广州市锐丰建声灯光音响器材工程安装有限公司 广东省广州市 511447
摘要：本文将以鄂尔多斯体育中心体育场扩声系统工程设备配置、设备安装、系统调试、系统测量、及使用效果进行论述。
关键词：体育场；扩声系统；安装调试
前沿：鄂尔多斯体育中心以体育场为主，体育场总建筑面积11.3万平方米，设有座位60000席，是按照国内大型甲级体育场的标准设计，可举办全国性和国际性的单项比赛，场内设400米环行跑道，标准足球场及各类田径比赛场地体育场按甲级体育建筑设计，可满足举办全国综合性和单项国际赛事的要求，也可承办文艺演出及其他体育文化活动。
1、系统设备选型
鄂尔多斯体育中心体育场是进行体育文化交流的重要场馆，首先考虑传送的语言清晰度，同时还应保证在声场均匀一致的情况下有极好的频响宽度及极小失真的响应。所以，音箱系统的选用是重中之重。设备选型时不只是看功能，重要的是看指标，并要求指标的真实性，系统的噪声和频响失真均应在设计时加以注意，为此系统全部采用业内主流品牌产品为设计实施保障。
音箱与功放系统采用业内主流品牌LAX产品以确保音质音色和良好的频响特性。考虑了系统品质一致性和通用性的问题，调音台是系统前级的设备，是系统的指挥中心，选择了业内主流的品牌Soundcraft、YAMAHA调音台，以确保今后举行活动时调音师能有充分的发挥。系统选用的周边处理设备、话筒、重放设备均采用了有较长生产历史和知名度的audio-technica、SHURE、TASCAM、DENON、BSS、DBX等主流品牌，集成系统的水准为同一技术平台。
图2
2、体育场扩声系统设备安装与调试
2.1设备安装
一般在体育场扩声系统的施工包含以下几方面：
（1）线管及相关桥架的敷设安装；
（2）音箱线、信号线、光纤、电源线等线缆的敷设；
（3）扬声器的吊装；
（4）机房设备的安装。
在以上几方面中，扬声器的吊装尤为重要，因为吊装质量的好坏不仅会影响扩声效果还会直接危及到观众的人生安全及棚顶钢结构的安全。在设计前期就已经与设计院及钢结构公司联系过，出于整体安全性的考虑，设计院要求每组音箱总质量不能大于300KG，棚顶钢结构上严禁进行二次焊接。
经实地考察测量，在严格遵守以上两点硬性规定的前提下制定了软连接的吊挂方案：吊挂方式采用四点吊挂 + 保险绳的方式，主吊挂绳具选用8MM无油热镀锌钢丝绳（防止钢丝绳生锈），保险绳具选用10mm无油热镀锌钢丝绳。钢丝绳与音箱吊架之间采用14mm的镀锌卸扣连接。钢丝绳与棚顶连接先用钢制配件固定安装于钢结构受力点上，避免钢丝与吊点直接摩擦以致磨损吊点及钢丝绳。每条主钢丝绳都安装M16的花兰螺丝方便调节水平与垂直角度， 花兰螺丝上配有2套螺母，当调节到位后拧紧螺母，防止花兰螺丝受力松脱。吊挂图如图1、图2。
在与棚顶钢结构的连接上专门设计了一款二次吊装架如图3，吊装架的载荷根据音箱组总质量的7倍设计即300KG/2*7=1050KG。抱箍的大小根据吊点上钢结构圆钢管的尺寸而定，有250mm和300mm两种规格，上方马鞍形抱箍底座选用80*5mm扁钢制造而成，下方抱箍选用高强度圆钢弯制，在端点进行开丝。横担选用80*80*3的方钢制成，横担长度由音箱的宽度而定，出于防止音箱大幅度摆动的考虑，横担吊点间的距离会比音箱宽度大20cm，吊挂后钢丝绳会稍稍外倾，音箱在风吹下不会产生大幅度的摆动。吊点选用16mm镀锌吊环螺丝安装而成，所有的螺丝都配备1颗普通螺母和1颗自锁螺母，安装时普通螺母在前，自锁螺母在后，确保每个螺母不会自动松脱坠落。每个螺丝孔位置都配备大面积的垫片，减小开孔处的压强。在横担的上方设有保险挂扣，主要是供安装时吊挂及挂保险绳用。由于该体育场是半露天的设计，出于防锈的考虑吊架自身是做金属喷粉处理，而所使用的所有零配件如抱箍、螺丝、吊环等都是做热镀锌处理。
