專利名稱：含有面板式聲輻射元件的揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚聲器，尤其涉及含有面板式聲輻射元件的揚聲器。
背景技術(shù)：
在GB-A-2262861中提出了一種面板式揚聲器，它包括一個諧振多模式輻射器元件，它是由兩種外層材料制成并有橫向蜂窩結(jié)構(gòu)的間隔芯的單元夾層面板，其中面板是這樣的，它在所有方向上的彎曲強度(B)相對于每單位表面積的面板質(zhì)量的立方(μ)之比至少為10；一個安裝裝置，它支持該面板或以一種自由無阻尼方式連接到該面板上一支持主體架；及一個耦合到該面板上的機電式驅(qū)動裝置，它用于響應(yīng)揚聲器工作頻帶中的電輸入以在輻射面板中激勵多模式諧振。
使用標準模件形式、可用商業(yè)頂磚替換的、通常是600×600mm規(guī)格的揚聲器的聲傳播有廣泛的應(yīng)用，目的是在一塊大的區(qū)域均勻地傳播清晰的話聲和音樂。目前為這種應(yīng)用制造出一些通常的可動線圈驅(qū)動器和面板引出物。
當前技術(shù)使用固定在框架和聲隔板中的錐型可動線圈揚聲器。盡管由于其適度的成本和可方便得到而普遍使用，這些揚聲器遭受到嚴重的熱點(過量的聲強度)和方向影響和因此造成差的偏軸清晰度。許多裝置要求提供一個更大區(qū)域的覆蓋范圍。
另一種熟知的新設(shè)備使用了一種其‘錐’是一種帶有平的前表面的聚苯乙烯結(jié)構(gòu)的錐型揚聲器，該前表面可以著色。這里固定到其隔膜上的附加的可動線圈驅(qū)動器的組合可以提供比常規(guī)的錐形揚聲器更大范圍的輻射模式，該隔膜的結(jié)構(gòu)可以隨頻率的增加將聲減弱。這些聚苯乙烯泡沫揚聲器裝置要求有用于固定其位置的底盤和聲隔板。
本發(fā)明的公開說明本發(fā)明的實施例使用其特性、結(jié)構(gòu)和配置可一般地和/或特殊地通過履行與此同期的我們的待審的PCT申請中(我們的案號為P.5711)的講授而獲得的構(gòu)件。這樣的構(gòu)件因而有能力通過厚度通常(但不必)橫向延伸到構(gòu)件邊緣的操作區(qū)域中的彎曲波來保持和傳播輸入的振動能；用或不用彎曲強度的各向異性制成，具有在所述的區(qū)域中分布并有益于聲同周圍空氣耦合的諧振模式振動部件；并且在所述的區(qū)域中具有預(yù)定的優(yōu)選位置或場所，該位置或場所用于換能器裝置，特別是它的有效有源或運動零件，該零件對于所述的區(qū)域中的聲振動活動及相應(yīng)于這樣的振動活動的聲含量的信號，通常是電信號來說是有效的。在待審的國際申請...(我們的卷號為P.5711)中展望了這樣的構(gòu)件作為或在無換能器裝置的“無源”聲器件中的應(yīng)用，諸如用于混響或用于聲過濾或用于用聲“發(fā)音”(“voicing”)一空間或房間的聲器件；及用于帶有換能器裝置的“有源”聲器件中，諸如用于當提供將被轉(zhuǎn)換成所述聲音的輸入信號時相當大范圍的聲源或揚聲器中，或用于諸如當暴露于將被轉(zhuǎn)換成別的信號的聲音下的麥克風中。
本發(fā)明尤其涉及用在吊頂磚中的揚聲器形式的有源聲器件。
上面的構(gòu)件這里稱為分布式輻射器并打算作為所述的PCT申請和/或其它在此特別提供的特征。
本發(fā)明是一種用于吊頂?shù)牡蹴敶u并含有一揚聲器，其特征為磚采用分布式聲輻射器的形式，并且通過一換能器完整地且獨占地安裝在輻射器上使輻射器振動以使它諧振。在輻射器的周圍可以布置一彈性懸架并通過它將輻射器支持在吊頂上。
輻射器可以是一含有被高模件外層所夾的蜂窩狀芯的剛性輕重量面板。
附圖的簡單說明通過舉例方式對本發(fā)明在附圖中加以圖解說明，其中

