扩声系统防啸叫方法

前言：扩声系统经常出现啸叫，什么是啸叫？怎么防治啸叫？正文：一、啸叫的常识简介1、为什么要啸叫？不知各位还记得小时侯到礼堂、空旷的大房间以及山谷中去玩耍打闹、高声喧哗时产生的回声吗，这些地方为什么产生回声呢？是因为我们发出的声音经过空气传播出去后（声音致使空气产生压缩和扩张，并按340米/秒的速度将这种压缩和扩张进行四散传播)，遇到了墙壁、高山使声音返回来再次传到我们的耳朵里，就听到有重音或回声；由于声音通过空气的传输能量会逐次递减（变成空气热量而消耗掉)，所以我们听到的回声会一次比一次弱小以致最后消失，不会产生啸叫。在我们使用扩声系统时，尤其室内使用拾音器（俗称话筒）扩声经常产生啸叫，原因就是房间固有的存在前面提到的回声现象，当音箱产生的回声返回时通过了话筒，会再次被话筒拾到声音，使回声再次进入扩音系统进行了放大，如果回音和初始音相位相同则两个声音会产生叠加加强，加强的声音再次回声到话筒放大，再次加强，如此周而复始，便产生了强烈的刺耳的啸叫，从而破坏了扩声系统的稳定，有效的声音进不去也扩不出来，也听不到，整个设备不能正常工作。所以，产生啸叫的根本原因是回声（回声反馈加速引起的）。2、解决回声啸叫的办法在音响界，最初解决回声啸叫的办法是降低扩声系统的增益（放大量）来使系统稳定工作，缺点是不能完全满足扩声音量的需要；所以工程技术人员又在室内建筑声学、结构声学以及室内装饰装修方面下功夫以解决扩声难题和回声反馈啸叫，这方面最典型的是北京的中国音乐厅，它基本上可以不用现在的扩声器材，但它的造价及施工难度非常大，不具备普遍推广意义；故工程技术人员又通过仔细认真研究啸叫形成机理又在电路上想办法解决这一扩声难题，先后开发了均衡、移频、移相、参量均衡等方案，基本上能满足现代扩声要求，具有普遍推广意义。二、啸叫的形成机理前面讲了，回声是形成啸叫的根本原因，没有回声则永远不会啸叫。那针对某个房间啸叫具体是怎样形成的？相位又是什么呢？何为峰点、谷点？1、声音的一些基本特点我们首先要记住声音的一些基本知识：1、声音是靠空气振动传播的（在真空中人是听不到声音的）。2、空气中声音传播速度为340米/秒。3、声音的传播需要能量。即传播需要消耗功率，没有能量的注入就不会有声音的传播；声音在空气中的传输能量会被空气逐渐吸收转化为热量消耗从而声音会越传越弱小以至消失；海面上声音往往传不远，这是因为海水比空气和陆地对声音能量的吸收要厉害的多，故往往轮船汽笛喇叭的功率要求达到上万瓦特甚至十几万瓦特。4、人耳可听声音频率范围：20Hz(赫兹)~20000Hz(赫兹)，即空气每秒振动的次数在20次到20000次人耳能听到，每秒振动次数低于20次以下称为次声波，每秒高于20000次称为超声波。5、人声语言的音频范围：一般在200Hz~4000Hz之间。男性的频率成分偏中低频，女性的频率成分偏中高频。这就是为了尽量不占频带资源而电话机的带通频率一般设在300Hz~3000Hz的真正原因，而我们都知道电话机的通话音质完全可以接受。6、音强：即声音的大小强弱，空气压缩或扩张的程度越强则声音越大，相反压缩或扩张的程度越弱则声音越小。7、声压：声音的大小用分贝（即dB)来表示，人耳可听音强范围在0dB~140dB左右。8、分贝：分贝是对声压的对数表示方式，即参照物按乘除法的方式变化时我们的对数（即分贝）按加减法的方式来表示。其中人耳听力曲线是与对数曲线非常相近，即当音量成倍增大时，人耳听觉对音量的这种增大感觉要迟缓，越是到了高声压级（大音量）后，感觉越迟缓。用分贝表述声压单位符合人耳的听觉特性。