CN107071678A - 一种扩声用折叠式号筒 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的一种扩声用折叠式号筒，包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和设置在箱体内的一套声源系统；每套声源系统包括依次连接的驱动器，与驱动器相连的喉管，和与喉管相连的声波反射器；声波反射器与负载号角相连，喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于零度，小于180度，声波反射器的反射面是一个抛物面。相比传统扩声设备，本发明可以减少号筒体积，提升传输效率，可以组成阵列模式，有效提升声压级，扩大有效扩声距离。

Description

一种扩声用折叠式号筒

技术领域

本发明涉及一种扩音设备，特别是涉及一种扩声用折叠式号筒。

背景技术

在现代扩声应用中，有许多特殊应用场合，需要超高声压级（通常大于130dB）的扩声设备，例如：海啸、地震等灾害预警系统；海上船舶喊话设备；警用车载、交通疏导指挥、直升机载喊话设备等等，均需要超高声压级的扩声设备。

理论上，由于空气对声波的吸收作用，使声波在空气中传播的衰减作用符合反平方理论，即传播距离每增加一倍，其声压级（SPL）衰减6dB。因此，在上述特殊应用条件下，要想在远距离处获得较大的声压，只有提升号筒的初始声压级。

现实应用中，通常采用多个号角组成阵列号筒来提高初始声压级，其原理为：1、利用号角结构来提升灵敏度，提高效率。2、采用多号角阵列结构，提升系统总功率，同时，由于多号角间声压叠加作用，提高总的声压级。传统的多单体号角组合式阵列号筒结构，如图1所示。但是，传统的组合式号角，随着数量增多，在叠加作用下，SPL增大，而相互间的干涉作用也随之增加，使扩声音质变差，叠加效率降低。如图2所示，由于多个号角同时工作时，相互之间的干涉，产生梳状波，使系统频率响应产生局部增加，局部抵消。从而导致扩声效果恶化。产生这一问题的根源在于，不同号角产生的声波，在到达某一位置时路径差造成的。如图3所示，由于路径差△L而导致的相位差，是产生干涉的根本原因。因为，两声波耦合（不干涉）的前提条件是等相位（即同时到达，路径差产生的时间差△L=0）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩声用折叠式号筒。相比传统扩声设备，本发明可以减少号筒体积，提升传输效率，可以组成阵列模式，有效提升声压级，扩大有效扩声距离。

为达到上述目的，本发明所提供的一种扩声用折叠式号筒，包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和设置在箱体内的一套声源系统；每套声源系统包括依次连接的驱动器，与驱动器相连的喉管，和与喉管相连的声波反射器；声波反射器与负载号角相连，喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于零度，小于180度，声波反射器的反射面是一个抛物面。

进一步的，喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于30度，小于150度。更进一步的，夹角A大于30度，小于100度。尤其是，夹角A是90度。

进一步的，喉管中包括柱面波波形转换器。更进一步的，柱面波波形转换器是植入喉管中的梭形相位塞。

进一步的，抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行，喉管的中心线X经过抛物面的焦点，反射面与喉管相连。

进一步的，声波反射器还包括，与反射面和负载号角相连并平行于负载号角中心线Y的中间隔板，分别与反射面和中间隔板平行并等距相隔的侧板，侧板分别与喉管和负载号角相连。

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，解决了现有扩声系统中存在的一系列问题。本发明提供的扩声用折叠式号筒，具有如下技术优势：

1.有效减少体积，便于携带、运输、安装和使用。因为本号筒通过折叠式结构设计可有效减少体积。

2.本号筒可大大提升传输效率。因为本号筒通过波形转换，实现柱面波特性，相比传统球面波号筒，传输效率大幅提升（理论上提高一倍）。

3.本号筒组成的阵列可以实现无干涉耦合叠加，有效提升声压级，扩大有效扩声距离。

4.本号筒实现多种组合模式，有效拓展其应用范围。

本号筒体积小，声压高，携带方便，适于单独使用又可以组成阵列，通过线性叠加作用实现超高声压系统。可广泛应用于海上船舶喊话、交通疏导指挥、警用车载、机载等需要超高声压级的扩声应用中。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为传统组合号角结构的示意图；

图2为传统组合号角的声场均匀度示意图；

图3为传统组合号角的声像定位示意图

图4为本发明一种扩声用折叠号筒的剖视结构示意图；

图5为传统号角点声源传输示意图；

图6为本发明一种扩声用折叠号筒线性声源传输示意图；

图7为传统号角阵列式球面波耦合结构示意图；

图8为阵列式柱面波耦合结构示意图；

图9为本发明一种扩声用折叠号筒反射面为抛物面的示意图；

图10为传统号角适用折叠方式的结构示意图；

图11本发明一种扩声用折叠号筒组成的阵列的示意图；

图12为本发明一种扩声用折叠号筒组成的阵列的叠加功效的示意图；

图13为本发明一种扩声用折叠号筒实现可调覆盖角度功能的示意图；

附图标号：

1、折叠式号筒；2、箱体；3、负载号角；4、声源系统；5、驱动器；6、喉管；7、声波反射器；8、柱面波波形转换器；9、梭形相位塞；10、反射面；11、中间隔板；12、侧板。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

参阅图4，一种扩声用折叠式号筒1，包括箱体2、固定在箱体表面的负载号角3、和设置在箱体内的一套声源系统4；每套声源系统4包括依次连接的驱动器5，与驱动器相连的喉管6，和与喉管相连的声波反射器7；声波反射器7与负载号角3相连，喉管6的中心线X与负载号角3的中心线Y呈一定夹角A，夹角A是90度，声波反射器的反射面10是一个抛物面。声源系统4因为可以折叠，能够充分利用箱体2的内部空间，有效减少号筒体积，便于携带、运输、安装和使用。

