CN1016567B - 音箱系统 - Google Patents

Abstract

一种带有振膜扬声器部件的音箱系统，在上述的振膜前边装了一个声道，用于引导由振膜发出的声波。声道是由一个吸声元件限定的。声道中空间和吸声元件是用一块分隔部件隔开的。分隔部件是以这样的方法安装的。即至少使吸声元件的一部分暴露在声道的空间中。这种装置消除了声道长度决定的谐振波峰和波谷。因此在一个达到高音区域的宽频范围内能获得平坦的声压频率特性。

Description

本发明涉及一种在扬声器振膜前面装有喇叭或声管以使声波定向的音箱系统。

在已知的音箱系统中，由振膜产生的声波，通过装在振动膜片前面的喇叭或声管引导到音箱的声输出口。这种类型的音箱系统正在寻求愈加广泛的用途。因为它与没有这种喇叭或声管的普通音箱系统相比，提供了较高的输出声压电平和良好的方向性。

关于已知的这类具有喇叭或声管的音箱系统，下面将参考附图进行描述。

参见图9，它是一个上面提到的这类已知音箱系统的剖面图。后腔2装在喇叭部件1后面，目的是防止喇叭振动膜片反射的声音辐射出来。喇叭9装有扬声器振动膜前面，并且向着音箱系统的输出口延伸。喇叭9的横截面积从邻接扬声器振动膜的一端向着邻接音箱系统的输出口的另一端逐渐增加，于是喇叭9构成了为扬声器输出声波定向的一个声道。当喇叭9的长度比重放频带的声波的波长足够大的话，则在音箱系统声输出口声限抗的变化是极少的。在这种情况下，在音箱系统的声输出口处得到非常好的匹配，以致获得了一个平坦的重放声压频率特性曲线，这样实现了理想的音箱系统。然而，就建造这种装置而言，因为它要把喇叭9设计成比重放频带的声波波长还要足够长的长度，实际上这是不可能的。因此使用这种喇叭的音箱系统常常呈现一个含有许多波峰和波谷的重放频率特性曲线，如图2B和图8B所示。

这可归结于这样一个事实。亦即，由于声阻抗急剧变化，在音箱输出口产生了反射波，因此在声音通道中产生了谐振。在用声管代替 喇叭9的音箱系统中也会遇见同样的问题，这样，使用音管作为声音通道的音箱系统呈现包括许多波峰和波谷的重放声压频率特性曲线，这是归结于如图10所示的事实，谐振发生在由下面公式表示的频率f上;

f＝（2n-1）C/4L（n＝1，2，3，……）

其中，L表示声管长度，C表示声波的速度。

图10表示当数n为2（n＝2）时所获得的声压分布和速度分布。

所以，本发明的目的是提供一种不需要增加喇叭或声管的长度就可以免除谐振波峰和波谷的平坦的声压频率特性曲线的音箱系统。

为了这个目的，根据本发明提供的音箱系统包括：一个装在扬声器振膜前面为引导声波的声道，该声道由吸声元件确定，并且在声音通道中，一个隔板部件是以这种方法放置的即至少吸声材料的一部分暴露在声道内部。

使用这种装置，在声输出口因声阻抗急剧变化的反射波分量被构成声道的吸声元件有效地吸收，因此，由于波峰和波谷的减少得到了平坦的声压频率特性曲线。

另外，除了产生波峰和波谷以外的声波分量沿着隔板部件被引导到音箱系统的声输出口，而没有被吸声元件吸收，因此，能使重放频带加宽。

未经审查而公开的日本专利49-134312号披暴了一种音箱系统，其中用于引导从振膜来的声波的喇叭由呈现使产生的反射波小的噪声材料制成的一种吸收噪声很好的材料，然而，这与本发明用于吸收由音箱系统输出口的声阻抗急剧地变化而引起的反射波的这种 应用是不相干的。