在该二次吊架的设计时期，很多业内人士会质疑吊架的可行性和稳定性，他们担心吊架在受力后会以抱箍为圆心转动，或受风摆的影响，音箱会有大幅度的摆动。在设计初期也有过同样的顾虑，经过做详细的受力分析后，确定了方案的可行性，并绘制详细的设计图下单生产。可喜的是在湛江奥林匹克体育中心体育场扬声器吊挂中得到了成功的应用。该项目在2014年7月16日完成体育场扬声器的吊挂，2日后超强台风“威马逊”在徐闻县龙塘镇沿海地区登陆，登陆时中心附近最大风力17级，超强台风过后我们马上到现场检查音扬声器组的损坏情况，所幸现场所有扬声器组无一损坏，角度、位置等没有明显的偏离。实际的案例证明了该二次吊架的可行性。
图3
在信号传输上原本考虑到信号由控制室传输到4个功放室的距离较远（西功放室的距离约200m、南功放室的距离约300m、东功放室的距离约500m、北功放室的距离约450m）传输上主备信号都用光纤进行传输，避免过多的衰减和干扰。但由于工程造价的原因数字传输系统只有4套，如果主信号和备份信号都共用一套数字传输系统，那么该传输系统就会成为系统的瓶颈位置，如果光纤或光端机出问题就主、备信号都会中断，导致整个区域瘫痪。最后经过研究讨论，决定采用光纤为主，模拟为备的传输方式。即主调音台信号由光端机转换成数字信号经光纤传输到4个功放室，备份调音台信号直接用模拟线缆传输到4个功放室。为了避免模拟线缆长距离传输的衰减问题，我们在调试中特意对线缆传输的衰减做了测量与校准。
2.2系统调试
2.2.1系统路由的调试
路由是系统的基本也是调试的重中之重，通常将路由理解为三大类：扬声器路由、信号路由、控制路由。虽然在施工过程是严格按图施工，但施工队的素质参差，系统较大难免会有出差错，而且体育场安装的扬声器高度很高，出现问题很难去排查、解决，所以调试前做好检查确认很有必要。
2.2.2系统声场调试
图7.南区扬声器组传输频率特性曲线
体育场分布的扬声器数量较多，观众席24组、比赛场地8组，扬声器覆盖的区域都不相同，为得到较好的频率传输特性，必须每组扬声器进行单独的校正严格按照JGJ131T-2012体育场馆声学设计及测量规程中一级指标进行。本次声场调试使用smaart7软件、USB-PRE2专业声卡、DPA 4007测量话筒等设备，部分测量结果如图4.图5.图6.图7：
本次系统调试，出于疏忽忘记携带测试话筒的防风罩，在测量时会造成数据有较大偏差，如北区扬声器组传输频率特性曲线在低频部分会有较大跳动，在测量时遇到大风必须停下，等待阵风过后才能继续测量，既浪费大量时间又影响测量数据。吸取本次经验教训后，将测量话筒与配套的防风罩摆放在一起，防止遗忘。
2.2.3系统信号调试
由于鄂尔多斯体育中心体育场为非对称场地，东西南北区域棚顶高度都不一样，为保证系统声场不均匀度能达到标准，必须对处理器的电平进行调整。系统的主信号由数字信号经光纤进行传输，备份信号由模拟信号经模拟线缆进行传输，为了避免模拟线缆长距离传输的衰减问题，在调试中特意对线缆传输的衰减做了测量与校准，如图8图9。
