专业类用途扬声器相关测试标准比较与分析

赵 晔，沈 勇，尹 昊，刘紫

（南京大学，江苏 南京 210093）

专业类用途扬声器相关测试标准比较与分析

（南京大学，江苏 南京 210093）

由于目前国内外有关扬声器测试的几项标准在不同的标准体系下，偏向不同的适用场景，技术内容有较大的差异。针对演出场所专业类用途扬声器的检测所涉及的扬声器测试标准，横向对比了各项标准中规定的测试扬声器各项技术参数的环境和技术条件。

扬声器；测试标准；国际标准；国家标准；技术条件

引言

演出场所专业类用途扬声器产品的评价涉及诸多技术方面，由于其复杂性，一直以来没有形成一个统一的评价体系。而产品评价的基础是科学客观的技术测试，产品评价体系的基础则是依靠相关的测试标准。

国内外扬声器性能测试的一系列相关标准虽然有各自的指定适用范围，但是，其测试技术内容上又有重合。笔者对这些标准做了横向比较，总结归纳了各标准中规定的衡量扬声器性能的技术参数、测试方法和测试技术条件。

1 国际和国内现行标准简介

现行国际标准中有3项标准与专业类扬声器测试相关。国际电工委员会颁布的IEC 60268-5:2007 《Sound System Equipment Part 5: Loudspeakers》；（国际）音频工程学会颁布的声学标准：AES 2-2012 《Methods of measuring and specifying the performance of loudspeakers for professional applications -Drive units》，以及AES 56-2008 《Sound source modeling-Loudspeaker polar radiation measurement》。

国内相关的现行标准有3项。国家标准GB/T 12060.5—2011 《声系统设备第5部分：扬声器主要性能测试方法》，是IEC 60268-5:2007的等同采用；行业标准WH/T 39—2009 《专业音频和扩声用扬声器组件实用规范》，是AES 2-1984 (r2003)的修改采用；以及行业标准WH/ T 58—2013《 演出场所有源扬声器系统主要性能测试方法》。

笔者对于等同采用的标准将统一引用国内对应标准。由于WH/T 39—2009只适用于扬声器系统组件，并未纳入比较范围。

2 专业扬声器性能检测及方法

国内外标准主要对专业扬声器的输入特性（见表1）、输出特性（见表2）、频率特性（见表3）、指向特性（见表4）、阻抗及其派生特性（见表5）和幅度非线性（见表6）的检测及方法做出规定。下面对这些特性加以详细说明。

2.1 输入特性

2.1.1 额定噪声电压

GB/T 12060.5—2011规定了扬声器在不产生热损坏或机械损坏情况下能够承受的模拟节目噪声电压称为额定噪声电压。测量额定噪声电压时，扬声器应置于不小于8 m3的室内进行测量。

2.1.2 短期最大输入电压和长期最大输入电压

考虑扬声器在极限情况下的使用情况，GB/T 12060.5—2011和WH/T58—2013都规定了扬声器单元或系统在不产生永久性损坏的情况下所能承受的时间为1 s的模拟节目信号的最大电压为短期最大电压，所能承受的时间为1 min的模拟节目信号的最大电压为长期最大电压。值得注意的是GB/T 12060.5—2011规定的测量环境是不小于8 m3的房间，而WH/T58—2013则要求在自由场中进行。

2.1.3 额定正弦电压

GB/T 12060.5—2011中规定，额定正弦电压是指在额定频率范围内使扬声器能连续工作而不导致任何热损坏或机械损坏的持续正弦信号电压。测量额定正弦电压时，扬声器应置于不小于8 m3的室内进行测量。

2.1.4 固有噪声级

WH/T 58—2013中规定，在额定工作条件下，去掉所有的信号源，并将所有的输入端短接，音量电位器置于最大，有音调控制的应将音调控制置于平直位置。在扬声器系统参考轴上距参考点1 m处测量的A计权声压级即为固有噪声级。测量固有噪声级应在自由场中进行。

2.1.5 过载源电动势

WH/T 58—2013中规定，测量过载源电动势应在扬声器系统额定工作条件下，并且在自由场中进行。

表1 输入特性

2.2 输出特性

2.2.1 短期最大声压级

WH/T 58—2013中规定，在额定工作条件下，信号用猝发信号，将有源扬声器系统的音量电位器置于最大位置，调节噪声信号源输出信号的大小。输入1/8倍的最小源电动势的电压开始测试频率响应曲线并记录。输入信号每次增加3 dB的增量，当输入信号的增量为3 dB，声压级不再相应上升3 dB，且只达到输入增量的50%时，输出的声压级为短期最大声压级。测量短期最大声压级应在自由场中进行。

2.2.2 最大声压级

WH/T 58—2013中规定，在额定工作条件下，先输入1/8倍的最小源电动势的电压开始测试频率响应曲线并记录。在此电压的情况下测试规定频率范围内总谐波失真，同时将总谐波失真曲线的声压级与频率响应曲线的声压级进行比较，直到失真到达规定的要求时，此时的频率响应曲线中各个频点的声压级就是最大声压级。测量最大声压级应在自由场中进行。

表2 输出特性

2.3 频率特性

2.3.1 指定频带内的特性灵敏度级

GB/T 12060.5—2011中规定，测量指定频带内的特性灵敏度级时，扬声器应置于自由场或半空间自由场环境内，且在正常测量条件下测量。半空间自由场仅适用于与反射面平齐安装的扬声器单元。

