CN110267174B - 一种基于微型扬声器的车内独立声场系统 - Google Patents

一种基于微型扬声器的车内独立声场系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于微型扬声器的车内独立声场系统及控制系统。车内独立声场系统包括安装在用户前方区域的微型扬声器阵列以及安装在用户近耳区域的微型扬声器。所有微型扬声器均设置有耦合后腔，并且，用户近耳区域的微型扬声器还设置有导声前腔。控制系统中的控制器控制安装在用户前方区域的微型扬声器阵列进行中高频的指向性重放，并控制安装在用户近耳区域的微型扬声器进行低频重放和主动反相抵消的方案，解决了传统车载扬声器尺寸无法在车内安装扬声器阵列，和仅用扬声器阵列控制声音指向性低频效果不佳的问题，实现了车内座位每个区域的独立声场控制，且播放不同节目源时，相互干扰很小，提升了车内用户的个性化听音需求和用户体验。

Description

一种基于微型扬声器的车内独立声场系统
【技术领域】
本发明涉及车载音响技术领域，尤其涉及一种基于微型扬声器的车内独立声场系统及控制系统。
【背景技术】
随着汽车电子技术的飞速发展，优秀的车载影音娱乐系统已经是提供优越的驾驶体验不可或缺的部分。用户已经不再满足于高音质、高保真的车载音响，越来越多的用户倾向于个性化的车内声音体验，即车内每个位置的乘客对声音的品质、对听音的内容均有不同需求，传统的车载音响方案在整车内同一时间仅能播放同一种声音的效果，已经不能满足用户个性化体验的需求，新的用户体验方向需要在各个位置互相不干扰的前提下，自由选择各自需要听到的声音。
目前尚没有完全成熟的技术方案，用于解决以上问题。原理上，可以通过扬声器阵列实现声音的指向性控制，使声音集中在某个特定区域以达到上述效果。但是存在以下问题：一是，要形成扬声器阵列，需要在特定的区域内按照一定规则放置数个发声单元，而传统车载扬声器单元一般是大口径的圆形动圈式电声换能器，尺寸较大，在车内狭小空间内，很难在某个特定区域内按照一定规则安装数个扬声器。二是，扬声器阵列的指向性控制，仅在中高频会有较好的效果，在低频段仍然存在声音向四周扩散的现象，导致整车内各个位置之间的声音隔离效果欠佳，各个用户之间的仍然存在干扰，用户体验欠佳。
因此，有必要提供一种可以在各个位置互相不干扰的前提下，自由选择各自需要听到的声音的车载音响系统。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于微型扬声器的车内独立声场系统及控制系统，其可以解决现有的车载音响方案在整车内同一时间仅能播放同一种声音的效果，不能满足用户个性化体验需求的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于微型扬声器的车内独立声场系统，包括若干个第一微型扬声器组成的微型扬声器阵列以及若干个第二微型扬声器；
所述第一微型扬声器包括具有开口的第一壳体、盖设于所述第一壳体的第一前盖以及收容于所述第一壳体内的第一发声单元，所述第一发声单元固定于所述第一前盖，所述第一前盖、所述第一发声单元以及所述第一壳体共同围设成第一耦合后腔；
所述第二微型扬声器包括具有第二空腔的第二壳体、盖设于所述第二壳体的第二前盖、收容于所述第二空腔内的第二发声单元以及盖设于所述第二前盖的第二上盖，所述第二发声单元固定于所述第二前盖，所述第二前盖、所述第二发声单元以及所述第二壳体共同围设成第二耦合后腔，所述第二前盖与所述第二上盖围设成导声前腔。
进一步的，所述扬声器阵列安装在用户前方区域，所述第二微型扬声器安装在用户近耳区域。
进一步的，所述第一前盖对应所述第一发声单元的位置设有第一出声口。
进一步的，所述第二前盖对应所述第二发声单元的位置设有第二出声口。
进一步的，所述第二上盖包括与所述第二前盖相对设置的顶壁以及自所述顶壁边缘朝向所述第二前盖弯折延伸的侧壁，所述侧壁与所述第二前盖固定连接，所述侧壁上设有将所述导声前腔与外界连通的泄漏孔。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种基于微型扬声器的车内独立声场控制系统，包括控制器、安装在用户前方区域且由多个第一微型扬声器组成的微型扬声器阵列以及安装在用户近耳区域的若干个第二微型扬声器；所述控制器控制所述微型扬声器阵列重放中高频信号，并结合控制器内预设的程序，实现声音的指向性控制；所述控制器控制所述第二微型扬声器重放低频信号，并结合控制器内预设的程序，实现对其他区域传入低频信号的反相抵消。
