專利名稱：減振音箱制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種減小音箱振動的音箱制作方法。

背景技術：
音箱振動是指箱體振動，理想的音箱并不希望箱體有振動，而實際生產(chǎn)的音箱還做不到這一點。箱體振動包括彈性振動和慣性振動。適當?shù)膹椥哉駝訉μ岣咭魳访栏杏泻锰帲瑥椥哉駝拥拇笮∨c箱體材質(zhì)關系較大，過大或過小的彈性振動都影響回放音樂的美感。慣性振動則是破壞音樂回放質(zhì)量的重大因素，箱體的慣性振動會造成聲波前后重疊，主要表現(xiàn)出回放音樂不清晰。
為了解決減小箱體慣性振動對音樂回放質(zhì)量影響的問題，現(xiàn)在的音響設計師想了許多方法。其中有人就想到了采用密度大，剛性強的材質(zhì)制作音箱，比如混凝土音箱、石材音箱等。但這些材質(zhì)彈性不夠，又影響了回放音樂的美感。還有采用減小音箱體積的方法，可以提高音樂清晰度，但是這種方法并不能在全頻段做得理想。
發(fā)明目的 本發(fā)明公開了一種根據(jù)機械波能量方程原理制作減振音箱的方法。
技術方案 音箱箱體振動是物理學中機械振動的一種，這種機械振動產(chǎn)生的振動波符合機械波原理。機械波能量方程為 ΔW＝ρΔVA2ω2Sin2ω(t-x/v) ΔW箱體振動質(zhì)點的機械波能量。
ρ箱體材質(zhì)密度。
ΔV箱體振動質(zhì)點體積。
A振幅。
ω表示振動波頻率的角速度。
t振動波傳播中的某一時刻。
x振動波離開振源的距離。
v振動波傳播速度。
對于在箱體上產(chǎn)生的振動波，箱體就是該振動波的傳播介質(zhì)，把箱體當成無阻尼的均勻介質(zhì)，那么此振動波在傳播過程中可以認為能量ΔW保持不變，同時可以認為此振動波在傳播過程中角速度ω和傳播速度v也保持不變。那么由機械波能量方程得知，介質(zhì)質(zhì)量(ρΔV)與振幅平方(A2)存在函數(shù)關系，即介質(zhì)質(zhì)量(ρΔV)與振幅平方(A2)成反比，即任一時刻t振動波在距離振源x處的介質(zhì)質(zhì)量越大，則振幅越小。也即增大振動波傳播方向上的介質(zhì)質(zhì)量，可以在振動波傳播方向上減小振動波的振幅。
根據(jù)能流密度公式 I＝ρA2ω2v/2 I能流密度。
ρ箱體材質(zhì)密度。
A振幅。
ω表示振動波頻率的角速度。
v振動波傳播速度。
能流密度也就是波的強度?？梢?，振幅是影響波的強度的重要因素，振動波強度與振動波的振幅平方(A2)成正比。根據(jù)機械波能量方程得知，在振動波的傳播方向上增加介質(zhì)質(zhì)量可以減小振幅，那么也就是在振動波的傳播方向上增加介質(zhì)質(zhì)量可以減小振動波的強度。我們把這個原理稱為機械波能量方程減振原理。
對振動的音箱來說，傳播振動波的介質(zhì)就是箱體。箱體受激于喇叭發(fā)出的聲波而產(chǎn)生振動，并在箱體中傳播。振動波的振源是難以確定的，傳播方向也是難以確定的。不過可以確定的是，向音箱支承面方向傳播的振動波，能夠采用在音箱支承面方向上增加箱體質(zhì)量的方法，來減小此振動波的振幅，來減小此振動波的強度，達到減小音箱振動的目的。因為向其它方向傳播的振動波沒有繼續(xù)傳播的通路，會反射回來，振動波的振幅如果在傳播傳方向減小了，則反射回來又將被放大，只有向音箱支承面方向傳播的振動波可以通過音箱支承面向音箱外繼續(xù)傳播，并把振動波的能量向外帶走，不再在箱體內(nèi)振動，達到減小音箱振動的目的。因此，為了達到減小音箱振動的目的，可以采用在音箱支承面方向上增加箱體質(zhì)量的方法來制作音箱。
