CN103716746A - 共振阻尼(rad)方法制造的发声膜板及其电动扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及共振阻尼(RAD)方法制造的发声膜板及其扬声器。2004年发现共振阻尼RAD)是抑制扬声器发声膜板谐波失真的有效方法以来，采取加大发声膜板的整体声速，将骨架改变为设有声波扩展阻碍体的复合层等多种方法，展宽了扬声器高频响应。取得10寸大冲程扬声器高频达到7000Hz以上，单只6.5寸扬声器可满足50～13000Hz高保真频响范围的要求，超薄扬声器新的制作方法等成果。

Description

共振阻尼(RAD)方法制造的发声膜板及其电动扬声器

技术领域：本发明涉及共振阻尼方法的应用和共振阻尼方法制造的发声膜板及其电动扬声器。 

背景技术：在扬声器百余年发展的历史上，自爱迪生发明的留声机起就使用了金属铝的发声膜板，直到20世纪中期的机械式唱针留声机中仍能看铝箔的发声膜板，铝材的高声速特性、优异的延展性始终受到人们的关注和应用，但也是因为单一的高声速，由此产生的高次谐波失真而使它渐退出发声膜板的领域。今天科技进步、又一次使得它成为发声膜板的主角。 

2004年11月24日申报的《一种扬声器发声膜板及其制造方法》发明专利，以铝骨架与基材纸膜结合的成功实例，实现了既有高声速的特性，又能有效抑制高次谐波，应用该专利技术的扬声器产品实现了谐波失真≤1％，具有可靠的稳定性。发布于深圳2011电声技术国际研讨会的论文《无共振(材质与结构)的材料在扬声器的应用》详细的推论，阐述了该专利所提出的新物理量共振阻尼(以下简称：RAD)，所叙述的声波在骨架与基材上，它们的实际扩展速度之比在发声膜板上各部位不一致，形成膜板的内损耗，即：Vg/Vj≠常数，(骨架g与基材j，它们的实际扩展速度之比Vg/Vj，该声速比在声波扩展中是变化的)。阐明新物理量RAD表现为物体具有不受材料的高声速材质限制，抑制共振的内阻尼性能。通俗的讲由两种及两种以上的不同的高声速材料，以特定结构的组合来实现共振阻尼，以此制作的发声膜板将材料的高声速性能发挥到极致。然而，现实中人们仍认为《一种扬声器发声膜板及其制造方法》的发明专利，仅只是纸膜的内阻尼特性在起作用，这个传统观念阻碍高声速可调节内阻尼扬声器发声膜板推广应用，影响了科技的进步。 

本发明内容：由比普通纸质声速更高的(比1600米/秒高且越高越好)，不同的两种及两种以上的高声速材料以及特定的结构组合实现RAD，破除低声速纸膜是唯一阻尼的传统观念，既不需要纸膜的高内阻，也不用铝骨架的高刚性，而是RAD方法制作的膜板自身没有共振频率，也就没有高次谐波。如采用高声速的铝箔层与丝绸复合层的结合，所必须的是在复合层上有镂空的螺旋态分布的断裂声波扩展的阻碍体(如电子有正负的“虛体加强筋”)，进而把材料的高声速优良特性发挥到极致，提高扬声器发声膜板及其扬声器的性能。 

本发明的目的通过RAD理论的推广，发声膜板材质和结构的深化应用，从实践上全面提升扬声器的性能，提高保真度、清晰度，展宽频响和效率。 

本发明的要点是：选择由不同的两种及两种以上的，比普通纸质声速更高的材料(越高越好)，分别制作发声膜板的基层和复合层，复合层设置有“虛体加强筋”；在实现共振阻尼的同时，采取多种方法提高发声膜板各个材料的声速，用薄膜层代替骨架，使高频响应更好，活塞频率范围更宽，扬声器发声更清晰，在提高扬声器保真度同时展宽频响。 

本发明与已有技术相比有以下优点： 

1，频响宽，大口径扬声器有相对高的频率响应。 

2，提高发声膜板声速，启振瞬态性能好，同时具有共振阻尼，停振时无拖尾现象，扬声器发声清晰度高。 

3，当口径确定时，高声速材质使发声膜板活塞振动频率范围展宽，有利于频响调整。或当活塞振动频响设计范围需求确定时，采用高声速材料制造的发声膜板，相对可加大口径，既有利于加大发声模板的辐射面积，又能改变中频指向性，提高声压，提高灵敏度。 

