擴(kuò)聲系統(tǒng)在大型體育場(chǎng)館安裝施工技術(shù)

國(guó)家速滑館為綜合性冰面體育場(chǎng)館，場(chǎng)館具有可同時(shí)舉辦短道速滑、花樣滑冰和冰球相關(guān)賽事的能力。擴(kuò)聲系統(tǒng)以語(yǔ)言擴(kuò)聲為主，滿足語(yǔ)言擴(kuò)聲及訓(xùn)練擴(kuò)聲使用的要求，場(chǎng)館語(yǔ)言清晰度、聲壓級(jí)為國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也可作為音樂(lè)擴(kuò)聲及演出活動(dòng)輔助性演出擴(kuò)聲使用。1?擴(kuò)聲方案的選定國(guó)家速滑館投影大致呈橢圓形，南北長(zhǎng)約240?m、東西寬約174?m、高約33.8?m。冰面包含1條400?m×18?m專業(yè)速滑道場(chǎng)地，2塊30?m×61?m國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)溜冰場(chǎng),冰面總面積達(dá)10?514?㎡，場(chǎng)地空間巨大，結(jié)合冰面以及比賽大廳建筑做法，最終確定擴(kuò)聲系統(tǒng)最優(yōu)方案（圖1）。圖1?場(chǎng)館空間1.1?揚(yáng)聲器選定國(guó)家速滑館結(jié)構(gòu)挑蓬面積巨大，冰面吸音系數(shù)較低，造成觀眾區(qū)混響時(shí)間較長(zhǎng)，頂棚所產(chǎn)生的有害混響聲以及反射聲占整個(gè)空間的80?%，因此揚(yáng)聲器要在“長(zhǎng)混響”環(huán)境下確保語(yǔ)言的清晰度和音樂(lè)重放的豐滿度與清晰度，決定選用低頻指向性好、大功率的雙12寸中頻喇叭單元構(gòu)成的全天候線陣列揚(yáng)聲器組，聲學(xué)指標(biāo)滿足《北京冬奧會(huì)競(jìng)賽場(chǎng)館音視頻系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)》，其中聲壓級(jí)（峰值）為105?dB，聲壓級(jí)（有效值）為95?dB，平均聲壓級(jí)為±5?dB。

1.2?揚(yáng)聲器布置

擴(kuò)聲系統(tǒng)集中吊裝于中圈馬道。馬道自重110?t，總長(zhǎng)454?m，均布約為242?kg/m。揚(yáng)聲器的布置要充分考慮馬道的荷載情況。西側(cè)觀眾席上方集中吊掛3組內(nèi)置雙12寸低頻單元線陣列揚(yáng)聲器，總重量750?kg；東側(cè)觀眾席上方集中吊掛3組內(nèi)置雙12寸低頻單元線陣列揚(yáng)聲器總重量750?kg；東側(cè)觀眾席上方集中吊掛兩組面陣列音箱，每組6只，總重量300?kg；南北側(cè)觀眾席各吊掛4組內(nèi)置雙12寸低頻單元的線陣列揚(yáng)聲器作為補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，總重量100?kg，同時(shí)東側(cè)觀眾席上方配備4只內(nèi)置雙18寸低頻單元的超低頻揚(yáng)聲器，總重量300?kg。線陣列揚(yáng)聲器采用每3只揚(yáng)聲器單元為1組，采用并聯(lián)形式，接受1臺(tái)四通道功放的輸入信號(hào)，確保1只揚(yáng)聲器損壞的情況下不影響另外1只揚(yáng)聲器擴(kuò)聲。同時(shí)，各方向線陣列的某組揚(yáng)聲器單元出現(xiàn)故障時(shí)，均不影響這個(gè)方向線陣列其他單元擴(kuò)聲。這種相對(duì)集中加分散布置線陣列揚(yáng)聲器方式，不僅對(duì)全場(chǎng)的延時(shí)聲干擾較小，而且可增加音樂(lè)重放時(shí)的豐滿度。

1.3?線材及系統(tǒng)布置音頻線纜經(jīng)擴(kuò)聲線槽沿馬道鋼梯敷設(shè)至2層擴(kuò)聲控制室機(jī)柜，擴(kuò)聲系統(tǒng)音頻處理中心采用以數(shù)字處理為核心的消防智能聯(lián)動(dòng)數(shù)字矩陣，可與集中控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，并與視頻系統(tǒng)、轉(zhuǎn)播系統(tǒng)、內(nèi)場(chǎng)廣播系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)聯(lián)絡(luò),滿足各系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的信號(hào)需求和緊急情況下場(chǎng)內(nèi)的擴(kuò)聲需要。

