專利名稱:彎曲波揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器,包括具有兩個(gè)主面的聲平板(acousticpanel),并包括設(shè)置在所述主面之一上的電激勵(lì)器,一旦激勵(lì)該激勵(lì)器,至少隨后由于在板內(nèi)生成彎曲波的結(jié)果,該板產(chǎn)生聲輻射。
背景技術(shù):
PCT專利申請(qǐng)WO 99/67974公開(kāi)了一種揚(yáng)聲器,具有各向異性平面或由兩個(gè)表層(skin)生成的略微彎曲的膜片和在這些表層之間延伸的結(jié)構(gòu)。該膜片具有大于橫向彎曲強(qiáng)度的縱向彎曲強(qiáng)度。將具有在表層之間延伸的壁(wall)的聚丙烯共聚物的壓制膜片稱作可能的型式。該膜片承載一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)器。
PCT專利申請(qǐng)WO 97/09842公開(kāi)了一種板狀揚(yáng)聲器,它具有包括剛性蜂窩狀核(core)的類似夾層結(jié)構(gòu)(具體地說(shuō),格狀結(jié)構(gòu))的板,以及密閉該核并粘接到該核的兩個(gè)表層。提及輕金屬和合成材料作為用于該核的材料。揚(yáng)聲器還具有一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)器,相對(duì)于板被設(shè)置在這樣的位置上,以便在給定頻率上在該板內(nèi)生成彎曲波,這導(dǎo)致具有更多振動(dòng)活動(dòng)的區(qū)域和具有更少振動(dòng)活動(dòng)的區(qū)域的不規(guī)則圖形,這是該專利文獻(xiàn)所涉及的并且通常被稱作平板(flat-panel)揚(yáng)聲器類型的揚(yáng)聲器的特征。
公知的板狀揚(yáng)聲器具有其聲音性能具有鼻音分量的問(wèn)題。測(cè)量已表明公知的板狀揚(yáng)聲器的功率響應(yīng)在大約2kHz和大約8kHz之間的中頻范圍內(nèi)呈現(xiàn)峰值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在開(kāi)頭段落中定義類型的板狀揚(yáng)聲器,其在使用期間產(chǎn)生中性聲音。
利用根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的,其特征在于,該板具有至少部分地相對(duì)激勵(lì)器延伸的調(diào)諧區(qū)域,該調(diào)諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內(nèi)任一類似區(qū)域的基本諧振頻率,如果在相同條件下確定的話。這樣的確定可以是測(cè)量或計(jì)算。收聽(tīng)測(cè)試已揭示所應(yīng)用的測(cè)量提供再現(xiàn)聲音的顯著改善。測(cè)量已經(jīng)表明所應(yīng)用的測(cè)量提供了獲得基本上平坦的能量響應(yīng)的可能性。這是有利的,因?yàn)槠胶獾哪芰宽憫?yīng)給予更好的聲音性能的事實(shí)。
在其周邊上支持的圓形振膜區(qū)域的基本諧振頻率f0利用等式f0≈1r2·Bμ]]>給出,其中r是相關(guān)區(qū)域的半徑(單位為米),B是在該區(qū)域內(nèi)材料的彎曲剛性(單位為Nm),μ是該區(qū)域的表面密度(單位為kg/m2)。因而,可用于調(diào)諧膜片區(qū)域的基本諧振頻率的參數(shù)是彎曲剛性(B)、表面密度(μ)和半徑(r)。功率降低的效率與相關(guān)區(qū)域的半徑成比例。
