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声压级估算

发布日期:2020-08-11 浏览量:901次
声压级的估算可以这样进行,一种是一只扬声器系统,则可根据扬声器系统的额定功率,额定灵敏度来计算,扬声器的灵敏度的单位是dB/m .W,表示给扬声器加1W电功率,在原参考轴距扬声器1m远的位置(在扬声器正前方)测出的声压级,扬声器的在加额定功率时在1m处的声压级L(dB)可用式(8-1)计算

也可以更粗略的估算,P为2W增加3dB,P为5W增加7dB,P为10W增加20dB,P为20W增加13dB,P为50W增加17dB,P为100W增加20dB。例如扬声器的灵敏度是90db,加100w电功率时,在1m处的直达声声压级应是110db,值得注意的是在正常扩声时,加在扬声器系统上的功率并不是扬声器的额定功率,在专业扩声中,为了达到高保真要求,也就是峰值因数不小于4的要求,节目信号的有效值功率应该不大于扬声器系统额定功率的1/8,也就是降低9db,最好降低10db,使用在背景音乐或校园广播中可以适当降低要求,节目信号的有效值功率应该不大于扬声器系统额定功率的1/4.5,也就是保证峰值因数不小于3。
这里说明一下峰值因数的概念,峰值因数是指节目信号中的瞬时峰值与有效值之比,正弦波的峰值因数为1.414,节目信号可以理解为是有很多不同频率、不同幅度、不同相位差的正弦波组合在一起构成的,其最大瞬时峰值与有效值之比大于正旋波的比值,按照高保真的要求,必须保证幅度为有效值4倍的峰不被消波,也就是要保证峰值因数不小于4,因为当峰值瞬时峰值是有效值四倍以下的峰被削薄时,听感上人听出信号被削波的感觉,那么就不能算高保真了。正因为这个原因,对扬声器系统和功率放大器来说,都应该保证峰值因素不小于4,由于功率与电压的二次方成正比,正弦波的峰值因数为1.414,其二次方为2,节目信号的峰值因数为4,其二次方为16,两者相差八倍,因此扬声器系统功率放大器、功率放大器以正弦波测量的不削坡最大输出功率除以8即为节目信号的最大允许有效值功率,所以在正常播放节目信号时,其有效值功率必须小于正弦波不消波有效值功率的1/8,通常控制在1/10,这个数值也称为动态裕量,关于节目信号中瞬时值每分钟超过有效值规定倍数的次数和时间数值,可以参考荷兰飞利浦公司科研人员对大量不同类型节目分析统计后绘制的曲线图,见图8-3和图8-4,顺便提一下图8-2分频点与功率分配关系曲线,该也是该公司的研究成果。
为了对于不太熟悉对数计算的读者方便,下面提供两个速查表,见表8-1、表8-2。

距声柱、音箱1m处的总声压级为该声柱、音箱的灵敏度加上根据其所加电功率从表8-1中查得的增加值,其计算公式为▲=10lgP,式中P为所加的电功率,单位为W。例如,某声柱的额定电功率为50W,其灵敏度为98(dB.1m/1W)。则根据额定功率为59W从表8-1中可查到其增加值为17dB,加上灵敏度98dB,其和为115dB,所以给该声柱加额定功率时,在距声柱1m处的声压级将应为115dB。
至于在距扬声器系统X(m)处的直达声声压级Lx(dB)可以根据平方反比定率来计算

在距扬声器系统20m处的直达声声压级为84dB,这里要注意这里计算出来的直达声声压级不是室内该处的实际测量出的声压级,而实际测量出的声压级应该是直达声声压级与混响声场声压级的合成,因为再临界距离以外以混响声场为主,离临界距离越近,直达声声压级比混响声场声压级低的越多,也就是说该出以混响声场为主,所以实际测量的总声压级要比计算出来的直达声声压级大,至于混响声场可以根据室内声学参数来估算。
距声柱、音箱X(m)处的直达声声压级为该声柱、音箱再加上其额定功电功率后的距离为1m处的声压级减去从表8-2中查得的减小值。其公式为▲=20logX,式中X为离声柱或音箱的距离,单位为m。例如,某声柱的额定电功率为50W,其在距离为1m处的声压级为115dB,设要求距离为50m处直达声声压级,则根据距离为50m从表8-2中可查到其减小值为34dB,1m处的直达声声压级115dB减去距离为50m时的减小值34dB,所以给该声柱加额定功率时,在距声柱50m处的直达声声压级将应为81dB。
本文选自音响工程设计与音响调音技术
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