圖1是顯示我們待審的PCT申請...(我們的案號為P.5711)中所說明和要求保護的分布式揚聲器的簡圖；圖2a是沿圖1A-A線所取的局部截面圖；圖2b是圖2a中所示的那種分布式輻射器放大的剖視圖，顯示了兩種可替的結(jié)構(gòu)；圖3a是含有吊頂?shù)姆块g的透視圖，及圖3b是按照本發(fā)明采用吊頂磚形式的分布式揚聲器的側(cè)面剖視圖；
實現(xiàn)本發(fā)明的最好模式參照附圖中的圖1，顯示了一個在與此同期的我們的待審的國際申請…我們的案號為P.5711)中所說明和要求的面板式揚聲器81，它包括帶有彈性懸架3的長方形框架1，所述懸架圍繞其內(nèi)周支撐著一分布式聲輻射面板2。諸如參照與此同期的我們的待審的國際申請...(我們的案號為P.5683/4/5)中詳細說明的換能器9，完整地且獨占地安裝在面板2上或其中由x和y限定的預(yù)定方位，其方位的位置按與此同期的我們的待審的國際申請...(我們的案號為P.5711)中說明的計算，以發(fā)射彎曲波到面板中使面板諧振來輻射一聲輸出。
換能器9由一個通過導(dǎo)體28連接到換能器上的諸如音頻放大器的信號放大器10驅(qū)動。放大器的負載和功率需求完全可以是標準的，類似于通常的錐型揚聲器，在室內(nèi)加載的條件下其靈敏度級是86-88dB/watt。放大器負載阻抗大體為60hms，功率處理為20-80watts。其中面板芯和/或外層由金屬制成，它們可以為換能器起散熱器的作用，將換能器的發(fā)動機線圈的熱量散去并因此改善功率處理。
圖2a和2b是圖1的揚聲器81的局部典型的剖視圖。圖2a顯示了框架1、圍繞物3和面板2通過各自的膠粘接頭20連接在一起。合適的框架材料包含輕重量框架，例如由諸如鋁合金的擠壓金屬或塑料制成的像框架。合適的圍繞物材料包括諸如泡沫橡膠和泡沫塑料的彈性材料。合適的接頭20的粘膠包括環(huán)氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘膠。
圖2b在放大的比例上說明了面板2是一個具有諸如剛性塑料泡沫97所制成的芯的剛性輕重量面板，該剛性塑料泡沫例如是交鏈聚氯乙烯或蜂窩狀基體98即金屬箔、塑料或類似物制成的蜂窩狀基體，其小室橫向延伸到面板平面，并且該面板由諸如紙、卡、塑料或金屬箔或薄板所制成的對立的外層21所圍。其中外層由塑料制成時，可以由用諸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或類似的纖維以一種熟知的方式來增強以提高它們的模量。
可展望的外層層材料和增強物因而既包括紙、粘合紙層、三聚氰膠以及諸如聚酯薄膜、卡普頓、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相關(guān)的塑料、纖維增強塑料等以及金屬薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各種捻線(lays)和織物中的纖維。對液晶聚合物熱塑塑料的Vectra級的調(diào)查表明它們對于注塑諸如直徑30cm以下的超薄性外層或更小尺寸的外層是有用的。這種材料在噴射的方向上自身形成了一個定向的晶體結(jié)構(gòu)，該定向是將高頻能量從驅(qū)動點很好地傳播到面板周圍的優(yōu)選方位。
附加的這種和其它熱塑塑料的塑造使塑料工具具有諸如溝槽或環(huán)的定位和套準特征，用以精確定位諸如發(fā)動機線圈和磁體懸架的換能器部件。附加的一些較弱的芯材料據(jù)計算有利于增加諸如達到換能器直徑的150％的區(qū)域或環(huán)形中局部的外層厚度，增強那塊區(qū)域并有利于將振動能耦合到面板中。高頻率響應(yīng)將會通過這種裝置用較軟的泡沫材料加以改善。