實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)顯現(xiàn)如果調(diào)諧區(qū)域即與激勵(lì)器相對(duì)設(shè)置的板區(qū)域的基本諧振頻率低于1.5kHz,則獲得最佳結(jié)果。因此,最好選擇B、μ、和r,使得1r2Bμ<1500Hz.]]>在實(shí)際的實(shí)施例中,該板具有與激勵(lì)器相對(duì)定位的切口(cut-off)或開(kāi)口,并包括膜片,該膜片具有分別覆蓋所述切口和開(kāi)口的膜片部分,其中由膜片部分形成調(diào)諧區(qū)域。該膜片可以以箔片的形式在所述切口或開(kāi)口中或在其上延伸,其中該膜片可以是板的整體部分,或者可以例如通過(guò)粘合劑粘附到板的部分上。通常,切口或開(kāi)口將具有圓柱形狀,并且膜片部分將是盤(pán)狀的。
用于膜片部分的合適材料例如是某種熱塑性塑料物質(zhì),例如聚氯乙烯、聚對(duì)酞酸乙二酯或玻璃纖維(加固)環(huán)氧樹(shù)脂。合適的粘合劑例如是聚丙烯粘合劑,并且這樣的粘合劑可以以帶狀的形式加以應(yīng)用。
已經(jīng)顯現(xiàn)當(dāng)提供帶有調(diào)諧孔(aperture)的調(diào)諧區(qū)域時(shí),利用根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器能夠?qū)崿F(xiàn)三次諧波失真的降低。在上述的實(shí)際實(shí)施例的情況下,這意味著膜片部分提供有相對(duì)激勵(lì)器設(shè)置的相對(duì)小的開(kāi)口。
可選擇地,或者除了調(diào)諧孔之外,調(diào)諧區(qū)域還可以提供有氈制品或類似材料的層。
在所述的實(shí)際實(shí)施例的情況下,該板最好包括兩個(gè)墻壁,其形成該板的主面,并通過(guò)在壁之間延伸的平行帶狀隔板的結(jié)構(gòu)相互連接,其中這些壁和隔板由在該板內(nèi)使用的具有臨界阻尼的材料制成,其中所述臨界阻尼至少是在該板內(nèi)使用的相關(guān)材料的臨界阻尼的2.5%。機(jī)械地,這樣的板是各向異性的,其中該板可以圍繞與隔板平行延伸的軸輕易地相對(duì)彎曲,并圍繞與之橫向定向的軸相對(duì)地剛性彎曲。從PCT專利申請(qǐng)WO 01/18132(在此引用作為參考)中本身公知具有這樣一種板的揚(yáng)聲器。這種揚(yáng)聲器已經(jīng)在市場(chǎng)上銷售若干年,并被視為是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。用于該板的墻和隔板的適當(dāng)材料是聚丙烯,最好是聚丙烯的共聚物。
盡管從WO 01/18132A2中公知的揚(yáng)聲器在寬范圍的頻率上具有良好的聲音性能,但是測(cè)試已經(jīng)表明當(dāng)提供有如權(quán)利要求3定義的膜片時(shí),該板具有顯著改進(jìn)的聲音特性,即有規(guī)律的聲音能量響應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)指出,根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器適于在高保真、家庭、汽車和多媒體音頻系統(tǒng)內(nèi)的聲音再現(xiàn)。本發(fā)明還涉及顯然將在根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器內(nèi)使用的板。
參考權(quán)利要求書(shū),注意,在權(quán)利要求中定義的特征特性的各種組合是可能的。
現(xiàn)在,將通過(guò)例子參見(jiàn)附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明,在附圖中圖1以剖視圖示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的板狀揚(yáng)聲器的第一實(shí)施例;圖2圖示在圖1的揚(yáng)聲器中應(yīng)用的板的第一實(shí)施例和公知板上執(zhí)行的聲功率測(cè)量的結(jié)果的第一圖形表示;圖3圖示在根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的板的兩個(gè)不同實(shí)施例上執(zhí)行的聲功率測(