CN1194761A - 含有镶板式声辐射元件的扬声器 - Google Patents

Abstract

一种镶板式扬声器(81),包括谐振分布式声辐射器2和安装在辐射器上用以激励辐射器中的多模式谐振的驱动装置(9),其特征为围绕和支撑该辐射器的反射极(6,8)。

Description

含有镶板式声辐射 元件的扬声器

                        技术领域

本发明涉及扬声器，尤其涉及含有镶板式声辐射元件的扬声器。

                        背景技术

在GB-A-2262861中提出了一种镶板式扬声器，它包括：

一个谐振多模式辐射器元件，它是由两种表层材料制成并有横向蜂窝结构的间隔芯的单元夹层镶板，其中镶板是这样的，它在所有方向上的弯曲强度(B)相对于每单位表面积的镶板质量的立方(μ)之比至少为10；

一个安装装置，它支持该镶板或以一种自由无阻尼方式连接到该镶板上一支持主体架；

及一个耦合到该镶板上的机电式驱动装置，它用于响应扬声器工作频带中的电输入以在辐射镶板中激励多模式谐振。

                    本发明的公开说明

本发明的实施例使用其特性、结构和配置可一般地和/或特殊地通过履行与此同期的我们的待审的PCT申请号(我们的案号为P.5711)的讲授而获得的构件。这样的构件因而：有能力通过在沿厚度的横向通常(但不必)延伸到构件边缘的操作区域中弯曲波来保持和传播输入的振动能；用或不用弯曲强度的各向异性制成，具有在所述的区域中分布并有益于声同周围空气耦合的谐振模式振动部件；并且在所述的区域中具有预定的优选位置或场所，该位置或场所用于换能器装置，特别是它的有效有源或运动零件，该零件对于所述的区域中的声振动活动及相应于这样的振动活动的声含量的信号，通常是电信号来说是有效的。在与此同期的待审的国际申请号(我们的卷号为P.5711)中展望了这样的构件作为或在无换能器装置的“无源”声器件中的应用，诸如用于混响或用于声过滤或用于对一空间声“调整”(voicing)的声器件；及用于带有换能器装置的“有源”声器件中，诸如用于当提供将被转换成所述声音的输入信号时相当大范围的声源或扬声器中，或用于诸如当暴露于将被转换成别的信号的声音下的麦克风中。

本发明尤其涉及扬声器形式的有源声器件。上面的构件这里称为分布式声辐射器并打算作为上述的PCT申请和/或其它在此特别提供的特征。

根据本发明的一种镶板式扬声器包括：谐振多模式辐射器；驱动装置，安装在辐射器上，用于激励辐射器中的多模式谐振；及围绕并支持辐射器的反射极。一弹性悬架可插在辐射器和围绕物之间。弹性悬架可以由合成橡胶材料制成，例如橡胶，可以是海绵状，例如泡沫橡胶。

反射极可以基本为平板，也可成壳状，如箱式壳体。反射极可以由任何合适的刚性材料制成，例如中密度纤维板。当反射极形成壳状时，它可以是所谓的“无限反射极”状，或是带孔状。

换能器可以完全和独占地安装在辐射器上。

该壳体可包括：一后箱部，它可埋在壁中或类似的表面中；及一前箱部，它从该壁或类似表面中伸出。辐射器可包括一轻的芯，它将一对高模量轻质表层分开。

一个可以是传统的锥形驱动器的次低音喇叭和/或一个可以是已知结构的高音喇叭可以安装在反射极上。

            附图的简单说明

通过举例方式参考附图对本发明加以图解说明，其中：

图1是显示我们的与此同期的共同待审的国际申请号...(我们的案号为P.5711)中所说明和要求保护的分布式器件的简图；

图2a是沿图1A-A线所取的局部截面图；

图2b是图2a中所示的那种分布式辐射器放大的剖视图，显示了两种可替的结构；

图3是按照本发明的分布式扬声器的第一实施例的简图；

图4a是按照本发明的分布式扬声器的第二实施例的透视图；

图4b是图4a的扬声器的局部剖视图；

图5a是按照本发明的分布式扬声器的第三实施例的透视图；及

图5b是图5a的扬声器的局部剖视图。

          实现本发明的最好方式

参照附图中的图1，显示了一个在与此同期的我们的共同待审的国际申请号(我们的案号为P.5711)中所说明和要求的镶板式扬声器81，它包括带有弹性悬架3的长方形框架1，所述悬架围绕其内周支撑着一分布式声辐射镶板2。诸如参照与此同期的我们的待审的国际申请号(我们的案号为P.5683/4/5)中详细说明的换能器9，完整地且独占地安装在镶板2上或其中由x和y限定的预定方位，其方位的位置按与此同期的我们的待审的国际申请号(我们的案号为P.5711)中说明的计算，以发射弯曲波到镶板中，使镶板谐振来辐射一声输出。

换能器9由一个通过导体28连接到换能器上的诸如音频放大器的信号放大器10驱动。放大器的负载和功率需求完全可以是标准的，类似于通常的锥型扬声器，在室内加载的条件下其灵敏度级是86-88dB/watt。放大器负载阻抗大体为6ohms，功率处理为20-80watts。其中镶板芯和/或表层由金属制成，它们可以为换能器起散热器的作用，将换能器的电机线圈的热量散去并因此改善功率处理。

