CN104811848A - 发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发声装置，包括：外壳体、内壳体、扬声器，内壳体设置于外壳体的内部，内壳体的外表面与外壳体的内表面之间具有间隙；内壳体上开设有位置相对的第一孔洞和第二孔洞，扬声器固定在第一孔洞内，且扬声器的正面朝向外壳体，扬声器的背面朝向第二孔洞；外壳体上开设有与第一孔洞相对的第三孔洞，第三孔洞与扬声器之间存在距离；扬声器的背向声波穿过第二孔洞进入间隙，并与扬声器的正向声波一同从第三孔洞中穿出。该发声装置可实现将扬声器的背向声波逆向成为正向声波，提高扬声器的声学性能，提高发声能量和效率。

Description

发声装置

技术领域

本发明涉及声学技术领域，尤其涉及一种发声装置。

背景技术

传统的发声装置，如扬声器，是一种发声效率很低的发声装置，其发声效率的提高可以通过将其设置于音箱中进行改善，传统音箱设计的理论基础为无限障板(Infinite Baffle)理论，即在扬声器振膜正向与背向声波之间放置一片无限障板，将正、背向声波阻隔以免两者在空中相互抵消；但由于无限障板难于做得无限大，因此将无限障板向扬声器背向声波方向进行卷折而形成一个密闭空间，阻隔扬声器背向声波，完全释放扬声器正向声波的能量，从而得到现代音箱的结构。

由于现代音箱的结构设计是基于无限障板理论，其理论基础为抑制扬声器背向声波，即通过密闭音箱将扬声器背向声波的能量屏蔽掉，这就造成扬声器发声能量的损失，因此，现代音箱的发声能量及效率很低。

发明内容

本发明提供一种发声装置，可实现将扬声器的背向声波逆向成为正向声波，提高扬声器的声学性能，提高发声能量和效率。

本发明提供一种发声装置，包括：外壳体、内壳体、扬声器，所述内壳体设置于所述外壳体的内部，所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面之间具有间隙；

所述内壳体上开设有位置相对的第一孔洞和第二孔洞，所述扬声器固定在所述第一孔洞内，且所述扬声器的正面朝向所述外壳体，所述扬声器的背面朝向所述第二孔洞；

所述外壳体上开设有与所述第一孔洞相对的第三孔洞，所述第三孔洞与所述扬声器之间存在距离；所述扬声器的背向声波穿过所述第二孔洞进入所述间隙，并与所述扬声器的正向声波一同从所述第三孔洞中穿出。

本发明的发声装置，通过将扬声器设置于内外壳结构的发声装置内，使得扬声器的背向声波可以通过内壳开设的孔洞进入内外壳间的间隙，并与扬声器的正向声波一同从外壳的孔洞中穿出，为扬声器的背向声波提供了畅通无阻的传播通道，完全颠覆了传统发声装置(例如：音箱)的无限障板，即阻隔扬声器背向声波的设计理念，实现了有效利用扬声器的背向声波，使之逆向加强扬声器的正向声波，从而改善扬声器的声学性能，大大提高扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的发声装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的发声装置为正方体结构的示意图；

图3为本发明实施例二提供的发声装置为球体结构的示意图；

图4a、图4b为本发明实施例二提供的发声装置为内外壳体形状相异结构的示意图；

图5为本发明实施例二提供的发声装置的分音板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的发声装置的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种发声装置，包括：外壳体1、内壳体2、扬声器3，内壳体2设置于外壳体1的内部，内壳体2的外表面21与外壳体1的内表面11之间具有间隙；内壳体2上开设有位置相对的第一孔洞22和第二孔洞23，扬声器3固定在第一孔洞22内，且扬声器3的正面31朝向外壳体1，扬声器3的背面32朝向第二孔洞23；外壳体1上开设有与第一孔洞22相对的第三孔洞12，第三孔洞12与扬声器3之间存在距离d；扬声器3的背向声波穿过第二孔洞23进入间隙，并与扬声器3的正向声波一同从第三孔洞12中穿出。

