專利名稱：具有面板型聲輻射元件的揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器，尤其涉及具有面板型聲輻射元件的揚(yáng)聲器。
背景技術(shù)：
已知在GB-A-2262861中提出了一種面板型揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器包括諧振多模式輻射器元件，它是一種由帶有橫向蜂窩結(jié)構(gòu)的芯子分開(kāi)的兩個(gè)表層材料形成的一體化夾層板，其中該面板在所有方位上的抗彎剛度(B)與每單位表面積(μ)上面板質(zhì)量的立方冪之比至少為10；固定裝置，它以自由無(wú)阻尼方式支撐該面板或?qū)⑵湔迟N到一支撐體；和與該面板耦接的機(jī)電傳動(dòng)裝置，用于響應(yīng)于在揚(yáng)聲器的工作頻帶中的電輸入來(lái)激勵(lì)輻射器面板中的多模式諧振。
發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明的各實(shí)施例中所采用的組件的特征、結(jié)構(gòu)和配置可通常和/或特別通過(guò)實(shí)施與本發(fā)明同日一起提出的PCT專利申請(qǐng)(我方案號(hào)為P.5711)的內(nèi)容而獲得。因此這些組件具有通過(guò)有效區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)波而保持和傳播輸入振動(dòng)能量的能力，該工作區(qū)域厚度的橫向伸展經(jīng)常但不是必須到各組件的邊緣；被配置成具有或不具有抗彎剛度的各向異性，以使諧振式振動(dòng)元件分布于所述區(qū)域，從而有益于與周圍空氣進(jìn)行聲耦合；和在所述區(qū)域內(nèi)具有用于換能器裝置(尤其是其可操作有源或移動(dòng)部分)的預(yù)定優(yōu)選位置或地點(diǎn)，該換能器裝置與所述區(qū)域內(nèi)的聲振動(dòng)活動(dòng)和相應(yīng)于這種振動(dòng)活動(dòng)的聲音成份信號(hào)密切相關(guān)，該信號(hào)通常為電信號(hào)。對(duì)這些組件的使用在與本發(fā)明同日提出的國(guó)際專利申請(qǐng)(我方案號(hào)為P.5711)中公開(kāi)，這些組件或者是在例如用于混響或用于聲濾波或用于聲學(xué)“發(fā)聲(Voicing)”于一空間或場(chǎng)所內(nèi)的無(wú)換能器裝置的“無(wú)源”聲學(xué)設(shè)備中，或者是在具有換能器裝置的“有源”聲學(xué)設(shè)備中，例如在聲源或揚(yáng)聲器被提供有將被轉(zhuǎn)換成所述聲音的輸入信號(hào)時(shí)的相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，或者在例如麥克風(fēng)被暴露于將被轉(zhuǎn)換成其它信號(hào)的聲音時(shí)。
本發(fā)明尤其涉及揚(yáng)聲器形式的有源聲學(xué)設(shè)備。
這里，如上所述的各組件稱為分布式聲輻射器，并將在上述PCT專利申請(qǐng)和/或另外在此特別提供的說(shuō)明中給出其特征。
本發(fā)明是面板型揚(yáng)聲器，它包括具有外緣的諧振分布式聲輻射器；安裝在該輻射器上的換能器，以在該輻射器中激勵(lì)分布式諧振；和支撐該輻射器的框架，該換能器耦接于該輻射器和該框架之間，以振動(dòng)該面板而使其諧振，從而產(chǎn)生聲輸出，其特征在于該框架采用耦接于該框架和該輻射器外緣之間的彈性懸掛裝置來(lái)支撐該輻射器的外緣。該框架可具有包裹該輻射器面板的部分。該彈性懸掛部分可采用彈性材料制成，采用該材料也可使該輻射器進(jìn)行活塞式運(yùn)動(dòng)。
最好，采用該換能器既引起輻射器諧振，又活塞式地移動(dòng)該輻射器。
該框架可包括具有與地固定部分的地板支架；從該與地固定部分伸展的基本直立部分；和從該直立部分伸展的多個(gè)臂，這些臂的末端承載彈性懸掛部分。
