摘 要：在参加了一次音响技术培训课程后，作者对美国著名声学家H.F奥尔森（Olson）1957年提出的有限长度线声源的柱面——球面声辐射理论[1，2]产生了怀疑，认为该理论对线声源的声辐射描述得不够精确，它的辐射等幅曲面应该用可变形橄榄球面来描述。为了证实作者的怀疑，作者制作了一组用256个微型扬声器构成的线阵列系统，并且在同济大学消声室做了声场测试。从测试实验中找到了一些声压随距离倍增而衰减逐渐增大的迹象。作者的下一步设想是做异步线阵列与面阵列系统的声场实验。

关键词：声学缩尺；线声源；等时曲面；等幅曲面；橄榄球面；异步线阵列；有限面声源；面阵列

1 研发原动力

2005年9月作者与国内数百名专业音响行业的技术人员在中国戏曲学院参加了中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会举办的“演艺设备工程企业综合能力等级评定技术培训班”的技术培训。其间听了隋春立、李国棋、陈建华、崔广中、王福津、赵其昌等数名国内知名专家授课。通过与专家和同行们的交流和讨论使我们大开了眼界。图1、图2是有限长度线声源柱面辐射与橄榄论球面辐射的声压曲面与衰减曲线对比。

（5）影响理想测试结果的因素。第一，硬件问题：1）组件中各单元性能参数不一致：因为当时急于求成，没有进行元件的检测与参数删选。2）组件中各单元轴线不平行：有单元质量问题，也有安装位置不正等原因。3）测试仪器精度问题：PAA3 民用级。第二，人为问题：1）测试网点间距尺寸精度问题：地下是悬空钢丝网、多个三脚架与底板多次移动产生定位误差。2）系统驱动电平稳定性问题：多天、多次重复开机时没有认真检查功放输出电平。3）其他问题：天热无空调、噪声大、重复测试单调无趣、独生子女忍耐力差、轮流测试每人习惯不一、测试仪定位不精确、同点重复测试与漏点测试等。第三，方案设计问题：

7.Sw-256系统过长、消声室过小，测试网X最远距离不够大，没有达到接近类球面的-6db衰减的距离。

（6）点声源、线声源与面声源的辐射衰减。我们讨论的声波辐射衰减应该是在传播介质均匀、体积无限大、传播介质损耗为0的理想条件下成立的。而事实上所有传播介质都是有损耗的、介质是不均匀的、空间是有限的：大气层高度有限、离地面高度不同密度也不同；海洋的形状各异、宽度与深度也是有限的；地球外壳是固态、内部是液态的而直径是有限的；声波是无法从地球辐射到外太空的。几种常见声源的衰减特性曲线见图17[4]：1）点声源，在三维空间以球面波方式扩散传播，随倍距增长的衰减是-6db，在坐标图上是一平行X轴的直线。2）无线长度线声源，在二维空间以柱面波方式扩散传播，随倍距增长的衰减是-3db，在坐标图上是一平行X轴的直线。3）面声源，在一维空间以平面波或管道方式无扩散传播，随倍距增长的衰减是0db，在坐标图上是一重叠于X轴的直线。4）有限长度线声源，从二维空间向三维空间以可变橄榄球面波方式扩散传播，随倍距增长的衰减是从-3db逐渐过渡到-6db，在坐标图上是一条介于-3dB与-6dB之间的一条光滑渐近曲线。5）有限面声源，从一维空间向三维空间以可变蛋糕面波方式扩散传播，随倍距增长的衰减是从0db逐渐过渡到-6db，在坐标图上是一条介于0dB与-6dB之间的一条光滑渐近曲线；因为有限长度线声源的辐射是从二维空间向三维空间自然扩散过程，它的等幅橄榄球曲面扩散传播方式与声源频率的关联不大，因为我们讨论的是线声源，不是同步线阵列。

（7）测试方案2结果。这个实验有点像伽利略在比萨斜塔上扔铁球的实验，是为2005年培训班上与作者争论的同学们做的。测试结果也间接证明了点声源比线声源传得更远，[4]为节省篇幅就不在这里作分析了。

5 设想与计划

（1）重做更精确的实验。实验器材：对每个扬声器单元进行多参数检测，选出参数一致的单元来重新做组件；测试仪器：选一套测试精度高的测试仪器；设计一套可以连续测量与记录的软硬件系统，以提高测试效率、减少重复输入电脑产生的人为误差；辅助器材：做一套轻便、可以组装成整体的测量标杆系统，完全消除重新定位误差；实验方案与实验：科学地重新做测试方案与重新严谨地做测验实验；实验最佳时期选择：寒假，消声室空闲时。