需要说明的是，本发明中的发声装置可以应用于任何具有本发明所描述的结构的任意发声装置中，例如，音箱、耳机或乐器，下述实施例皆以音箱为例进行说明。

具体的，扬声器振膜在发生振动时分别向正向与背向发出声波，此双向声波“相位”相反。所谓“相位”相反是振膜振动位移的任一瞬间，上述双向声波的波形恰好彼此抵消，从而造成振膜双向声波在空中发生“短路”现象。裸扬声器的声音往往干瘪、拘谨、狭窄，这就是声音“短路”的具体体现。而音箱的诞生，其本质是要发挥扬声器的效率，设计原理基于“无限障板”理论，即，将扬声器振膜正向与背向声波彼此隔绝，其理论模型是在扬声器振膜正向与背向声波之间放置一片无限障板，利用正向声波，隔断背向声波。但无限大的障板并无实用的可能，于是将无限障板向扬声器背向声波方向进行卷折形成一个密闭空间，这就是现代音箱设计的理论基础。

现代音箱大致分为三类，密闭箱式、低音反射式、传输线式；密闭箱式通过密闭空间完全隔绝扬声器背向声波的传播；低音反射式(又叫倒相式)音箱是利用扬声器背向声波在箱体内壁的多重反射而形成振荡波，并借助倒相管的谐振效应以加强音箱的低音效果。但是，若扬声器为全频扬声器，其背向声波应该也是全频的声波，但是倒相式音箱的这种工作方式却抑制了背向声波，并将背向声波转换为共振波输出，其仅仅强调了低频声波；传输线式又叫迷宫式音箱，通过在音箱中设置一个口径不断缩小且填充吸音物的曲折通道，不断消弱扬声器背向声波的能量，从而获得较好的低频响应。可见无论哪一种音箱设计，都是基于将扬声器振膜背向声能屏蔽或抑制扬声器的背向声波，因此存在着扬声器的电声能量转换低效率的问题。扬声器振膜均等地向前向后发出声波能，而根据无限障板理论，正向声波是有效能量，而背向声波是无效有害的能量，正向声波可以利用，背向声波则必须抑制。从理论上推断，扬声器的电声转换效率不可能超过50％。从实际而言，罕有音箱的电声转换效率能够达到30％。电声转换效率低的直接表现是频率响应低劣，频响范围狭窄。

然而，本发明摒弃传统的技术偏见，通过结构设计将扬声器背向声波尽可能原原本本的逆向形成“正向”声波，并与扬声器原本的正向声波相互作用并合二为一，形成极为微细的全频声音颗粒，在声音还原度、声场真实度以及脱箱感等高保真指标上全面超越传统的音箱设计。

图1所示的发声装置具体结构为，外壳体1、内壳体2的双层壳体结构，内壳体2设置于外壳体1的内部，在内外壳体间留有间隙，此间隙作为使扬声器的背向声波逆转为正向声波后的传播通道；内壳体2上开设有位置相对的第一孔洞22和第二孔洞23，其中，扬声器3固定在第一孔洞22内，且扬声器3的正面31朝向外壳体1，扬声器3的正向声波从该正面31向外部辐射；扬声器3的背面32朝向第二孔洞23，外壳体1上开设有与第一孔洞22相对的第三孔洞12，第三孔洞12与扬声器3之间存在距离d；扬声器3的背向声波可以从该第二孔洞23通过，进入间隙，并与扬声器3的正向声波一同从第三孔洞12中穿出。从而使扬声器的背向声波依次通过上述第二孔洞23、内外壳体间隙、第三孔洞12所形成的通道，顺畅地逆向为正向声波，增强扬声器3正向声波的能量。

本实施例的发声装置，通过将扬声器设置于内外壳结构的发声装置内，使得扬声器的背向声波可以通过内壳开设的孔洞进入内外壳间的间隙，并与扬声器的正向声波一同从外壳的孔洞中穿出，为扬声器的背向声波提供了畅通无阻的传播通道，完全颠覆了传统发声装置(例如：音箱)的无限障板，即阻隔扬声器背向声波的设计理念，实现了有效利用扬声器的背向声波，使之逆向加强扬声器的正向声波，从而改善扬声器的声学性能，大大提高扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的发声装置为正方体结构的示意图。如图2所示，本发明提供一种发声装置，在实施例一的基础上，进一步的，内壳体2与外壳体1形状相同；内壳体2与外壳体1均为多面体，且内壳体2和外壳体1的重心重叠，如图2所示，内外壳体为正方体结构；或者，如图3所示，图3为本发明实施例二提供的发声装置为球体结构的示意图，内壳体2与外壳体1均为球体，且内壳体2和外壳体1的球心重叠。