图2a和2b是图1的扬声器81的局部典型的剖视图。图2a显示了框架1、围绕物3和镶板2通过各自的胶粘接头20连接在一起。合适的框架材料包含轻重量框架，例如由诸如铝合金的挤压金属或塑料制成的像框架。合适的围绕物材料包括诸如泡沫橡胶和泡沫塑料的弹性材料。合适的接头20的粘胶包括环氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘胶。

图2b在放大的比例上说明了镶板2是一个具有诸如刚性塑料泡沫97所制成的芯22的刚性轻重量镶板，该刚性塑料泡沫例如是交链聚氯乙烯或金属箔、塑料或类似物制成的网格状基体98，其小室横向延伸到镶板平面，并且由诸如纸、卡、塑料或金属箔或薄板所制成的对立的表层21所围。其中表层由塑料制成时，可以由用诸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或类似的纤维以一种熟知的方式来增强以提高它们的模量。

可展望的表层层材料和增强物包括纸、粘合纸层、三聚氰胶以及诸如聚酯薄膜、卡普顿、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相关的塑料、纤维增强塑料等以及金属薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)、Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各种捻线(lays)和织物状的纤维。对液晶聚合物热塑塑料的Vectra级的调查表明它们对于注塑诸如直径30cm以下的超薄性表层或更小尺寸的表层是有用的。这种材料在喷射的方向上自身形成了一个定向的晶体结构，该定向是将高频能量从驱动点很好地传播到镶板周围的优选方位。

附加的这种和其它热塑塑料的注塑使注塑模具具有诸如沟槽或环的定位和套准特征，用以精确定位诸如电机线圈和磁体悬架的换能器部件。附加的一些较弱的芯材料据计算有利于增加诸如达到换能器直径的150％的区域或环形中局部的表层厚度，增强那块区域并有利于将振动能耦合到镶板中。高频率响应将会通过这种装置用较软的泡沫材料加以改善。

可展望的芯层材料既包括发泡塑料或泡沫塑料或纸浆材料，甚至于如果是合适的低密度的气溶胶金属，又包括制造的网格状或波纹状铝合金薄板或箔，或Kevlar(RTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的纸、及各种合成塑料膜。一些合适的芯层材料在其制造过程中有效地展示了其有用的自生表层和/或具有天然的足够的强度以用于无迭片的表层层间。已知的一种高性能的网格状芯材料其商标名为‘Rohacell’，它可用作辐射镶板并且无表层。从实际的方面讲，其目的是获得适合于特别的用途的全面的光洁度和强度，特别是包括芯和表层的最佳成分和它们之间的传导。

一些用于镶板的优选配方使用金属和金属合金表层，或可替为碳纤维增强物。所有这些，以及合金气溶胶或金属网格状芯的设计，都将有实际的射频屏蔽特征，该特征在一些EMC应用中是重要的。通常的镶板或锥形扬声器没有固有的EMC屏蔽能力。

另外，优选的压电动态换能器有可忽略的电磁辐射或漏磁场。通常的扬声器有一个大的磁场，若非采用特别的补偿对策将达到1米的距离。

在应用中需保持屏蔽的部位，可以为适当的DML镶板的传导部分制造一个电接插件或可在安装边缘时使用一种电传导泡沫或类似的连接体。

悬架3可以阻尼镶板2的边缘以防该镶板过多的边缘运动。可附加或替换采用其它阻尼，诸如接线，可连接到镶板中选好的位置来阻尼过多的运动以利于镶板上的均匀谐振。该接线可以是沥青基地材料制成，如同在通常的扬声器壳体中所使用的一样，或者可以由弹性或刚性聚合薄板材料制成。一些材料，特别是纸和卡及一些芯可以自阻尼，如果需要，可通过使用弹性装配粘胶而非刚性装配粘胶在镶板的机构中增加阻尼。

有效的所述的可选择阻尼包括对镶板以及永久性与其连接的装置的薄板材料的特别的应用。边缘和角对主要的且少量分散的其镶板的低频振动模式是特别有意义的。阻尼装置的沿边固定有利于产生一块其所述的薄板材料完全装好框架的镶板，尽管其角可能会经常相对地自由，比如为了所需的低频工作。连接物可以用粘胶或自粘材料。别的有用的阻尼形式，特别地在更精细的效果和/或中频和高频方面，可以借助合适的物质或固接到薄板材料上所述区域中预定有效的中央的局部位置上的物质。

象上面所说明的声镶板是双向的。从后面发出的声能同前面发出的声能在相位上并没有很强的关系。结果是有利于：声功率在该房间中全面累加、等频率的声能的传播、减少了反射和驻波效果并且有利于在重放声记录中优质地再现自然空间和环境。