該輻射器可以是矩形，而且這些臂可伸展至靠近該輻射器的邊角。
該換能器可安裝在或相鄰于該框架的直立部分。該換能器可安裝在從該直立部分凸出的凸塊上?？稍O(shè)置一對(duì)平衡換能器。
該輻射器可包括輕重量芯子，該芯子將一對(duì)高模數(shù)輕重量表層隔開(kāi)。
附圖簡(jiǎn)述附圖中以示例形式圖示說(shuō)明了本發(fā)明，附圖中

圖1是表示上面所述并在我們的與本發(fā)明同日提出的國(guó)際專利申請(qǐng)(我方案號(hào)P.5711)中所公開(kāi)的分布式揚(yáng)聲器的示意圖；圖2是圖1中沿A-A線的部分剖面圖；圖2b是圖2a中所示那種分布式輻射器的放大剖面圖，并表示出兩個(gè)可替換結(jié)構(gòu)；圖3a是本發(fā)明分布式揚(yáng)聲器的一實(shí)施例的前視圖；圖3b是圖3a的分布式揚(yáng)聲器的側(cè)視圖；和圖3c是圖3a的揚(yáng)聲器的后視圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式參照附圖中的圖1，該圖示出在我們的與本發(fā)明同日提出申請(qǐng)的國(guó)際專利申請(qǐng)(我方案號(hào)P.5711)中描述和限定的那種面板型揚(yáng)聲器81，該揚(yáng)聲器包括矩形框架1，該框架繞其內(nèi)緣帶有一支撐分布式聲輻射面板2的彈性懸掛部分。例如參照我們的與本發(fā)明同日提出申請(qǐng)的國(guó)際專利申請(qǐng)(我方案號(hào)P.5683/4/5)中詳細(xì)描述的換能器9整體并獨(dú)立地安裝在面板2上的由線度x和y限定的位置上或位置中，該位置的計(jì)算如在我們的與本發(fā)明同日提出申請(qǐng)的國(guó)際專利申請(qǐng)(我方案號(hào)P.5711)中描述的那樣進(jìn)行計(jì)算，以將偏轉(zhuǎn)波發(fā)射到該面板中，以使該面板諧振從而輻射聲輸出。
換能器9由信號(hào)放大器10例如音頻放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)，該放大器用導(dǎo)線28與該換能器相連。類似于常規(guī)的錐形揚(yáng)聲器，所需的放大器負(fù)荷及功率很一般，當(dāng)處于室內(nèi)安裝條件下其靈敏度的數(shù)量級(jí)在86-88dB/瓦特。放大器的負(fù)載阻抗大致為6歐姆，使用功率為20-80瓦特。其中該面板芯子和/或表層用金屬制成，可用作該換能器的散熱器，以消除來(lái)自該換能器的電機(jī)線圈的熱量，從而改善使用功率。
圖2a和2b為圖1中揚(yáng)聲器81的部分典型剖面圖。圖2a表示框架1、包裹部分3和面板2由相應(yīng)的粘接組件20連接在一起。適用于該框架的材料包括輕重量框，例如諸如鋁合金的壓制金屬或塑料的畫框。適用的包裹部分材料包括諸如泡沫橡膠或泡沫塑料的彈性材料。適用于組件20的粘接材料包括環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸和腈基丙烯酸脂等粘合劑。
圖2b放大地示出面板2是一種硬質(zhì)輕重量面板，該面板具有諸如硬質(zhì)塑料泡沫97(例如交聯(lián)的聚氯乙烯)的芯子，或者蜂窩基體98，即金屬箔、塑料或類似物的蜂房基體，其每個(gè)單元橫向伸展到該面板的面上，并由對(duì)置的表層21例如紙張、卡片、塑料或金屬箔或片來(lái)密封。盡管該表層采用塑料來(lái)制成，但也可采用例如碳、玻璃、Kevlar(聚芳酰胺纖維)(RTM)等纖維以一種熟知方式來(lái)加強(qiáng)自身，從而增強(qiáng)它們的模數(shù)。