具体的，若内外壳体形状相同，则通过将内外壳体的重心重叠，可以使内外壳间的间隙均匀，从而使扬声器背向声波逆向后形成的正向声波在均匀的间隙中维持360度的均匀声能，使从第三孔洞12中穿出的背向声波音量、音效均匀，音质饱满。在此基础上，内外壳的形状可以多种多样，如图2所示的正方体结构，内壳体2与外壳体1均为正方体，且内壳体2和外壳体1的重心重叠；或者，如图3所示的球体结构，内壳体2与外壳体1均为球体，且内壳体2和外壳体1的球心重叠；或者，内外壳为圆柱体、六棱柱体、方体、三棱柱体等等，如图4a、图4b所示，图4a、图4b为本发明实施例二提供的发声装置为内外壳体形状相异结构的示意图，图4a为发声装置扬声器背向的剖面图，可以看到发声装置内部的内壳体2为圆柱体，外壳体1为三棱柱体。

该发声装置还包括：分音锥4，分音锥4为锥体结构，分音锥4固定在外壳体1的内表面11，且分音锥4的锥尖41与第二孔洞23相对。分音锥4可以使背向声波减少与外壳体1的内表面11的直接碰撞，减少垂直反射概率，从而减少对原有声波波形的干扰，使背向声波可以平滑地沿着分音锥4的锥尖41流向背向声波的导向通道内，最大限度的保留背向声波的原有波形特性，使背向声波以最接近原初状态的形式与正向声波交汇。为了进一步减少背向声波的反射，防止驻波产生，同时尽可能保持声波特性完整，可以将分音锥4的锥体侧面42设计为内凹的侧面42。

此外，该发声装置还可以包括(如图5所示，图5为本发明实施例二提供的发声装置的分音板结构示意图)：分音板5，分音板5的作用与分音锥4相同，都是使声波更加顺畅的进入声波逆向通道。分音板5为星型凸棱51结构，分音板5固定在外壳体1的内表面11，且分音板5的结构中心52与第二孔洞23相对，分音板5的凸棱51朝向第二孔洞23。为了进一步减少背向声波的反射，防止驻波产生，同时尽可能保持声波特性完整，可以将分音板5的凸棱51设计为内凹结构。

进一步的，外壳体1对应内外壳间隙处设有第四通孔13，且第四通孔13分布于第三通孔12周围的预设范围内，或者在内外壳体间的间隙内设置有至少一块间隙分隔板6(如图4a、图4b所示)，以将间隙分隔为多个间隙空间；外壳体1对应各间隙空间处设有第四通孔13，且第四通孔13分布于第三通孔12周围的预设范围内；第四通孔13的数目小于等于间隙空间的数目。通过间隙空间和/或第四通孔13的设置可以更好的控制背向声波的传播路径，使背向声波的传输更为均衡而稳健，从而更好地保持扬声器背向声波的原有特性并形成高保真与高电声转换效率的效果。

进一步的，第三孔洞12与第一孔洞22的中心重叠，且第三孔洞12的尺寸大于第一孔洞22的尺寸，扬声器3的正面31外缘周上设置有向外壳体1方向凸出的导向片7(如图3所示)。第三孔洞12的尺寸大于第一孔洞22的尺寸可以使逆向后的背向声波顺畅的从第三孔洞12中穿出，而导向片7可以避免从第三孔洞12穿出的背向声波在孔洞处与正向声波相互干扰，降低音质，通过导向片7的隔离作用，使背向声波与正向声波经过导向片7的隔离后再交汇，从而实现高效电声转换效应，发挥扬声器振膜振动的最大能量并准确还原音源的原初品质。

进一步的，该发声装置还包括：调音层(图中未示出)；调音层贴设在下述位置中的至少一处位置(如图2所示)：内壳体2的内表面24、内壳体2的外表面21、外壳体1的内表面11；该调音层为由至少一层调音材料构成的多层结构，调音层的表面可以设置有凹槽。该凹槽的形状可以结合音箱声学特性设计为不同结构，调音层不仅仅起到吸音作用，还要起到调节背向声波的作用，即通过吸音与反射的不同比例更准确地保持背向声波的原初特性。

