公共广播系统设计应该注意的问题

Michae

随着我国国民经济的发展，人民生活水平不断提高，对物质文化生活的需求也日益提高，公共广播系统作为建筑物中较高层次的电气设计也逐渐增多了。但是，由于公共广播系统涉及建筑声学、建筑电气、消防等多种学科，有的设计人员在设计中往往不能合理地把握，有时甚至在设计中出现错误。笔者针对设计中出现的一些问题，提出解决意见，仅供参考，望批评和指正。    1、、、、公共广播系统设计的根本问题是声学问题公共广播系统设计的根本问题是声学问题公共广播系统设计的根本问题是声学问题公共广播系统设计的根本问题是声学问题    公共广播系统属于应用声学的范畴，就室内扩声而言，人们通过建声、电声设计来控制和改善房间的音质。公共广播系统扩声设备主要由音源设备、混音器、功率放次器、楼层选择器、扬声器等几部分组成。在较长一段时间，不少人把传声器一混音器一扬声器这样一套扩声系统设备混同于扩声系统，又把选配这套器材当作扩声系统设计，这是很不全面的。公共广播扩声系统包括：声源至传声器所处的声学环境、传声器至扬声器这套扩声设备，以及扬声器和听众区的声学环境(声场)这三部分。其基本点是声源与最后扩声用的扬声器同处于一个声场之内。在公共广播系统设计中，有人往往忽视这一点，所以会出现一些问题。针对这些，笔者根据自己在工程实际设计、调试工作中的实践，提出几个在设计中应注意的问题。    2、、、、公共广播系统设计应注意的问题公共广播系统设计应注意的问题公共广播系统设计应注意的问题公共广播系统设计应注意的问题    2．1扬声器在室内的布置    设计扩声用扬声器系统时，首先应考虑扩声声场，即对扩声的房间的声学特性要有充分的把握，并研究应该采用什么性能的扬声器，应该怎样布置才能使效果最好。由于情况不同，有时只根据扬声器的性能和布置方法，很难获得良好的扩声效果。例如，在没有经过声学处理的体育馆，声音被扩大后，由于混响严重而得不到清晰的声音，并且对于回声、颤动回声等特殊反射声，只靠扩声设备是很难予以消除的。因此，房间的声学特性不好，就得不到良好的扩声效果。而声学特性良好，但布置方法不好，同样也得不到良好的扩声效果。    扬声器的布置设计应当适应房间的形状、大小、混响时间，以及使用目的，可以按以下几点来考虑决定：①室内各处的声压分布应当均匀；②不产生使清晰度变坏的特殊反射声；③不易引起由扬声器一传声器一放大器一扬声器的反馈环路所形成的回授振荡，即啸叫。    对于公共广播系统来说，悬挂在侧墙上的扬声器箱的声场质量较高。但是基于安装方便及便于隐蔽等原因，在吊顶上安装天花板扬声器的方案已为人们所接受，广泛用于宾馆走廊、商场等吊顶不是很高的场所。    扬声器覆盖区的物理意义，如图l所示。图中a表示覆盖角，H表示天花板的高度(m)，h表示耳平面的平均高度(m)，r为圆柱体底圆的半径(m)。根据某一场所的面积及有关数据，可估算出所需天花板扬声器的数目。原则上，天花板扬声器的分布以便最终的声压级比较均匀为目标。    天花板扬声器的选择要考虑额定功率、灵敏度、频率响应范围、尺寸等主要技术指标，其中扬声器尺寸对覆盖角。   有重要意义。一般，在声波波长较扬声器尺寸小时，辐射呈指向性，声波成为围绕扬声器轴线的一束，偏离轴线的听众将听不到这个频率的直达声。那么覆盖角。有多大呢?曾有人用中心为4000Hz的倍频程粉红噪声来测量扬声器，在与扬声器轴线成一夹角时的方向上测量声压级。在该声压级比轴线声压级下降6dB时所得到的夹角即为覆盖角a。如果把扬声器当作在无限大障板上的平面刚性活塞，声波波长与刚性活塞的尺寸可比时，声波的辐射将出现指向性，频率越高，声波波长越短，指向性越尖锐。按下降6dB计算偏离主声束轴线的角度，可得覆盖角a的数据。许多工程采用16cm左右的纸盆扬声器(a=48°)作单元的天花板扬声器，额定功率为3—5W，灵敏度在90dB／m·W以上，频率响应范围大约在100—8000Hz，实际应用效果相当好。    在吊顶较高或混响时间较长的厅堂使用天花板扬声器，对于清晰度是不利的。有效的办提高扬声器的指向性因数或是减少扬声器与听众的距离，以增加直达声对混响声的比率。有一种可悬吊式的扬声器从天花板处悬吊可使扬声器尽量接近人耳，因而提高了清晰度。    天花板扬声器的数量、位置和型号的选择，必须与室内装修设计紧密结合，有时电声设计不得不迁就装修需要并受财务预算的限制。