CN1181673C - 音响系统的机械滤波器及配备多个这种滤波器的电视装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一音响系统的机械滤波器，它包括至少一个扬声器(6)和一与所述扬声器相联的音响号角(5)。所述音响号角的一开口端(7)与所述扬声器的振动膜(9)的边缘(8)紧固；它的另一开口端(4)限定一音响输出口。所述音响号角呈现几个刚性壁，刚性壁的一部分(10、11)呈现柔性，所述音响号角的柔性部分在音响号角内部的音响压力下能够振动，以便滤掉或即吸收所述刚性号角音响特性曲线中的一个或多个谐振峰值。

Description

音响系统的机械滤波器及配备多个 这种滤波器的电视装置

本发明涉及一种音响系统的机械滤波器。在这种滤波器可能应用的场合中，电视装置的例子可用来引证。

当今，在有关选择电视装置的准则方面，用户总是一方面要求图像和声音的技术质量；另一方面要求电视装置符合美学的视觉外观。为了确保优良的音质，特别是在中频范围(300赫芝至5000赫芝)和低频范围(20赫芝至300赫芝)内的音质，人们要求大尺寸振动膜的扬声器，这隐含着相当程度的笨重。而为了确保符合美学的外观，人们希望减小围绕电视装置前面屏幕那部分的尺寸。这一要求需要屏幕各侧的声柱分立并狭窄，特别是对于16:9屏幕格式的电视装置而言。

其结果，人们不得不将诸扬声器设置在前面稍后处，以便从电子显像管与电视装置机壳之间所获得的空间中得益。由于中频和高频的声音是按定向的模式传播的，所以最好的情况是，从诸扬声器发出的声音呈现在电视装置前面的诸声柱中。为了满足这些约束条件，采用几个声音导向，它们是与诸扬声器和诸声柱链接的多个导管。这些导管具有“号角”的形状，其一开口端比另一个开口端更张开一些，以下称之为“音响号角”。

所述音响号角一般用硬塑料模压而成。它的张开端以机械扣紧的方式与一扬声器振动膜的边缘固定，以及它的另一端为长形的横截面，平行于电视装置前部的声柱，并过渡到其中。

这种音响号角从机械和美学的观点看，当然是令人满意的，但声音的重播会呈现出令听众觉察到的失真。

本发明的目的是利用简易、有效的解决方案减少这种失真。

本发明的目的是一个音响系统采用一个机械滤波器消除谐振峰值，而无须在系统其余音响频谱的声学响应中引入轻微的扰动。

本发明的音响系统机械滤波器满足以下条件：所述音响系统包括至少一个扬声器和与所述扬声器相连的一音响号角，所述音响号角的一开口端与所述扬声器的振动膜的边缘紧固，所述音响号角的另一开口端定义一音响输出口。所述音响号角呈现数个刚性壁，这些刚性壁的一部分呈现出柔性。所述柔性部分在所述音响号角的内部的音响压力下能够振动，以便滤掉或吸收所述刚性号角音响特性曲线中一个或多个谐振波峰。

在研究实施例详细说明的基础上，本发明将容易理解，它的优点将会显而易见。所述实施例纯粹属于非限定性的实例，并表示在附图中，其中：

图1为作为本发明应用场合的一个电视装置简图；

图2为一刚性音响号角；

图3为一刚性音响号角，而其壁的一部分根据本发明呈现出柔性；

图4为图2和图3分别所示的音响号角音响特性曲线的比较；

图1表示一具有一机壳或机箱1的电视装置，所述机壳围住一电子显象管(未图示)，所述电子管的显示屏(未图示)出现在所述电视装置前面或即正面的开口2中。在所述开口2的两侧有两个声柱或即音响柱3，一音响号角5的长形开口端4过渡到所述声柱中。所述音响号角5另一个张开的开口端与一扬声器6固定。所述音响号角5的作用是将所述扬声器6产生的声音向着其对应的声柱3引导。

如图2所示更详细的音响号角5呈现恒定长形横截面部5a和张开部5b。所述张开部5b的张开开口端7借助于多个螺钉或机械夹安装在所述扬声器6振动膜9的边缘或即轮缘8上。所述音响号角用塑料如聚苯乙烯模压制造，其壁厚为2.5mm至3mm数量级。这样获得的音响结构是刚性的。

本发明人注意到这种型式刚性音响号角5的音响特性曲线中的失真。实际上，对于长度大约为180mm的音响，音响特性曲线在大约440赫芝处出现一谐振峰值(见图4曲线A)。这意味着，在所述音响号角5的开口端4处，频率为440赫芝附近的声音过份地放大到对周围某些频率(150赫芝～300赫芝和600赫芝～1000赫芝)有害的程度。这会产生听众，也可以是电视观众所能觉察到的失真。这一不可避免的缺陷是由所述音响号角5所形成的“发音管”的音响谐振所引起的。据此，谐振峰值对应于四倍所述“发音管”长度的波长(或即：管子的长度等于波长的四分之一)。