（2）异步线阵列。2006年3月在南京大学会面时李明龙老师向作者提过建议：你要找线声源扩散规律，那线阵列的256个单元不该用同一信号驱动，应该用不同步的256个独立信号源和放大器来驱动，这样可以减少单元间的同步干涉，使测出的声压曲面没有明显的梳妆干扰。这样描绘的线阵列应该称作异步线阵列扬声器系统；而平时在广泛使用的线阵列只能称之为同步线阵列扬声器系统或线阵列。异步线阵列系统实验的最大难点是64路或256路多路异步信号发生器与功放器的研制了，要多路信号同步调节、输出电平和精度保持一致是比较难的。

（3）面阵列。作者设想：如果有64支asw-64组件箱体并联连接在一起就可以组合成有4096个单元的1280mm*1280mm方阵的sw-4096F微型面阵列扬声器系统，该系统可以用来做有限面声源与面阵列扬声器系统的辐射研究。该系统的测试最好用三维自动步进装置来完成。4096单元的面阵列系统如果用异步信号来驱动可能太过于复杂了。

（4）超长线阵列。如果有64支asw-64组件箱体串联连接在一起就可以组合成有4096个单元的宽81920mm高20mm的sw-4096L超长微型水平线阵列扬声器系统。要测试近82米长的线阵列，目前在这星球上可能找不到这么大的消声室

（5）梦中的消声室。如果有条件有能力建造一座世界上最大的消声室：W=100M、L=400M、H=30M，供全球的科学家用做声波传输和声波聚焦的研究，那该是多么美丽和狂妄的梦想！

6 结束语

线声源的柱面辐射理论是推动线阵列扬声器系统推广应用的理论基础。线阵列音箱系统与常规的音箱由于技术指标与特性不同可以应用在不同的场合中。但是在线阵列推广应用初期可能存在某些制造商与音响理论专家为了推销利润较高的线阵列扬声器系统，夸大了线阵列的功能与作用，使一些理论基础不深的用户与音控师深信不疑。2012年初纽约时报等国外媒体就揭露过“红酒抗衰老”顶尖研究者学术论文造假丑闻；作者常常在想：如果1938年，美国通用电子公司的伊曼发明了管状荧光灯后，又推出柱面辐射、照度均匀、节能省电的“线光源”理论，那么荧光灯管的销量肯定会倍增，直到21世纪初大部分管状荧光灯也不会都换成球形荧光灯了，因为广大公众都不是样样都精通的专家。endprint

因为一堂课、一个疑团、一次激励点燃了作者业余研究线声源的热情，但是作者毕竟不是专业研究人员而是商人。由于时间有限、人手有限、设备条件有限，所以该在实验过程中存在着许多问题与遗憾。作者对有限长度线声源的橄榄球面声辐射理论只是提出很初步的框架，对它的理论研究还有很多工作要做。 橄榄球面声辐射理论在没有被公众和权威机构认可之前只能称之为假说，希望读者能理解和接受这种假说。光学传播理论上长时间存在着波动说与光子说这两种学说，那么，在一定时间内，线声源声辐射理论也可以有柱面说与橄榄球面说同时存在，但是作者认为只有一种学说是符合自然规律的。

参考文献：

[1] 赵其昌.线阵列的柱面波及其发散[J].电声技术，2003（11）：26-27.

[2] 王福津.不要误导线阵列扬声器系统的应用[J].演艺设备与科技，2005（1）：26.

[3] 赵其昌.“线阵列扬声器系统的工作原理极其应用”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：90-93.

[4] 孙健.浅述有限长度线声源的声辐射[J].艺术科技，2006（1）：11-15.

[5] 白瑞纳克（美）.音乐厅和歌剧院[M].同济大学出版社，2002.

[6] 陆宏瑶，武平，王丹，李国棋.“线阵列扬声器系统”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：28-30.

[7] 张飞碧.现代音响技术设计手册[M].机械工业出版社，2004.