但电声设计必须以各场所的声级平衡为关键，扬声器的安排也必须考虑这一因素。    2．2公共广播系统宜与火灾应急广播系统合用。    在建筑物中已设计有火灾应急广播系统时，如再另行设计独立的公共广播系统，不免会造成扬声器在建筑物内重复设置，不仅造成了经济上的浪费，而且会影响建筑的内部装修效果。    同时，由于火灾应急广播系统使用率低，但性质重要，一旦使用，必须保证正常运行，而作为管理人员却往往忽视平时不用的火灾应急广播系统的保养。而公共广播系统平时使用率相当高，管理及操作人员对公共广播系统设备情况比较熟悉，对平时出现的问题也会及时解决。所以，公共广播系统与火灾应急广播系统合用，会使火灾应急广播系统处于良好的保养状态。    另外，在设计火灾应急广播系统时，有些设计常同时设警铃。这种设计的缺点是在消防状态时，常因警铃过响，疏散人员听不清消防广播中的紧急通知。但如不设警铃，可能会出现有些场所的需疏散人员听不到消防讯号的情况。解决这一问题，可在混响器前加装一部火灾讯响控制器，该设备配置一部喊话话筒(可手持)。在紧急情况下，可发出火灾讯响信号，操作人员按下话筒通话键，即可停止讯响信号，发出疏散等语言通知，松开通话键，火灾讯响信号恢复。    2．3公共广播系统的线路敷设    由于公共广播系统传输的信号为音频信号，我们通常所指的定压100V，就是音频电压，用普通万用表测量电压不准确正是这个原因。按照电气规范，不同电压、不同电流的线路不允许敷设在同一线槽或管中。而在工程施工中，有时不注意这一点，将公共广播系统干线与其它弱电线路敷设在同一线槽中。如果其它弱电线路电压不超过50V，不会对广播信号产生干扰；音频信号是始终连续的，也不会对其它弱电线路产生干扰。但是，一旦信号不连续，或者信号是由可控硅调节，就会对其它弱电信号产生干扰，所以在设计时应严格将公共广播线路与其它弱电线路分开。   干线敷设时，可在金属线槽中加设金属隔板，将公共广播线路单独敷设在一侧。  在《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)中，没有详细规定应急广播线路的敷设要求，但第10．2．2条规定：消防控制、通信、警报线路采用暗敷设时，宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护，并应敷设在不燃烧体的保护层内，且保护层厚度不宜小于3mm。当采用明敷设时，应采用金属管或金属线槽保护，并应在金属管或金属线槽上采用防火保护措施。由于广播线路在火灾救护时，其作用与警报线路类同，在设计中应严格按照警报线路的敷设要求进行敷设设计。    2．4公共广播系统的音量凋节    通常设计中，公共广播系统的音量调节设在混音器、功放前级，功放等设置在控制室的设备上，这样会造成以下两个问题：①由于音频信号在线上会产生损耗，特别是传输距离较长的线路，信号在线路首端与末端声压级相差较大，在系统调试时很难均衡。②给管理带来不便，不同场所的声压级有时有不同的要求，难以满足。    在每层接线箱中加设一调音开关可解决这个问题，如图2所示。系统调试时，可调节调音开关均衡声压级。平时，管理人员或该楼层听众可根据需要自由调节音量。在紧急情况下，控制室操作人员可通过继电器强切，将音量切换到最大，从而保证紧急广播的需要。    2．5宾馆床头柜扬声器的布置  
    计宾馆床头柜扬声器时，通常设计扬声器功率为1W，放置在床头柜集中控制面板下部，一般施工时安装成小纸盆扬声器，扬声器指向性非常差，音乐的音质受到很大影响。图3是一种较好的解决方案。设计采用同轴扬声器(3-5W)，保证了声压级，同时在不影响床头柜使用的前提下，使床头柜变成了音箱，在工程实例中，取得了良好的效果。    2．6强插开关的使用    在建筑物内一些场所，例如博物馆中各中小型展馆、宾馆餐厅、小型会议室等，这些场所不定期有现场扩声的需求，扩声设备可设计为移动型，扬声器则利用公共广播系统的扬声器。这样既达到了扩声需求，也减少了设备用房，同时也节省了资金。具体做法是在需现场扩声的场所设置一个强插面板，在面板上设强切继电器，以备火灾紧急广播的强切。在需现场扩声时，只要通过插头插入面板，将功放与公共广播系统的扬声器连接，就可实现现场扩声了。