CN100479534C - 内衬微穿孔吸声材料的平板扬声器箱的设置方法及装置 - Google Patents

内衬微穿孔吸声材料的平板扬声器箱的设置方法及装置 Download PDF

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Abstract

平板扬声器箱的设置方法，在平板扬声器箱内衬微穿孔吸声材料，从而在箱内构成至少为前后两个空腔。通过设计不同的微穿孔参数：穿孔率p、孔径和箱体空腔的深度调节平板扬声器谐振。内衬微穿孔吸声材料为微穿孔板、微穿孔膜。本发明通过调节箱内谐振，调节后空腔深度d、穿孔率p等参数调节其吸声特性来抑制平板扬声器响应的起伏，与无箱体发音薄板声压振幅响应相比，本发明平板扬声器的响应平缓许多，再进一步优化设计可能实现更好的声压频率响应。使其在声重放质量上明显优化，接近传统高保真扬声器。而且本发明扬声器箱仍具有平板扬声器的固有特点。

Description

内衬微穿孔吸声材料的平板扬声器箱的设置方法及装置
一、技术领域
本发明涉及平板扬声器箱设计。尤其通过设计合适的箱体，利用箱体谐振模式和箱内微穿孔吸声材料调节平板扬声器的频率响应特性。
二、背景技术
<一>平板扬声器
基于薄板弯曲振动的平板扬声器目前已经获得广泛的应用，它们可以嵌在天花板上，挂在墙上，甚至蒙在电视屏幕上，也可以应用于CD唱机、便携式电脑、桌上电脑等，甚至应用于高保真系统、环绕声系统。与基于活塞振动原理的传统扬声器相比，平板扬声器具有如下优点：
(1)结构简单。
(2)单个扬声器具有较高的带宽，不需要分频网络。
(3)高频指向性很宽。
(4)声辐射具有扩散特性，不受环境干扰。
以上种种优点，都使得平板扬声器引起了人们的广泛关注。
然而，平板扬声器在声重放质量上与传统高保真扬声器仍有较大差距。这是因为，当且仅当振动平板达到处处振动不相干的理想状态时，平板扬声器的性能才能达到最优；实际应用时，驱动器策动薄板作弯曲谐振，仅在一定程度上达到了理论假设的要求，弯曲谐振的结果将引起声压频率响应曲线起伏较大。抑制平板扬声器响应的起伏是多年以来平板扬声器技术发展的一个核心目标之一。
<二>现有技术涉及平板扬声器技术的改进包括：
Mingsian R.Bai and Talung Huang，“Development of panel loudspeakersystem：Design，evaluation and enhancement(平板扬声器的发展——设计、评价和增强)”，J.Acoust.Soc.Am.109(6)，2751-2761(2001).上述文件系统分析了平板扬声器的理论，提出改善低频性能的方法。
Mingsian R.Bai，Bowen Liu，“Determination of optimal exciterdeployment for panel speakers using the genetic algorithm(使用遗传算法进行平板扬声器的驱动器优化布置)”，J.Sound Vib.269，727-743(2004).上文介绍了平板扬声器的驱动器优化方法。
Henry Azima et al.，“Distributed-Mode Loudspeakers(DML)in SmallEnclosures(在小封闭空间的分布模式扬声器)”，AES 106th Convention，Munich，Germany，1999.
简单介绍了平板扬声器与箱体结合的理论。
E.Yu.Prokofieva et al.，“The acous tic emission of a distributedmode loudspeaker near a porous layer(邻近的吸声材料对平板扬声器性能的改善作用)”，J.Acoust.Soc.Am.111(6)，2665-2670(2002).上文通过理论和实验分析了邻近的吸声材料对平板扬声器性能的改善作用。
马大猷，“微穿孔板吸声体的准确理论和设计”，声学学报，vol.22，No.5，385-393，1997.详细阐述了微穿孔结构的理论
Xiaoxiang Shen，Yong Shen，Jinglei Zhou，“Optimization of thelocations of the loudspeaker and absorption material in a small room(箱内声场、吸声材料及其对扬声器性能的影响)”，Applied Acoustics 65(2004)791-806
理论和实验分析了箱内声场、吸声材料及其对扬声器性能的影响。
然而现有技术仍不能解决抑制平板扬声器响应的起伏的问题，平板扬声器的性能最优仍有待于发展。
三、发明内容
本发明目的是：提供一种新型平板扬声器的设置方法及装置，能较好的抑制平板扬声器响应的起伏，使其在声重放质量上接近传统高保真扬声器。
本发明的技术解决方案是：平板扬声器箱的设置方法，在平板扬声器箱内衬微穿孔吸声材料，从而在箱内构成至少为前后两个空腔，所述微穿孔吸声材料为微穿孔板、微穿孔膜等。
所述设置方法通过设计不同的微穿孔参数(如穿孔率P、孔径等参数)和箱体空腔的深度调节平板谐振，从而改善平板扬声器的频率响应。
平板扬声器箱，其结构是在平板扬声器箱内布置微穿孔吸声材料，在箱内构成至少为前后两个空腔。
本发明一方面利用前空腔形成箱内谐振，同时利用微穿孔材料与后空腔形成特定频段的吸声效果以调节前腔内声场谐振强度，因此受控制的箱内谐振声场对薄板的弯曲谐振产生反作用，从而使得发音薄板特定频率处的谐振得到调节，进而改善了其声压频率响应。前后空腔的继续分割并没有超出本发明的范围。
本发明的特点是：通过调节箱内谐振，调节后空腔深度d、穿孔率p等参数调节其吸声特性来抑制平板扬声器响应的起伏，与无箱体发音薄板声压振幅响应相比，本发明平板扬声器的响应平缓许多，再进一步优化设计可能实现更好的声压频率响应。使其在声重放质量上明显优化，接近传统高保真扬声器。本发明采用微穿孔吸声材料调节具有清洁、轻便的特点，空腔的尺寸亦小。而且本发明扬声器箱仍具有平板扬声器的固有特点。
四、附图说明
图1为本发明箱体结构示意图
图2为无箱体发音薄板声压振幅响应曲线。
图3为本发明箱内布置微穿孔吸声薄膜1，其后空腔为40mm的平板扬声箱声压振幅响应曲线
图4为本发明箱内布置微穿孔吸声薄膜2，其后空腔为40mm的平板扬声箱声压振幅响应曲线
图5为本发明箱内布置微穿孔吸声薄膜2，其后空腔为80mm的平板扬声箱声压振幅响应曲线
图6为本发明箱内布置微穿孔吸声薄膜1，其后空腔为60mm的平板扬声箱声压振幅响应曲线
如下图1所示，箱体包含如下部分：后空腔1、前空腔2、驱动器3、发音薄板4、箱体5、微穿孔薄膜6。
五、实施例
设计扬声器箱有关参数如下表所示：
表1.扬声器箱体及穿孔薄膜的参数
发音薄板尺寸 长Lx＝500mm，宽Ly＝442mm
箱体尺寸 长Len＝550mm，宽wid＝0.5，深dep＝0.12
微穿孔薄膜1 薄膜厚度t＝0.21mm，微穿孔直径d＝0.105mm，穿孔率p＝0.5％
微穿孔薄膜2 薄膜厚度t＝0.21mm，微穿孔直径d＝0.105mm，穿孔率p＝1％
为了抑制箱体板材的有害振动，采用高密度纤维板构造箱体壁面。发音薄板上安装一个驱动器，其位置经过优化，离边缘位置不应过近。
理论计算的声压频率响应如图所示。
比较上述图形，可以发现：布置了微穿孔薄膜的扬声器箱体可以有效调节平板谐振模式，从而改善了其声压频率响应，为了获得理想的响应，需要选择合适的微穿孔参数和后空腔深度。当然也可以制成前后三个或四个空腔，或前后空腔再隔上下之间空腔。
微穿孔吸声材料的选择较多，如聚碳酸酯膜、铝合金、有机玻璃、聚碳酸酯板、钢板、塑料薄膜，穿孔率P的范围是0.2％～10％。还包括酚醛板、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等高分子材料板、纸木屑板、纤维板、金属板、金属薄膜、塑料薄膜。