4，高声速材料发声膜板与普通低声速纸盆相比刚性更强，盆形几何高度可减低，没有自身的共振频率而无谐波失真，更适合制作薄型扬声器。 

5，可不采用纸浆的材料，工艺更环保。 

附图说明：图1，典型的电动扬声器剖视图。 

图2，发声膜板背面的丝绸盆体复合层。 

图3，发声膜板背面的螺旋镶拼体复合层。 

图4，复合层螺旋丝绸的立筋、空心体局部剖视图。 

图5，发声膜板背面的镂空体复合层。 

图6，发声膜板正面基层的两段体。 

图7，防尘罩的复合层 

图8，薄形扬声器。 

具体实施方式：以下结合附图详细描述本发明的实施方案。 

RAD的基本实施方法，图1电动扬声器剖视图，1是折环，2盆体发声膜板由前面2-1发声膜板基层和背面的2-2丝绸盆体复合层组成；3是盆架，4定心支片，由5上夹板、6磁体、7T铁组成界磁总成，8是音圈；盆形发声膜板中心是球顶形的发声膜板，俗称9防尘罩，也可以做成子弹头形，既可以如图直接连接8管形音圈，也可按常规设置在2盆形发声膜板上靠近音圈的根部来连接。 

图2，2盆体发声模板的背面是整体的2-2丝绸盆体复合层，由七个2-21螺旋形镂空体在2-22丝绸盆体实体上形成；或是图3的方案：是由彼此是独立(纤维断裂)七条弯曲的a、b、c、d、e、f、g螺旋体镶拼成2-22丝 绸盆体，彼此间留有纤维断裂的2-25狭窄缝隙或2-26螺旋形明显空隙。也可以有如七条弯曲的丝绸螺旋体部分2-23立体重叠搭拼加强。图4，在2-2丝绸盆体复合层中也可以做成断面是2-24空心或实心立筋形状的丝绸螺旋体加强。根据实际需求，通过试验可改变2-23立体重叠搭拼或2-24空心或实心立筋形状的丝绸螺旋体的长短、断面的大小，以及在2-2丝绸盆体复合层上的位置。 

材料的选择：2-1膜板基层优选铝、镁、钛等高声速金属及合金材料制作，可以采用铝材挤压、延展、拉伸成型(根据口径的不同需求，厚约0.003～0.1mm)；2-2丝绸盆体复合层也可使用碳纤维布，防弹布等，甚至使用塑料、改性纸材(高于普通1600m/s声速的材料)。也可以2-1发声膜板基层用丝绸、碳纤维布，防弹布、塑料、改性纸材等，而螺旋体2-2丝绸盆体复合层改用金属膜片。选材要遵从选用两种及两种以上不同的高声速材料来制作。结构上也可用基层作发声膜板的背面，带有螺旋体的复合层作正面；既可以是正螺旋体，也可以是反螺旋体或正反螺旋体都用。图5，2盆体发声模板的背面是完整的2-2丝绸盆体复合层，由七列大小不一的孔，2-27镂空孔体螺旋排列设置在实体2-22丝绸盆体上形成。 

图6，甚至也可以先分别用不同的高声速材料制作2-1发声膜板基层，如丝绸用做2-11内盆圈、碳纤维做2-12外盆圈，组合成完整膜片2-1膜板基层。再按图1用其它不同声速的材料如铝箔，代替2-2丝绸盆体复合层的丝绸实体，基层与复合层用胶粘合，制成完整的2发声膜板；甚至可再复合一层，形成三层结构。图7，9防尘罩球顶体制作与2发声膜板的材料选用、层结构制作方法也可以相同，在复合层的9-22丝绸球顶体上开设了7条大小不等的9-21镂空螺旋体。既可以与图1中2盆形发声膜板配合使用，也可用于传统扬声器盆形发声膜板改善扬声器性能。由于防尘罩体积较小，根据实际产品性能需求，也可以用的丝绸、金属膜、塑料膜、改性纸材等单一材料制作。 

所有发声膜板复合层的结构优选3、5、7、9、11等奇数，如a、b、c、d、e、f、g，7个螺旋体拼成2-22丝绸盆体，或在2-22丝绸盆体整膜片上七条2-21螺旋形镂空体、七条螺旋排列大小不一的2-27镂空孔体，以3、5、7、9、11等奇数排列形成。螺旋体的边沿可以使曲线的，也可以是若干段变换角度直线组成，从而实现声波在复合层扩展的速度是非线性的。 

图8，薄型扬声器的10球顶形发声膜板与2盆体发声膜板、9防尘罩球顶体对RAD性能的要求一样，也可以把球顶的高度减到与1折环一样高，甚至是平面的。可以取消4定心支片，用于耳机扬声器、手机扬声 器。也可以用于普通大口径扬声器。 