cè)量的結(jié)果的第二圖形表示;圖4至圖9以剖視圖示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的若干實(shí)施例;圖10圖示在圖4的揚(yáng)聲器內(nèi)使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測(cè)量的結(jié)果的第三圖形表示;圖11圖示在圖5的揚(yáng)聲器內(nèi)使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測(cè)量的結(jié)果的第四圖形表示;圖12示意地圖示測(cè)試設(shè)備;和圖13示意地圖示提供有平行帶狀隔板結(jié)構(gòu)的一個(gè)板。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的板狀揚(yáng)聲器的實(shí)施例包括板1,在這個(gè)例子中為平板,和用于驅(qū)動(dòng)該板1的激勵(lì)器3。該板1具有由兩個(gè)主壁7A和7B形成的兩個(gè)主面5A和5B。中間結(jié)構(gòu)9在兩個(gè)主壁7A和7B之間延伸,并相互連接這些壁。在這個(gè)實(shí)施例中,結(jié)構(gòu)9包括如在上述PCT專利申請(qǐng)WO 01/18132中所公開(kāi)的被設(shè)置和構(gòu)造的平行帶狀隔板。壁7A和7B和結(jié)構(gòu)9構(gòu)成通過(guò)擠壓聚丙烯共聚物而制造的一個(gè)產(chǎn)品。在這個(gè)例子中,板1具有大約1.5mm的總體厚度,并且所應(yīng)用的聚丙烯共聚物具有2.9%的內(nèi)部阻尼。其它的板和結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的范圍內(nèi)是有可能的。
圖1所示的揚(yáng)聲器還包括框架11,通過(guò)合適的連接裝置將板1固定到該框架上,合適的連接裝置例如是諸如軟橡膠或類似橡膠材料的軟材料的順應(yīng)性帶狀元件13。位于板1的輪廓上的帶狀元件13具有粘結(jié)到板1的壁部分的一個(gè)側(cè)面,并具有粘結(jié)到框架11的框架部分的另一個(gè)側(cè)面。
激勵(lì)器3與主面5A相鄰設(shè)置,并且在該例子中,它提供有電磁激勵(lì)器系統(tǒng),包括固定到板1的壁7A的線圈架15上的激勵(lì)器線圈3a和用于通過(guò)空氣隙與線圈架15配合的磁單元3b。磁單元3b包括永磁鐵和磁軛,并通過(guò)彈性懸掛裝置17懸掛在線圈架15上。原理上,激勵(lì)器系統(tǒng)可以是公知的系統(tǒng),例如在上述PCT專利申請(qǐng)WO 01/18132中公開(kāi)的激勵(lì)器系統(tǒng)。
圖1所示的揚(yáng)聲器具有的特征在于板1包括調(diào)諧區(qū)域21,其具有的基本諧振頻率在相同環(huán)境下執(zhí)行測(cè)量的條件下低于在該板內(nèi)其它任一類似區(qū)域的基本諧振頻率。
可以利用圖12中示意表示的設(shè)備執(zhí)行這樣的測(cè)量。該設(shè)備包括固定部分202a以及具有語(yǔ)音線圈104a的空心可移動(dòng)部分104。兩個(gè)部分102和104通過(guò)柔性裝置106例如支架(spider)相互柔性連接。可以通過(guò)激勵(lì)語(yǔ)音線圈104a來(lái)測(cè)量該設(shè)備的電阻抗。在將待測(cè)試的膜片部分123a的周圍邊緣123b固定到可移動(dòng)部分104之后,可以再次測(cè)量電阻抗??梢酝ㄟ^(guò)公知的方式根據(jù)兩次測(cè)量之間的差值本身推導(dǎo)出膜片部分123a的機(jī)械阻抗和因而推導(dǎo)出基本諧振頻率。
作為替代方式,可以計(jì)算膜片部分的基本諧振頻率。例如,對(duì)于在其輪廓上支持的圓形膜片部分,給出計(jì)算條件。
