CN106162458A - 一种扬声器声传导腔体装置 - Google Patents

Abstract

一种用于平板电视机用的扬声器声传导腔体装置，声传导腔体装置入口处安装尺寸匹配的扬声器，声传导腔体装置出口为声波向外辐射口，装置出口一般呈狭长的矩形、椭圆形或跑道形，装置呈扁平形状；扬声器振膜的辐射面与声传导腔体装置出口所在的平面不平行，两者的夹角一般呈90±30度，装置入口至出口的内部结构采用截面以一定方式变化的声传导腔体，从声传导腔体后壁至出口的变化趋势为不减小。

Description

一种扬声器声传导腔体装置

技术领域

本发明涉及一种声学装置，尤其是辅助电视机用扬声器工作的装置。

背景技术

电视机因外观设计需要，厚度一般很薄。因电视机用扬声器厚度很难做薄且需要有足够的辐射面积，目前普遍将扬声器安装在电视机的背部靠下的位置，朝下辐射。扬声器单元辐射面的方向就是声波辐射方向，所以声波辐射方向没有指向位于电视机前方的听者。由于高频声波具有较强的指向性，所以听者位置处获得的高频声波能量较小。

手机用微型扬声器使用侧出声的方法。具体实现过程如下：扬声器单元通过一个腔体进行辐射，单元向下安装，腔体出声口向前，出声口方向为声波的辐射方向，声波辐射方向指向听者。具体有：US2013/0170688 A1和CN 202340294 U。

CN102065360A一种电磁扬声器集成系统，包括电磁扬声器主体和前腔，该前腔邻近该电磁扬声器主体，并包括侧端出声口，其特征在于：该前腔进一步包括多个突起结构，该多个突起结构从该前腔的侧壁向该侧端出声口延伸，该多个突起结构之间相互间隔，且该多个突起结构之间形成多个导声槽。

本发明提出一种适用于电视机的扬声器声传导腔体的装置，提高听者位置处的全频带的频响，尤其是中高频响应。为了增加声波从腔体向空气的辐射效率，采用Webster号筒理论进行一定的理论支持，号筒理论指出：声源通过一段管道向空气辐射声波时，在管道内声波保持平面波的情况下，使用截面积逐渐变大的管道，有利于声阻抗的匹配，从而实现高效率的声波辐射。

发明内容

本发明目的是，提出一种适用于电视机的扬声器声传导腔体的装置，提高听者位置处的全频带的频响，尤其是中高频响应。

本发明的技术方案是，一种用于平板电视机用的扬声器声传导腔体装置，声传导腔体装置入口处安装尺寸匹配的扬声器，声传导腔体装置出口为声波向外辐射口，装置出口一般呈狭长的矩形、椭圆形或跑道形，装置呈扁平形状；扬声器振膜的辐射面与声传导腔体装置出口所在的平面不平行，两者的夹角一般呈90±30度，装置入口至出口的内部结构采用截面以一定方式变化的声传导腔体，从声传导腔体后壁至出口的变化趋势为不减小。

所述的装置，其特征是声传导腔体基本形状特征是六面体，安装于电视机底部时，声传导腔体入口所在的面为上底面，出口在前壁上，与后壁相对。从后壁到出口的由上下底面与左右侧壁形成的截面积变化趋势为逐渐增大，也可放宽为不减小，其间允许出现一段截面积变化的平坦区；声传导腔体入口平面一般呈水平方向±20度之内，上下底面与左右侧壁呈逐渐向外扩张状，前壁为声传导腔体的出口，声传导腔体出口的竖向尺寸根据平板电视机实际需求而定；后壁的面积一般比出口面积小，甚至后壁面积减少至零，腔体由六面体转换为五面体；

所述的装置，声传导腔体，其声传导腔体出口所在的平面为垂直面即90度，下底面与上底面间的倾角根据实际需要选取，一般控制在45度以内；

所述的装置，其特征是在立体声、全景声、环绕声或其他声学效果设计环境中，下底面与上底面间的倾角其角度的选取可以根据需要放宽限制；25～75度。

所述的装置，其特征是声传导腔体，可以在六面体的基础上进行改变，六面体或五面体的各个平面可以采用曲面代替；

所述的装置，其特征是扬声器单元辐射面可以与装置入口所在的面呈一定的角度，或者通过一段管道再连接到声传导腔体入口；

所述的装置，其特征是声传声腔体内部的结构可以进行适当添加或修改一定的结构，例如在空腔内添加直线挡板、在装置中开口等；

所述的装置，其特征是声传导腔体一般安装在电视机底部；

所述的装置，其特征是为实现立体声、全景声、环绕声或其他声学效果，还可安装在电视机的顶部和侧面。

本发明改变了电视机用扬声器声波朝下辐射的现状，将辐射方向直接对准听者，以提高听者处的频响。本发明重视声传导腔体的设计，基于Webster号筒理论，将截面积逐渐变化以实现阻抗匹配的理论应用到电视机用扬声器声传导腔体中，以实现扬声器单元的高效率辐射。本发明提出腔体底面倾角可变的设计方式，根据实际需要，可以灵活实现立体声、全景声、环绕声或其他声学效果。