作者简介：孙健（1955—），男，杭州声崴演出器材有限公司总经理兼工程师。1972年进入杭州香料厂工作，1973年至1978年在本单位研发了“晶体管物料液位控制器”、“光电控制香精灌装机”、“利用惰性气体延长鲜花保鲜期”等多项技术革新，1974年参加杭州市电子技术交流队；1979年参加杭州市自动化协会和1990参加浙江省自动化学会。在此期间参加了“自动地图出售机”，“棉纱测湿仪”，“激光测距仪器”等项目的研发与技术协作工作，1980年因多项技术革新等被杭州市团委评为“1980年杭州市新长征突击手”，1984年至1992年为杭州香料厂电脑室主任，主持开发了“香精配方管理系统”和“杭州香料厂MIS系统”等计算机科研项目。并得到了“1985年浙江省科学技术进步奖”，“1985年杭州市科学技术进步奖”，“1986年浙江省优秀软件奖”，“1990年杭州市科学技术进步奖”，“1990年杭州市四新技术奖”等奖励，1982年考入浙江大学夜大学工业电气自动化四年制专业学习并于1986年7月毕业，1987参加全国计算机程序员级水平考试，成为浙江省第一批7名持证计算机程序员中一员，1991年因特殊贡献被破格评为工程师职称，并担任杭州市轻工学会理事、计算机学组组长等职，1992抽调到杭州市轻工业局信息中心工作，主要负责全局电脑技术推广与软件开发工作，其间主持开发了“TABS通用报表系统”，并在浙江省财税局的推广下在杭州市13个工业局与7个县的财税局等24个单位试用，1995年自主下海创业（轻工业局待撤销），申办了“浙江省家电市场声威演出器材经营部”、“杭州声崴演出器材有限公司”、“浙江声崴智能设备工程有限公司”等经营实体，从事音响工程与贸易工作至今，2006年在《艺术科技》2006年第三期发表论文“浅述有限长度线声源的声辐射”，2008年由本人主持研究开发的、用于杭州市庆春广场的“大功率高保真花坛音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0279499.1（新编号2010020279499.1），2009年由本人主持与杭州市交通警察局科研所合作研究开发的、用于艮山西路-新塘路交叉路口天桥等处的“一种交通指挥无线有源音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0258754.4，2012年6月与杭州交警科研所李斌在《电声技术》2013年第六期发表论文“交通指挥无线有源音箱的研究与制作”。endprint

因为一堂课、一个疑团、一次激励点燃了作者业余研究线声源的热情，但是作者毕竟不是专业研究人员而是商人。由于时间有限、人手有限、设备条件有限，所以该在实验过程中存在着许多问题与遗憾。作者对有限长度线声源的橄榄球面声辐射理论只是提出很初步的框架，对它的理论研究还有很多工作要做。 橄榄球面声辐射理论在没有被公众和权威机构认可之前只能称之为假说，希望读者能理解和接受这种假说。光学传播理论上长时间存在着波动说与光子说这两种学说，那么，在一定时间内，线声源声辐射理论也可以有柱面说与橄榄球面说同时存在，但是作者认为只有一种学说是符合自然规律的。

参考文献：

[1] 赵其昌.线阵列的柱面波及其发散[J].电声技术，2003（11）：26-27.

[2] 王福津.不要误导线阵列扬声器系统的应用[J].演艺设备与科技，2005（1）：26.

[3] 赵其昌.“线阵列扬声器系统的工作原理极其应用”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：90-93.

[4] 孙健.浅述有限长度线声源的声辐射[J].艺术科技，2006（1）：11-15.

[5] 白瑞纳克（美）.音乐厅和歌剧院[M].同济大学出版社，2002.

[6] 陆宏瑶，武平，王丹，李国棋.“线阵列扬声器系统”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：28-30.

[7] 张飞碧.现代音响技术设计手册[M].机械工业出版社，2004.

作者简介：孙健（1955—），男，杭州声崴演出器材有限公司总经理兼工程师。1972年进入杭州香料厂工作，1973年至1978年在本单位研发了“晶体管物料液位控制器”、“光电控制香精灌装机”、“利用惰性气体延长鲜花保鲜期”等多项技术革新，1974年参加杭州市电子技术交流队；1979年参加杭州市自动化协会和1990参加浙江省自动化学会。在此期间参加了“自动地图出售机”，“棉纱测湿仪”，“激光测距仪器”等项目的研发与技术协作工作，1980年因多项技术革新等被杭州市团委评为“1980年杭州市新长征突击手”，1984年至1992年为杭州香料厂电脑室主任，主持开发了“香精配方管理系统”和“杭州香料厂MIS系统”等计算机科研项目。并得到了“1985年浙江省科学技术进步奖”，“1985年杭州市科学技术进步奖”，“1986年浙江省优秀软件奖”，“1990年杭州市科学技术进步奖”，“1990年杭州市四新技术奖”等奖励，1982年考入浙江大学夜大学工业电气自动化四年制专业学习并于1986年7月毕业，1987参加全国计算机程序员级水平考试，成为浙江省第一批7名持证计算机程序员中一员，1991年因特殊贡献被破格评为工程师职称，并担任杭州市轻工学会理事、计算机学组组长等职，1992抽调到杭州市轻工业局信息中心工作，主要负责全局电脑技术推广与软件开发工作，其间主持开发了“TABS通用报表系统”，并在浙江省财税局的推广下在杭州市13个工业局与7个县的财税局等24个单位试用，1995年自主下海创业（轻工业局待撤销），申办了“浙江省家电市场声威演出器材经营部”、“杭州声崴演出器材有限公司”、“浙江声崴智能设备工程有限公司”等经营实体，从事音响工程与贸易工作至今，2006年在《艺术科技》2006年第三期发表论文“浅述有限长度线声源的声辐射”，2008年由本人主持研究开发的、用于杭州市庆春广场的“大功率高保真花坛音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0279499.1（新编号2010020279499.1），2009年由本人主持与杭州市交通警察局科研所合作研究开发的、用于艮山西路-新塘路交叉路口天桥等处的“一种交通指挥无线有源音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0258754.4，2012年6月与杭州交警科研所李斌在《电声技术》2013年第六期发表论文“交通指挥无线有源音箱的研究与制作”。endprint