f0≈0,3.tr2Eρ(1-v2)]]>或f0≈1r2·Bμ,]]>B=E.t312.(1-v2)]]>和μ=p.tE楊氏模數(shù),單位為N/m2(Pa);B彎曲剛性,單位為Nm;ρ體積密度,單位為kg/m3;μ表面密度,單位為kg/m2;t厚度,單位為m;r有效膜片半徑,單位為m;v泊松比(~0,3)。
在當(dāng)前實(shí)施例中,調(diào)諧區(qū)域21由膜片部分23a構(gòu)成,該膜片部分23a是利用粘結(jié)劑固定到板1的主壁7B的膜片23的一部分。該膜片部分23a覆蓋在板1中提供的切口25,并相對(duì)激勵(lì)器3定位。以這樣的方式,調(diào)諧區(qū)域21相對(duì)激勵(lì)器3延伸。膜片23和因而其部分23a由聚氯乙烯的薄片構(gòu)成。調(diào)諧區(qū)域21的基本諧振在這種情況下是89Hz;因此,1r2Bμ=89Hz.]]>一旦激勵(lì)該激勵(lì)器線圈3a,則將彎曲波發(fā)射到板1內(nèi),以使諧振生成聲輸出。
在圖2中的圖形表示圖示了在圖1所示的實(shí)施例上在不同頻率上執(zhí)行的聲功率測(cè)量的結(jié)果,即在包括由聚氯乙烯薄片形成并具有89Hz的基本諧振的調(diào)諧區(qū)域的揚(yáng)聲器上以及在PCT專利申請(qǐng)WO 01/18132中公開(kāi)類型的揚(yáng)聲器即沒(méi)有調(diào)諧區(qū)域的揚(yáng)聲器上的結(jié)果。除了公知的揚(yáng)聲器的板沒(méi)有調(diào)諧區(qū)域的事實(shí)之外,兩個(gè)板是相同的,即它們具有相同的尺寸、相同的結(jié)構(gòu)和由相同的板材料制成。與根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的調(diào)諧區(qū)域相對(duì)應(yīng)的公知板的虛構(gòu)區(qū)域的基本諧振頻率是4465Hz。在該表示中,單位為dB/W的聲能量(AP)沿著垂直軸來(lái)繪制,單位為kHz的頻率沿著水平軸來(lái)繪制。曲線A表示對(duì)根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器執(zhí)行的測(cè)量,而(虛)曲線B表示對(duì)公知揚(yáng)聲器執(zhí)行的測(cè)量。圖2清楚地圖示曲線A在2kHz和8kHz之間的頻率范圍內(nèi),具有比曲線B明顯更規(guī)則的形狀。在大約2.5和6kHz的頻率上在曲線B內(nèi)出現(xiàn)的功率峰值在曲線A內(nèi)并未出現(xiàn)。由于不存在這樣的功率峰值,所以利用揚(yáng)聲器生成的聲音具有中性特性。
圖3中的圖形表示描述了基于對(duì)根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的實(shí)施例在不同頻率上執(zhí)行的聲功率測(cè)量的結(jié)果的曲線C,所述揚(yáng)聲器提供有由聚對(duì)酞酸乙二酯薄片形成的調(diào)諧區(qū)域。該調(diào)諧區(qū)域具有584Hz的基本諧振頻率。與圖1類似,聲功率沿著縱軸來(lái)繪制,而頻率沿著水平軸來(lái)繪制。圖3還圖示圖1所示的曲線A,然而,現(xiàn)在是以虛線來(lái)繪制。
除了膜片以及因而膜片部分是由不同材料制成的事實(shí)之外,兩個(gè)實(shí)施例的板是相同的。曲線A和B之間進(jìn)行的比較表明它們的形狀實(shí)際上是相同的。這意味著在聲音性能方面幾乎沒(méi)有任何差別,換句話說(shuō),根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的兩個(gè)實(shí)施例能夠生成自然發(fā)聲輸出。
在下文中將參考圖4-圖9描述根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的若干實(shí)施例。對(duì)于類似于圖1所示的實(shí)施例的對(duì)應(yīng)單元的構(gòu)造單元而言,將應(yīng)用圖1的實(shí)施例描述所使用的相同參考符號(hào)。
