專(zhuān)業(yè)音箱高音單元的損壞分析

　　在許多專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合中，如演播廳、劇場(chǎng)、會(huì )議室、歌舞廳等，經(jīng)常出現燒毀音箱的中、高音單元的現象。在音響設備 中，高音單元至關(guān)重要。但又因它的結構上的特性而經(jīng)常燒毀，不僅會(huì )造成經(jīng)濟上的損失還會(huì )破壞演出效果，甚至導致無(wú)法正常演出。那如何避免此問(wèn)題的出現?應注意以下幾個(gè)方面：

　　一、音箱與功率放大器的合理配置

　　在專(zhuān)業(yè)擴聲領(lǐng)域里，音響器材的配置是十分考究的，其中功放與音箱的配置是最重要的，功放與音箱的配置所涉及的方面很多，例如功放牌號、功率管類(lèi)型的選擇及低靈敏度音箱應配置哪種功放等。大家都知道，在進(jìn)行廳堂聲學(xué)設計后，需要根據一系列計算確定音箱功率，然后再由音箱功率確定功放功率，但是究竟兩者功率如何選配才能達到最佳匹配呢?

　　沒(méi)有經(jīng)驗的調音師也許會(huì )認為，功率放大器的輸出功率太大，會(huì )造成高音單元的損壞，其實(shí)不然。在專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合下，揚聲器一般可以承受3倍于額定功率的大信號沖擊，瞬時(shí)可承受5倍于額定功率的峰值沖擊而不損壞。所以，一般情況下，音箱額定功率取功率放大器的1/2，是不會(huì )有問(wèn)題的。因而，如果不是因意外強沖擊或話(huà)筒長(cháng)時(shí)間嘯叫，而是由功率放大器功率大而燒高音單元的情況是極少出現的。眾所周知，大部分音箱內有多個(gè)揚聲器單元，每個(gè)揚聲器單元所承受的功率，是按分頻點(diǎn)的不同進(jìn)行不同分配。圖1是自然界中聲音能量分布圖，一般情況下，各揚聲器單元的功率分配的百分比如圖1所示。圖中，將某只揚聲器分配到的頻率段由橫坐標讀出，對應縱坐標的百分數差值即為分配到的功率。例如：一只分頻點(diǎn)為1.6kHz的二分頻音箱(附圖中的A點(diǎn))，高音單元承受功率為100%-78%=22%，低音單元承受功率為78%-0%=78%。

　　音箱的額定功率，一般專(zhuān)業(yè)音箱標明最大粉紅噪功率，而發(fā)燒及民用音箱標記則比較含糊，但基本都是各單元的總功率。也就是說(shuō)，音箱的額定功率是指粉紅噪聲或寬頻帶能承受的模擬信號功率。如圖1，一只分頻點(diǎn)為1.6kHz、額定功率為100W的二分頻音箱，在額定功率時(shí)，低音單元可分配到78W的輸出功率，而高音單元僅分配到22W。因此，對該音箱施加100W的粉紅噪聲功率或普通節目信號功率，它可以承受;但用100W的單頻信號去測試時(shí)，無(wú)論高音和低音單元都有可能損壞。再如一只三分頻的音箱，中、高音的分頻點(diǎn)在4kHz，那么，高音單元的承受功率只有標稱(chēng)功率的5%。如果功率分配不當，就會(huì )很容易造成高音單元的損壞。

　　我們知道，在人耳聽(tīng)域的20Hz～20kHz內，真正集中大量能量的音樂(lè )信號一般在中、低頻段，而高頻段能量?jì)H相當于中、低頻段能量的1/10。一般人聲和音樂(lè )信號中高音分量并不多，金屬樂(lè )器、絲弦樂(lè )曲中高音偏多些，所以，一般音箱高音損失的功率比低音喇叭低得多，以求高低音平衡;而功放好比一個(gè)電流調制器，它在輸入音頻信號的控制下，輸出大小不同的電流給音箱，使之發(fā)出大小不同的聲音，在一定阻抗條件下，要想讓標稱(chēng)功率為200W的功放達到400W或幾倍的輸出其實(shí)很容易，只是功放的失真(THD)將會(huì )大大地增加，這種失真主要產(chǎn)生在中、低頻信號中的高頻諧波，其失真越大，高頻諧波能量就越大，而這些高頻失真信號都將隨高頻音樂(lè )信號一同進(jìn)入高音頭，這會(huì )產(chǎn)生什么后果呢?一般音箱的功率分配比例基本附合附圖所示規律。

　　以三分頻音箱為例，在正常情況下，若輸入給音箱的信號加大1倍，高音頭的功率僅增加5W;但如果功率放大器的功率不足，致使信號過(guò)載出現削幅，高次諧波分量就會(huì )劇增。除原為1kHz的正弦波外，還會(huì )產(chǎn)生大量的奇次諧波，如3kHz、5kHz等的正弦波能量，致使信號中高音成分的比例大大增加，進(jìn)而會(huì )造成信號中的高音頻譜能量遠遠的超過(guò)高音單元所能承受的功率。即使此時(shí)的信號總功率還沒(méi)達到音箱的額定功率，但高音單元已經(jīng)過(guò)載而造成損壞。這種情況比信號短時(shí)過(guò)載，但不出現削幅更加危險。在信號不失真時(shí)，短時(shí)過(guò)載的1kHz信號，功率能量落在功率較大的低音單元上，不一定超過(guò)揚聲器的短期最大功率，一般不會(huì )造成音箱功率分配的偏差而損壞揚聲器單元。因而，正常使用時(shí)，在一定阻抗條件下，功放功率應大于音箱功率，但不能太大。在一般應用場(chǎng)所，功放的不失真率應是音箱額定功率的1.2～1.5倍左右;而在大動(dòng)態(tài)場(chǎng)合則應該是1.5～2倍左右。這樣才能保證在音箱的最大功率時(shí)功率放大器不造成失真。

