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扬声器

基本信息

  • 申请号 CN00810297.X 
  • 公开号 CN1360809A 
  • 申请日 2000/07/24 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 新型转换器有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 尼尔·哈里斯 格雷厄姆·班克  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 英国伦敦 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 马高平 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

一种具有弯曲波面板(11)及安装于面板上的激励器(13)以激发面板内弯曲波模式的扬声器。
一后箱(15)与面板(11)共同限定空腔(17)。
可通过提供耦合至该空腔以选择性地在耦合模式共振频率下用于减少音压的导管(19)控制在耦合模式共振频率下的空腔与面板的共振。
可在导管(19)内提供阻尼(21)。
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权利要求书


1.一种扬声器,包括 一用于发射声音的面板部件, 一用于激发该面板部件以发射声音的激励器, 一置于该面板部件后部的音箱,与该面板部件共同限定一浅薄空腔,在 一耦合模式频率产生一该面板部件与空腔的耦合共振模式, 其特征在于具有一导管,声学耦合至该空腔,用于选择性减少耦合模式 频率下空腔的音压。

2.如权利要求1的扬声器,其中该耦合模式为该面板部件振荡于其悬浮 体上的整体模式。

3.如权利要求1或2的扬声器,其中吸音材质设置于该导管。

4.如前述权利要求中任何一项的扬声器,其中该导管调整为一频率介于 该耦合模式频率10%内的四分之一波长导管。

5.如权利要求4的扬声器,其中该导管的频率调整至耦合模式频率的5 %范围内。

6.如权利要求1,2或3的扬声器,其中该导管通过一膜状物耦合至并 隔离于该空腔,其中该耦合系统包括该膜状物且该导管的频率调整至空腔内 耦合模式频率的5%范围内。

7.如权利要求1至3项中任何一项的扬声器,其中该导管为一设置于空 腔边缘的洞孔。

8.如权利要求7的扬声器,其中在该音箱上沿着面板边际提供一细长片 以支撑该面板,其中在部分边际省去该细长片以使得该面板、音箱和细长片 限定该导管。

9.如权利要求8的扬声器,其中该细长片具有弹性。

10.如权利要求1至3项中任何一项的扬声器,其中该导管为设置于空 腔内的洞孔,位于面板部件中央或面对该面板部件中央的音箱后方。

11.如前述任一权利要求的扬声器,其中设置多个导管以吸收该耦合模 式频率的声音。

12.如前述任一权利要求的扬声器,其中设置多个导管以吸收多个频率 的声音。

13.如前述任一权利要求的扬声器,其中该面板为散布模式面板。
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说明书