举例：音量增加了10倍，我们分贝表示增加了20dB;当音量再增加10倍即原来的10×；10=100倍时，我们的分贝值再增加20dB即20+20=40dB;同理，当一个声音增加了100000倍即10×；10×：10×；10×；10=100000倍，我们用分贝值表示此声音增加了20+20+20+20+20=100B;显然用分贝数表示声压比直接表示声压值要显得易读和省事（至少少写了许多的“0”，不信试着写出并读出200dB声压的声音增加了多少倍？10000000000倍)；实际倍数和分贝换算之间还有一个方式即：声压每增加1倍，分贝值增加6B;再增加1倍即2ࡨ=4倍，分贝值增加6+6=12B;以此类推。相反，当声音减弱多少倍，分贝值则相应地按上述换算关系减去多少分贝。值得注意的是对功率的表示值是功率每增加10倍产生的声压分贝值只增加10B,功率每增加1倍产生的声压分贝值只增加3B,这刚好是前面换算的一半。这是因为功率是一个复合参数（电压和电流同时作用才叫功率），大家不必知道这是为什么，只是必须知道是这么一回事，因为在实际的扩声中，有能量的消耗才会有声音产生，功率是能量的实际表征，故功率的换算方式具有实际意义。9、人耳听觉音强范围描述：0B音强指在完全消音的房间里人耳刚刚能听到或感到声音存在时的声音大小（显然，这种理论上的环境是不会存在的，完美的消音室也做不到0B的声音出来)；人们正常音量讲话口腔位置发出的声压在100dB左右，在环境相对安静时人们耳朵感觉最舒服的音量大小在88B~92B左右（这一点尤为重要，我们在常规语言扩声领域追求的每一听众位置能得到的平均声压就在这一数值，声压过弱过强人耳都容易感觉疲劳)；大多数人在声压达到130dB~140dB即感到耳疼、头痛、头皮发炸，即痛域值；我们知道宇航员在火箭升空过程中耳朵要承受160B的噪音是多么不容易，痛域值比常人简单的多出20~30B这意味着经过训练的宇航员他的要比常人能承受的极限声音还可以高出10倍到30倍左右。10、波长：20Hz的声音每振动一次声音已走了17米（即20Hz声音的波长为17米=340米/秒除以20Hz)、20000Hz的声音每振动一次声音已走了0.017米（即波长1.7厘米)；11、直达声：声音在空气中直接进入人耳的声音叫直达声；12、反射声：声音经过建筑物反射后进入人耳的声音叫反射声；声音在传播中遇到障碍物（比如墙面、地面、桌椅等）时，一部分进入障碍物被其吸收，一部分被障碍物反射回去（即回声，其反射方向同镜子反射光线一样）；一次反射声：声音被障碍物第一次反射后的声音叫一次反射声，一次反射声弱于二次反射声：声音被障碍物第二次反射后的声音叫二次反射声，二次反射声弱于一次反射声；N次反射声：声音被障碍物第N次反射后的声音叫N次反射声；N次反射声弱于N-1次反射声；13、房间声音的描述：当一个房间完全吸收声音能量，则该房间完全没有反射声只有直达声，这种房间我们称之为消音室，这时人耳听到的声音发干、干瘪。当一个房间完全不吸收声音能量而只有反射称为不吸音，这时反射声的能量不衰减，叫反射声过强；这时人耳听到的声音浑浊、混沌。直达声和反射声往往先后作用于人耳，实验表明当两者时间相差50ms(0.05秒)以内，人耳听不到两个声音，反射声起到补充直达声的作用，声音变得厚实、丰满；14、房间混响时间：无数次的反射声和直达声共同形成了混响，当一个房间的混响时间在1秒到2秒之间为混响适中，人感觉听感舒适；当混响时间大于4秒则听感浑浊，说明房间反射过强、吸音过弱，应增加一些吸音措施；当混响时间小于1秒则听感干瘪，说明房间吸音过强、反射过弱，应减少一些吸音措施；15、声音的相位：我们知道声音是通过空气的压缩和扩张来传播的，对空间的某一点来说，当直达声压缩该点的空气，而反射声反射到该点时有两种情况：一、同样地在压缩该点的空气，我们称反射声和直达声在该点的相位相同，则该点空气压缩的程度变强，音强得到增加，声压得到了提高；二、相反地在扩张该点的空气，我们称反射声和直达声在该点的相位相反，