圖4中圖示的實(shí)施例包括板1和固定到板1的主壁7A的激勵(lì)器3。板1安裝有與激勵(lì)器3相對(duì)設(shè)置的圓柱切口25,覆蓋該切口25的膜片23。膜片25被密封到板1,并包括盤(pán)狀膜片部分23a,其具有的基本諧振頻率低于在板1的其余部分內(nèi)任何類似區(qū)域的基本諧振頻率,并因而構(gòu)成調(diào)諧區(qū)域21。除了在膜片部分23a內(nèi)以開(kāi)口的形式具體地說(shuō)以中央開(kāi)口的形式存在調(diào)諧孔27之外,圖5所示的可選實(shí)施例與圖4所示的實(shí)施例相同。該實(shí)施例還在圖13中以透視圖進(jìn)行圖示。如圖13所示,板1包括兩個(gè)主壁7A和7B以及在主壁之間延伸和連接這些主壁的中間結(jié)構(gòu)9。結(jié)構(gòu)9包括平行帶狀隔板9a。
圖6所示的實(shí)施例包括板1和連接到板1的主壁7A的激勵(lì)器3,該板1具有與激勵(lì)器3相對(duì)設(shè)置的開(kāi)口25。覆蓋開(kāi)口25的膜片23具有與激勵(lì)器3相對(duì)設(shè)置的膜片部分23a。在粘接載體29上提供膜片23,通過(guò)粘接載體29將其粘接到板1。膜片部分23a具有的特性是其基本諧振頻率足夠低以符合權(quán)利要求1中定義的要求。圖7所示的替代實(shí)施例類似于圖6的實(shí)施例,但是具有開(kāi)口形式的在膜片部分23a內(nèi)的調(diào)諧孔27。
圖8和圖9所示的實(shí)施例分別類似于圖6和圖7的實(shí)施例,但是現(xiàn)在利用類似于氈制品的材料層31來(lái)覆蓋膜片23。
尚未提及的圖4至圖9所示的揚(yáng)聲器的部分可以具有類似于圖1的實(shí)施例內(nèi)相應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)。
圖10中的圖形表示圖示在圖4的揚(yáng)聲器內(nèi)使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測(cè)量的結(jié)果。該板的調(diào)諧區(qū)域具有200Hz的基本諧振頻率。
在該表示中,單位為dB/W/m的聲壓電平(SPL)沿著縱軸來(lái)描繪,而單位為kHz的頻率沿著水平軸來(lái)表示。該表示包括分別涉及基波、二次諧波和三次諧波的三個(gè)曲線C1、C2和C3。利用提供給揚(yáng)聲器的1W的功率(Pref=20μPa)在距離揚(yáng)聲器1米的距離上執(zhí)行這些測(cè)量。
在圖5的實(shí)施例的板上執(zhí)行相同的測(cè)量。這些測(cè)量的結(jié)果表示在圖11中的圖形表示中。與圖10類似,聲壓電平沿著縱軸來(lái)描繪,而頻率沿著水平軸來(lái)表示。該表示包括對(duì)應(yīng)于圖10中的曲線C1、C2和C3的三條曲線,但是現(xiàn)在分別用參考符號(hào)T1、T2和T3來(lái)標(biāo)記。曲線C1至C3與曲線T1至T3之間的比較表明調(diào)諧孔的存在降低了三次諧波失真,并因而進(jìn)一步提高了根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器的聲音質(zhì)量。
應(yīng)當(dāng)指出本發(fā)明并不限于所示的實(shí)施例。例如,在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行若干變化,尤其例如在板和膜片的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料方面。此外,也可以使用不同類型例如壓電類型的激勵(lì)器來(lái)替代電磁激勵(lì)器。