根据RAD原理，由于声波从发声模板的中心音圈处向外扩展，在基层线性扩展的方向上，复合层的声波则因有镂空的螺旋态分布的断裂声波扩展的阻碍体(如电子有正负的“虛体加强筋”)不断变角度的阻碍，呈现声速非线性扩展。它们的比值：Vf/Vj≠常数，(复合层f与基层j，它们的实际扩展速度之比，Vf/Vj，该声速比在声波扩展中是变化的，即≠常数。)它们的波形叠加必定不重合而具有共振阻尼。 

声波在通过2-21螺旋形镂空体、纤维断裂的2-25狭窄缝隙、2-26螺旋形明显空隙、螺旋态排列的2-27镂空孔体、9-21镂空螺旋体这些断裂声波扩展的阻碍体发生非线性扩展，取得共振阻尼。以上各方案单独或混合使用均可实现发声膜板产生共振阻尼。与《一种扬声器发声模板及制造方法》发明专利实施例相比：骨架变薄膜复合层、且设置“虛体加强筋”，材料声速更高不受限制，RAD应用的更科学，发挥到极致，频率响应更好。与传统三明治、或两复合夹层相比，只是在膜的局部层面开了镂空螺旋体“虛体加强筋”，从机械角度看应该是降低了刚性强度，却消除了振动时发声膜板自身的共振形变，抑制了共振就没有高次谐波，保真度高，频响宽。 

10寸大冲程扬声器如图1实施例，当2盆形发声膜板使用铝网当骨架和纸浆组合，频响在3000Hz以下，更换有RAD的9防尘罩球顶体后，频响达到5000Hz，当具有RAD的2盆形发声膜板采用环氧树脂粘合铝箔与丝绸后，频响达7000Hz以上，也就是实现了大口径中低频扬声器一体，把配合原10寸扬声器系统的分频点从2000Hz提高到5000Hz以上，解决中频扬声器高保真制作技术难题。由10寸高保真扬声器发出40～5KHz的语音，远比球顶扬声器、号筒扬声器的频响1K～5K，再组合40～1K低音扬声器的系统音质好的多。解决了人耳最敏感的中频完整重现。 

单只6.5寸扬声器采用图1实施例中RAD的材质、结构时，频响可满足高保真系统50-13000Hz的频响要求，保真度高，频响宽。因不用多只扬声器的分频组合系统，无相位失真问题。实现扬声器性能革命性突破。 

从中国文化自古就有的阴阳之说，现代电子有正负之分，到薄膜板上的实体加强筋与“虛体加强筋”，完全突破了传统的松散、流体的柔软性物质内阻尼的观念，坚硬的刚性物质也有共振内阻尼。从Vg/Vj≠常数到Vf/Vj≠常数，表达了RAD技术发展的真实进程。用RAD的方法制作的材料，可广泛用于急需要抑制共振的领域，如电声、声纳、航空材料、潜艇隐身，材料的疲劳等领域。 

Claims (10)

1.一种电动扬声器，设有由管形音圈驱动的发声膜板，其特征在于：由两种及两种以上的不同声速材料分别制作发声膜板的基层和复合层，其中复合层设有各种形状的断裂声波扩展的阻碍体与声波扩展实体，或设有加强体。

2.如权利要求1所述的电动扬声器，其特征在于：复合层的声波扩展实体面积大于声波扩展阻碍体面积。

3.如权利要求1所述的电动扬声器，其特征在于：不同声速的材料为铝、铝镁合金、钛与丝绸、碳纤维、防弹纤维。

4.如权利要求1所述的电动扬声器，其特征在于：阻碍体是奇数设置。

5.如权利要求1所述的电动扬声器，其特征在于：发声膜板是盆形的、球顶形的、平膜的、及防尘罩；由金属膜制成发声膜板的基层。

6.如权利要求1所述的电动扬声器，其特征在于：复合层中断裂声波扩展的阻碍体有：2-21螺旋形镂空体、纤维断裂的2-25狭窄缝、2-26螺旋形明显空隙体、大小不一的2-27镂空孔体、大小不等的9-21镂空螺旋体；既可以是正向也可以反向或正、反都有的螺旋形态阻碍体，这些阻碍体单一或复合设置在复合层中。

7.如权利要求6所述的电动扬声器，其特征在于：在复合层中设有2-23立体重叠搭拼、2-24空心或实心立筋的加强体。

8.一种电动扬声器，设有由管形音圈驱动的发声膜板，其特征在于：由两种及两种以上高于1700m/s的不同声速材料分别制作发声膜板的基层和复合层，复合层的声波扩展实体面积大于声波扩展阻碍体面积，声波通过发声膜板中心向周边扩散，在基层线性扩展方向上复合层的声波呈现非线性扩展。

9.如权利要求8所述的电动扬声器，其特征在于：由金属膜制成发声膜板的基层。

10.如权利要求8所述的电动扬声器，其特征在于：不同声速的材料为铝、铝镁合金、钛与丝绸、碳纤维、防弹纤维。 

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