專利名稱：降駐波無諧振峰零容積高保真參差調(diào)諧匹配音箱技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
音箱，揚(yáng)聲器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)音箱存在以下一些缺點(diǎn)1.可以放送超重低音的大口徑揚(yáng)聲器音箱，體積都很大，揚(yáng)聲器諧振頻率和箱體機(jī)械共振頻率接近，箱內(nèi)低頻駐波強(qiáng)烈，箱體振動(dòng)大，超低音特性不好。
2.小口徑揚(yáng)聲器音箱均不能放送超重低音(20Hz～40Hz、40Hz～80Hz兩個(gè)倍頻程)。
3.各種口徑揚(yáng)聲器音箱的共同缺點(diǎn)(1)音箱都有諧振峰，很多音箱的諧振峰超過10db。在諧振峰區(qū)域，保真度低。
(2)音箱都有10db左右的阻抗諧振峰。在阻抗諧振峰點(diǎn)的阻抗是音箱額定阻抗的3倍左右，可視為不匹配。
揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波由行波和駐波組成。設(shè)一閉箱置于消聲室內(nèi)，揚(yáng)聲器正面發(fā)出的聲波沒有反射，全為行波，駐波比為1；反面發(fā)出的聲波到達(dá)箱壁后全部成為反射聲波，只要出現(xiàn)反射聲波和行波頻率相同、相位相反的情況，即形成駐波；行波經(jīng)多次反射衰減消失。駐波是靜止的，力的矢量為0。駐波也可視為行波的反作用力，它迫使揚(yáng)聲器紙盆減小振幅。當(dāng)行波全反射全部成為駐波時(shí)，紙盆便不能振動(dòng)。當(dāng)然這種情況是不存在的。
大口徑揚(yáng)聲器音箱內(nèi)部尺寸較大，聲波形成駐波條件的反射次數(shù)少，聲波反射面積大，反射損耗小，引起強(qiáng)烈駐波。音箱內(nèi)紙盆受到的外力主要是箱內(nèi)空氣在紙盆振動(dòng)時(shí)壓縮所產(chǎn)生的反作用力和駐波的反作用力。兩種力量都遏制紙盆運(yùn)動(dòng)，駐波對(duì)音箱工作的影響要超過箱內(nèi)空氣壓縮所產(chǎn)生的反作用力?？諝庥泻艽蟮目蓧嚎s性，音箱容積即使縮小幾倍，紙盆一樣可以推動(dòng)，而全反射的駐波可使紙盆靜止。因此，可以認(rèn)為駐波是影響音箱性能的關(guān)鍵因素。
在音箱內(nèi)消除聲波反射是不可能的。只要有反射就會(huì)有駐波，駐波是不可能消除的。音箱計(jì)算公式，并不能反映駐波對(duì)音箱工作的影響到底有多大。在揚(yáng)聲器和音箱容積確定后，影響駐波大小的變量很多如音箱尺寸比例、形狀、揚(yáng)聲器的安裝位置，吸音材料的種類、放置方法、多少等。因此音箱計(jì)算的誤差很大。
如果能降低駐波的強(qiáng)度，就能縮小音箱的容積；要降低駐波強(qiáng)度的最佳方法也是縮小音箱容積。小容積音箱與大容積音箱相比，要形成相同頻率的低頻駐波，就要增加聲波的反射次數(shù)；反射次數(shù)越多，反射面積越小，衰減就越大，駐波強(qiáng)度就越低。大口徑揚(yáng)聲器音箱縮小容積，能提高音箱箱體的機(jī)械共振頻率，避免大型音箱的所有缺點(diǎn)。
音箱容積縮小后，箱內(nèi)空氣順性改變，要保持原有的音箱諧振頻率，必須增加揚(yáng)聲器紙盆的質(zhì)量，降低揚(yáng)聲器的諧振頻率。實(shí)驗(yàn)證明，縮小音箱容積，降低揚(yáng)聲器諧振頻率，是可行的1.參照音箱，閉箱，內(nèi)容積120升，揚(yáng)聲器口徑300mm，諧振頻率36Hz，音箱諧振頻率50Hz。
把揚(yáng)聲器頻率降到18Hz，裝入內(nèi)容積20升的音箱，音箱的諧振頻率為50Hz。
2.音箱內(nèi)容積2升，揚(yáng)聲器口徑100mm，諧振頻率36Hz。音箱幅頻特性和內(nèi)容積120升的參照音箱相似。
3.音箱內(nèi)容積1升，揚(yáng)聲器口徑100mm，諧振頻率30Hz。音箱幅頻特性和內(nèi)容積120升的參照音箱相似。
實(shí)驗(yàn)證明，大、中、小口徑揚(yáng)聲器均可使用小于零容積(零，小的意思。這里指揚(yáng)聲器直徑的三次方，如100mm口徑揚(yáng)聲器，音箱零容積為1升；200mm口徑揚(yáng)聲器，音箱零容積為8升；300mm揚(yáng)聲器，音箱零容積為27升)的音箱播放超重低音。零容積音箱均使用泡沫折環(huán)短沖程音圈揚(yáng)聲器，音箱用10W以下功率，即可良好驅(qū)動(dòng)。