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種揚(yáng)聲器,包括具有兩個(gè)基本平行的主面(5A,5B)的聲平板(1),并包括設(shè)置在所述主面之一上的電激勵(lì)器(3),一旦激勵(lì)器被激勵(lì),至少隨后由于在該板內(nèi)產(chǎn)生彎曲波的結(jié)果,該板產(chǎn)生聲輻射,其中該板具有相對(duì)該激勵(lì)器延伸的調(diào)諧區(qū)域(21),如果在相同條件下確定的話,該調(diào)諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內(nèi)任一類似區(qū)域的基本諧振頻率,其中該板具有相對(duì)該激勵(lì)器設(shè)置的切口(25),并包括具有覆蓋所述切口的膜片部分(23a)的膜片(23),該調(diào)諧區(qū)域由該膜片部分形成,并且其中該調(diào)諧區(qū)域具有調(diào)諧孔。
2.如權(quán)利要求1的揚(yáng)聲器,其中該調(diào)諧區(qū)域的基本諧振頻率低于1500Hz。
3.如權(quán)利要求1或2的揚(yáng)聲器,其中該調(diào)諧區(qū)域具有類似于氈制品材料的層。
4.如權(quán)利要求1的揚(yáng)聲器,其中該板具有兩個(gè)壁,這兩個(gè)壁形成主面并利用在這些壁之間延伸的平行帶狀隔板的中間結(jié)構(gòu)相互連接,這些壁和隔板利用在該板內(nèi)使用的具有內(nèi)部阻尼的材料制成,其中所述內(nèi)部阻尼至少是在該板內(nèi)使用的相關(guān)材料的臨界阻尼的2.5%。
5.一種面板,呈現(xiàn)在任何一項(xiàng)前面權(quán)利要求中公開(kāi)的板的特征,并因而被構(gòu)造和顯然將用于任何一項(xiàng)前面權(quán)利要求中的揚(yáng)聲器內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器,包括具有兩個(gè)基本平行的主面(5A,5B)的聲平板(1),并包括設(shè)置在所述主面之一上的電激勵(lì)器(3),一旦激勵(lì)器被激勵(lì),至少隨后由于在該板內(nèi)產(chǎn)生彎曲波的結(jié)果,該板產(chǎn)生聲輻射,其中該板具有相對(duì)該激勵(lì)器延伸的調(diào)諧區(qū)域(21),如果在相同條件下確定的話,該調(diào)諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內(nèi)任一類似區(qū)域的基本諧振頻率。
2.如權(quán)利要求1的揚(yáng)聲器,其中該調(diào)諧區(qū)域的基本諧振頻率低于1500Hz。
3.如權(quán)利要求1或2的揚(yáng)聲器,其中該板提供有相對(duì)該激勵(lì)器設(shè)置的切口(25),并包括膜片(23),該膜片具有覆蓋所述切口的膜片部分(23a),該調(diào)諧區(qū)域由該膜片部分形成。
4.如權(quán)利要求1或2的揚(yáng)聲器,其中該調(diào)諧區(qū)域提供有調(diào)諧孔。
5.如權(quán)利要求1或2的揚(yáng)聲器,其中該調(diào)諧區(qū)域提供有類似于氈制品材料的層。
6.如權(quán)利要求3的揚(yáng)聲器,其中該板具有兩個(gè)壁,這兩個(gè)壁形成主面并利用在這些壁之間延伸的平行帶狀隔板的中間結(jié)構(gòu)相互連接,這些壁和隔板由在該板內(nèi)使用的具有內(nèi)部阻尼的材料制成,其中所述內(nèi)部阻尼至少是在該板內(nèi)使用的相關(guān)材料的臨界阻尼的2.5%。
7.一種板,呈現(xiàn)在任一前面權(quán)利要求中公開(kāi)的板的特征,并因而被構(gòu)造和顯然將用于如任一前面權(quán)利要求的揚(yáng)聲器內(nèi)。
全文摘要
一種揚(yáng)聲器,包括具有兩個(gè)基本平行的主面(5A,5B)的聲平板(
文檔編號(hào)H04R7/04GK1894998SQ200480006099
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者D·M·E·科里南 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司