图9. 200m模拟线缆的频响曲线
根据测量100米、200米模拟线缆的频响曲线，推算出其他长度线缆的衰减情况，然后在相应的处理器输入通道上进行相应补偿。由上图曲线我们可以看到，100米线缆时线缆对信号8KHz以下信号的衰减可以忽略，8KHz以上的信号仅有极微小的衰减，衰减量在1dB范围内；200米线缆时线缆对3KHz以下的衰减可以忽略，3KHz-5kHz带宽内的信号衰减量在1dB范围内，5KHz以上的衰减就相对较大，达到2dB-6dB的衰减，频率越高衰减越大。因此对每个功放室的模拟信号输入端做了相对应的“雪夫型滤波器”进行补偿。
在体育场的测量中由于测试话筒的馈线较长，也会出现较严重的衰减问题影响测量结果，所有在测量前先直接测量馈线的频响情况，保存曲线在往后的测量中作为测量参考,提高测量的准确性。
3、系统测量
工程施工调试完毕，业主委托了中国建筑设计研究院-国家建筑工程质量监督检验 中心林杰老师、闫国军老师到现场进行检测。测量项目：最大声压级、传输频率特性、稳态声场不均匀度、传声增益、扩声系统语言传输指数、背景噪声。
测量结果如下表1：
表1
检验结论：
扩声系统在观众席的最大声压级、传输频率特性、传声增益、稳态声场不均匀度达到《体育场馆声学设计及测量规程》中体育场扩声系统扩声特性的一级指标。
扩声系统在观众席的扩声系统语言传输指数（STIPA）达到《体育场馆声学设计及测量规程》中对体育场扩声系统的规定。
结语
鄂尔多斯体育中心体育场扩声系统于2015年6月正式移交使用，系统顺利完成了第十届全国少数民族传统运动会的开闭幕式任务，虽然系统只是充当上层观众席的补声任务， 但其出色的表现赢得了开闭幕式音响总调音师候畅扬老师的认可与表扬。调音师在系统的使用过程中不仅注重音色，更加注重整个系统的安全性，能实时了解到功率放大器、处理器、光端机等设备的运行状况及功放室内的环境，对调音师尤为重要。虽然该系统在功能上能完全满足使用需求，但在当今信息发达的时代中我们可以结合其他通信系统开发更加智能便捷的管理功能。譬如“体育场扩声系统辅助管理平台”，即在4个功放室内安装高清监控设备，设备带有遥控云台、温湿度探测功能，设备通过光纤把信号回传到控制室，控制室能通过显示器监测到功放室内的实时状况，还能监测到整个房间的温湿度状态，而且可以通过遥控云台摄像设备对特定的设备进行细致的观察。设备的运行状态对调音师而言都是十分重要的，面对种种的使用需求及实际状况，开发“体育场扩声系统辅助管理平台”，辅助调音师了解系统所有设备的状态，提高管理人员的工作效率，本人认为十分有必要。
参考文献
1.彭妙颜、周锡韬。数字声频设备与系统工程。北京：国防工业出版社，2006.
2.高维忠。音响工程设计与音响调音技术。北京：中国电力出版社，2011（5）
3.周锡韬。高保真音响。北京：电子工业出版社，1998
4.中华人民共和国住房和城乡建设部。JGL131T-2012体育馆声学设计及测量规程 中国建筑工业出版社，2013.2
5.蔡明介。音响系统。全华科技图书公司出版
6.Bob Carthy。扩声系统设计与优化。人民邮电出版社，2009
论文作者:吴滔滔
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/9
标签：系统论文; 体育场论文; 测量论文; 信号论文; 扬声器论文; 功放论文; 鄂尔多斯论文; 《基层建设》2019年第5期论文;