如上所述，加上研究成功的無諧振峰技術(shù)，研制了“18升無諧振峰全頻帶高保真音箱”(2003年4月14日提出專利申請(qǐng)，因請(qǐng)求書中填寫的文字未打字，被退回)、“2升無諧振峰全頻帶高保真音箱”(2003年5月2日提出專利申請(qǐng)，因請(qǐng)求書中填寫的文字未打字，被退回)、“高保真含音箱揚(yáng)聲器”(2003年5月22日提出專利申請(qǐng)，已受理)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)音箱的缺點(diǎn)，制造出低頻特性更好、失真更小、匹配更好、體積更小、功率更大的音箱，如小容積全頻帶(20Hz～20KHz，20Hz0db)高保真音箱(可供專業(yè)監(jiān)聽、電子樂器配套等)、無諧振峰大功率參差陣列音箱等，提供一種降駐波、無諧振峰、零容積、高保真參差調(diào)諧匹配音箱技術(shù)。
具體實(shí)施方法用降低低頻駐波作為音箱設(shè)計(jì)的基本方法，達(dá)到提高音箱性能的目的。(以下文中，音箱為閉箱，駐波為音箱諧振點(diǎn)駐波，揚(yáng)聲器指低音揚(yáng)聲器。高、中音揚(yáng)聲器的使用及分頻方式的選擇可根據(jù)需要決定)。
1.降駐波障板。音箱內(nèi)加若干障板(厚度小于箱壁厚度)，分割音箱容積，縮短大部分聲波的反射距離，可降低駐波強(qiáng)度。降駐波障板可采用多種形式，效果相同?？筛鶕?jù)情況，任選一種(1)帶孔障板。障板帶孔，孔徑3mm左右，孔距10mm左右，孔集中于障板中央，呈圓形分布，打孔數(shù)量由實(shí)驗(yàn)決定。改變孔的直徑大小和數(shù)量，即改變了降駐波障板的參數(shù)。
(2)阻尼障板。障板中央掏空，粘貼晴綸棉或泡沫海棉，阻尼材料的面積和密度由實(shí)驗(yàn)決定。改變阻尼材料的面積和密度，即改變了降駐波障板的參數(shù)。
(3)管道障板。障板中央加貫穿管道，管道的管徑大小長(zhǎng)度和數(shù)量由實(shí)驗(yàn)決定。改變管道的管徑大小長(zhǎng)度和數(shù)量，即改變了降駐波障板的參數(shù)。
改變降駐波障板的參數(shù)，會(huì)影響空氣順性和駐波的綜合關(guān)系，可改變或不改變音箱的頻響曲線。
2.箱中箱技術(shù)(也可理解為箱外箱技術(shù)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)可靈活改變音箱容積)。音箱分隔成幾個(gè)箱室，揚(yáng)聲器必需單獨(dú)占用一箱室。箱室之間用降駐波障板耦合。改變降駐波障板參數(shù)，即改變箱室之間的耦合度，會(huì)出現(xiàn)不同的諧振點(diǎn)。一般使用，音箱用容積對(duì)分，構(gòu)成兩箱室，即可滿足使用要求。使用降駐波揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器可視為第一箱室，即0箱室。
3.無諧振峰參差調(diào)諧匹配調(diào)節(jié)器。一2升音箱，揚(yáng)聲器口徑100mm，揚(yáng)聲器諧振頻率39Hz，音箱諧振頻率55Hz，阻抗曲線諧振峰10db，頻響曲線諧振峰12db。把音箱分成兩箱室，揚(yáng)聲器箱室(封閉)諧振頻率為73Hz。使用降駐波障板，調(diào)節(jié)降駐波障板參數(shù)，把阻抗曲線55Hz～73Hz之間的幅度(無諧振峰)調(diào)到3db以下。把原來明顯的電抗曲線，調(diào)節(jié)到接近電阻阻抗的水平，可認(rèn)為箱內(nèi)駐波已很小，揚(yáng)聲器和音箱達(dá)到良好匹配。此時(shí)復(fù)測(cè)音箱頻響曲線應(yīng)無諧振峰，55Hz～73Hz之間的幅度應(yīng)小于3db。調(diào)節(jié)要使音箱阻抗曲線和頻響曲線都達(dá)到要求。使用參差調(diào)諧的方法，完全消除了諧振峰，達(dá)到良好匹配，這種音箱也可稱參差調(diào)諧匹配音箱。在這里降駐波障板就是參差調(diào)諧匹配調(diào)節(jié)器。適當(dāng)增加箱室和拉寬諧振點(diǎn)范圍，增加匹配調(diào)節(jié)器，可取得更好的效果。在匹配調(diào)節(jié)器偏離中心的適當(dāng)位置加扇形調(diào)節(jié)片，用軸通到箱外，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角度，使扇形調(diào)節(jié)片遮擋改變降駐波障板的參數(shù)，方便調(diào)整。軸穿過箱壁處加裝橡皮氣封，防止箱體漏氣。