图1是根据本发明的音箱系统第一实施例的剖面图。

图2A表示第一实施例的声压频率特性曲线，图2B表示已知的音箱系统的声压频率特性曲线。

图3（a）到图3（C）是第一实施例不同例子的透视图。

图4是根据本发明的音箱系统第二实施例的剖视图。

图5是根据本发明的音箱系统第三实施例的剖视图。

图6（a）和图6（b）是本发明音箱系统的第四实施例的剖视图和仰视图。

图7是本发明音箱系统的第五实施例的剖视图。

图8A是显示第五实施例的声压频率特性曲线图。

图8B是表示已知的音箱系统的声压频率特性曲线。

图9是已知的音箱系统剖视图;和

图10表示在声管的纵剖面中心质点速度分布和声压分布。

本发明的优选实施例将参考附图描述。

参见图1，本发明音箱系统的第一实施例有一个扬声器部件1和装在其后面的后腔2;一个用于引导并引入在扬声器部件1的振膜前面产生声波的声管3。并且，吸声元件4置于声管3中，从而确定了一个声道5。

这种音箱系统是如下工作的：从扬声器部件1的后面发出的声音受后腔2限制，因此，使得声音不能传到音箱系统的外面。另一方面，从振膜的前面发出的声音通过声管3到达音箱系统的声输出口，以便从那里辐射。然而，引导到声输出口声波的一部分因声阻抗急剧变化而被反射，往往容易向后传播到振膜表面。根据本发明，反射声波很 容易被置于声管中的吸声材料所吸收，这样，就消除了声管中的驻波。

正如图1所见，吸声元件4在靠近声输出口的区域较薄，而邻接扬声器部件1的区域较厚，以致吸声元件4的阻抗对于反射波来说，减少到保证获得一个高的吸声效果。

即，吸声元件4的材料数量朝着振膜的前面而增加的。以致由吸声部件4所呈现的阻抗对于反射波来说是线性变化的。因而从声输出口来的反射声波被吸声元件有效地吸收，而没有任何不需要的反射。

由吸收元件所提供的阻抗的线性变化和逐渐变化是可以用各种方法控制的。例如，通过沿着其长度适当改变吸声元件4材料的数量，或通过改变每单位面积的流阻来控制阻抗变化的方法是能实现的，这样，使靠近输出口的阻抗小，而靠近振膜表面附近区域的阻抗大。

不用说，可把由振膜产生的声波通过由吸声元件4限定的声道引导到声输出口而不受吸声元件4的阻碍。

图2表明根据第一实施例采用喇叭或声管的音箱系统所呈现的重放声压频率特性曲线。从这个图中，可以理解为：普通扬声器呈现的特性曲线B，因驻波的存在而出现波峰和波谷，而第一实施例的音箱系统呈现的重放声压频率特性曲线A，直到音频的高音区域都是平坦的。

在第一实施例的描述中，声管的横截面积从靠近振膜表面这端向声输出口增加。这样，声道5完全可以由如图3所示的吸声元件4限定，另一种方案，该装置可以是这样的：吸声元件4和声管3的壁共同确定声道5，如图3（b）所示。

当声道5为一个截面积恒定的管形时，由这个实施例所带来的优点也是可以看到的。同样的优点也是可以从图3（C）的装置中得出， 在该装置中，吸声元件4是类似于喇叭形的，声管3截面积向着声输出口减少，于是，提供了一个如图3（C）所示的截面积恒定的声道5。

图4是根据本发明的音箱系统的第二实施例的截面图。

音箱系统的第二实施例有一个扬声器部件1，一个后腔2，一个用于引导在振膜前面产生声波的声管3，一个放置在声管3中的分隔元件6，以便限定声道5，以及一个吸声元件4，它的一部分置于分隔元件6和声管3的壁之间，而另一部分露出，以便限定声道5。

第二实施例的工作如下;在扬声器部件1中从振膜后面发出的声波被后腔2所限制，以致它不辐射到外面。另一方面，从振膜前面发出的声波，由声管3引导到声输出口，以致它由此辐射。然而，由于在声输出口产生的声阻抗急剧变化，引导到输出口声波的一部分被反射，以致朝着振膜的前表面向后传播。然而，反射波由置于声管3中吸声元件4吸收，以致于在声管3中不存在驻波。

