W;加载单箱:Mid 率3.5w,Hi功率0.46W,3组频响曲线如图17所示. 《 ? 出 扭 一-- 斗}警擎蔓罔…….…i0?I{ *槲一,}一斗半}抖{ Ill鹕l;l:ijl .Il…i… 土圳…一专.4{,一0洲'+ll州 f/Hz 图17频响曲线 按1W/1in灵敏度折算4W/2in,根据图17和力l 载的功率可计算得:四箱灵敏度103dB+ldB;二箱 敏度100dB+ldB;一箱灵敏度97dB_+ldB. (2)激励信号300mV,4in测量. 加载四箱:Mid功率126W,Hi功率17W;加彰 二箱:Mid功率63w,Hi功率8.4W-力?载一箱:Mid 率31.5W,Hi功率4.2W.3组频响曲线见图18.4in剑 的非线性失真见图19. 按1W/1in灵敏度折算4W/2in,根据图18和力l 载的功率,比图17相应的灵敏度高一些. (3)3dB效应探讨.用正弦波扫描,改变测量传声 器水平位置,每箱4W激励,在lm,2m,4m,6m,8m 处,四箱的频响曲线如图20所示(南大测量). 在输入功率4w,四箱并联,传声器垂直高度与4只 箱整体几何中心一致.传声器与辐射口水平距离分别为 1m,2m,4m,6m,8m.测得其声压频率响应如图20所示. 单箱输入4W,四箱并联,测量传声器垂直高度与 四只箱整体中心一致.测量传声器与辐射口水平距离 分别为2m,4m.在这些距离分别测得总谐波失真如 图21所示. (4)指向性测量. 水平指向性:单箱输入4w,四箱并联,传声器垂 直高度与4只箱几何中心一致.传声器与辐射水平距离 分别为2m,4m,6m,8m.在这些距离分别测得水平指向 性响应曲线.传声器与箱体距离分别为2m,4m,6m, 8m,相应的水平指向性响应曲线分别如图22,25所示. ?凹岛@圃唿@圃闶购6@o,?晌?闶 扬声器与传声器 妻熊!生蔓查蔓!塑国 扬声器与传声器 ?凹s@囿@o,囿响呦6@o,?啼?响@ 垂直指向性:单箱输入4W,四箱并联,传声器垂 直高度与4只箱整体中心一致.传声器与辐射口水平 距离分别为2m,4m,6m,8m.在这些距离分别测得垂 直指向性响应曲线,如图26,29所示. (5)改变传声器垂直位置对频响和非线性失真的 影响. 单箱输入4W,四箱并联,传声器距离箱体辐射口 水平距离依次调整为2m,4m.在这两个距离处,垂直 国!!!妻熊童2生蔓鲞蔓塑 高度以四只箱整体中心为基准,分别向上移动0mm, 120mm,240mm,480mm,820mm测得的声压频率响 应(图29,图3O).在4m处,相应的非线性失真见图31. 传声器与箱体水平距离分别为2m,4m时,改变 传声器垂直高度测得的频响对比如图3O,31所示. 单箱输入4W,四箱并联,传声器与辐射口水平距 离分别为4m,垂直高度以4只箱整体中心为基准,分 别向上移动0mm,120mm,240mm,480mm,820mm 测得的失真对比如图32所示. 5测量结果初步分析与体会 线阵列音箱在中国已流行好几年,由于线阵列音 箱对声音"远投"很有优势,声场易均匀覆盖,吊装非常 方便,调试使用便捷.国内外稍有实力的音响公司,都 推出了自己的线阵列. 这几年各大公司"线阵列音箱"研讨会时有召开, 专业杂志上讨论线阵列音箱的文章也不少.下面对测 量结果的分析,想起到抛砖引玉的作用,供大家参考. (1)"GALEO"线阵列,单箱质量23kg,最多一组 可吊24只,安装吊挂非常简捷方便,安全可靠.箱体 间角度调整,也很方便,按1度一档,从一1度到7度, 共9档.只要插到预设好的销孔即可.箱体间缝隙只 有2mm,室内室外均可方便吊挂使用. (2)"GAI0"箱体结构,中低频单元左右对称,特 定的斜角安装2只20.32cm(8in)钕磁体单元(Mid),声 道结构形成箱体带通滤波器形式,箱体带通滤波器带 宽是70Hz,1.1kHz左右.并且在400,900Hz形成8dB 以上的提升.使用的20.32cm(8in)钕单元,在障板上, 1W/1in灵敏度是93dB.频响范围是65Hz,5kHz. (3)"GALEO"箱体结构中高音系统的结构是这 个产品进入实用并有较好品质的关键.