4.無諧振峰大功率陣列音箱技術(shù)。要求失真更小、功率更大、聲場(chǎng)指向性有特殊要求的場(chǎng)合，可采用兩只以上的零容積音箱或“高保真含音箱揚(yáng)聲器”組合成陣列音箱。行、列音箱數(shù)量可根據(jù)需要而定。恰當(dāng)選擇各音箱的諧振點(diǎn)(不在同一點(diǎn))、諧振曲線，使陣列音箱合成的總頻響曲線更平，失真更小。陣列音箱功率為各零容積音箱功率之和。改變零容積音箱的外形形狀，可改變揚(yáng)聲器的角度，獲得所需的聲場(chǎng)指向特性，甚至可方便地組成球形陣列音箱。戶外使用可采用防水“高保真含音箱揚(yáng)聲器”組成陣列音箱，高音單元采用防水指數(shù)號(hào)筒高音揚(yáng)聲器。陣列音箱的總箱體可以是虛擬的，用專門設(shè)計(jì)的金屬緊固件、框架，把零容積音箱或含音箱揚(yáng)聲器組合起來，即成陣列音箱。也可用大箱體，分隔成獨(dú)立小音箱，組成陣列音箱。
5.降駐波揚(yáng)聲器。使用降駐波障板，封閉揚(yáng)聲器盆架空氣通道，減小揚(yáng)聲器盆架的空氣通道面積，盆架內(nèi)側(cè)放置吸音材料，減小音頻信號(hào)的反射，可降低駐波強(qiáng)度。揚(yáng)聲器盆架降駐波障板參數(shù)可由試驗(yàn)決定，以裝箱后不引起音箱靈敏度降低和不增加低頻附加失真為宜。
6.紙盆加載揚(yáng)聲器。在動(dòng)圈揚(yáng)聲器紙盆前面或后面粘貼固體材料，增加紙盆質(zhì)量大幅度降低揚(yáng)聲器諧振頻率或改變揚(yáng)聲器的頻響特性。在紙盆原料里加入高密度材料增加紙盆質(zhì)量，大幅度降低揚(yáng)聲器諧振頻率的方法，也可視為紙盆加載。工廠生產(chǎn)可適當(dāng)調(diào)整揚(yáng)聲器紙盆剛性、定心支片順性、定心支片機(jī)械阻、折環(huán)機(jī)械阻等技術(shù)參數(shù)，使紙盆加載揚(yáng)聲器和零容積音箱更匹配。
7.降駐波加載揚(yáng)聲器。把降駐波揚(yáng)聲器和紙盆加載揚(yáng)聲器結(jié)合成一體便成為降駐波加載揚(yáng)聲器。
零容積音箱技術(shù)，在音箱容積上有很大的伸縮余地，容積還可縮小，如揚(yáng)聲器口徑200mm，諧振頻率17Hz，用8升容積音箱，音箱諧振頻率為36Hz，用4升音箱，音箱諧振頻率為50Hz，但要制造全頻帶音箱，可適當(dāng)加大音箱容積。例音箱容積18升，揚(yáng)聲器口徑200mm，揚(yáng)聲器諧振頻率17Hz，音箱頻響實(shí)測(cè)20Hz～1000Hz＜3db，20Hz 0db。
權(quán)利要求
1.降駐波障板技術(shù)；
2.零容積音箱技術(shù)；
3.箱中箱技術(shù)；
4.無諧振峰參差調(diào)諧匹配調(diào)節(jié)器技術(shù)；
5.無諧振峰大功率參差陣列音箱技術(shù)；
6.降駐波揚(yáng)聲器技術(shù)；
7.紙盆加載揚(yáng)聲器技術(shù)；
8.降駐波紙盆加載揚(yáng)聲器技術(shù)。
全文摘要
降駐波無諧振峰零容積高保真參差調(diào)諧匹配音箱技術(shù)，用降低駐波強(qiáng)度的音箱設(shè)計(jì)理念，使大、中、小口徑揚(yáng)聲器均能使用小于零容積(揚(yáng)聲器直徑的三次方)的音箱，良好播放無諧振峰超重低音。使用該音箱技術(shù)，可制造出低頻特性更好、失真更小、匹配更好、體積更小、功率更大的音箱，如小容積全頻帶(20Hz～20KHz，20Hz0db)高保真音箱，無諧振峰大功率參差陣列音箱。擴(kuò)大了音箱的使用范圍。在多聲道音響系統(tǒng)中，使用該音箱技術(shù)，無需“低音炮”，所有聲道都可使用任何口徑揚(yáng)聲器零容積音箱，播放超重低音，真實(shí)再現(xiàn)超重低音的方向性。
文檔編號(hào)H04R1/28GK1585563SQ03155230
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月23日
發(fā)明者魏援 申請(qǐng)人:魏援