可展望的芯層材料既包括發(fā)泡塑料或泡沫塑料或紙漿材料，甚至于如果是合適的低密度的氣溶膠金屬，又包括制造的蜂窩狀或波紋狀鋁合金薄板或箔，或KevlarRTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的紙、及各種合成塑料膜。一些合適的芯層材料在其制造過程中有效地展示了其有用的自生外層和/或具有天然的足夠的強度以用于無迭片的外層層間。一種高性能的蜂窩狀芯材料以其商標名‘Rohacell’著稱，它可用作輻射面板并且無外層。從實際的方面講，其目的是獲得適合于特別的用途的全面的光潔度和強度，特別是包括芯和外層層的最佳成分和它們之間的傳導(dǎo)。
一些用于面板的優(yōu)選配方使用金屬和金屬合金外層，或可替為碳纖維增強物。所有這些，以及合金氣溶膠或金屬蜂窩狀芯的設(shè)計，都將有實際的射頻屏蔽特征，該特征在一些EMC應(yīng)用中是重要的。通常的面板或錐形揚聲器沒有固有的EMC屏蔽能力。
另外，優(yōu)選的壓電動態(tài)換能器有可忽略的電磁輻射或漏磁場。通常的揚聲器有一個大的磁場，若非采用特別的補償對策將達到1米的距離。
在應(yīng)用中需保持屏蔽的部位，可以為適當?shù)腄ML面板的傳導(dǎo)部分制造一個電接插件或可在安裝邊緣時使用一種電傳導(dǎo)泡沫或類似的連接體。
懸架(3)可以阻尼面板(2)的邊緣以防該面板過多的邊緣運動?？筛郊踊蛱鎿Q采用其它阻尼，諸如接線，可連接到面板中選好的位置來阻尼過多的運動以利于面板上的均勻諧振。該接線可以是瀝青基地材料制成，如同在通常的揚聲器盒中所使用的一樣，或者可以由彈性或剛性聚合薄板材料制成。一些材料，特別是紙和卡及一些芯可以自阻尼，如果需要，可通過使用彈性裝配粘膠而非剛性裝配粘膠在面板的機構(gòu)中增加阻尼。
有效的所述的可選擇阻尼包括對面板以及永久性與其連接的裝置的薄板材料的特別的應(yīng)用。邊緣和角對主要的且少量分散的其面板的低頻振動模式是特別有意義的。阻尼裝置的沿邊固定有利于產(chǎn)生一塊其所述的薄板材料完全裝好框架的面板，盡管其角可能會經(jīng)常相對地自由，比如為了所需的低頻工作，連接物可以用粘膠或自粘材料。別的有用的阻尼形式，特別地在更精細的效果和/或中頻和高頻方面，可以借助合適的物質(zhì)或固接到薄板材料上所述區(qū)域中預(yù)定有效的中央的局部位置上的物質(zhì)。
象上面所說明的聲面板是雙向的。從后面發(fā)出的聲能同前面發(fā)出的聲能在相位上并沒有很強的關(guān)系。結(jié)果是有利于聲功率在該房間中全面累加、等頻率的聲能的傳播、減少了反射和駐波效果并且有利于在重放聲記錄中優(yōu)質(zhì)地再現(xiàn)自然空間和環(huán)境。
盡管從聲面板發(fā)出的輻射主要是無定向的，與相位相關(guān)的信息的百分比軸外增加。因為假想立體圖象的改善后的焦點、揚聲器的方位，同圖畫一樣，在通常人直立時的高度上，因而提供有利的適度的軸外方位，為通常坐著的聽眾提供最佳的立體效果。同樣，相對于聽眾的三角形左/右?guī)缀螆D形提供了另一角分量。好的立體聲就是這樣獲得的。
同通常的揚聲器再現(xiàn)相比，本發(fā)明還有針對一群聽眾的優(yōu)點。聲面板聲音輻射的內(nèi)在傳播特性給予了它一個并不遵守相同點源的距離平方反比律的聲量。因為隨距離減少的強度遠小于由平方反比律所預(yù)測的強度，結(jié)果對于偏離中心和位置不好的聽者來說，面板揚聲器同通常的揚聲器相比其強度場增進了一更優(yōu)良的立體聲效果。這是因為偏離中心的聽者并不會由于接近于附近的揚聲器而遭受雙重問題；首先附近的揚聲器的響度大大增加，然后較遠的揚聲器的響度相應(yīng)減小。
平板狀的、輕重量的面板式揚聲器也具有優(yōu)點，它在視覺上吸引人，具有好的聲音品質(zhì)并且只需要一個換能器以及從每個面板膜發(fā)出的全音域聲音沒有重疊。
