超薄条形广播扬声器的应用——以南翔智能硬件产业基地科技大楼的广播系统工程为例

吴国强

（上海电影制片厂，上海 200030）

超薄条形广播扬声器的应用
——以南翔智能硬件产业基地科技大楼的广播系统工程为例

吴国强

（上海电影制片厂，上海 200030）

简述一种超薄条形广播扬声器的基本原理和发声特点，并结合具体实例介绍其在应急广播工程中的应用。

线声源；广播扬声器；平面振膜；指向性；应用

声学工程师沃尔森（Olson）于1957 年提出的线声源理论推动了扬声器系统的发展，由此各生产厂商的线阵列扬声器、平板扬声器、可调指向性扬声器等陆续问世。该理论认为，线声源发出的是柱面波，其辐射特性决定了声压级在声源距离每增加一倍时衰减3 dB，而传统的点声源产生的是球面波，其声压级在声源距离每增加一倍时衰减6 dB。事实上，这3 dB的作用是巨大的，即可以减少一半的扬声器和相应功率放大器的数量，且在听觉上感觉声场更趋均匀。

在线声源扬声器中，笔者早期使用过Apogee ALA系列线阵扬声器，固定安装在越南国家体育场，也使用过平面振膜发声的LOBO系列扬声器，固定安装在会议室。由于使用过线声源扬声器，对其柱面波发声有所了解，在此，笔者对南翔智能硬件产业基地科技大楼的广播系统工程中使用的新型LA-1超薄条形广播扬声器的性能和使用进行总结，供大家参考。

1 超薄条形扬声器的发声原理、外形、技术指标

传统扬声器的发声原理是锥形纸盆振动发声，其结构如图1所示。

条形扬声器的发声原理与传统扬声器相同，只是用平面振膜代替锥形纸盆，发声原理如图2所示，音圈实物如图3所示。

图1 传统扬声器的纸盆结构示意图

图2 条形扬声器的发声原理示意图

图3 音圈实物照片

本文中所使用的新型LA-1超薄条形广播扬声器外形尺寸如图4所示，其频响曲线如图5所示。几款不同型号条形扬声器的技术指标见表1。

2 LA系列超薄条形广播扬声器的特点

条形广播扬声器具有如下特点。

（1）带状振膜，声波辐射均匀，波阵一致，无明显高频失真，声音还原较好。

（2）条形扬声器覆盖角度水平角度为120°、垂直角度30°，可以应用在有覆盖角度要求的场所。

（3）使用寿命长。音圈和振动膜合为一体，振膜有抗氧化涂层，能防止音圈振膜长时间过热引起的氧化。振膜具有化学惰性，不溶于有机溶剂，稳定性较好，能承受电晕放电，不易击穿。

（4）振膜采用专利复合材料，比压缩式号筒振膜轻，瞬间响应速度较快。

（5）振膜和音圈粘合为一体，安装在钕铁硼条型磁体中。振膜和定型铝合金间填充了吸声材料，增加阻尼，降低附加振动。

（6）条形设计便于安装时控制扬声器指向性，铝合金成型材料的紧密结构使条形扬声器具有抗撞击的特性，适合安装在体育训练馆内。

（7）安全性高。条形扬声器防水，适合户外风吹雨淋的场所。

（8）振膜使用助燃型防火材料，适用于任何场合做应急广播扬声器使用。

3 应用案例

3.1 工程概况

国内首个智能硬件产业基地——上海南翔“科技50”智能硬件产业基地，位于一幢20世纪80年代的老建筑内，需要改造成用钢化玻璃分割成多间科研办公用房的创业孵化平台。原楼层高度较低，但根据现代办公用房的要求，背景广播和应急报警系统是必须安装的。

原楼改造后的要求如下：

一层：分割成两个展示厅，不吊顶；

二层、三层：楼道狭窄（2.3 m），层高偏低（3.2 m），吊顶和天花距离（65 mm）。

3.2 背景广播系统设计要求

背景/应急广播系统已成为现代建筑物中必备的部分，一方面，它的存在使环境增添了幽雅恬静的艺术氛围，使人们的生活、工作倍感轻松愉快；另一方面，当遇到紧急情况或特殊情况时，公共广播可以作为紧急广播使用。该控制系统与消防系统相联，能自动/手动切换，对各个广播分区进行紧急广播呼叫、疏散人员。经过对业主的要求进行分析和理解，以及对现场的踏勘，并根据改造后的布局和背景广播的覆盖进行广播扩声的设计。系统设计要求如下。

（1）满足国家标准GB 50116《火灾自动报警系统设计规范》规定，民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，其数量应能保证从一个防火分区内的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25 m，走道内最后一个扬声器至走道末端的距离小于12.5 m。

图4 条形扬声器的外形尺寸

图5 消声室测试的LA-1扬声器频响曲线

表1 几款不同型号条形扬声器的技术指标

（2）满足国家标准GB 50116设计规范中规定：在环境噪声大于60 dB的场所设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声15 dB。使用频谱仪采用A 加权对办公楼进行测试，其背景噪声为51 dB，在设计和调试中均以环境噪声55 dB为基准，应急广播的声压级为82 dB。