　　二、合理使用分頻器

　　在一個(gè)揚聲器系統里，分頻電路對揚聲器系統能否高質(zhì)量地還原電聲信號起著(zhù)極其重要的作用。尤其在中、高頻部分，分頻電路所起到的作用就更為明顯。其作用如下：

　　1.合理地分割各單元的工作頻段;

　　2.合理地進(jìn)行各單元功率分配;

　　3.使各單元之間具有恰當的相位關(guān)系以減少各單元在工作中出現的聲干涉失真;

　　4.利用分頻電路的特性以彌補單元在某頻段里的聲缺陷;

　　5.將各頻段圓滑平順地對接起來(lái)。

　　但如果輸入端分頻點(diǎn)使用不當，或者揚聲器工作頻率范圍不合理，就很可能導致高音單元的損壞。因此在使用分頻器時(shí)，應嚴格按廠(chǎng)家提供的揚聲器工作頻率范圍來(lái)合理的選擇分頻點(diǎn)。高音揚聲器的分頻點(diǎn)如果選擇偏低，承受功率負擔過(guò)重，就很容易燒毀高音單元，中音號筒也是如此。

　　三、正確調試均衡器

　　均衡器的正確調整也是至關(guān)重要的。頻率均衡器是為了補償室內聲場(chǎng)的各種缺陷和揚聲器的各頻率不均勻性而設置的，在使用時(shí)應該用實(shí)際頻譜分析儀或其他的儀器進(jìn)行調試。調試后的傳輸頻率特性應在一定范圍內是比較平坦的。但是許多時(shí)候一些不具備音響知識的調音員隨意地進(jìn)行調試，甚至有相當多的人，把均衡器的高頻和低頻部分提得過(guò)高，在均衡器面板上形成"V"字形。如果這些頻率與中音頻率相比被提升高于10dB(均衡器的調節量一般都在±12dB)的話(huà)，其電功率就要比中音部分提高3倍以上。這種情況下，不僅均衡器造成的相位畸變要對音樂(lè )聲嚴重染色，同時(shí)，也極易造成音箱高音單元燒毀，這類(lèi)情況也是燒毀揚聲器的主要原因。當然，音響系統的設計要根據實(shí)際情況，如場(chǎng)地大小、用途、建聲條件等綜合考慮，要根據實(shí)際的使用條件來(lái)確定最大連續聲壓級，進(jìn)而確定音箱的最大SPL值。

　　四、注意音量的調節

　　不少使用者把后級功放的衰減器置在-6dB、-10dB，即音量旋鈕的70%～80%，甚至一半的位置上，而是靠加大調音臺輸入來(lái)達到合適的音量，使用者以為只要功率放大器留有余量，音箱就安全了，實(shí)際上這也是錯誤的。功率放大器的衰減旋鈕衰減的是輸入信號，若將功率放大器的輸入衰減-6dB，也就意味著(zhù)，要保持同等的音量，調音臺或前級必須多輸出6dB,電壓也就要高出1倍,輸入的信號上動(dòng)態(tài)余量,俗稱(chēng) "頭頂空間", 就要被砍掉一半。這時(shí)，若有突發(fā)的大信號，就會(huì )使調音臺輸出過(guò)載，出現削幅波形。盡管功放沒(méi)有過(guò)載，但輸入的是削幅波形，高音分量過(guò)重，不但高音失真，高音單元也有可能燒壞。

　　當然，在一些場(chǎng)合，特別對于廣場(chǎng)演出，我們還可以加裝高音保護器，傳統的高音保護器有的只是在單元上加裝熱敏電阻，保險電阻，有的甚至會(huì )串聯(lián)小燈珠等落后的技術(shù)手段，保護效果較差。新一代專(zhuān)業(yè)音箱高音單元保護器采用無(wú)原電路技術(shù)，能有效的解決因浪涌、諧波、高頻電路串入低頻、電流過(guò)大、電壓過(guò)高、瞬時(shí)間開(kāi)關(guān)機等原因造成的高音單元燒毀的問(wèn)題，不影響高音效果，不負重功放，不會(huì )出現高音嘎然而止的現象。對上述幾種燒毀高音的因素，它的保護效果可達91%。

　　通過(guò)上述分析，可以使我們很清楚的了解到：音箱燒高音單元的一個(gè)重要原因，是功率放大器的功率太小，而不是太大。功率放大器送出的信號本身就是削幅信號，導致?lián)p壞音箱。所以，在配置音響時(shí)，一定建立正確的認識，要用"大馬拉小車(chē)"的方案，防止功率放大器送出削幅信號而損壞高、中音揚聲器單元。在進(jìn)行音響系統的設計時(shí)，功放與音箱的設計功率要按上述原則進(jìn)行匹配，實(shí)際操作中各個(gè)環(huán)節的設備要運用合理，才能做到既保護好設備，又能使音響系統達到最佳的效果。