圖3示出適合于支撐在柵極狀的吊框架99中以制成吊頂?shù)哪欠N頂磚36，并且是作為圖1和圖2中所示的那種揚聲器81而制成的，也就是說它包含具有被兩邊的外層21所圍的芯22的剛性、輕重量多模諧振面板2。面板2安裝在被框架99支撐的泡沫橡膠彈性懸架3的周圍。懸架3可以通過粘膠或連到面板2上或連到框架99上，但該連接可以只靠重力完成。面板2帶有一個諸如圖7到12中所示的那種換能器9，以將彎曲波發(fā)射到面板中使它諧振來產(chǎn)生一聲輸出。換能器9可以定位在面板的如我們的待審的國際號(我們的卷號為P.5711)中所說明的位置上。
在高質(zhì)量的優(yōu)選實施例中面板制為擴展性聚苯乙烯泡沫芯，其密度為典型的100g/m3，其厚度為8mm，其外層為0.1mm的淬硬鋁合金。一種約3mm厚的軟泡沫或氈帶固定到其周圍用以當放置在頂框架中時提供局部的柔順性安裝并且有助于抑制在頂框架斷面中任何可能的振動。
優(yōu)選的激勵形式是一種單元可動線圈慣性換能器，它有一個25mm或38mm的音圈，電阻為6ohms，功率處理為40watt，其線圈直接粘接到面板表面。一個緊湊的封閉的和自動封閉的杯型磁鐵系統(tǒng)也可通過彈性耦合環(huán)直接粘接到面板上，該環(huán)是為其振動機械特征和尺寸穩(wěn)定性而選擇的。
根據(jù)應(yīng)用，低成本形式的頂磚可以用具有塑料泡沫芯的紙貼面板材料制成，它可以有一用于阻燃性的輕重量合金箔層，用低成本的壓電振動激勵器來驅(qū)動。由此獲得的縮減后的最大聲級依然足夠用于人員宣講，畫外音和背景音樂傳播。由此獲得了大區(qū)域的覆蓋。
當使用金屬或碳傳導(dǎo)外層或芯時，揚聲器可與地面粘接或接地來維持安裝結(jié)構(gòu)的EMC屏蔽。
工業(yè)適用性按照本發(fā)明的頂磚揚聲器不要求框架、底盤或聲隔板。整個揚聲器面板是單元式并可以如被動裝飾頂磚一樣放置。聲面板的重量相對地輕，它減小了頂負載并且有助于安裝。它可以容易地制成阻燃性。它可以被裝飾、著色或貼紙以使它在沒有重大聲破壞的頂安裝中不可見到。
同很脆弱的錐型揚聲器的膜相比小的損害并不會破壞其功能。由聲面板揚聲器給予的聲傳播中的巨大優(yōu)點也是重要的。其高清晰度和大角度覆蓋范圍的結(jié)合意味著在典型的大區(qū)域安裝中可以用常規(guī)安裝的揚聲器的數(shù)目的大約一半便可獲得優(yōu)良的聲音再現(xiàn)，從而大大節(jié)約安裝成本。
權(quán)利要求
1.一種含有揚聲器的吊頂磚，其特征在于，所述磚包括有分布式聲輻射器，并且包括一完整地且獨占地安裝在輻射器上的換能器，它使輻射器振動以使產(chǎn)生諧振。
2.按照權(quán)利要求1所述的吊頂磚，其特征在于一個放置在輻射器周圍的彈性懸架，它用于支持吊頂磚中的輻射器。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的吊頂磚，其特征在于，所述輻射器是一個包括有被高模外層所夾的蜂窩狀芯的剛性輕重量面板。
4.按照權(quán)利要求3所述的吊頂磚，其特征在于，所述蜂窩狀芯由泡沫塑料制成。
5.按照上述任一權(quán)利要求所述的吊頂磚，其特征在于，所述換能器是一種慣性振動換能器。
全文摘要
一種用于吊頂并且含有揚聲器(81)的頂磚(36),其特征為該磚是分布式聲輻射器(2)的形式,并且通過完整地且獨占地安裝在輻射器上的換能器(9)使輻射器振動以產(chǎn)生諧振。
文檔編號H04R9/00GK1194760SQ9619665
公開日1998年9月30日 申請日期1996年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1996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 申請人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司