Claims (5)

1、平板扬声器箱的设置方法，其特征是在平板扬声器箱内衬微穿孔吸声材料，从而在箱内构成至少为前后两个空腔；通过设计不同的微穿孔参数：穿孔率p、孔径和箱体空腔的深度调节平板扬声器谐振；所述内衬微穿孔吸声材料为微穿孔薄板或微穿孔膜。
2、由权利要求1所述的平板扬声器箱的设置方法，其特征是微穿孔加工方法包括：激光穿孔，粉末冶金，烧结丝网或电刻腐蚀。
3、平板扬声器箱，其特征是在平板扬声器箱内布置微穿孔吸声材料，在箱内构成前后两个空腔或前后空腔再隔上下之间空腔；调节后空腔深度d的调节范围：前后腔深度比1∶1～1∶5，所述内衬微穿孔吸声材料为微穿孔板或微穿孔膜，微穿孔板穿孔率p为0.2％～10％。
4、由权利要求3所述的平板扬声器箱，其特征是所述吸声材料为聚碳酸酯膜、铝合金、有机玻璃、聚碳酸酯板、高分子材料板、纸木屑板、纤维板、钢板或塑料薄膜。
5、由权利要求3所述的平板扬声器箱，其特征是所述空腔制成前后三个空腔。
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