因为一堂课、一个疑团、一次激励点燃了作者业余研究线声源的热情，但是作者毕竟不是专业研究人员而是商人。由于时间有限、人手有限、设备条件有限，所以该在实验过程中存在着许多问题与遗憾。作者对有限长度线声源的橄榄球面声辐射理论只是提出很初步的框架，对它的理论研究还有很多工作要做。 橄榄球面声辐射理论在没有被公众和权威机构认可之前只能称之为假说，希望读者能理解和接受这种假说。光学传播理论上长时间存在着波动说与光子说这两种学说，那么，在一定时间内，线声源声辐射理论也可以有柱面说与橄榄球面说同时存在，但是作者认为只有一种学说是符合自然规律的。

参考文献：

[1] 赵其昌.线阵列的柱面波及其发散[J].电声技术，2003（11）：26-27.

[2] 王福津.不要误导线阵列扬声器系统的应用[J].演艺设备与科技，2005（1）：26.

[3] 赵其昌.“线阵列扬声器系统的工作原理极其应用”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：90-93.

[4] 孙健.浅述有限长度线声源的声辐射[J].艺术科技，2006（1）：11-15.

[5] 白瑞纳克（美）.音乐厅和歌剧院[M].同济大学出版社，2002.

[6] 陆宏瑶，武平，王丹，李国棋.“线阵列扬声器系统”，《第一期演艺设备工程企业综合技术能力等级评定技术培训音响专业讲义》[Z].中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会，2005（9）：28-30.

[7] 张飞碧.现代音响技术设计手册[M].机械工业出版社，2004.

作者简介：孙健（1955—），男，杭州声崴演出器材有限公司总经理兼工程师。1972年进入杭州香料厂工作，1973年至1978年在本单位研发了“晶体管物料液位控制器”、“光电控制香精灌装机”、“利用惰性气体延长鲜花保鲜期”等多项技术革新，1974年参加杭州市电子技术交流队；1979年参加杭州市自动化协会和1990参加浙江省自动化学会。在此期间参加了“自动地图出售机”，“棉纱测湿仪”，“激光测距仪器”等项目的研发与技术协作工作，1980年因多项技术革新等被杭州市团委评为“1980年杭州市新长征突击手”，1984年至1992年为杭州香料厂电脑室主任，主持开发了“香精配方管理系统”和“杭州香料厂MIS系统”等计算机科研项目。并得到了“1985年浙江省科学技术进步奖”，“1985年杭州市科学技术进步奖”，“1986年浙江省优秀软件奖”，“1990年杭州市科学技术进步奖”，“1990年杭州市四新技术奖”等奖励，1982年考入浙江大学夜大学工业电气自动化四年制专业学习并于1986年7月毕业，1987参加全国计算机程序员级水平考试，成为浙江省第一批7名持证计算机程序员中一员，1991年因特殊贡献被破格评为工程师职称，并担任杭州市轻工学会理事、计算机学组组长等职，1992抽调到杭州市轻工业局信息中心工作，主要负责全局电脑技术推广与软件开发工作，其间主持开发了“TABS通用报表系统”，并在浙江省财税局的推广下在杭州市13个工业局与7个县的财税局等24个单位试用，1995年自主下海创业（轻工业局待撤销），申办了“浙江省家电市场声威演出器材经营部”、“杭州声崴演出器材有限公司”、“浙江声崴智能设备工程有限公司”等经营实体，从事音响工程与贸易工作至今，2006年在《艺术科技》2006年第三期发表论文“浅述有限长度线声源的声辐射”，2008年由本人主持研究开发的、用于杭州市庆春广场的“大功率高保真花坛音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0279499.1（新编号2010020279499.1），2009年由本人主持与杭州市交通警察局科研所合作研究开发的、用于艮山西路-新塘路交叉路口天桥等处的“一种交通指挥无线有源音箱”项目获得中华人民共和国国家知识产权局的专利申请，专利号为Zl.2010.0258754.4，2012年6月与杭州交警科研所李斌在《电声技术》2013年第六期发表论文“交通指挥无线有源音箱的研究与制作”。endprint