在音箱支承面方向上增加箱體質(zhì)量，是指在音箱支承面方向上以遞增方式增加箱體質(zhì)量，遞增方式可以連續(xù)遞增方式，也可以是梯級遞增方式，不過由于音箱結構決定，那個方向都做不到連續(xù)遞增，通常是梯級方式與連續(xù)方式混合使用。在音箱支承面方向上遞增箱體質(zhì)量，可以通過在支承面方向上遞增箱體材料的體積或密度的方法來實現(xiàn)。遞增箱體材料體積可以通過遞增箱體材料的厚度來實現(xiàn)，遞增密度可以通過用較高密度的材料作為支承面附近的箱體材料或在支承面附近鑲嵌較高密度的重物來實現(xiàn)。
市面上的音箱有方形的，有圓形的，有全封閉的，有半封閉的，由箱體、喇叭構成或由箱體、喇叭、音箱腳等構成。為了便于描述，把音箱與支承物相接觸的面稱為支承面，并以支承面為參照，將音箱箱體定義為由底板、立板、頂板三部分構成。底板是箱體與支承物相接觸的箱板，支承物通過底板支承整個音箱的重量，有些音箱不只一個方向的箱板與支承物相接觸，即不只一個支承面，這些音箱把它看作有多塊底板，典型的是兩端有掛鉤的壁掛式音箱，兩端都是支承面，因此把它看作有兩塊底板。立板一端與底板相連，另一端與頂板相連，立板與底板相連一端稱為近底端，立板與頂板相連一端稱為近頂端，立板可以有多塊，常見的方形音箱有四塊立板，特別是圓形和和球形音箱，圓形和圓球形音箱的立板可能有更多塊。對于有多個支承面的音箱，起支承作用的立板，把它看作底板。頂板與底板相對，與立板另一端相連，對于有多個支承面的音箱，頂板也可能是起支承作用的箱板，此時把它看作底板。音箱箱體可以用一體成型的方法制作，一體成型的方法制成的箱體，雖然沒有明顯鉚合處，但還是認為由底板、立板和頂板構成。對整個音箱箱體而言，把從底板至頂板距離的中點作為箱體中央，箱體靠近底板一端稱為箱體底端，靠近頂板一端稱為箱體頂端。支承物是指放置音箱地方的物體，比如地板，桌子，音箱腳架等，對于壁掛式音箱，支承物可能是掛鉤。
下面首先介紹只有一塊底板的減振音箱的制作方法。現(xiàn)有的音箱，箱體各向都做得比較對稱，特別是箱體各向的材料的厚度和密度都比較一至，箱體各方向上質(zhì)量都比較對稱，箱體重心偏向音箱中心，特別是在音箱的支承面方向上，箱體質(zhì)量沒有遞增變化，箱體結構不符合機械波能量方程減振原理。針對現(xiàn)有音箱的狀況，為使箱體質(zhì)量在支承面方向上有遞增變化，使箱體結構符合機械波能量方程減振原理，本發(fā)明總結了五個制作減振音箱的方法。
采用加厚底板的方法。加厚底板增加底板質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。這個方法是針對現(xiàn)有音箱底板與頂板或立板厚薄比較一至的狀況提出的，制作減振音箱可以將底板做得比頂板或立板厚，使底板質(zhì)量增加，使箱體重心偏向箱體底端，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。加厚的底板，底板最厚處應比頂板或立板的最薄處厚多10％以上。加厚底板還有增加底板與立板接觸面的好處，能減少振動波反射。
采用加厚立板近底端的方法。加厚立板近底端增加立板近底端的質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。這個方法是針對現(xiàn)有音箱立板的兩端厚薄比較一至的狀況提出的，制作減振音箱可以將立板近底端做得比近頂端厚，使立板近底端質(zhì)量大于近頂端的質(zhì)量，達到增加立板近底端質(zhì)量的目的。增加立板近底端質(zhì)量的方式可以用連續(xù)遞增方式，也可以用梯級遞增方式。梯級遞增方式簡單加厚立板近底端即可，連續(xù)遞增方式則可從立板中央附近任一處開始向近底端以均勻遞增方式加厚，連續(xù)遞增方式對減少振動波的反射有好處，是選擇連續(xù)遞增方式或是選擇梯級遞增方式與音箱幾何尺寸有關，在考慮了方便喇叭等器件安裝的基礎上，盡可能做得連續(xù)遞增加厚即可。音箱立板有多塊，不一定每塊立板近底端都要加厚。加厚的立板近底端最厚處應比立板最薄處厚多10％以上。