因此，所設(shè)想的表層材料和增強(qiáng)物包括碳、玻璃、Kevlar(聚芳酰胺纖維)(RTM)、Nomex(聚芳酰胺)(RTM)即aramid(芳香胺)等各種層次和編排的纖維；以及紙張、粘合紙層、芯子、三聚氰酰胺、和各種高模數(shù)合成塑料薄膜，例如Mylar(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜)(RTM)、Kaptan(聚酰亞胺薄膜)(RTM)、聚碳酸脂、酚醛、聚脂或相關(guān)塑料、和纖維增強(qiáng)塑料等；及金屬片或箔。對(duì)液晶聚合物熱塑性塑料的維克特拉等級(jí)(Vectra grade)的研究表明，它們有助于對(duì)超薄表層或更小尺寸的外層，比如說(shuō)直徑達(dá)到約30厘米的注模。這種材料本身在注入方向上形成定向晶體結(jié)構(gòu)，該方向是高頻能量從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向面板周邊良好傳播的優(yōu)選方向。
此外，對(duì)這種和其它熱塑性塑料的壓模允許壓模工具帶有諸如溝槽或圓環(huán)的定位和對(duì)準(zhǔn)部件，以用于對(duì)換能器部分例如電機(jī)線圈和磁懸掛部分進(jìn)行精確定位。此外，采用一些較弱的芯子材料，已計(jì)算出局部增加表層的厚度(例如在大至換能器直徑的150％的區(qū)域或圓環(huán)中)是有益的，以增強(qiáng)該區(qū)域并有效地將振動(dòng)能量耦合到該面板。以這種方法，采用較軟的泡沫材料將改善高頻響應(yīng)。
所設(shè)想的芯層材料包括裝配好的蜂窩結(jié)構(gòu)和槽紋，這些蜂窩結(jié)構(gòu)和槽紋為鋁合金片或箔、Kevlar(聚芳酰胺纖維)(RTM)、Nomex(聚芳酰胺)(RTM)、平滑或粘著紙、各種合成塑料薄膜以及多孔或泡沫塑料或紙漿材料，甚至為具有合適低密度的氣凝膠金屬。一些適用的芯層材料在其制造過(guò)程中有效地展現(xiàn)出實(shí)用的自身表層(self-skinning)，和/或另外在兩個(gè)表層之間不采用夾層時(shí)具有足夠的內(nèi)在剛度。已知有一種高性能的蜂窩狀芯子材料以其商品名“Rohacell”著稱，該材料適于用作輻射器面板，并且沒(méi)有表層。在實(shí)際中，其目的在于針對(duì)特定目標(biāo)解決總體輕巧性和剛度問(wèn)題，尤其包括從芯子到表層之間的最佳分布以及它們之間的過(guò)渡。
面板的幾種優(yōu)選組成采用金屬或金屬合金表層，或另外采用一種碳纖維增強(qiáng)物。這兩種組成以及采用合金氣凝膠或金屬蜂窩狀芯子的設(shè)計(jì)將具有相當(dāng)?shù)纳漕l篩選特性，這在幾種EMC(電子測(cè)量控制)應(yīng)用中很重要。傳統(tǒng)的面板或錐形揚(yáng)聲器不具有內(nèi)在的EMC篩選能力。
此外，優(yōu)選型的壓電動(dòng)態(tài)換能器具有可以忽略不計(jì)的電磁輻射或漏磁場(chǎng)。除非采用特殊的補(bǔ)償?shù)窒胧瑐鹘y(tǒng)的揚(yáng)聲器具有高至1米距離的大磁場(chǎng)。
在應(yīng)用中保持篩選顯得比較重要的情況下，可將適當(dāng)?shù)腄ML面板的傳導(dǎo)部分電氣連接，或者將導(dǎo)電泡沫或類似界面用作邊緣固定。
懸掛部分3阻尼面板2的邊緣，以防止該面板過(guò)度向邊緣移動(dòng)。此外或可替換地，可采用進(jìn)一步的阻尼，例如象補(bǔ)丁(patch)一樣粘到該面板上所選位置，以抑制過(guò)量運(yùn)動(dòng)，從而在該面板上均勻地分布諧振。這些補(bǔ)丁采用如通常傳統(tǒng)揚(yáng)聲器外殼所用的瀝青基材料制成，或可由彈性或剛性聚合物片狀料制成。有些材料，主要為紙張或卡片，和一些芯子可具有自阻尼能力。在有必要的情況下，通過(guò)采用彈性設(shè)置的而不是剛性設(shè)置的粘接劑來(lái)增加面板結(jié)構(gòu)中的阻尼。