尽管从声镶板发出的辐射主要是无定向的，与相位相关的信息的百分比轴外增加。因为假想立体图象的改善后的焦点、扬声器的方位，同图画一样，在通常人直立时的高度上，因而提供有利的适度的轴外方位，为通常坐着的听众提供最佳的立体效果。同样，相对于听众的三角形左/右几何图形提供了另一角分量。好的立体声就是这样获得的。

同通常的扬声器再现相比，本发明还有针对一群听众的优点。声镶板声音辐射的内在传播特性给予了它一个并不遵守相同点源的距离平方反比律的声量。因为随距离减少的强度远小于由平方反比律所预测的强度，结果对于偏离中心和位置不好的听者来说，镶板扬声器同通常的扬声器相比其强度场增进了一更优良的立体声效果。这是因为偏离中心的听者并不会由于接近于附近的扬声器而遭受双重问题；首先附近的扬声器的响度大大增加，然后较远的扬声器的响度相应减小。

平板状的、轻重量的镶板式扬声器也具有优点，它在视觉上吸引人，具有好的声音品质并且只需要一个换能器以及从每个镶板膜发出的全音域声音没有重叠。

图3示出了基本为图1和图2中所示类型的分布式扬声器81的第一实施例，其中框架1由例如中密度纤维板的反射极板6代替，它有一矩形孔82，其中安装分布式辐射器板2，弹性悬架插入其间。与我们的与此同期的共同待审的国际申请号(我们的卷号为P.5683/4/5)中所说明的种类相同的换能器9完全和独占地安装在板2上，以振动该板，使它谐振来产生一声输出。

这样的反射极具有增强扬声器低频响应的效果。

图4示出根据本发明的扬声器81的第二实施例。该扬声器包括一箱式壳体8，其具有一顶面148，一底面149，相对的两侧面150，背面151和前面152。该壳体8的前面152由图1和图2中所示的那种刚性、轻质分布式辐射器板2构成，其中包括由相对的表层21所包围的芯22。板2在壳体8中通过围绕的伏贴的悬架17，例如一乳液橡胶(latex rubber)带，支承。

例如在我们的与此同期的共同待审的国际申请号(我们的案号P.5683/4/5)中所示的那种换能器9完全和独占地安装在板2的向内的面的预定位置处，如在我们的与此同期的共同待审的国际申请号(我们的案号P.5711)中所讨论的那样，以振动板，使其谐振以产生声音输出。

壳体8可例如在一侧150带有孔109，以增强扬声器的低音效果。任何情况下，壳体8的使用都会使扬声器具有单向性，这在某些场合是理想的。

图5示出了根据本发明的扬声器81的另一个实施例，其基本上类似于图4所示。该扬声器包括：一箱式壳体8，包括前箱部分52，其具有开放的背面，用以安装在墙上，例如可钉双头螺栓的墙，并与墙中的洞110对齐，以减小扬声器壳体的纵深，同时产生大壳体的效果。前箱的前面51由刚性轻质的分布式辐射器2构成，其包括一由相对的表层21所围的芯22，板2通过一围绕的由例如橡胶乳液带(rubber latex strip)制成的弹性悬架17支撑在壳体8中。该扬声器因此大致为图1和2所示的类型。

例如在我们的与此同期的共同待审的国际申请号(我们的案号P.5683/4/5)中所示的那种换能器9完全和独占地安装在板2的向内的面的预定位置处，如在我们的与此同期的国际申请号(我们的案号P.5711)中所讨论的那样，以振动板，使其谐振以产生声音输出。

                  工业实用性

与传统的扬声器相比，按照本发明的扬声器较易制造，可有较小的纵深。与传统的柱塞(pistonic)式扬声器相比，本发明的扬声器扩散角较宽。当辐射器板由金属箔或层制成，或包有金属箔或层时，该扬声器可防幅射频率发射。

Claims (9)

1.一种镶板式扬声器(81)，包括谐振分布式声辐射器2和安装在辐射器上用以激励辐射器中的分布式谐振的驱动装置(9)，其特征为围绕和支撑该辐射器的反射极(6，8)。

2.按照权利要求1所述的镶板式扬声器，其特征在于一个放置在辐射器(2)和围绕物(6，8)之间的弹性悬架(3，17)，它用于支持反射极中的辐射器。

3.按照权利要求1或2所述的镶板式扬声器，其特征在于，所述弹性悬架(3，17)是弹性材料制成。

4.按照权利要求1至3中任何一项所述的镶板式扬声器，其特征在于，所述换能器(9)完全和独占地安装在辐射器(2)上。

5.按照上述任一权利要求所述的镶板式扬声器，其特征在于，所述反射极(8)为壳体形式，它有背面开放的前箱部分(52)，用以安装在墙或类似物上。

6.按照权利要求5所述的镶板式扬声器，其特征在于，所述前箱部分(52)与墙中的洞(110)对齐安装。

7.按照上述任一权利要求所述的镶板式扬声器，其特征在于，辐射器(2)包括：分开一对高模量轻质表层(21)的轻质芯(22)。

8.按照上述任一权利要求所述的镶板式扬声器，其特征在于安装在反射极(6，8)上的次低音喇叭。

9.按照上述任一权利要求所述的镶板式扬声器，其特征在于安装在反射极(6，8)上的高音喇叭。

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