（3）满足分层分区背景/语言音乐的要求，即在不同的楼层可以听到不同内容的音乐和通知。

（4）满足紧急情况下疏散人员的消防广播要求，即与消防报警系统实现自动/手动相互切换广播的要求。

3.3 广播扬声器的选择

目前，背景广播的技术很成熟，国内外许多厂家和品牌均有成熟可靠的产品和系统方案，在此省略了系统设计方案，主要对适合该场所应用的条形广播扬声器进行介绍。选择条形广播扬声器的原则如下：

（1）主观音质优先的原则：音响系统不同于其他系统，产品的技术指标不能与最终的主观听感成正比，所以，在充分考虑客观技术指标的同时，需根据实际需求选择有一定音色取向的产品，使其适合该场所的声音要求，并合理搭配传声器和功率放大器等，最终组合出符合现场条件和广播扩声要求的系统。

（2）安全可靠原则：该办公综合楼每天办公时间达10小时，除了选择可靠的功率放大器等配套设备，适用于楼层低的老房子和防鼠咬的广播扬声器也是重要的考虑范围，以此提高楼层使用空间和系统的安全性。因此，要求产品的垂直高度小于6 mm，且为金属外壳，便于安装和防鼠咬。

（3）广播扬声器覆盖角度（-6 dB）和额定功率（RMS）。原建筑的高度偏低（3.2 m），走廊狭窄，且走廊大多用玻璃分割，而玻璃是声音的强反射面。系统要求在达到应急广播声压级的前提下保证较高的语音清晰度，所以，对广播扬声器的覆盖角度有较高的要求。在不吊顶的展示厅又要考虑尽可能加大扬声器间的间距，则对广播扬声器的标称功率也有要求，应不小于10 W，频率响应为200 Hz～68 kHz。

鉴于上述要求，选用了LA 系列条形广播扬声器。

3.4 广播扬声器数量的确定

根据场地的具体条件，对候选的LA系列广播扬声器和其他扁平吸顶类扬声器进行比较和试听，最后决定使用LA-1、LA-12两款条形扬声器，均可满足安装高度和频响要求。

由于条形扬声器的水平覆盖角为120°，可以加大广播扬声器的间距。经过计算和实际安装试听，其频谱图和指向性数据如图6所示，最后确定条形广播扬声器的间距为20 m～23 m。

垂直覆盖角为30°，可以避开走廊两侧的反射声，适合在狭窄的走廊及走廊墙面的装饰面是玻璃或声反射强的装饰材料，其频谱图和指向性数据如图7所示。

根据图6和图7中LA系列扬声器指向性的参考数据以及扬声器布置密度的数据，再结合无吊顶、走廊狭窄的情况，即可确定每只条形广播扬声器的安装点。扬声器在不同环境下的安装位置如下：

图6 条形扬声器水平覆盖角120°的频谱图和指向性数据

图7 条形扬声器垂直覆盖角30°的频谱图和指向性数据

（1）在狭窄走廊的安装，如图8所示。（2）在两面玻璃墙面走廊的安装，如图9所示。（3）不吊顶层面的安装，如图10所示。

图8 狭窄走廊的安装示意图

图9 两面玻璃墙面走廊的安装示意图

图10 不吊顶层面的安装示意图

图11 展示厅投影幕上的安装

（4） 在展示厅投影幕上的安装，如图11所示。

3.5 扬声器的调试

根据选用条形扬声器的技术参数和设计的位置安装，对一层至三层的走廊、吊顶、展示厅内的广播扬声器进行安装，在调试时应注意以下问题。

（1）确定适当的声压级

工程上要求公共广播系统应具备的声压级至少要大于公共场所背景噪声级15 dB，并根据走廊、展示厅的面积及不同用途需求来具体确定。具体参照国家相关规定中所需要的声压级指标，调试到背景音乐的声压级为60 dB～70 dB，应急广播的声压级为75 dB～83 dB。

（2）保证声压级均匀地覆盖整个楼层区

根据选用的条形广播扬声器的覆盖角度特性及扬声器系统采用的分布方式进行布置，并结合建筑结构和办公区的位置，考虑扬声器的功率在各个楼层的分配，尽可能做到声压级在各个楼层均匀分布。

（3）尽量减少声音的重叠与干涉

根据条形扬声器的分布排列形式和指向角度，条形扬声器覆盖角度会产生声音的重叠与干涉，特别是在展示厅多只条形扬声器同时出现在同一声场时，此问题尤为严重。因此，需要根据测试结果进行修正，修正方式包括条形扬声器的位置调整以及使用系统内的数字音频处理手段对音频信号进行处理。

（4）保证较高的清晰度

只要解决好了直达声和混响声的比例问题，清晰度往往就会有很大的提高，所以，布置条形扬声器时应对扬声器的指向定位严格要求，从而提高清晰度。

根据测试结果，以1 000 Hz作为参考频率，最大声压级达到83 dB，满足了背景音乐的响度要求。竣工测试时，实际测试的数据中最大声压级略高于消防要求的83 dB，达到85 dB。

4 结束语

LA 系列条形广播扬声器在苛刻的环境下便于安装到位，满足广播语音的扩声要求，因此，该款产品已经用于南翔智能硬件产业基地科技大楼、德国劳斯伯格篷房制造（上海）有限公司展示的移动体育馆样板房中，今后还将安装在上海的十字路口，为盲人播放过马路的引导声。虽然该产品在音质上还有不足，但笔者认为是有前途的中国产品。

（编辑 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