进一步的，多个所述第一微型扬声器组合成线阵列或面阵列。
进一步的，安装所述微型扬声器阵列的前方区域包括前排座椅的背部，安装所述第二微型扬声器的用户近耳区域包括后排座椅的侧面。
进一步的，所述第一微型扬声器和所述第二微型扬声器均包括耦合后腔，所述第二微型扬声器包括导声前腔。
进一步的，所述第一微型扬声器具有将所述耦合后腔与外界连通的正发声孔，所述第二微型扬声器具有将所述导声前腔与外界连通的侧发声孔。
本发明的有益效果在于：利用安装在用户前方区域的微型扬声器阵列进行中高频指向性重放，配合安装在用户近耳区域的微型扬声器进行低频重放和主动反相抵消的方案，解决了传统车载扬声器尺无法在车内安装扬声器阵列，和仅用扬声器阵列控制声音指向性低频效果不佳的问题，实现了车内座位每个区域的独立声场控制，且播放不同节目源时，相互干扰很小，提升了车内用户的个性化听音需求和用户体验。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的一种基于微型扬声器的车内独立声场系统的结构示意图；
图2为图1所示车内独立声场系统A区域的放大图；
图3为图1所示车内独立声场系统的另一角度的结构示意图；
图4为图3所示车内独立声场系统B区域的放大图；
图5为图1所示车内独立声场系统中的第一微型扬声器的立体结构示意图；
图6为图5所示第一微型扬声器的分解结构示意图；
图7为图5所示第一微型扬声器的沿a-a剖线的剖视示意图；
图8为图1所示车内独立声场系统中的第二微型扬声器的立体结构示意图；
图9为图8所示第二微型扬声器的分解结构示意图；
图10为图8所示第二微型扬声器的沿b-b剖线的剖视示意图；
图11为本发明实施例提供的车内独立声场控制系统的对声场系统进行控制的效果示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参见图1至图4，示出了本发明的一较佳实施例，一种基于微型扬声器的车内独立声场系统，其包括若干个第一微型扬声器1组成的微型扬声器阵列以及若干个第二微型扬声器2。
第一微型扬声器1包括具有第一空腔111的第一壳体11、盖设于第一壳体11的第一前盖12以及收容于第一壳体11内的第一发声单元13。所述第一发声单元13固定于所述第一前盖12的下方，所述第一前盖12、所述第一发声单元13以及所述第一壳体11共同围设成第一耦合后腔。第一前盖12对应所述第一发声单元13的位置设有第一出声口121，该第一出声口121为将第一耦合后腔与外界连通的正发声孔。
第二微型扬声器2包括具有第二空腔211的第二壳体21、盖设于第二壳体21的第二前盖22、收容于第二空腔211内的第二发声单元23以及盖设于第二前盖22的第二上盖24。第二发声单元23固定于第二前盖22的下方，所述第二前盖22、第二发声单元23以及第二壳体21共同围设成第二耦合后腔；第二前盖22与所述第二上盖24围设成导声前腔。第二前盖 22对应第二发声单元23的位置设有第二出声口221，该第二出声口221 为将导声前腔与外界连通的侧发声孔。
第二上盖24包括与所述第二前盖22相对设置的顶壁241以及自所述顶壁241边缘朝向所述第二前盖22弯折延伸的侧壁242，所述侧壁242与所述第二前盖22固定连接，所述侧壁242上设有将所述导声前腔与外界连通的泄漏孔2421。
于本实施例中，多个第一微型扬声器1组合成线阵列或面阵列，微型扬声器阵列安装在用户前方区域；第二微型扬声器2安装在用户近耳区域。
本实施例还提供了一种控制系统用于控制上述的车内独立声场系统，该控制系统在车内独立声场系统的基础上加入了控制器。
所述控制器控制安装在用户前方区域且由多个第一微型扬声器1组成微型扬声器阵列重放中高频信号，并结合控制器内预设的程序，实现声音的指向性控制，使声音指向特定的用户区域。中高频信号可以是但不限于>200Hz的中高频信号，以保证较好的指向性控制。由于微型扬声器阵列的指向性控制，在中高频有较好的效果，而在低频的扩散性较大，为使在车内达到较好的独立声场控制效果，同时，微型扬声器阵列采用多个高灵敏度的第一微型扬声器1组成，以实现充裕的中高频响度。由于第一微型扬声器1尺寸小、厚度薄，因此可以安装在车内用户正前部位置狭小的空间内。于本实施例中，第一微型扬声器1安装在前排座椅100的背部。