技术领域 本发明涉及扬声器且更特别地涉及内含共振面板声学发射器的扬声 器。
背景技术 在一些应用里,最好于浅薄罩(enclosure)内安装扬声器。
特别是用在安装于墙上的扩散模式扬声器。
若扬声器有一开口背,则邻 近壁将会失控地影响声音输出,因为由一扬声器的位置至另一个扬声器的环 境不是固定不变。
浅薄罩的提供能减轻该问题。
然而,浅薄罩有一些缺点。
具体说强力耦合发生于面板与罩之间。
浅薄 罩内的空气如一个弹簧,且面板可在一频率下于弹簧上振荡,如一个前后移 动的坚固体,该频率通常在声音范围内。
该共振在扬声器使用时的输出端会 产生不均匀的频率响应。
该响应会产生频率响应内的大的可听峰值。
对于低品质应用,电气电路能恰当地平衡峰值。
然而,这种平衡不适用 于高品质产品,例如,气温会依不同的声音特性影响该电气电路。
阻尼是减少这种耦合模式峰值的另一方法。
亦较适于低品质应用。
此 外,阻尼会增加峰值的宽度,所以系统的声音在加上阻尼比不加阻尼还差。
若传统的活塞式扬声器能嵌入浅薄空腔是有益的。
通常在一罩内安装这 种扬声器,因为若这种扬声器之后没有罩,来自扬声器背部的声音输出为来 自前部声音输出的反相位而容易在低频时相消。
然而,在这种活塞式扬声器里,整个主体模式共振几乎总是位于扬声器 响应的低频端。
在这种情况下,因共振所增加的声音输出可补偿低频时的声 响下降,并延伸扬声器的低音响应。
这表示音箱不可太浅薄,且扬声器之后 需要大的体积。
为了使音箱浅薄且在音频内将阻碍均匀频率响应的共振由所 用的低频移至较高频率,将与传统所教的不同。
                      发明内容 根据本发明,提供一扬声器,包括一用于发射音响的面板构件,一用于 激发该面板构件以发射音响的激励器,一位于与面板构件共同限定浅薄空腔 的面板部件之后的音箱,于一耦合模式频率下产生一面板部件及空腔的耦合 共振模式,具有一导管,其声音耦合至该空腔,在耦合模式频率下选择性地 减少空腔内的音压。
该导管可作为压力舒缓工具以吸收所选择频率下的压波。
虽然认为简单 地将声学吸收器加于空腔仍可工作,只用一个吸收器会在广频领域增加吸收 力。
用于共振控制的足够的声量阻尼会因欠缺选择性吸收力而衰减声学功率 使之低于或高于共振。
并且,浅薄音箱的深度对于吸收器的大厚度来说不足 够深。
所谓的浅薄空腔意指一空腔,在面板后不作为体积功能,然而有限的厚 度则产生如声学范围内耦合整体模式的效应。
一般而言,该空腔必须在这种 效应变得严重之前小于较小的平板平面尺寸的一半,最好小于较小尺寸的四 分之一或10%以内。
空腔愈浅则扬声器愈薄,这是一般所希望的。
即使声音可在耦合模式频率下予以选择性地吸收,仍不必将吸收力精确 调至一特定的频率。
例如,该整体模式共振可相当地广且该吸收力可适当地 宽广。
在具体实施例里,所提的解决方案于可选择的方法中有许多优点,第 一,导管的成本可由提供原始工具以形成空腔的成本所吸收。
该方法也可容 忍温度变化,因为这些变化会平行影音导管与空腔内的空气。
该方法也是永 久的。
该耦合模式可为整体模式,因为该模式于浅薄空腔内与需要衰减的模式 内通常为主流模式。
导管的一端可对空腔呈开口。
另一端则呈闭口。
导管内可提供切槽以调 整空腔的特性。
导管可调为一四分之一波长的导管至一耦合模式频率10%内的频率。
虽 然于所需频率下导管长度的起始点为音波的四分之一波长,精确长度由终端 修正与该导管是否为弯的来决定。
这种修正对于本领域技术人员是公知的。
因此,“四分之一波长导管”意指经适当调谐的导管而非确实具有该波长的 导管。
如上所述,该耦合模式吸收力相当广地布于频率范围上,所以,该长 度不需确切为耦合模式频率波长的四分之一。
比上述10%幅度更精确的谐调更可取;因此,该导管的频率最好能调至 耦合模式频率的5%范围内。
虽然无法得到完全的声学阻抗,四分之一波长将实际阻抗转为虚拟,反 之亦然。
因此,四分之一波长导管可作为对于长度为四分之一波长的频率下 的声音的有效声学吸收器。
导管不需为直的。
轻微的弯曲会稍微影响导管且大弯度会增加声堆 (acoustic mass),使之调低。
如众所知,这种效应可通过恰当调整导管长度予 以抵消。
导管可视需要而置于主空腔的内侧或外侧。
实验显示当吸音材质加于导管时会有较大的改良。
该吸音材质可为声学 纤维及/或泡沫塑料。
在另一种布置里,该导管可耦接至空腔且由一膜状物与该空腔分离,致 使该导管有效地形成一辅助空腔。
该导管及膜状物的耦接系统可予以排列致 使以接近耦接模式/整体模式的频率共振于空腔内。
该空腔可置于不同于主空 腔的平面。
另外,导管内的吸收材质是有用的。
该膜状物本身可通过提供膜 状物内的阻尼,及/或提供膜状物的阻尼悬浮体而吸收。
另外,导管可为连接空腔与周围的洞孔(aperture)。
鉴于一接近四分之一 波长的导管,长度决定导管的调谐,在此布置中,导管的宽度与面积提供一 些调谐。
这是因为面积对容通较低频率而言可能太小,而在较高频率下,该 面积则有低音发射效应。
在具体实施例中,可于面板边际周围提供一细长片(strip)以支撑音箱上 的面板,其中于边际的一部份省略该细长片致使面板,音箱及细长片限定该 导管;在此状况中,导管可离开空腔而开口于空气中。
这种布置比提供分离 的导管的解决方案更简单。
该细长片可以是韧性的,以韧性地支撑面板。
在 这种方法里,面板可自由地安装,亦即不再夹于边际上。
在具体实施例里,导管可为面板前方或音箱内的洞孔。
洞孔最好在面板 或音箱后的中央区。
导管则比四分之一声波平板具有较小的频率选择性,但 足以用于一些应用。
实用上,多个如上述的导管可用来减少耦合模式时的音压。
也可能提供多个导管以吸收具有多个频率的声音。
现在要说明一使用多个导管的特别可用方法。
在本方法中,提供多个调 谐至不同频率的四分之一声波导管以声学地耦合空腔。