采用使用較高密度的材料制作底板的方法。使用較高密度的材料制作底板增加底板質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。這個方法是針對現(xiàn)有音箱底板與頂板或立板密度比較一至的狀況提出的，增加密度也是增加質(zhì)量的好方法，制作減振音箱，制作底板所用的材料的密度高于頂板或立板所用的材料的密度，達到增加底板質(zhì)量的目的。
采用底板鑲嵌重物的方法。底板鑲嵌重物增加底板質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。在底板上鑲嵌重物，可以增加底板質(zhì)量。鑲嵌方法可以是平鑲，也可鏤鑲，平鑲是將重物緊貼底板，并固定在底板表面上，鏤鑲則要先在底板上鏤空一個槽，再將重物鑲入槽中，鏤鑲的好處是重物容易固定，且少占空間。用來鑲嵌的重物，并不是一定需要什么特定的重物，能夠增加底板質(zhì)量的材料就可，如加工成型的石材、鐵塊等，或是原來制作音箱箱體的材料都可，甚至是密封容器裝起來的液體也可。為了區(qū)分音箱腳或音箱座，鑲嵌的重物鑲于底板內(nèi)側。用來鑲嵌的重物的質(zhì)量要達到底板質(zhì)量的5％以上。
采用在立板近底端鑲嵌重物的方法。在立板近底端鑲嵌重物增加立板近底端質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。這個方法是直接在立板近底端鑲嵌重物，使立板近底端質(zhì)量大于近頂端的質(zhì)量，起到增加箱體底端質(zhì)量的作用。鑲嵌方法可以是平鑲，也可鏤鑲，平鑲是將重物緊貼立板，并固定在立板表面，鏤鑲則要先在立板上鏤空一個槽，再將重物鑲入槽中。用來鑲嵌的重物，并不是一定需要什么特定的重物，能夠增加立板近底端質(zhì)量的材料就可，如加工成型的石材、鐵塊等，或是原來制作音箱箱體的材料都可，甚至是密封容器裝起來的液體也可。音箱立板有多塊，不一定每塊立板近底端都要鑲嵌重物。鑲嵌的重物可以鑲于立板內(nèi)側，也可以鑲于立板外側。用來鑲嵌的重物的質(zhì)量要達到立板質(zhì)量的5％以上。
以上五個方法，都可達到使箱體質(zhì)量在支承面方向上增加的目的，根據(jù)機械波能量方程原理，可以得到減小音箱振動波的振幅，減小音箱振動波的強度，減小音箱振動的效果。
以上五個方法可任意組合使用。采用箱體一體成型并增加箱體底端質(zhì)量的方法就是加厚底板和立板近底端方法的組合應用。箱體一體成型并增加箱體底端質(zhì)量實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。一體成型的音箱，由于箱體材質(zhì)均勻，鉚合縫隙少，有減少振動波反射的作用?，F(xiàn)有一體成型的音箱，箱體兩端還是做得比較對稱，制作減振的一體成型音箱，可以加厚箱體底板和立板近底端來增加箱體底端質(zhì)量，實現(xiàn)箱體質(zhì)量在支承面方向上遞增。增加箱體底端質(zhì)量的方式可以用連續(xù)遞增方式，也可以用梯級遞增方式，但對于一體成型的音箱，更便于采用連續(xù)遞增方式。一體成型方法制作箱體時，不一定是整個箱體都是一體成型，可以是部分一體成型，部分分立成型，比如箱體的底板與兩側的立板及頂板一體成型，而正面的立板與背面的立板則分立成型，以便于制作及便于安裝為肯。箱體一體成型增加箱體底端質(zhì)量，增加后的箱體底端質(zhì)量應比箱體頂端質(zhì)量大5％以上。
多個支承面的減振音箱制作方法與單個支承面的減振音箱制作方法一樣，在每個支承面方向都是通過遞增箱體質(zhì)量達到減振目的，只不過每個支承面遞增的質(zhì)量應遵循各自的比例。每個支承面遞增質(zhì)量的比例也很容易得出，就是每個支承面所支承的音箱重量的比例，得出了遞增質(zhì)量的比例，就可以根據(jù)箱體大小及材料的密度來確定各支承面該遞增的質(zhì)量，確定了各支承面遞增的質(zhì)量，便可以根據(jù)單個支承面的減振音箱制作方法，制作多個支承面的減振音箱了。
