音响工程师如何检测扬声器指向性参数

发布时间：2024-12-23 21:05

扬声器的指向性是指在频率固定时，通过声中心的指定平面内扬声器响应作为发射声波方向的函数。

在一定的频带下，离声源某一固定距离上，测量声源辐射的声压级时，常发现在声源不同方向上声压级不同，这种变化一般在极坐标图上用声压级-辐射角特性曲线来表示，称此曲线为指向性曲线。通过观测指向性曲线，可了解不同方向与0°方向时声压级变化的规律。

研究表明，扬声器的指向性与声音频率有关。一般300Hz以下的低音频没有明显的指向性，高频信号的指向性较明显，频率超过8kHz以后，声压将形成一束，指向性十分尖锐。

扬声器的指向性对于整个音响系统来说，非常重要，直接关系到实际使用中扬声器的配置、摆放和调试。

传统的方向性测量是在消声室中进行的，室内的各边界用楔形状的吸声材料覆盖以减少室内反射，从而达到一个大致的自由场条件。

但是这种传统方法有诸多的缺点：

1、需要一个专业消声室，同时消声室尺寸必须足够大，能够满足扬声器在远场条件下进行测量。

2、低频吸声不够，普通消声室往往在100Hz以下测得的响应数据不可信。

3、对于大型扬声器系统来说，满足远场的第一个条件就是测试距离要大于扬声器系统的尺寸。而温湿度在传播路径上的变化会影响相位响应，使得最后的方向性不准，举个栗子：5m测试距离时，2℃的温度偏差在5kHz处产生90°的相位误差。

4、要得到3D数据，要让扬声器在多个轴上转动，对于重型扬声器来说不能保证其定位精度。

5、要得到1°角分辨率的数据往往不现实，一般都高于2°，且需要假设一个或两个平面是对称的以减少测量时间。

帕格索斯音响采用德国KLIPPEL公司开发的近场扫描仪系统NFS（near field scanner），利用声场全息技术（近场测量– 多极子扩展 – 声场外推）确定扫描面外3D空间中任一点处的辐射声场。

其优点：

1、不需要消声室，普通房间就可以测试。

2、近场测量信噪比高，降低环境噪声的影响，减少喇叭需高声压时产生的非线性失真。

3、避免远场测量中空气衍射造成的相位误差。

4、测量过程中，只移动麦克风，扬声器不用动，因此可测量大型/重型扬声器。

5、利用场分离技术分离出直达声，排除房间模式在低频的影响，低频数据可信。

6、角分辨率与测量点无关，提供高角度分辨率（<1°）。

7、相同精度情况下，只需要传统方法10%至20%的测试时间。

—设备主体—

—测试主机—

—测试操作过程及数据界面显示—

KLIPPEL NFS实际工作视频

KLIPPEL NFS在围绕扬声器周围测试了数千个点的数据后，可以得出指向性的各种示意图。

同时可以导出EASE文件，方便进行工程安装的声场仿真。

测试流程专业快捷，3D数据输出全面，给专业音响研发工程师提供了更多发挥空间—

帕格索斯音箱经过KLIPPEL NFS的测试和仿真优化设计，使其全系列音箱的指向性得到良好的控制。

例如PEGASUS D6F阵列全频音箱，

D6F阵列音箱是在此技术基础上采用恒定指向设计，也就是说，在音箱的覆盖范围内拥有一致的频率响应，有效避免偏轴的梳状滤波，最后达到听感一致的效果。

D6阵列音响恒定指向设计示意图

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