当从振膜表面测量时，分隔元件6的尺寸与声管3延伸约 1/3 的尺寸相同，并且企图有效地把声音的高音分量引向吸声元件吸收。

当从振膜表面测量时，大约等于声管3整个长度 1/3 的这部分声管，基本上与质点速度较高的区域相一致。因此，在产生驻波的频率范围内抑制声压的波峰是可能的。其它频率的声波分量被有效地引导到声输出口，而没有受到吸声元件的阻碍，这是因为吸声元件设计成喇叭的形式。

所以，根据本发明的实施例，抑制了在普通的装有喇叭或声管的音箱系统中由于驻波的存在而引起的不可避免的声压高峰电平。

显然，第二实施例能通过如图3（a）到3（C）所示的声道5 的各种形式实施，而不会损害由此得到的优点。

图5表示本发明的音箱系统的第三实施例。第三实施例包括一个扬声器部件1，一个后腔2;一个声管3，它用于引导在扬声器部件1，振膜前面所产生的声波;一个置于声管3中的分隔元件6，以便限定声通道5，并且形成二个槽，其中一个槽位于声管的声输出口附近，而另一个槽，当从扬声器振膜表面测量时，位于大约声管3的整个长度 1/3 的区域，和装在声管3与分隔元件6之间的吸声材料。

根据本发明第三个实施例的音箱系统工作如下：从扬声器部件1的后面发出的声波受后腔2的限制，以致声音不会辐射到外面。另一方面，从扬声器部件1振膜前面发出的声音由声管3引导到声输出口，以致从这里辐射。然而，到达声输出口声波的一部分是由于声输出口的声阻抗急剧变化而被反射，反射波趋于振膜表面向后传播，最后，反射波被声管中的吸声元件4有效地吸收，以致在声管中没有产生驻波。

如前面所解释的，分隔元件6在声输出口附近区域没有槽，当从扬声器振膜表面测量时，其范围等于整个声管3的长度的 1/3 即，在这个范围内质点速度是高的。因此，选择地吸收具有声压峰的频率范围的声波分量是可能的。其它声波分量能够被引导到声输出口，而没有被吸声元件4所吸收。

这样，第三实施例也提供了平坦的声频特性曲线，由于驻波的存在，在已知的喇叭或声管中不可避免地声压高峰被抑制了。

显然，当第三实施例的声道5按如图3（a）至3（C）所示修改时，则该优点容易实现。

图6（a）和图6（b）示出根据本发明音箱系统的第四实施例， 正如图6（a）可见，第四实施例有一个扬声器部件1;一个后腔2;一个引导扬声器部件1的振膜前面产生的声波的声管3;一个为了限定声道5而置于声管3中，且具有许多孔的分隔元件6，和填充在声管3的壁和分隔元件6之间的吸声元件4。

正如图6（b）所示，在分隔元件6中，形成的孔10的直径为8mm，以间距为30mm排列。

音箱系统第四实施例的工作将描述如下：从扬声器部件1的振膜后面发出的声音受后腔2的限制，以致声音不能向外辐射。另一方面，从振膜前发出的声波，通过声管3引导到声输出口，以便由此辐射。因为在声输出口声阻抗急剧地发生变化，到达声管3的输出口声波的一部分被反射，并向振膜前表面反向传播。然而，反射声波被连续延伸在整个声管3的内表面的吸声元件4所吸收。以致在声管3中防止了驻波的产生。

在这个实施例中，分隔元件6有直径为8mm的孔10，以间距为30mm排列。反射声波在孔中与空气谐振，以致1KH_z附近得到了大的吸收率。这样，便可吸收在40Cm长的声管3中声压的第二个峰。另一个峰直接由吸声元件4吸收。而不是在孔中与空气谐振，孔10的直径和间距可以按照能吸收各种频率范围内的峰的要求而改变。显然，声道5的外形可以按照图3（a）到图3（C）所表明的变化，而不损害其优点。