进一步的，该发声装置还包括：导向块8，导向块8设置于内壳体2的内表面24的各个边角处和/或外壳体1的内表面11的各个边角处，且导向块8的形状与内壳体2的内表面24的各个边角和/或外壳体1的内表面11的各个边角匹配，且具有内凹弧面。导向块8可以减少背向声波与内外壳体内表面的各个边角的反射与碰撞，使该背向声波平滑的沿着该导向块8的弧面流向背向声波的导向通道内，从而进一步保留背向的原有波形特性，使背向声波以最接近原初状态的形式与正向声波交汇。

本实施例的发声装置，通过将扬声器设置于内外壳结构的发声装置内，使得扬声器的背向声波可以通过内壳开设的孔洞进入内外壳间的间隙，并与扬声器的正向声波一同从外壳的孔洞中穿出，为扬声器的背向声波提供了畅通无阻的传播通道，完全颠覆了传统发声装置(例如：音箱)的无限障板，即阻隔扬声器背向声波的设计理念，实现了有效利用扬声器的背向声波，尽可能保持背向声波的原初状态，并与扬声器的正向声波交汇，从而使全频扬声器的高中低音均衡地、毫无压抑地释放出来，区别于传统音箱的低频很大程度上取决于扬声器振膜的振动幅度以及背波在音箱中的反射，而本实施例的发声装置的高、中、低频是扬声器自身的全频声波通过背向声波的逆向通道完整释放到空中，与正向声波交汇而实现扬声器原有高、中、低频声音的完整还原。本实施例的发声装置大大改善了扬声器的声学性能，提高了扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种发声装置，其特征在于，包括：外壳体、内壳体、扬声器，所述内壳体设置于所述外壳体的内部，所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面之间具有间隙；

所述内壳体上开设有位置相对的第一孔洞和第二孔洞，所述扬声器固定在所述第一孔洞内，且所述扬声器的正面朝向所述外壳体，所述扬声器的背面朝向所述第二孔洞；

所述外壳体上开设有与所述第一孔洞相对的第三孔洞，所述第三孔洞与所述扬声器之间存在距离；所述扬声器的背向声波穿过所述第二孔洞进入所述间隙，并与所述扬声器的正向声波一同从所述第三孔洞中穿出。

2.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述内壳体与所述外壳体形状相同。

3.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，还包括：导向块，所述导向块设置于所述内壳体的内表面的各个边角处和/或所述外壳体的内表面的各个边角处，且所述导向块的形状与所述内壳体的内表面的各个边角和/或所述外壳体的内表面的各个边角匹配，且具有内凹弧面。

4.根据权利要求3所述的发声装置，其特征在于，所述内壳体与所述外壳体均为多面体，且所述内壳体和外壳体的重心重叠。

5.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述内壳体与所述外壳体均为球体，且所述内壳体和所述外壳体的球心重叠。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，还包括：分音锥，所述分音锥为锥体结构，所述分音锥固定在所述外壳体的内表面，且所述分音锥的锥尖与所述第二孔洞相对。

7.根据权利要求6所述的发声装置，其特征在于，所述分音锥的锥体侧面内凹。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，还包括：分音板，所述分音板为星型凸棱结构，所述分音板固定在所述外壳体的内表面，且所述分音板的结构中心与所述第二孔洞相对，所述分音板的凸棱朝向所述第二孔洞。

9.根据权利要求8所述的发声装置，其特征在于，所述分音板的凸棱内凹。

10.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，所述间隙内设置有至少一块间隙分隔板，以将所述间隙分隔为多个间隙空间。

11.根据权利要求10所述的发声装置，其特征在于，所述外壳体对应各所述间隙空间处设有第四孔洞，且所述第四孔洞分布于所述第三孔洞周围的预设范围内；所述第四孔洞的数目小于等于所述间隙空间的数目。

12.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，所述第三孔洞与所述第一孔洞的中心重叠，且所述第三孔洞的尺寸大于所述第一孔洞的尺寸，所述扬声器的正面外缘周上设置有向所述外壳体方向凸出的导向片。

13.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，还包括：调音层；所述调音层贴设在下述位置中的至少一处位置：

所述内壳体的内表面、所述内壳体的外表面、所述外壳体的内表面。

14.根据权利要求13所述的发声装置，其特征在于，所述调音层为由至少一层调音材料构成的多层结构，所述调音层的表面设置有凹槽。

15.根据权利要求1～5中任一项所述的发声装置，其特征在于，所述发声装置为音箱、耳机或乐器。