天津体育馆扩声系统工程介绍

1、概述

天津体育馆是为1995年第43届世界乒乓球锦标赛而兴建的体育设施，是天津市重点工程之一。包括主馆、副馆、小练习馆三部分。是一座现代化的大型体育馆，而音响系统则是必不可少的重要组成部分。对于这样一个大型体育设施中的扩声系统，以标准高，功能多，稳定性好，可靠性高为原则、采用先进的技术，选择优良的设备，确保重要活动、举办大型文艺演出或展览活动的顺利进行。体育馆扩声系统应该是高质量、高水平、满足各项使用功能的系统。

2、扩声系统的功能和指标

主体育馆是一个圆形大厅，直径为108m，比赛大厅中央高度为35m，盖顶曲率半径为102m。馆内有固定看台，可容纳7300观众，还有2000个活动观众席，内设200m田径跑道。

该馆扩声系统首先要满足43届世乒赛的各种要求（包括入场式和团体操表演）。同时要考虑到满足今后各类体育比赛的功能要求，还要兼顾文艺演出，所以系统应做到：

（1）观众席上有足够的响度。

（2）扬声器的布置应覆盖整个观众席和比赛场地，尽量使声场均匀，不应出现死区。

（3）具有清晰的听闻条件，良好的方向感和节目的保真度。

（4）系统应有足够的稳定度和功率余量。

为了达到上述各项要求，参照原广播电影电视部部颁标准《厅堂扩声系统一级指标》规定的“语言和音乐兼用的扩声系统一级指标”，该馆比赛大厅扩声系统按下列技术指标设计：

（1）最大声压级（空场稳态准峰值声压级）

125Hz-4KHz内平均声压级大于或等于98dB。

（2）传输频率特性

在125Hz-4KHz的平均声压级为0dB，在此频带内允许大于或等于+/-4dB。

（3）传声增益

125Hz-4KHz的平均值大于或等于-10dB。

（4）声场不均匀度

1KHz，4KHz时小于或等于10dB。

3、扬声器系统

通过借鉴国内外先进场馆的设计，根据该馆为圆形馆，场地面积大的特点，采用集中扩声方式，而天津建筑设计院只在顶棚中央预留了一个3000kg重量的单吊点，用来吊挂扬声器组。经初步预算，减去预制作的声球吊蓝的框架重量，中央扬声器组总重应控制在2600kg。这给选择合适的扬声器系统带来了严格的限制。

这一项目吸引了日本TOA、美国JBL，EAE，APOGEE，EV，alteclansing等世界著名音箱生产厂家的注意。经过招标，议标与反复论证，最终选择了美国Alteclansing的产品。

3.1中央扬声器组

中央扬声器组由三层扬声器组成，向看台及比赛场地供声。

（1）上层：由10个40°×20°号筒（MR42B）组成，配用双喉管34652D及驱动器299-8A，号筒距地面高度20m，安装角度为-10°（俯角），向观众席的中央排供声，该扬声器轴向灵敏度为19dB，功率容量200W。扬声器至看台最处按50m计算，驱动器299-8A功率为50W。因此，在50m处观众席声压级最大可达到102db。

（2）中间层：由8个中低频音箱817B组成，每个817B配以2个515-8GHP低音扬声器，距地面高度19.3m，安装角度为-15°（俯角），功率容量400W，向全场区供声。

（3）下层：由8个60°×40°号筒（MR64B）组成，配以喉管34654及驱动器299-8A，距地面18m，安装角度为-25°（俯角），向观众前排供声。

（4）对场地供声采用在吊架底端安装2个9850全频带同轴扬声器箱，安装角度为-15°（俯角）。配以Altec1902音箱处理器，以得到高低音更大的动态和更好的音质。

3.2设计依据

该声场设计采用了国际先进计算机辅助设计软件Altec的AcoustaCAD声学设计软件。先输入房形尺寸，进行体育馆的初步搭盖。再调到房间中，选择适当参数，即可完成声场设计，方便快捷，且十分准确。

4、设备选型

（1）MR42B及MR64B号筒，这是Altec获得国际专利的Mantaray(恒指向性）号筒。从分配频率到驱动器高频还原的极限频率，指向特性随频率变化最小。在指向角度范围内得到均匀传送频率特性。

（2）817B低音号筒，它采用15英寸双低音扬声器。是系统中输出声压最高，指向性可控的型号。低音事情筒作用到20KHz以上仍然有效，在500Hz分频带，具有与RM42B完全一样的指向特性。在指向范围内只限聆听区，压制了中低频的反射声和混响声，可以得到清晰的声音。

（3）299-8A驱动器。该驱动器装有Altec专利的1.4英寸喉管，相位塞子上有独特的辐射状缝隙。利用专利的“桔状双相位系统”得到与2英寸喉管驱动器同样的输出，同时实现更好的高频特性。有“Pascalite"结构的2.8英寸直径高刚性铝合金制成的振膜，高耐热性的音圈和去架，实现了50W9AES）高输入承受能力。也得到高次谐波、非高次谐波失真大幅度降低的优质声音。