本发明关键点为将侧出声方法与号筒设计理论相结合，并将其应用到电视机用扬声器领域，其中特别提出了腔体底面倾角的设计。

有益效果，本发明可以有效地提高电视机用扬声器的高频响应，从而改善听者处的整体频响。将某一厂商的电视机用扬声器单元分别使用现有常用结构与本发明的结构进行安装，比较两者在听者处的频响，见图10，可以发现，本发明装置可以明显改善听者处的频响，尤其在高频段的效果有显著提升。本发明能按需要设计声传导腔体的倾角，结合侧出声方法与腔体设计要点对声传导腔体进行设计，可以解决现有电视机用扬声器辐射声高频不足、语音清晰度低的缺点，有效改善听者的听觉感受。

附图说明

图1电视机用扬声器声传导腔体的装置I的结构示意图；

图2电视机用扬声器声传导腔体的装置II的结构示意图；

图3电视机用扬声器声传导腔体的装置III的结构示意图；

图4电视机用扬声器声传导腔体的装置III的俯视图；

图5电视机用扬声器声传导腔体的装置III的正视图；

图6电视机用扬声器声传导腔体的装置III的左视图；

图7电视机用扬声器声传导腔体的装置III的后视图；

图8电视机用扬声器声传导腔体的装置IV的结构示意图；

图9电视机用扬声器声传导腔体的装置V的设计图；

图10扬声器单元、无扬声器声传导腔体和有扬声器声传导腔体的频响对比；

图11电视机用扬声器声传导腔体的装置VI的结构示意图；

图12电视机用扬声器声传导腔体的装置安装位置示意图。

具体实施方式

本发明提出电视机用扬声器声传导腔体装置的设计要点，按需要设计声传导腔体的倾角，结合侧出声方法与腔体设计要点对声传导腔体进行设计，可以解决现有电视机用扬声器辐射声高频不足、语音清晰度低的缺点，有效改善听者的听觉感受。

本发明为电视机用扬声器声传导腔体的装置的设计结构，下面结合具体的设计示意图进行阐述。图1为电视机用扬声器声传导腔体的装置I的结构示意图，扬声器声传导腔体装置，装置入口处安装扬声器，声波从装置出口处向外辐射。装置出口一般呈狭长的矩形或椭圆形或跑道形等，装置呈扁平形状。这种情况下采用圆锥形振膜的扬声器单元(也可使用其他形状的扬声器单元，扬声器单元振膜平面为跑道形、矩形、方形等，下同)，且后壁至出口的截面积不变；扬声器单元振膜的辐射面与装置出口即向外辐射所在的平面不平行，两者的夹角一般呈90度，装置入口至出口的内部结构采用截面以一定方式变化的声传导腔体，从装置后壁至出口的变化趋势为不减小。因为扬声器单元的厚度较厚(还需要共振腔等设计)在平板电视上很难直接面对正前方(现有的设计是向下辐射声波较多)。

声传导腔体的基本形状特征是六面体(极端的情况类似图1的长方体结构)，安装于电视机底部时，装置入口所在的面为上底面，出口在前壁上，与后壁相对。从后壁到出口的截面积变化趋势为不减小，其间允许出现一段平坦区。入口平面一般呈水平方向。一般上下底面与左右侧壁从后至前呈逐渐外扩状，前壁为声传导腔体的出口，出口的高度(即竖向尺寸)根据电视机实际需求而定，后壁的面积比一般出口面积小，后壁至出口长宽尺寸逐渐增大，也可放宽为不减小。

图2为电视机用扬声器声传导腔体的装置II的结构示意图，这种情况下采用圆锥形振膜的扬声器单元，后壁至出口的截面积逐渐增大；而后壁的尺寸可以足够小，甚至没有后壁，将六面体演变为五面体(锥体)；

声传导腔体下底面的倾角根据实际需要选取，一般控制在45度内，在应用于立体声、全景声、环绕声或其他声学效果时，其角度选取根据需要可以放宽限制，并且可根据需要安装多个声传导腔体；