2?擴(kuò)聲系統(tǒng)安裝馬道上場(chǎng)地?zé)艄?、安防、消防等多個(gè)機(jī)電系統(tǒng)布置繁多，揚(yáng)聲器的吊掛位置不僅要考慮本系統(tǒng)聲學(xué)、荷載自重問(wèn)題，還要考慮與其他各機(jī)電系統(tǒng)的相對(duì)位置關(guān)系及抗干擾能力，因此吊掛位置要精準(zhǔn)定位，達(dá)毫米級(jí)別。2.1?揚(yáng)聲器吊掛基礎(chǔ)安裝基礎(chǔ)采用5號(hào)槽鋼，根據(jù)整組線陣列揚(yáng)聲器的指向性和彎曲角度進(jìn)行精確定位組裝，每個(gè)基礎(chǔ)需要鉆孔12個(gè)，因鉆孔位置決定后期音箱的安裝角度，因此需要使用精密機(jī)床進(jìn)行鉆孔，孔距誤差不大于5?mm（圖2）。吊掛基礎(chǔ)使用定制抱箍固定于馬道主結(jié)構(gòu)橫梁上方，每個(gè)基礎(chǔ)采用6個(gè)抱箍固定，抱箍均采用高強(qiáng)度螺栓固定（圖3）。圖2?揚(yáng)聲器吊掛基礎(chǔ)圖3?吊掛基礎(chǔ)與馬道結(jié)構(gòu)固定2.2?揚(yáng)聲器吊裝與就位每組揚(yáng)聲器之間用高強(qiáng)度固定件連接，在加大揚(yáng)聲器整體強(qiáng)度的同時(shí)，可以控制揚(yáng)聲器整體角度。揚(yáng)聲器的接線電阻需達(dá)到5~6?Ω，線間不能有短路。揚(yáng)聲器采用4點(diǎn)吊掛的方式，將承重點(diǎn)選擇在已在馬道固定的吊裝基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，采用4點(diǎn)吊掛的方式均勻分散每組揚(yáng)聲器的重量（圖4）。圖4?揚(yáng)聲器吊掛示意揚(yáng)聲器和吊掛基礎(chǔ)之間通過(guò)6號(hào)304不銹鋼鏈子以及?8不銹鋼卸扣連接。最終將揚(yáng)聲器吊裝在膜下方60?cm處，確保膜和馬道之間的間隙與揚(yáng)聲器不發(fā)生沖突（圖5）。圖5?揚(yáng)聲器吊裝就位2.3?擴(kuò)聲周邊設(shè)備安裝擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)備周邊設(shè)備較多，在整個(gè)系統(tǒng)搭建時(shí)需要按照嚴(yán)格的要求，保證各個(gè)設(shè)備之間可以穩(wěn)定地傳輸信號(hào)。揚(yáng)聲器線單獨(dú)敷設(shè)在信號(hào)線橋架，信號(hào)線橋架內(nèi)不能有強(qiáng)電電源線，避免電磁場(chǎng)對(duì)音頻信號(hào)的干擾。各個(gè)插頭之間采用平衡式接法，根據(jù)各個(gè)設(shè)備的不同選用不同的接插件。所有音源設(shè)備經(jīng)過(guò)跳線盤將聲音信號(hào)輸入至調(diào)音臺(tái)。3?建筑環(huán)境對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的影響由于場(chǎng)館各功能空間的立體構(gòu)成，應(yīng)充分考慮空間界面材料聲學(xué)屬性等聲學(xué)環(huán)境特征。聲音可以清晰地覆蓋觀眾席、比賽場(chǎng)地及主席臺(tái)等各功能區(qū)域，確保有足夠的響度和平衡感。3.1?比賽大廳滿場(chǎng)聲學(xué)模擬分析模擬混響時(shí)間共設(shè)置4個(gè)聲源，聲源位于第二圈馬道東南西北正下方1?m處，聲源均為無(wú)指向性點(diǎn)聲源。20個(gè)聲源接收點(diǎn)均勻布置在觀眾席及比賽場(chǎng)地，距觀眾席和比賽場(chǎng)地分別為1.2?m、1.6?m。場(chǎng)館內(nèi)各頻率吸聲系數(shù)見(jiàn)表1。表1?各頻率吸聲系數(shù)3.2?模擬分析結(jié)果滿場(chǎng)情況考慮觀眾及座椅的吸聲貢獻(xiàn)，賽時(shí)約12?000人，滿場(chǎng)按照80?%，即9?600人。首層看臺(tái)下豎墻位置多為媒體攝像人員、志愿者及安保人員，混響時(shí)間的控制應(yīng)盡可能低，采用鋁格柵吸聲構(gòu)造，以利于語(yǔ)言清晰度的提高。VIP玻璃及技術(shù)用房存在不利于觀眾及運(yùn)動(dòng)員聽(tīng)聞的聲反射，甚至可能會(huì)影響比賽，因此應(yīng)充分考慮擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器的調(diào)試。4?擴(kuò)聲系統(tǒng)的調(diào)試當(dāng)擴(kuò)聲系統(tǒng)安裝完畢，使之處于正常工作狀態(tài)。再利用系統(tǒng)分頻器、均衡器、延時(shí)器、壓限器、反饋抑制器等設(shè)備，結(jié)合專業(yè)測(cè)量信號(hào)和聲學(xué)檢測(cè)儀器等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，并結(jié)合主觀試聽(tīng)，在深度調(diào)試前調(diào)整到系統(tǒng)的最佳補(bǔ)償狀態(tài)。4.1?擴(kuò)聲系統(tǒng)初步調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試的關(guān)鍵是擴(kuò)聲系統(tǒng)初步調(diào)試，初步調(diào)試涉及最多的是設(shè)備、調(diào)試的部位以及遇到的問(wèn)題，所以要集中精力完成。