（4）515-8GHP单元。这是在与低音号筒组合中，能够发挥出最大输出的大功率型15英寸低音扬声器。装有独特的中心隙缝空气导管，使散热效率大大提高，在质轻强韧的515-G系列振膜基础上，用了HP型特有的散热效率和耐热性更好的音圈和音圈架。因此，一只单元可达到AES指标200W、峰值800W的四舍五入输入承受能力。适合在需要高效率、长时间高输出的体育馆或田径场等应用中，作锭距离扩声的单元。

（5）1753A均衡器。具有ISO标准的1/3倍频程，31.5Hz-16KHz频率范围28段恒Q型滤波器。在同一波段内，可作+/-12dB的提升/衰减。有转换频率用于补偿由均衡调整造成增益损失。

（6）1712A压限器。它是专为音响系统输出控制而设计的。特别重视扬声器的保护功能，把不必要的处理和声音染色减至最低。由于采用对VCA的前级进行电平检测的正反馈电路，即使在高压缩比的情况下，工作很稳定。由于响应速度自动跟踪输入信号的包络，因此不需要对动作/衰减时间进行调整。另外，由于采用有特殊补偿电路的检流器，防止了压缩和泵浦现象，实现了自然动作。

（7）1632A电子分频器。这是可以作立体声2分频或单声道3分频使用的。采用-24dB/倍频程的斜率。备有均衡器保护限制功能的分频器。分频点在50Hz-10KHz之间，每1/3倍频程由内部DIP开关设定。每个输出都装有扬声器保护用限制器。由方式选择，配合扬声器来设定最佳的比率、动作、衰减参数。各高频输出装有号筒均衡，使用9602A号筒均衡模块，可以得到得到平直的高频特性。

（8）9446A/9444B功放。该功放可提供400W/8欧，200W/8欧较高功率输出能力。故均采用特殊的大型散热器和2只高速风扇.采用输出功率富余的晶体管器件(总共4KW)可以恒温工作。采用独特的保护电路，针对过热,输出短路,射频干扰等问题对放大器进行保护。即使在长期严酷条件下，乃有很高的可靠性。

5、机房安装

因所有扬声器均安装在中央位置。所有扬声器连接电缆线需穿顶棚经桥架引入机房。为减少因缆线过长导致功率损失，故把机房设置在最顶层，且视线良好。并作吸音处理。在场内设置了14个传声器输入点，同时在主席台、记者席设置了14个传声器输入点，采用多芯传声器缆线。由于调音台只有24路，且缆线过长，在一楼设置了用端子进行行转接的转接机房。通过二次接力，再输送到四楼机房的端子排，再由端子排接到塞孔排上。这样多种信号之间的转换，只需在塞孔排上简单跳线就可以，方便灵活。由于进入机房的扬声器线较粗，均为6-8mm，故采用进口的扬声器连线盘进行转接。既美观，又便于检查和维修。同时根据Altec功放独有的输入监听器材，接到扬声器选择监听控制板，可监听每路的输入输出。同进为了避免可控硅照明电路等的干扰，出现交流声等有害噪声，要求为机房输送单独一个变压器供电，并购置一台20KVA的稳压电源，设置电源延时开关，以免市电不稳，影响音响设备正常工作。电源系统为3相5线制。所有信号地，机壳地分散焊接至铺在地面上的铜排上。再由铜排接到电源柜的保护地。接地地极电阻小于1欧。

6、系统调试

一个多功能体育馆音响系统调试不同于一般的场所。表现在：（1）面积大；（2）功能多；（3）系统设备复杂。这就要求系统调试时要全面综合，既有主观评价（邀请专家，有经验的电声工作者，通过自身人耳主观聆听进行调试），又有客观调试手段。该系统调试仪器包括美国“IVIE”频谱分析仪，粉红噪声源，丹麦B&K公司测试传声器及声级计。Altec测试CD。首先把各周边设备，调音台推杆都调到正常值-0dB。位置再把粉红噪声输入到调音台某一通道。把频谱分析仪放在观众席选上中下三排。平均取6个点，观察频谱显示，同时调整房间均衡器。最后用丹麦B&K公司仪器进行实测，结果如下

（1）最大声压级：102dB

（2）频率特性：除500Hz略高于8dB，其它频率均小于8dB。

（3）传声增益：除1KHz外其它均大于-10dB。

（4）声场不均匀度：均小于8.6dB.

以实测结果可以看出，该体育馆扩声系统基本达到设计指标。

7、总结

随着科学技术的发展，电声系统设计也在不断进步。计算机技术的普及与提高，使设计者脱离了从前繁杂的人工计算。各种品牌层出不穷，也为设计者、使用者多方选择提供了更广泛的空音。而且摆脱了先设计方案。再选择设备，二者相脱离的弊病。针对所选用的设备运用CAD辅助设计手段，制定最佳方案。把两者有机地结合起来才是今后专业音响设计人员的必由之路。体育馆扩声系统设计遵循的原则应是高可靠性、稳定性与坚固性。从管线预埋到机房设备安装、接地等诸多问题都应与所选择的音响设备放在同一重视程度上，不能厚此薄彼，为今后的使用带来隐患。

一个电声系统的好坏，离不开良好的建声设计。电声工作者应向建声设计人员提出建声要求。本馆扩声系统历经3年使用效果良好。