这改变了空腔内的共 振模式,尤其是可选择这些导管以减少空腔的基本频率并增加频率耦合共振 模式的密度。
该面板可为散布于不同频率的不同共振模式下工作的散布式模式面 板。
这增加了模式的数目使得耦合罩系统可大幅改良具有这种多重选择性频 率控制的散布式模式扬声器特性。
可沿着空腔的一侧面提供四分之一声波导管,在这种情况下,空腔的那 一面可视为声音吸收器。
即使本发明的所有型式皆适用于共振弯曲波扬声器,本技术也可用于移 除不想要的共振或耦合至浅薄空腔的任何面板内的共振。
这可用于制造浅薄 音箱活塞式扬声器。
附图说明 现在将参考附图通过范例来说明本发明的特定具体实施例,其中 图1为本发明第一具体实施例的概要图示, 图2本发明第二具体实施例的概要图示, 图3为图2的有导管与没有导管的实验结果, 图4为本发明具有膜状物的第三具体实施例, 图5与图6为本发明具有切槽的第四具体实施例, 图7至图9为当切槽长度随着图5布置而变时所计算的声学响应的细 节,以及 图10为本发明具有一些不同长度导管的第五具体实施例。
                    具体实施方式 在图1里,使用WO97/09842的教导产生一散布模式面板11。
该面板有 一较佳的散布模式长宽比,即1∶882或1∶0.707。
一变换器13安装于面板后 方的一较佳的变换器位置。
一浅薄音箱15与面板11共同限定一浅薄空腔 17。
于空腔末端提供一导管19。
该导管为空腔17内的空气与面板11支撑内 的任何弹性体所构成的弹簧上的面板11的耦合整体模式的四分之一波长。
于导管19内提供吸音材质21。
参考图2,其为260mm乘210mm的空腔17后部所图示的第二具体实 施例。
面板11形成空腔的上表面且变换器示于标号13的位置。
所提供的四 根导管19分别在空腔的四个侧面。
每根导管长为120mm;因此,四根导管 皆调谐相同的共振,此处为整体模式共振。
图3表示结果。
原始频率响应以点划线表示,且对导管响应用虚线表示。
该结果表示约740赫兹处因导管而导致共振尺寸的严重衰减。
4dB的衰 减对声学而言是很严重的。
若配合阻尼,共振衰减则得以进一步改良。
除了提供膜状物23以划分导管19与空腔17之外,图4表示与图1具 体实施例类似的排列。
调整导管19使其在整体模式频率共振。
该导管19可 位于与主空腔不同的平面。
阻尼21设置于导管内;该阻尼可为声学纤维或 传统上用于声学阻尼的泡沫塑料。
该膜状物有一选择用于配合膜状物弹性支撑的密度,使其在一共振频率 振动以决定导管所选择的共振频率。
该弹性支撑可设置于导管内并包括泡沫 塑料,空腔内的空气或两者的结合。
图5及图6表示本发明的第四具体实施例。
面板11通过环绕面板边际 的弹性细长片29支撑于音箱15上。
该面板支撑于音箱上离框边31距离5mm 处。
音箱15与面板11沿着面板周围以2mm之间隔相互分离。
细长片沿着 面板的一侧在长度方向限定切槽33。
该切槽的功用为导管但不同于一根四分 之一波长的导管-这些导管在整体模式频率下特别用作释放音压的通气 口。
阻尼21设置于空腔内,固定于面板11。
已经由有限元分析法实行计算以表示改变切槽长度的效应并且将这些 结果表示于图7至图9。
每张图皆与一不同的切槽长度有关,以mm为单位 而示于图中。
长度为144.44mm的切槽提供一特别平滑的响应。
如同所看到 的,760赫兹附近的强峰可使用不同长度的切槽予以消除。
此外,可微调切 槽的长度使得所制成的扬声器具有一期望的声学响应。
在单一连续切槽与一组造成相同总效应的切槽(图9)之间在效应上有一 些不同,但这些不同并不严重。
图10表示六根以20mm为等级长度在80至180mm之间的不同长度的 四分之一波长导管19。
这些导管提供多重频率选择声学终端(termination)。
这些导管19的作用为在一频率范围内使得边界声学上不可见。
计算显 示可大幅增加耦合系统的有用共振模式数目;这些模式在品质上有别于不用 导管的模式。
表1前三栏列出具有四分之一波导管的共振模式而最后三栏列 出不具有该导管的共振模式。
可明显地看出,具有导管比不具有导管有较高 的模式数目。
表1     有导管
    388.12    1309      2223.9
    479.63    1420.1    2355.7
    568.32    1512.1    2411.3
    646.05    1679.6    2556.8
    749.62    1801.4    2624.6
    837.16    1931.6    2686.6
    962.92    2002.1    2816.2
    1141.6    2081.8    2844.9
    1236.2    2190.9    2937.4
              无导管
              1320.3    2238.8
              1492.5    2334.1
              1516.6    2479.9
    660.16    1632      2599.2
    746.26    1980.5    2640.7
              1992.7    2744.1
    996.35

              2116.4
另外,在整体模式频率下空腔通过控制音压而显出较小的刚性,以至于 最低的耦合模式位于一有利的较低频率。
在范例里,最低模式位于388赫兹 而非660赫兹,且不用改变空气的容量或音箱的外部尺寸。
系统的模型密度 也增加约50%而达到表列的3000赫兹范围内。
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