图3为电视机用扬声器声传导腔体的装置III的结构示意图，这种情况下采用圆锥形振膜的扬声器单元，后壁至出口的截面积逐渐增大；

图4为电视机用扬声器声传导腔体的装置III的俯视图，

图5为电视机用扬声器声传导腔体的装置III的正视图，

图6为电视机用扬声器声传导腔体的装置III的左视图，声传导腔体可以在六面体的基础上进行改变，可以选取带弧度的曲面替换平面，下底面从后壁到出口可以采用曲面连接，如使用指数曲面等方式；左右侧壁也可使用曲面方式。

图7为电视机用扬声器声传导腔体的装置III的后视图。

图1-3可见，扬声器单元安装在声传导腔体入口1处，振膜进行上下振动，入口位于整个声传导腔体的顶面即上底面4，声传导腔体截面积从后壁8至出口2逐渐扩展，也可放宽为不减小，从而出现一段横截面基本不变的区域，腔体左右侧面6、7逐渐扩展，腔体下底面5呈一倾角θ，倾角一般不超过45度。声传导腔体的出口2辐射声波，出口宽度W、高度H根据电视机整体设计而进行限制。

图8为电视机用扬声器声传导腔体的装置IV，此时扬声器单元与装置入口呈一定角度。扬声器单元可以不直接安装在声传导腔体入口，可以通过一段管道再连接到装置入口，这样安装方式下单元与出声口的方向可以为其他角度。

图9为电视机用扬声器声传导腔体的装置V，此时装置内添加了两个直线挡板，挡板壁厚1mm，挡板间距I为5mm，并且挡板上有圆形孔，孔半径R为3mm，装置外部几何尺寸为：宽W为50mm，后壁高H₁为4mm，后壁长L₁为52mm，开口高H₂为22mm，开口长L₂为136mm，壁厚T为2mm，装置所用材料为光敏树脂。

图10为有、无声传导腔体的装置V时，距出口中心2m处的测量所得4kHz到16kHz的频响对比；其中所用扬声器单元的直径为1.5吋，在标准障板上测量的频响曲线也在图中。

在电视机上进行立体声、全景声、环绕声或其他声学效果设计时，倾角可根据应用场景而确定，图11为结构示意图。

在电视机上进行立体声、全景声、环绕声或其他声学效果设计时，声传导腔体装置的安装数量、位置可根据应用场景而确定。图12所示为位置在11、12、13、14、15、16处使用多个声传导腔体的示意图，17为电视机平面。

a.声传导腔体下底面倾角根据实际需要进行设计，以实现不同效果，立体声、全景声、环绕声或其他声学效果设计下，可使用多个声传导腔体；

b.声传导腔体除了使用六面体结构，可以使用曲面结构，后面足够小的情况下可使用五面体；

c.声传导腔体的角落可以使用圆角化、倒角化等结构，以改善频响；

研究与实验表明，本发明的扬声器声传导腔体的装置明显优于现有电视机用扬声器装置，可以明显改善高频响应。

Claims (9)

1.一种用于平板电视机用的扬声器声传导腔体装置，其特征是声传导腔体装置入口处安装尺寸匹配的扬声器，声传导腔体装置出口为声波向外辐射口，装置出口一般呈狭长的矩形、椭圆形或跑道形，装置呈扁平形状；扬声器振膜的辐射面与声传导腔体装置出口所在的平面不平行，两者的夹角一般呈90±30度，装置入口至出口的内部结构采用截面以一定方式变化的声传导腔体，从声传导腔体后壁至出口的变化趋势为不减小。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是声传导腔体基本形状特征是六面体，安装于电视机底部时，声传导腔体入口所在的面为上底面，出口在前壁上，与后壁相对；从后壁到出口的由上下底面和左右侧壁形成的截面积变化趋势为逐渐增大，也可放宽为不减小，其间允许出现一段截面积变化的平坦区；声传导腔体入口平面一般呈水平方向±20度之内，上下底面与左右侧壁呈逐渐向外扩张状，前壁为声传导腔体的出口，声传导腔体出口的竖向尺寸根据平板电视机实际需求而定；后壁的面积一般比出口面积小，甚至后壁面积减少至零，腔体由六面体转换为五面体。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是声传导腔体下底面与上底面间的倾角根据实际需要选取，且控制在45度以内。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是在立体声、全景声、环绕声或其他声学效果设计环境中，下底面的倾角其角度的选取根据需要放宽限制；放宽到25～75度。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征是声传导腔体，可以在六面体的基础上进行改变，六面体或五面体的各个平面可以采用曲面代替。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征是扬声器单元辐射面可以与装置入口所在的面呈一定的角度，或者通过一段管道再连接到声传导腔体入口。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征是声传声腔体内部的结构可以进行适当添加或修改一定的结构，包括在空腔内添加直线挡板、在装置中开口。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征是声传导腔体一般安装在电视机底部。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征是为实现立体声、全景声、环绕声或其他声学效果，还可安装在电视机的顶部和侧面。