CN104811873A - 发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发声装置，包括：壳体、扬声器、至少一块导向板；壳体上开设有第一孔洞和至少一个第二孔洞，扬声器固定在第一孔洞内，第二孔洞分布于第一孔洞周围的预设范围内；各导向板设置于壳体位于与扬声器一侧的内表面上，且导向板的一端与壳体连接，导向板的另一端为自由端，以使扬声器的背向声波绕过导向板的自由端由第二孔洞中穿出。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：壳体、扬声器、至少一块导向板；

所述壳体上开设有第一孔洞和至少一个第二孔洞，所述扬声器固定在所述第一孔洞内，所述第二孔洞分布于所述第一孔洞周围的预设范围内；

各导向板设置于所述壳体位于与所述扬声器一侧的内表面上，且所述导向板的一端与所述壳体连接，所述导向板的另一端为自由端，以使所述扬声器的背向声波绕过所述导向板的自由端由所述第二孔洞中穿出。

本发明的发声装置，通过在容纳扬声器的壳体内设置导向板，且导向板的一端设置于壳体位于与扬声器一侧的内表面上，导向板的另一端为自由端，从而使得扬声器发出的背向声波可以绕过导向板的自由端由壳体上预设的第二孔洞中穿出，第二孔洞位于扬声器周围的预设范围内，该发声装置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的结构示意图；

图3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：壳体1、扬声器2、至少一块导向板3；壳体1上开设有第一孔洞11和至少一个第二孔洞12，扬声器2固定在第一孔洞11内，第二孔洞12分布于第一孔洞11周围的预设范围内；各导向板3设置于壳体1位于与扬声器2一侧的内表面13上，且导向板3的一端与壳体1连接，导向板的另一端为自由端31，以使扬声器2的背向声波绕过导向板的自由端31由第二孔洞12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，在容纳扬声器2的壳体1内设置导向板3，且导向板3的一端设置于壳体1位于与扬声器2一侧的内表面13上，导向板3的另一端为自由端31，从而使得扬声器2发出的背向声波可以绕过导向板3的自由端31，并由壳体1上预设的第二孔洞12中穿出，第二孔洞12位于扬声器2周围的预设范围内，导向板3和第二孔洞12的配合作用使扬声器的背向声波在壳体1内沿着导向板3所分割的空间发生逆转，该背向声波的逆转是由壳体1、第二孔洞12、导向板3共同围挡出的逆转通道或者叫做导向通道完成的，该导向通道可以较好的控制背向声波的传播路径，使背向声波逆向形成“正向声波”，并从壳体1上的第二孔洞12中穿出，加强扬声器2正向声波的辐射能量。

本实施例的发声装置，通过在容纳扬声器的壳体内设置导向板，且导向板的一端设置于壳体位于与扬声器一侧的内表面上，导向板的另一端为自由端，从而使得扬声器发出的背向声波可以绕过导向板的自由端由壳体上预设的第二孔洞中穿出，第二孔洞位于扬声器周围的预设范围内，该发声装置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的结构示意图。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，导向板3的自由端31为圆弧状结构。圆弧状结构可以使扬声器2的背向声波尽可能平滑的绕过导向板3的自由端31，最大限度的保留背向声波原有的波形特性，使背向声波以最接近原初状态的形式与正向声波交汇。

该发声装置还可以包括：导向块4，导向块4设置于壳体内表面13的各个边角处，且导向块4的形状与壳体内表面13的各个边角匹配，且具有内凹弧面。导向块4可以减少背向声波与壳体内表面13的各个边角的反射与碰撞，使背向声波平滑的沿着导向块4的弧面流向背向声波的导向通道内，该导向通道就是由第二孔洞12、导向板3、壳体1根据符合声学的结构空间原理共同围挡出的导向通道，从而尽可能的保留背向原有波形特性，使背向声波以最接近原初状态的形式与正向声波交汇。

进一步的，壳体1可以为多面体，如图2所示的正方体壳体1；也可以为球体、椭圆体，或者，壳体1为内表面13为曲面、外表面为多面体的壳体。

具体的，若壳体1为多面体，则可以通过上述在壳体内表面13的各个边角处设置导向块4的方式，尽可能地减少背向声波与壳体内表面13的各个边角的反射与碰撞，使背向声波平滑的沿着导向块4的弧面流向背向声波的导向通道内，通过导向块4的设置避免多面体壳体1的各个边角对背向声波的破坏，尽可能的保留背向原有波形特性；若壳体1为球体、椭圆体，其壳体1自身的弧面结构有利于背向声波的平滑逆向，但是弧面结构的壳体1不易平稳的放置于桌面，这时，可以将壳体1设计为内表面13为曲面、外表面为多面体的壳体，从而既可以使背向声波在壳体1的曲面内表面内平滑逆向，又可以使壳体1易于稳定放置。

该发声装置还包括：分音锥5，分音锥5为锥体结构，分音锥5固定在壳体1的内表面13，且分音锥5的锥尖51与第一孔洞11相对。分音锥5可以使背向声波减少与壳体1的内表面13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5的锥尖51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5的锥体侧面52设计为内凹的侧面52。

此外，该发声装置还可以包括(如图3所示，图3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6，分音板6的作用与分音锥5相同，都是使声波更加顺畅的进入声波逆向通道。分音板6为星型凸棱61结构，分音板6固定在壳体1的内表面13，且分音板6的结构中心62与第一孔洞11相对，分音板6的凸棱61朝向第一孔洞11。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6的凸棱61设计为内凹结构。

进一步的，扬声器2的正面外缘周上设置有凸出的导向片7。导向片7具有隔离作用，使背向声波与正向声波经过导向片7的隔离后再交汇，从而减少背向声波从第二孔洞12刚刚穿出时与正向声波的相互干扰，使正、背向声波在空中汇合，提高电声转换效应，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：壳体的内表面13、导向板3的表面、导向块4的内凹弧面。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。

本实施例的发声装置，通过在发声装置内设置导向板、导向块、分音锥、分音板等结构，使得扬声器的背向声波尽可能保留原有声波特性，平滑经过导向板分割的空间，从壳体的第二孔洞中穿出，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 (13)

1.一种发声装置，其特征在于，包括：壳体、扬声器、至少一块导向板；

所述壳体上开设有第一孔洞和至少一个第二孔洞，所述扬声器固定在所述第一孔洞内，所述第二孔洞分布于所述第一孔洞周围的预设范围内；

各导向板设置于所述壳体位于与所述扬声器一侧的内表面上，且所述导向板的一端与所述壳体连接，所述导向板的另一端为自由端，以使所述扬声器的背向声波绕过所述导向板的自由端由所述第二孔洞中穿出。

2.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述导向板的自由端为圆弧状结构。

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壳体内表面的各个边角处，且所述导向块的形状与所述壳体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，所述壳体为多面体。

5.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述壳体为球体、椭圆体，或者，所述壳体为内表面为曲面、外表面为多面体的壳体。

6.根据权利要求1～5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壳体的内表面，且所述分音锥的锥尖与所述第一孔洞相对。

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壳体的内表面，且所述分音板的结构中心与所述第一孔洞相对，所述分音板的凸棱朝向所述第一孔洞。

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，所述扬声器的正面外缘周上设置有凸出的导向片。

11.根据权利要求3～5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：

所述壳体的内表面、所述导向板的表面、所述导向块的所述内凹弧面。

12.根据权利要求11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。

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，所述发声装置为音箱、耳机或乐器。