喉管6中包括柱面波波形转换器8。柱面波波形转换器8是植入喉管中的梭形相位塞9。喉管6中加装有柱面波波形转换器8，该转换器的声学特性为：将传统号角的球面波点声源特性转换为柱面波线声源特性，详见专利ZL 201320153532.X。理论上，柱面波相对于球面波，其传输效率提高一倍。如图5所示，点声源传输，符合反平方理论，即：传输距离每扩大一倍，声压级衰减-6dB。如图6所示，线声源则超越反平方理论，即：传输距离扩大一倍，声压级衰减-3dB，只有点声源衰减的一半。所以，理论上，在同等条件下，线性声源的传输距离要比点声源大一倍，即传输效率提高一倍。因此，本折叠式号筒为线声源特性，相比传统组合式号角的点声源特性，其传输效率显著提高。

如图4所示，声波反射器7还包括，与反射面10和负载号角3相连并平行于负载号角中心线Y的中间隔板11，分别与反射面10和中间隔板11平行并等距相隔的侧板12，侧板12分别与喉管6和负载号角3相连。

如图11所示，本发明的折叠式号筒，因为是柱面波，多个折叠号筒可以叠加或者对称设置。采用柱面波耦合结构设计，而非传统组合号角的阵列式球面波耦合结构，因而，可使各单体声源系统间的相互干涉大大降低。如图7和图8所示，本发明的折叠号筒的结构波形，在X方向同传统号角，而在Y向则为强指向性，形成圆柱面扩散特性，圆柱形波阵面的突出特点是，在Y向叠加多只号角时，由于Y向扩散极小，且各号角均为等相位、等强度波阵面（等相位，等强度是耦合的前提条件），因此，多个号角耦合叠加，可形成统一一致的等相波阵面，使干涉最小。而传统号角，在多只组合后，由于路径差导致的非等相，相互干涉难以避免。

如图9所示，声波反射器7的反射面10是一个抛物面，抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行，喉管的中心线X经过抛物面的焦点F。由抛物面反射特性可知，当声源点位于焦点F处，经过抛物面反射，总是形成平行于Y轴的波阵面。本发明的折叠号筒首先经过波形转换口，由球面波转换为柱面波，柱面波为等相波阵面。其次，柱面波等相波阵面经抛物面声反射后，仍保持其特性，只是传播方向发生改变。由抛物面反射特性可知，柱面波为等相波阵面，经声反射镜反射后，将发生折转效应，且有效抑制振荡杂波作用，使反射效率大大提高，有效提升本结构的传输效率。此外，因为喉管的中心线X经过抛物面的焦点F, 使抛物面能够适应喉管中心线X与负载号角中心线Y的任意夹角，保证经反射折转的柱面波传输方向总是沿着负载号角中心线Y的方向。

如图10所示，传统号角适用折叠方式的结构示意图，由于没有经过波形转换器，因此其声波特性为球面波，在声波反射折转时，会产生振荡杂波导致声波间相互抵消，干涉。使传播效率大大降低，失真严重。

如图11和图12所示，本发明的折叠号筒具有线性耦合叠加功能。2个折叠号筒对称布置组成一组，4组折叠号筒可以叠加组成阵列。而相应的，可实现无干涉耦合叠加，有效提升声压级，扩大有效扩声距离。

如图13所示，本发明的折叠号筒的箱体可以制成梯形截面箱体，可以实现可调覆盖角度的功能。采用图13a所示的组合方式，多个折叠号筒平行叠加，可以实现窄角覆盖。采用图13b所示的组合方式，多个折叠号筒相互贴合，可以实现宽角覆盖。

本发明折叠号筒构成部件中，核心部件为声波反射器。声波反射器还包括上下盖板。上下盖板由厚度为10mm的铝合金板，经数控切割成型，其装配孔由数控机床精确定位钻

孔，与反射板及左右侧板装配孔匹配。抛物面状反射板和左右侧板为铝合金拉伸型材，经剪切下料而成，其模具由数控加工而成。 声波反射器有反射板和上下盖板，左右侧板由螺钉紧固装配而成，其翼板孔分别与喉管和负载号角的装配孔相匹配，由螺栓紧固连接。

梭形相位塞为聚脲树脂或铝合金压铸成型（详见ZL 201320153532.X）

负载号角为聚脲树脂或铝合金压铸成型，其水平扩散角可根据使用需求定制，垂直扩散角与箱体夹角匹配，以便系统组成阵列使用。

箱体材料为聚脲树脂+玻璃纤维吸塑成型。抗冲击、耐腐蚀，箱体可预留螺钉孔与机架（依据使用条件定制）组装成阵列，亦可加装背包带以适于单独使用。

箱体前面板预留孔与负载号角装配孔相匹配，由紧固螺栓连接成型。

Claims (8)

1.一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和设置在箱体内的一套声源系统；每套声源系统包括依次连接的驱动器，与驱动器相连的喉管，和与喉管相连的声波反射器；声波反射器与负载号角相连，喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于零度，小于180度，声波反射器的反射面是一个抛物面。

2.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于30度，小于150度。

3.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A，夹角A大于30度，小于100度。

4.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A是90度。

5.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述喉管中包括柱面波波形转换器。

6.根据权利要求2所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述柱面波波形转换器是植入喉管中的梭形相位塞。

7.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，所述抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行，所述喉管的中心线X经过所述抛物面的焦点，反射面与喉管相连。

8.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒，其特征在于，所述声波反射器还包括，与反射面和负载号角相连并平行于负载号角中心线Y的中间隔板，分别与反射面和中间隔板平行并等距相隔的侧板，侧板分别与喉管和负载号角相连。