有效的所述可選擇阻尼包括對(duì)該面板的特殊應(yīng)用，該面板含有與其永久連接的片狀材料裝置。對(duì)于面板的主要且分散較少的低頻振動(dòng)模式而言，邊緣和邊角可能是特別重要的。盡管它們的邊角通?？梢允窍鄬?duì)自由的，阻尼裝置的邊緣固定可有益地使一面板與其所述片狀材料完全適合，比如說(shuō)希望擴(kuò)展到更低頻操作?？刹捎谜辰踊蜃哉辰硬牧蟻?lái)進(jìn)行粘著。有效阻尼的其它形式，特別是對(duì)于更精密的效果和/或中和高頻來(lái)講，可通過(guò)在所述區(qū)域的預(yù)定有效中間局域位置上固接適當(dāng)物質(zhì)或多種物質(zhì)的方式來(lái)進(jìn)行。
上述聲面板為雙向式。來(lái)自后部的聲能量與來(lái)自前部的聲能量并非很強(qiáng)地相位相關(guān)。因此，這對(duì)房間中聲功率的整體累積、聲能量的均勻頻率分布、減弱了的反射和駐波效應(yīng)非常有益，并且對(duì)再現(xiàn)的聲唱片中的自然空間和外界的再現(xiàn)方面有極大的優(yōu)勢(shì)。
盡管出聲面板的輻射大多數(shù)為無(wú)方向性的，但相位相關(guān)信息的百分比隨偏軸(off axis)增加。就仿真立體圖象的改進(jìn)而言，位于普通站立的人的高度的揚(yáng)聲器的位置，與圖象一樣，對(duì)適當(dāng)?shù)钠S位置有利，從而使位于恰當(dāng)位置上的聽(tīng)眾能得到最佳立體聲效果。同樣，相對(duì)于聽(tīng)眾的三角形左/右?guī)缀螆D形提供進(jìn)一步的角分量。從而可獲得良好的立體聲。
與傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器再現(xiàn)相比，對(duì)一群聽(tīng)眾來(lái)講還有進(jìn)一步的好處。聲面板聲輻射的固有分散特性使其音量不服從對(duì)距等效點(diǎn)聲源距離的負(fù)二次方定律。由于隨距離降落的聲強(qiáng)度遠(yuǎn)低于由負(fù)二次方定律預(yù)測(cè)的強(qiáng)度，因此，與傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器相比，對(duì)于不位于中心和處于不恰當(dāng)位置上的聽(tīng)眾而言，面板揚(yáng)聲器的強(qiáng)度場(chǎng)提供更逼真的立體聲效果。這是因?yàn)?，偏離中心處的聽(tīng)眾不再遇到較靠近的聽(tīng)眾所遇到的雙重問(wèn)題首先是從附近揚(yáng)聲器發(fā)出的音量的過(guò)分增強(qiáng)，其次是從較遠(yuǎn)揚(yáng)聲器發(fā)出的音量的相應(yīng)降低。
對(duì)于平坦的、輕重量面板型揚(yáng)聲器而言，其優(yōu)點(diǎn)還在于其外觀美麗、具有良好的音質(zhì)、只需一個(gè)換能器、和從每個(gè)面板振動(dòng)膜發(fā)出的全部聲音范圍內(nèi)沒(méi)有交疊點(diǎn)。
圖3示出通常在圖1和2中所示那種安裝在地板上的面板型揚(yáng)聲器81，其中輕重量剛性矩形分布式聲輻射面板2安裝在彈性包裹部分3中，包裹部分3又依次支撐于矩形框架1。
框架1由具有與地固定腳83的地板支架23支撐，與地固定腳83支撐具有四個(gè)通常為水平臂85的直立桿84，這些水平臂84的末端86連接到框架1的相應(yīng)邊角87。圖7至圖12中所示的一對(duì)平衡換能器9安裝在面板2的一相應(yīng)端，并且它們的其它端又支撐在桿84的凸塊88上，以驅(qū)動(dòng)該面板。
該對(duì)換能器9位于面板2的如后述的預(yù)定位置上。這樣的設(shè)置是為了通過(guò)使桿84動(dòng)作而以低頻活塞式驅(qū)動(dòng)面板2，該驅(qū)動(dòng)動(dòng)作是由面板2反作用于沿著臂85的桿84而進(jìn)行的，其作用與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)架相同，并使該面板以高頻振動(dòng)，進(jìn)而諧振以產(chǎn)生聲輸出。這樣的設(shè)置需要懸掛部分3為柔性的，即就象活塞式揚(yáng)聲器錐形驅(qū)動(dòng)器的卷式包裹部分。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的面板型揚(yáng)聲器相對(duì)容易制作，而其平坦特性使其相對(duì)容易安裝。與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相比，其具有寬角度聲分布。