2.3.2 频率响应

GB/T 12060.5—2011中规定，测量频率响应应在自由场或半空间自由场条件下进行。

WH/T 58—2013中规定，测量有源扬声器系统的频率响应应在自由场条件下进行。

2.3.3 有效频率范围

GB/T 12060.5—2011中规定，有效频率范围是指由规定上下限频率所限定的频率范围。馈以正弦信号并在参考轴上测得的扬声器频率响应上，在最高灵敏度区域一个倍频程的带宽内的平均声压级之下、10 dB以内的上限频率和下限频率。测量有效频率范围应在自由场或半空间自由场条件下进行。

2.4 指向特性

2.4.1 指向性图案

GB/T 12060.5—2011中规定，测量指向性图案应在自由场条件下进行。

AES 56—2008规定了扬声器系统的指向特性的测量方法。包含测量条件、测点的空间分辨率、测试数据。测试参考距离是10 m，要求在相对稳定的声学环境中进行，通过检测重复测试数据保证测量的可重复性。测点空间分布可分为普遍描述扬声器指向特性的的A型分布和针对于全对称或半对称扬声器的B型分布。其中A型的分辨率为5°×5°，全空间2 664个测点；B型分布有低分辨率分布(15°×15°)、中等分辨率分布(15°×5°)和一般分辨率分布(5°×5°)，都为半空间测量。

2.4.2 指向性指数

GB/T 12060.5—2011中规定，测量指向性指数应在自由场条件下进行。

2.4.3 指向性频率响应

WH/T 58—2013中规定，测量指向性频率响应应在自由场中进行。

2.4.4 覆盖角

GB/T 12060.5—2011中规定，测量覆盖角时应在自由场条件下进行。并且对于被设计成在过参考轴的不同平面上具有不同覆盖角的扬声器，应在至少两个互相垂直的平面内测量覆盖角。

2.5 阻抗及其派生特性

2.5.1 阻抗曲线

GB/T 12060.5—2011中规定，阻抗曲线的测量条件为自由场、半空间自由场、模拟自由场、半空间模拟自由场、扩散场。

2.5.2 总品质因数Qt

GB/T 12060.5—2011中规定，总品质因数Qt的测量条件为自由场、半空间自由场、模拟自由场、半空间模拟自由场、扩散场。

2.5.3 扬声器单元顺性的等效空气容积

GB/T 12060.5—2011中规定，扬声器单元顺性的等效空气容积的测量条件为带开口的刚性测试箱以及示波器。

表3 频率特性

表4 指向特性

表5 阻抗及其派生特性

表6 幅度非线性

2.6 幅度非线性

WH/T 58—2013中规定，测量有源扬声器系统的总谐波失真应在自由场条件下进行。

GB/T 12060.5—2011中规定，测量总谐波失真、n次谐波失真、n次调制失真和差频失真时，扬声器系统应置于自由场条件下，扬声器单元应置于半空间自由场条件下。

3 讨论

就扬声器的测试项目而言，GB/T 12060.5—2011具有较强的普适性和一般性，测试参数较为全面；而WH/ T 58—2013对于舞台演出等使用场景更为关注的一些参数的测试进行了细化规定，如考虑扬声器系统在保证失真小于一定值的情况下的声能最大输出，即短期最大声压级和最大声压级，以及系统在特定输入条件下的性能和表现，即固有噪声级和过载源电动势；同时也有专属于有源扬声器系统的属性，如正常工作条件下的温升。在针对专业类用途扬声器的实际测试中，两份标准都可加以参考，互为补充。

同时，也可以发现，对于有些技术参数测试项目，不同标准所规定的具体测试方法和技术条件也会存在差异。这就要在实际测试中根据待测产品的具体目标应用场景来选择最合适的测试标准。

扬声器在演出场所的使用，不仅要考虑扬声器本身的特性，更重要的是房间声学特性和扬声器特性耦合后共同作用的结果。就指向性特性而言，GB/T 12060.5—2011较之其前一版提出了要对覆盖角进行测量，是与WH/T 58—2013的显著区别，覆盖角对于扩声系统覆盖区域和语音清晰度的推断有重要意义；而与GB/T 12060.5—2011和WH/T 58—2013相比，AES 56-2008要求指向性测量的结果表述方式为脉冲响应，脉冲响应和房间的传递函数相卷积，可以实现在设计阶段对实际演出场所的声场进行建模，从而实现设计阶段对声场的优化。

相对于GB/T 12060.5—2011对扬声器系统或驱动单元的通用性能进行规定，针对扬声器单元及组件的标准AES 2-2012和WH/T 39—2009细化分类了不同的扬声器驱动单元及组件类型，包括高频驱动单元、高频号筒、低频驱动单元和低频箱体。就检测的项目而言，GB/T 12060.5—2011和WH/T 58—2013对驱动单元及组件的电学特性和机械特性做了更细致的规定，如低频驱动单元的T-S参数。对专业类扬声器驱动单元及组件的检测，能够更直观地了解扬声器的基本性能，从而对演出场馆的扬声器选用起到指导作用。

目前国内和国际上都尚未形成一个针对专业类扬声器产品的统一客观评价体系。市场上的主流产品标示的技术参数项目也有很大差异，甚至某些品牌的标示技术参数并不是按照通用的技术标准进行测量而得，而是使用企业自己的测试标准。这就需要进一步推进行业的标准化工作，为产品的检测和评价提供依据。

（编辑 杜 青）

Comparison and Analysis of the Professional Used Loudspeaker Testing Standard

ZHAO Ye, SHEN Yong, YIN Hao, LIU Zi-yun

(Nanjing University, Nanjing Jiangsu 210093, China)

Current loudspeaker testing standards are suitable for different application backgrounds in different standard systems. For this reason, there are great differences in their technical contents. Testing standards involved in this paper are only concerned with professional loudspeaker used in performing places. In this article, the writer compares the environmental and technical conditions of each loudspeaker technical parameter testing in different standards.

loudspeaker; testing standards; international standard; national standards; technical conditions

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.03.005