图7示出根据本发明音箱系统第五实施例。这个实施例有一个高音扬声器部件7，一个低音扬声器8，一个后腔2，一个用于引导在两个扬声器单元7和8的前表面产生声波的声管3，一个为了限定声道5而置于声管3中的分隔元件6，它设有两个槽，其中之一装在声 管3的声输出口附近，当在扬声器部件中从振膜的表面端测量时，另一个槽大约等于整个声管长度的 1/3 ;和一个置于声管3的壁与分隔元件6之间限定空间中的吸声元件4。

根据第五实施例的音箱系统工作如下：从高音和低音扬声器元件7和8的后面发出的声波受到后腔2的限制，以致它不辐射到外面。另一方面，从在扬声器部件7和8中振膜前面发出的声波由声管3引导到达声输出口，以便由此辐射。然而，因为在声输出口的声阻抗急剧地变化，到达声输出口声波的一部分被反射，反射波倾向于向振膜表面反向传播。然而，该反射波被声管3中吸声元件4有效地吸收，以致在声管中没有产生驻波。

正如前面所解释的，在靠近声输出口处，分隔元件6带有槽，当从扬声器振膜表面测量时，槽约在声管3整个长度的 1/3 处，即在那里的质点速度是很高的。因此，具有声压峰的频率范围的声波分量是可以选择地吸收的。声波的其它分量能够引导到声输出口，而没有被吸声元件4吸收。

图8示出根据第五实施例用喇叭或声管的音箱系统所呈现的重放声压频率特性曲线，并与普通扬声器所呈现的特性曲线相比较。这个图可以理解为：普通音箱系统呈现的特性曲线B包括由驻波引起的峰和谷，而第五实施例的音箱系统所呈现的重放声压频率特性曲线A，直到高音范围都是平坦的。

这样，第五实施例也提供了平坦的声压频率特性曲线，由于驻波的存在已知的喇叭或声管中，不可避免的声压高峰被抑制了。

这点很明显，甚至当声道5按图3（a）到图3（c）来改进时，由第五实施例提供的优点同样地可以看到。

Claims (13)

1、一种音箱系统，其特征在于该系统包括：至少一个具有前表面和后表面的振动膜；一个用于给上述振动膜前表面上产生声波定向的声道；一个具有内表面以限定上述声道的吸声元件；以及一个分隔元件，设置在上述吸声元件的上述内表面上，以围住上述声道的一部分，借此使所述分隔元件设置得让上述吸声元件至少有一部分暴露到上述的声道中，所述的“至少有一部分”是指位于上述吸声元件的任一位置处，但除了与上述振动膜正相邻的区域以外。

2、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述的分隔元件从上述的振动膜的前表面伸出到从上述振动的前表面起大约为上述整个声道长度的1/3处的位置处。

3、根据权利要求1所述的音箱系统，特征在于，上述吸声元件暴露的位置是位于驻波具有高质点速度分布的区域内。

4、根据权利要求3所述的音箱系统，其特征在于，上述吸声元件暴露在一个“从上述振动膜前表面起为上述声道整个长度的1/3处”的区域里和一个靠近上述声道的声输出口区域里。

5、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述声道的横截面积从靠近上述振动膜的一端向靠近上述声输出口的另一端逐渐增加。

6、根据权利要求5所述的音箱系统，其特征在于该系统还包括，一个声管，该声管的管壁包围上述吸声元件，其中所述的声道由上述吸声元件和所述声管的管壁来限定。

7、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述声道在其整个长度上具有一个恒定的横截面的面积。

8、根据权利要求7所述的音箱系统，其中所述声道是由上述吸声元件的壁和声管的壁限定的。

9、根据权利要求7所述的音箱系统，其特征在于该系统还包括一个声管，该声管的管壁包围上述吸声元件，上述声道由上述吸声元件和所述声管的上述管壁所限定。

10、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于该系统还包括多个都具有前表面和后表面的振动膜，上述多个振动膜包括上述的至少一个振动膜，其中上述声道被公共地设置在所述多个振动膜的前面上。

11、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述的吸声元件装在一个声管中。

12、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述吸声元件的材料数量从靠近上述振动膜的一端向靠近上述声输出口的另一端逐渐减少。

13、根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，上述吸声元件的每单位面积的流阻是从靠近上述的振动膜的一端向靠近上述的声输出的另一端逐渐减少。

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