为实现全频段的声音重放，所述控制器控制安装在用户近耳区域的第二微型扬声器2重放低频信号，并结合控制器内预设的程序，实现对其他区域传入低频信号的反相抵消。第二微型扬声器2采用低频大振幅的微型扬声器，使得第二发声单元在尺寸小的前提下仍能保证充分的低频输出声压级。第二微型扬声器2配合其导声前腔，一方面进行物理高频滤波和共振频率处的低频增强，一方面减小出声孔面积，增加美观。并且，第二微型扬声器2利用其尺寸小、厚度薄的特点，实现用户近耳区域狭小空间内的安装。于本实施例中，第二微型扬声器2安装在后排座椅200的两侧面。
进一步的，聩给安装在用户近耳区域的第二微型扬声器2的声音信号中，包括该区域用户需要听到的声音信号的低频分量，输入声信号的响度确保在该用户区域产生足够的低频听感即可，防止声音过多的扩散到其他区域。
进一步的，聩给安装在用户近耳区域的第二微型扬声器2的声音信号中，还包括其他区域重放的低频声音的反相信号，用于抵消其他区域微型扬声器扩散过来的低频声音，进一步加强车内用户各个区域之间的声音隔离性，输入声信号的响度确保能够抵消其他区域内扩散过来的低频声音即可，防止影响用户期望听到的声音信号。
综上所述，本实施例利用安装在用户前方区域的微型扬声器阵列进行中高频指向性重放，配合安装在用户近耳区域的第二微型扬声器进行低频重放和主动反相抵消的方案，解决了传统车载扬声器尺寸无法在车内安装扬声器阵列，和仅用扬声器阵列控制声音指向性低频效果不佳的问题，实现了车内座位每个区域的独立声场控制，且播放不同节目源时，相互干扰很小，提升了车内用户的个性化听音需求和用户体验。
请参见图11，是本实施例的车内独立声场控制系统的声场控制效果示意图，后排座位的声音区域被分为区域A和区域B，每个区域的声场各自由前排的微型扬声器阵列和安装在用户近耳区域的第二微型扬声器控制，且区域A与区域B之间的声音相互不干扰，用户在车内使用车载音响时，区域A内的用户可以根据自己的需求选择试听相应的节目信号，声音不会影响到区域B内的乘客，相同的，区域B内的用户也可以根据自己的需求选择试听相应的节目信号，声音不会影响到区域A内的用户。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于微型扬声器的车内独立声场系统，其特征在于，包括控制器、安装在用户前方区域且由多个第一微型扬声器组成的微型扬声器阵列以及安装在用户近耳区域的若干个第二微型扬声器；所述控制器控制所述微型扬声器阵列重放中高频信号，并结合控制器内预设的程序，实现声音的指向性控制；所述控制器控制所述第二微型扬声器重放低频信号，并结合控制器内预设的程序，实现对其他区域传入低频信号的反相抵消；
所述第一微型扬声器包括具有第一空腔的第一壳体、盖设于所述第一壳体的第一前盖以及收容于所述第一壳体内的第一发声单元，所述第一发声单元固定于所述第一前盖，所述第一前盖、所述第一发声单元以及所述第一壳体共同围设成第一耦合后腔；
所述第二微型扬声器包括具有第二空腔的第二壳体、盖设于所述第二壳体的第二前盖、收容于所述第二空腔内的第二发声单元以及盖设于所述第二前盖的第二上盖，所述第二发声单元固定于所述第二前盖，所述第二前盖、所述第二发声单元以及所述第二壳体共同围设成第二耦合后腔，所述第二前盖与所述第二上盖围设成导声前腔。
2.根据权利要求1所述的车内独立声场系统，其特征在于，所述第一前盖对应所述第一发声单元的位置设有第一出声口。
3.根据权利要求1所述的车内独立声场系统，其特征在于，所述第二前盖对应所述第二发声单元的位置设有第二出声口。
4.根据权利要求1所述的车内独立声场系统，其特征在于，所述第二上盖包括与所述第二前盖相对设置的顶壁以及自所述顶壁边缘朝向所述第二前盖弯折延伸的侧壁，所述侧壁与所述第二前盖固定连接，所述侧壁上设有将所述导声前腔与外界连通的泄漏孔。
5.根据权利要求1所述的车内独立声场系统，其特征在于：多个所述第一微型扬声器组合成线阵列或面阵列。
6.根据权利要求1或5所述的车内独立声场系统，其特征在于：安装所述微型扬声器阵列的前方区域包括前排座椅的背部，安装所述第二微型扬声器的用户近耳区域包括后排座椅的侧面。
7.根据权利要求1所述的车内独立声场系统，其特征在于：所述第一微型扬声器具有将所述耦合后腔与外界连通的正发声孔，所述第二微型扬声器具有将所述导声前腔与外界连通的侧发声孔。
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