權(quán)利要求
1.一種面板型揚(yáng)聲器，包括具有外緣的諧振分布式聲輻射器；安裝在所述輻射器上的換能器，以在所述輻射器中激勵(lì)分布式諧振；和支撐所述輻射器的框架，所述換能器耦接于所述輻射器和所述框架之間，以振動(dòng)所述面板而使其諧振，從而產(chǎn)生聲輸出，其特征在于所述框架采用耦接于所述框架和所述輻射器外緣之間的彈性懸掛裝置來(lái)圍繞其外緣支撐所述輻射器。
2.如權(quán)利要求1所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述框架具有包裹所述輻射器面板的部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述彈性懸掛部分由彈性材料制成。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一個(gè)所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于采用所述懸掛部分以使所述輻射器還可進(jìn)行活塞式運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述換能器既用來(lái)使所述輻射器諧振又用來(lái)活塞式移動(dòng)所述輻射器。
6.如前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述框架包括具有與地固定部分的地板支架；從所述與地固定部分伸展的基本直立部分；和從所述直立部分伸展的多個(gè)臂，其末端承載彈性懸掛部分。
7.如權(quán)利要求6所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述輻射器為矩形，并且所述各臂伸展到所述輻射器邊角附近。
8.如權(quán)利要求6或7所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述換能器安裝在或相鄰于所述框架的所述直立部分。
9.如權(quán)利要求6至8中任意一個(gè)所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述換能器安裝在從所述直立部分凸出的凸塊上。
10如前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于采用一對(duì)平衡換能器。
11.如前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的面板型揚(yáng)聲器，其特征在于所述輻射器包括輕重量芯子，該芯子將一對(duì)高模數(shù)輕重量表層隔開(kāi)。
全文摘要
一種面板型揚(yáng)面器(81),包括:具有外緣的諧振分布式聲輻射器;安裝在該輻射器上的換能器(9),以在該輻射器中激勵(lì)分布式諧振;和支撐該輻射器的框架(1),該換能器耦接于該輻射器和該框架之間,以振動(dòng)該面板而使其諧振,從而產(chǎn)生聲輸出,其特征在于該框架采用耦接于該框架和該輻射器外緣之間的彈性懸掛裝置來(lái)圍繞其外緣支撐該輻射器。
文檔編號(hào)H04R1/20GK1194085SQ9619654
公開(kāi)日1998年9月23日 申請(qǐng)日期1996年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月2日
發(fā)明者亨利·阿茲瑪, 馬丁·科洛姆斯, 尼爾·哈里斯 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司