使用以上五個方法制作減振音箱，遞增音箱在支承面方向上的質(zhì)量同時，應盡可能避免遞增音箱在支承面方向上的表面積。因為表面積加大，受聲波激勵的面積加大，箱體接受的聲波總能量會加大。總能量加大了，振動波的振幅會相應增大，影響減振效果。例如，將音箱做成金字塔形，質(zhì)量在支承面方向上是增加了，但如果箱體底端各向的立板和底板都不加厚或不鑲嵌重物，將起不到減振作用。
減振音箱雖然振動波傳播到音箱支承面時振幅已經(jīng)減小，但最后振動波還是要通過支承面向支承物傳遞走。音箱與支承物的接觸面狀態(tài)，是影響振動波向支承物傳遞的重要因素，一個基本的要求就是盡可能使得整個支承面受力均勻，這是實地放置音箱時還應注意事項。以落地音箱為例，小音箱，有三個腳釘就可以做到受力均勻了，大音箱，可能在實地放置時要細心調(diào)整。
本發(fā)明的積極效果是能用增加音箱箱體材料的厚度或密度這樣簡單的方法就可制作符合機械波能量方程減振原理的音箱，并且可獲得減小音箱箱體振動的效果。



下面結合說明書附圖，詳細介紹以上方法的做法。
圖1、音箱箱體結構示意圖。
圖2、采用加厚底板的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖3、采用以連續(xù)遞增方式加厚立板近底端的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖4、采用以梯級遞增方式加厚立板近底端的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖5、采用使用較高密度的材料制作底板的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖6、采用以平鑲方法在底板鑲嵌重物的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖7、采用以樓鑲方法在底板鑲嵌重物的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖8、采用以平鑲方法在立板近底端鑲嵌重物的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖9、采用以樓鑲方法在立板近底端鑲嵌重物的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
圖10、采用箱體一體成型并增加箱體底端質(zhì)量的方法制作的減振音箱箱體結構示意圖。
如圖1所示，音箱箱體由底板1、立板2和頂板3構成。底板1與支承物相接觸。立板2的一端與底板1緊密相連，另一端與頂板3緊密相連。立板2靠近底板1的一端稱為立板近底端，靠近頂板3的一端稱為立板近頂端。一個音箱可以有多塊立板2，常見的方形音箱有四塊立板2，園形或園桶形音箱可能有更多塊立板2。頂板3與立板2近頂端緊密相連。支承物是指放置音箱地方的物體，比如地板，桌子，音箱腳架等，對于壁掛式音箱，支承物可能是掛鉤。音箱與支承物接觸的面稱支承面。以音箱底板1至頂板3距離的中點作為箱體中央，箱體靠近底板1的一端稱為箱體底端，靠近頂板3的一端稱為箱體頂端。音箱箱體可以用一體成型的方法制作，一體成型的方法制成的箱體，雖然沒有明顯鉚合處，但還是認為由底板1、立板2和頂板3構成。
如圖2所示，底板1相對于頂板3或立板2上端已被加厚。這種做法是使箱體下端的質(zhì)量大于箱體上端的質(zhì)量，達到使箱體質(zhì)量在支承面方向上增加的目的。另外加厚底板1同時增加了立板2與底板1的接合面，起到減小振動波反射的作用。加厚底板1的方法適合于各種形狀、各種大小的音箱制作。