从3.556cm (1.4in)喉口,到210mmx24mm的长方高音辐射口, 为了确保在一定的最高频率范围内辐射口处的相位 一 致,采用了特殊形状的等声程相位塞.另外,箱体 之间的超薄结构,上下箱板各3mm厚,箱体之间距离 2mm,确保了吊挂时各"线声源"紧密连结.其单只箱频 响最高可到18kHz,对于线阵列的使用,德国人强调的 最高频响只到8kHz. "GALE0"线阵列的总体声学设计,应是在"相位一 致"的最高频响,高音球顶的插入损耗,水平指向性,灵 敏度之间综合平衡的.如果"相位一致"的最高频响要 提高,高音声道尺寸要减小,则高音球顶的插入损耗会 加大,水平指向性角度会减小,灵敏度会降低,大信号 输入时高音单元安全性会降低.这样做,最高频响可 超过10kHz,但综合效果并不可取.要达到综合权衡 好,需要非常强的综合能力和研究探索,为此德国人 研发了3年. (4)"GALEO"高音单元是B&C公司的产品,功率 80W(AES标准),耐高温钕磁体.7.62cm(3in)耐高温 铝质音圈,确保300Hz~18kHz的频响和音质(实际工 作频率范围在800Hz,18kHz).这和一些线阵列,特别 是国产的线阵列,分频点在2kHz附近做法大不一样, 音质差别大. (5)测试结果,不管是大功率,中功率,还是小功 率,非线性失真很小,而且高音单元的失真更小,特别 是三次谐波失真小.从技术上分析,7.62cm(3in)的高 音单元,在磁路芯柱上,有纯铜短路环,这可明显减小 失真,特别是三次谐波失真.国产单元也有类似做法, 但综合效果并不太好.应该说,这和扬声器单元选用国 ?凹圈s@囿@0,囿响圈呦6@0,?响?响 扬声器与传声器 际知名优秀品牌有很大关系.据厂商介绍,这种B&C 公司的钕磁体耐高温特性很好. (6)理论上线性阵列音箱并联:1;2;4;8;16(只) 它们的灵敏度是按+3dB一个档次增加的,这次实测 也验证了这个规律.至于3只,5只,6只等如何计算, 只要用对数即可算出. (7)电子分频的音箱系统,高,中,低单元灵敏度 各不一样,"整体音箱"灵敏度如何确定,是困扰许多人 的一个难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,前面的测试和结果,可以帮你解决这个问 题.系统中灵敏度最低的单元,它装在系统音箱上的灵 敏度,也大致是这个系统的灵敏度.测试调整时的频率 要背开参量均衡的影响,用正弦波信号,对灵敏度最低 单元加到测试需要的功率进行测量. (8)4只箱迭起高不到1m(0.942in),测量距离增 加1倍的一3dB效应,其范围是很小的.在南大测量时, 在2in范围内频率2kHz以上可以看到,见图20.1in, 2in,4in,8in这4条曲线,在1kHz以下看声压衰减, 基本符合一6dB衰减.从2kHz开始1,2in就明显小于 6dB,在3kHz不到4dB.这个"规律"前题是要各箱声 波在观测点同相相干.做到这一点,频率越高越难.从 测试结果看"GAI0"从4kHz开始就有相移,到8kHz 以上就有反相叠加. (9)关于指向性测量,对测量传声器垂直位置改 变时的测量结果,将另文分析. (10)包括线阵列在内的任何声系统,如果没有数 字处理器从中调节,要得到一个优质的声系统是不可 能的.这两次测试,没用计算机对处理器相关程序进行 微调,如果能进行微调,那测试结果会好看得多.笔者 仅用处理器出厂时带的基础原程序调节.这样做,测量 重复性好. 和国外其他公司一样,针对线阵列实际使用,SAL 公司和EASE公司联手,开发有EASEFocus软件,可 以对现场使用进行预设,预测使用结果,有数据表现出 不同频率的声压级的位置变化曲线,垂直中轴面声压 级空间分布图等.有明确的指导性,使用非常方便. 6结束语 由于第一次在消声室内进行线阵列音箱声测量, 且水平所限,分析,计算,使用方法难免有错,但是笔者 尽力保证测量数据准确,测量条件详实,以供有兴趣的 读者使用. 【责任编辑】闫雯雯【收稿日期】2007—05—14 妻筮堂!生蔓堂蔓!塑囫