需要準(zhǔn)備的儀器和工具有相位儀、噪聲發(fā)生器、頻譜儀（含聲級(jí)計(jì)）、萬(wàn)用表等。從音源開(kāi)始逐步檢查信號(hào)的傳輸情況，只有信號(hào)在各個(gè)設(shè)備中傳輸良好，才能使功放和揚(yáng)聲器得到經(jīng)過(guò)正確處理的信號(hào)，才能獲得更好的擴(kuò)聲質(zhì)量。國(guó)家速滑館屬于對(duì)稱的體育建筑，觀眾席測(cè)點(diǎn)可按看臺(tái)的1/4區(qū)域內(nèi)選取總座席的3?‰，作為觀眾席測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量。而在比賽場(chǎng)地1/4區(qū)域內(nèi)選取9個(gè)點(diǎn)作為場(chǎng)地的測(cè)量點(diǎn)，上述測(cè)點(diǎn)做到分布均勻并具代表性。利用頻譜儀在20?Hz~20?kHz的音頻范圍內(nèi)，顯示的速滑館頻響曲線在各測(cè)試點(diǎn)基本平直，對(duì)各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)要使音量保持一致，記錄調(diào)試后的均衡各頻點(diǎn)電位器的位置依照揚(yáng)聲器的參數(shù)類別設(shè)定高、中、低頻的分頻點(diǎn)，直到各頻段的聽(tīng)感平衡后，測(cè)定場(chǎng)地內(nèi)聲壓級(jí)。在保證信號(hào)最佳動(dòng)態(tài)的前提下，使系統(tǒng)的擴(kuò)聲聲壓在各點(diǎn)都達(dá)到設(shè)計(jì)的聲壓級(jí)，參考場(chǎng)館內(nèi)建筑材料對(duì)場(chǎng)地?cái)U(kuò)聲的影響，調(diào)整揚(yáng)聲器的角度、擺位、指向，使聲場(chǎng)的均勻度達(dá)到平衡狀態(tài)。4.2?擴(kuò)聲系統(tǒng)深度調(diào)試依據(jù)JGJ/T?131—2012《體育場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)范》和GB/T?28049—2011《廳堂、體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，在較低的環(huán)境噪聲下，按照初步調(diào)試中選取的測(cè)試點(diǎn)，逐個(gè)對(duì)選取位置進(jìn)行儀器測(cè)量，對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)進(jìn)行深度調(diào)試。4.3?擴(kuò)聲系統(tǒng)模擬運(yùn)行擴(kuò)聲系統(tǒng)在正式運(yùn)行前必須進(jìn)行系統(tǒng)的模擬運(yùn)行，系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)各不相同，應(yīng)檢查各個(gè)設(shè)備在滿負(fù)荷運(yùn)行和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)的工作穩(wěn)定性和發(fā)熱情況，包括音質(zhì)的變化、無(wú)線話筒的穩(wěn)定性、各設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲情況等。此外，供電線路和設(shè)備的發(fā)熱情況直接關(guān)系工程的安全性，工程技術(shù)人員應(yīng)高度重視。4.4?擴(kuò)聲系統(tǒng)總體調(diào)試各項(xiàng)系統(tǒng)調(diào)試分別完成后即可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體調(diào)試，其主要任務(wù)是在場(chǎng)館各個(gè)機(jī)電系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行中檢查相互關(guān)聯(lián)的部分是否運(yùn)行協(xié)調(diào)，確保在運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相互影響和干擾，如檢查場(chǎng)館內(nèi)大屏視頻的切換能否使擴(kuò)聲系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，檢查場(chǎng)地?zé)艄庀到y(tǒng)中的調(diào)光動(dòng)作能否對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)產(chǎn)生干擾等。5?結(jié)束語(yǔ)國(guó)家速滑館擴(kuò)聲系統(tǒng)的方案選定、整體的安裝調(diào)試，是擴(kuò)聲系統(tǒng)在大型體育場(chǎng)館，尤其是冰面及超大面積挑蓬結(jié)構(gòu)場(chǎng)館安裝運(yùn)行的一次成功案例。通過(guò)擴(kuò)聲方案的反復(fù)計(jì)算比選揚(yáng)聲器的正確吊裝、指向擺位，充