如圖3所示，在制作箱體立板2時，從近底端到近頂端以連續(xù)平滑方式逐步增厚，并使立板2近底端質(zhì)量大于近頂端質(zhì)量，達到使箱體質(zhì)量在支承面方向上增加的目的。相對梯級增厚方式，平滑增厚方式可以減少振動波在向音箱支承面方向傳播時的反射，不過由于音箱結構的關系，不是每塊立板2都能使用連續(xù)遞增方式，可能有連續(xù)遞增方式的，也有梯級遞增方式的。連續(xù)遞增方式并不限定要按什么曲線方式來遞增，制作加工時將表面做得順暢些就可以了。
如圖4所示，立板2近底端以梯級方式加厚，這種方式主要作用是以最大的可能加厚立板2近底端，并使立板2近底端質(zhì)量大于上端質(zhì)量，達到使箱體質(zhì)量在支承面方向上增加的目的。
如圖5所示，底板1采用比立板2和頂板3密度高的材料制作。
如圖6所示，以平鑲方法在箱體的底板1上鑲嵌重物塊4，重物4固定于底板1表面。
如圖7所示，以鏤鑲方法在箱體的底板1上鑲嵌重物塊4，重物4鑲入底板1內(nèi)。
如圖8所示，以平鑲方法在箱體的立板2的近底端鑲嵌重物塊4，重物4固定于立板2近底端表面。
如圖9所示，以鏤鑲方法在箱體的立板2的近底端鑲嵌重物塊4，重物4鑲入立板2近底端。
如圖10所示，制作一體成型減振音箱箱體時特別加厚了箱體底板1和立板2近底端。
權利要求
1.一種制作減振音箱的方法，其特征在于根據(jù)機械波能量方程減振原理，采用在音箱支承面方向上增加箱體質(zhì)量的方法。
2.根據(jù)權利要求1所述制作減振音箱的方法，其特征在于采用加厚底板(1)的方法。
3.根據(jù)權利要求1所述制作減振音箱的方法，其特征在于采用加厚立板(2)近底端的方法。
4.根據(jù)權利要求1所述制作減振音箱的方法，其特征在于采用使用較高密度的材料制作底板(1)的方法。
5.根據(jù)權利要求1所述制作減振音箱的方法，其特征在于采用底板(1)鑲嵌重物(4)的方法。
6.根據(jù)權利要求1所述制作減振音箱的方法，其特征在于采用在立板(2)近底端鑲嵌重物(4)的方法。
7.根據(jù)權利要求2所述采用加厚底板(1)的方法，其特征在于加厚底板(1)，底板(1)最厚處應比頂板(3)或立板(2)的最薄處厚多10％以上。
8.根據(jù)權利要求3所述采用加厚立板(2)近底端的方法，其特征在于加厚立板(2)近底端，加厚的立板(2)近底端最厚處應比立板(2)最薄處厚多10％以上。
9.根據(jù)權利要求4所述采用使用較高密度的材料制作底板(1)的方法，其特征在于制作底板(1)所用的材料的密度高于頂板(3)或立板(2)所用的材料的密度。
10.根據(jù)權利要求5所述采用底板(1)鑲嵌重物(4)的方法，其特征在于在底板(1)上鑲嵌重物(4)，鑲嵌的重物(4)的質(zhì)量要達到底板(1)質(zhì)量的5％以上。
11.根據(jù)權利要求6所述采用在立板(2)近底端鑲嵌重物(4)的方法，其特征在于在立板(2)近底端鑲嵌重物(4)，鑲嵌的重物(4)的質(zhì)量要達到立板(2)質(zhì)量的5％以上。
12.根據(jù)權利要求5所述采用底板(1)鑲嵌重物(4)的方法，其特征在于鑲嵌的重物(4)鑲于底板(1)內(nèi)側。
全文摘要
音箱箱體振動影響音樂回放質(zhì)量。箱體振動是機械振動的一種，這種機械振動符合機械波原理，振動波的振幅與振動質(zhì)點的質(zhì)量有關。本發(fā)明公開了五個根據(jù)機械波能量方程原理制作減振音箱的方法。原理就是在音箱支承面方向上增加箱體質(zhì)量，使振動波在向支承面方向傳播時減小振幅，減小波的強度，達到減小音箱振動的目的。方法包括加厚音箱底板、加厚立板近底端、用較高密度材料制作底板、音箱底板鑲嵌重物、音箱立板近底端鑲嵌重物。
文檔編號H04R31/00GK101340741SQ20081007375
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2008年8月20日
發(fā)明者林曉光 申請人:林曉光