本发明人在作了大量试验和设想出大量可能的解决方案以后，提出了简单、有效的解决方案，所述方案将借助于图3和图4加以解释。

本发明利用机械振动现象，所述现象是通过由所述扬声器6产生并在所述音响号角5中呈现的音响压力，激励一微薄板而获得的，以从它的头几个机械自然模式得益的方式而吸收音响号角的音响特性曲线中不需要的峰值，并改进它的音响性能。由于，本发明利用了由一扬声器在一立柱内(封闭的或其它形式的)产生的过压，所以，它可应用于任何音响系统(封闭的或低音反射的、迷宫形的或声导管等其它形式)。

本发明的一个实施例(见图3)，它给出了一个满意的解决方案，包括：在所述音响号角5的张开部5b的刚性壁中制作一开口10；并用一薄板或柔性板11覆盖所述开口10，它是以这种方式来组成的：所述板11(视为构造在所述开口10的边界上)机械振动的第一自然模式相对于待衰减的谐振频率可作调整。于是所要求的滤波作用即可实现，而无须对系统的其余音响频谱中的音响特性曲线进行修正。

通过对所述柔性板11的材料(刚度、阻尼系数、厚度等)的选择，以及考虑尺寸、形状和所述开口10相对于所述扬声器6的位置，就有可能优化这一音响振动现象，而不会因寄生的机械振动而产生噪声。

为了确定所述开口10的尺寸和所述柔性板11的特性，可利用以下公式：

$\mathrm{Fo}=\frac{3599}{2\mathrm{\π}}\×\sqrt{\frac{D(\frac{3}{a^4}+\frac{2}{a^2{b}^2}+\frac{3}{b^4})}{8\mathrm{\ρh}}}......\left(1\right)$

$D=\frac{{\mathrm{Eh}}^3}{12(1-{\mathrm{\μ}}^2)}........\left(2\right)$

其中：Fo为所述柔性板振动在第一自然模式下的频率；

      D为所述柔性板的刚度因子；

      E为所述材料的扬氏弹性模数；

      ρ为所述材料的密度；

      μ为泊松比；

      h为所述板的厚度；

      a和b为所述板形成的矩形侧边尺寸。

根据公式(1)和(2)，就有可能计算厚度为0.5mm、尺寸为57mm×33mm的聚苯乙烯柔性板的第一自然模式下的振动频率Fo。计算结果Fo值大约为457赫芝。图4曲线B表示了用具有上述特性的一柔性板11覆盖音响号角一开口10的所述音响号角5的音响特性曲线。可以观察到，所述的谐振峰值大幅度减小，这表明通过较高质量声音重放，相对于曲线A，它具有较小的失真。

一个简化的实施例为：在模压所述音响号角5时，直接在所述零件上制出开口10，并采用具备粘结剂的聚苯乙烯柔性板。所述柔性板11的振动功能由聚苯乙烯板来确保，而粘结剂用来将所述板与所述音响号角5加以固定，并对所述板添加阻尼，以这种方式来减少所述柔性板11的谐振和其它模式振动中任何不良的作用。

按照开口10的尺寸和所述柔性板11的厚度以及在音响系统(如音响号角5)注射模压制造的情况下，所述柔性板11或即振动膜可直接包括在模压的那个零件中。

所述系统待处理的尺寸以及待消除这些缺陷的重要性不得不要求这种型式的系统具有多样性，也就是说，用数个柔性板11来覆盖数个开口10。这些柔性板可具有相同的尺寸，以便加强窄频带内的滤波作用，或者具有不同尺寸，以便加宽待滤波的频带。

按通常的方式，当所述柔性板11用与所述刚性音响号角5相同的材料制造时，所述板的厚度最好选择为在围绕对应开口10的刚性壁厚度的10％至30％。

Claims (7)

1.一种音响系统的机械滤波器，包括至少一个扬声器(6)和与所述扬声器相连的一音响号角(5)，所述音响号角的一开口端(7)与所述扬声器的振动膜(9)的边缘(8)紧固，所述音响号角的另一开口端(4)限定一音响输出口，其特征在于，所述音响号角(5)呈现数个刚性壁，这些刚性壁的一部分(10，11)呈现出柔性，所述音响号角的柔性部分在音响号角内部音响压力下能够振动，以便滤掉或吸收所述刚性号角音响特性曲线中一个或多个谐振峰。

2.根据权利要求1所述的音响系统的机械滤波器，其特征在于，所述音响号角的柔性部分由所述号角(5)刚性壁中的至少一个开口(10)来形成，所述开口由一柔性板(11)来覆盖。

3.根据权利要求2所述的音响系统的机械滤波器，其特征在于，所述柔性板(11)与所述号角的刚性壁粘结。

4.根据权利要求2所述的音响系统的机械滤波器，其特征在于，所述的柔性板(11)在模压所述音响号角时直接获得。

5.根据权利要求2、3或4所述的音响系统的机械滤波器，其特征在于，所述柔性板(11)呈现的厚度为：围绕所述开口(10)刚性壁厚度的10％～30％。

6.一电视装置包括一框住一显示屏的机壳(1)、至少一个邻近所述显示屏的音响柱(3)、以及至少一个根据前述任一权利要求所述的机械滤波器，所述号角(5)的音响输出口(4)过渡到所述的音响柱中。

7.根据权利要求1所述的音响系统的机械滤波器，其特征在于，所述谐振峰具有300Hz到600Hz之间的频率。

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