CN1437427A - 一种新型扬声器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能降低单只扬声器(包括低音、中低音或全频带扬声器)力的谐振系统的谐振频率的新型扬声器系统，它包括扬声器(1)，其特殊之处在于在扬声器(1)振动体背向设内套管(2)、外套管(3)，内套管(2)与外套管(3)形成传声套管；这种扬声器系统降低了单只扬声器力的谐振系统的频率，该系统与箱体组成音箱系统使得重放声音时整个音箱系统的低频谐振频率能往低频端扩展，同时改善了来自音箱箱体内有害声波包括驻波对振动体的直接干扰，使得音箱箱体结构尺寸选择容易成为可能，并提高了扬声器的动态反应速度，是一种理想的扬声器系统。

Description

一种新型扬声器系统

(一)技术领域：

本发明涉及电声技术领域，具体地讲是一种能降低扬声器(包括低音、中低音或全频带)力的谐振系统的谐振频率的新型扬声器系统。

(二)背景技术：

众所周知，单只扬声器力的谐振频率 ${\mathrm{\ω}}_o=1/\sqrt{\mathrm{Mm}+\mathrm{Cm}}$ ，其中Mm表示电动扬声器总等效质量，包括锥盆等效质量、音圈等效质量、振动体正面同振质量、背面同振质量；Cm表示电动扬声器总等效力顺，包括轭环力顺、中心垫圈力顺；当将其放入一密闭音箱中时，由它构成的音箱系统的最低谐振频率一般比单只扬声器的谐振频率ω_o高，这使得装入箱体后的扬声器没能充分发挥它在重放频率低端的已有性能，这种现象不仅存在于密闭音箱中，常见的倒相结构、传输线结构以及其它结构的音箱中也存在这种现象，倒相结构的音箱比密闭音箱时下潜低些，其实质原因是这种箱子的倒相管和箱体的声顺产生了一个速度谐振，即在这种箱体中存在一个力的谐振系统和一个于单只扬声器的谐振频率ω_o附近产生谐振的速度谐振系统，速度谐振系统辐射的声波经反相后输出，这使得ω_o处的声能加强，但此时扬声器和箱体所形成的力的谐振系统的频率仍高于ω_o；另外还有一种称为低音炮理论和技术，它把一只扬声器装在一只很长的管子当中，扬声器所在位置前后管长不一样，通过选取管子的长度确定系统最低谐振频率，这种结构能放出很低频率的声音，但此时扬声器的中、高频率的发声受到破坏，目前一种能降低扬声器(包括低音、中低音或全频带)力的谐振频率、提高振动体反应速度、减少对振动体干扰的扬声器系统未曾见到。

(三)发明内容：

本发明的目的旨在克服上述已有技术的不足，而提供一种能从根本上降低扬声器(包括低音、中低音或全频带)力的谐振频率、提高振动体反应速度、减少对振动体干扰的扬声器系统。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种新型扬声器系统，它包括扬声器(1)，其特殊之处在于在扬声器(1)振动体背向设内套管(2)、外套管(3)，内套管(2)与外套管(3)形成传声套管。

为了实现上述目的，其所述的传声套管应满足声质量元件要求；其所述的内套管(2)、外套管(3)之间的传声路径与扬声器背面振动体大致垂直。

为了实现上述目的，其所述的内套管(2)、外套管(3)可为圆柱形管，也可为锥状圆管，其锥口可扩张为平面位置。

本发明所述的一种新型扬声器系统中，扬声器振动体背向到外套管与内套管入口处一段区域中的空气介质，用声顺元件Ca等效表示，选择合适的套管及安装位置，传声套管等效为一个声质量元件Ma和一个声损耗元件Ra，使用时扬声器背向辐射体的声能经声顺元件Ca后进入传声套管，并经传声套管传出。

这样，直接耦合在扬声器的振动体背向的传声套管的Ca部分构成一个气垫，低频小信号时，它是声顺元件，即使较大信号时，由于传声套管的存在，Ca中介质也基本按线性关系压缩扩张；套管中的Ma构成一个有摩擦的空气活塞，因Ra的存在，Ma阻尼并平衡着来自Ca和传声套管另一端的压差，保证了振动体反应速度的提高；空气活塞有效地隔离了箱体中各类声波包括驻波对扬声器背面振动体的直接无序作用，使简单地选择音箱箱体的比例成为可能。

本发明与已有技术相比，具有突出的实质性特点和显著进步：1、降低了单只扬声器(包括低音、中低音或全频带扬声器)力的谐振系统的频率，使得重放时整个系统的低频谐振频率能往低频端扩展；2、改善了来自扬声器系统外的有害声波包括驻波对振动体的直接干扰，使得与音箱箱体配套使用时，音箱结构尺寸选择变得容易成为可能；3、提高了扬声器振动体的动态反应速度。

(四)附图说明：

图1-本发明的结构示意图；

图2-本发明在密闭音箱系统中使用示意局部剖视图；

图3-带有传声套管装置的装在密闭箱中的扬声器-声频功率放大器在低频时总系统原理图；

图4-图3系统归一化后的等效图(导纳型)。

Z_o：声频功率放大器及馈线等效内阻抗；R：音圈等效直流电阻；L音圈等效电感；U_o：声频功效等效电压源；Rm₁：振动体等效力阻；Mm₁：锥盆等效质量；Mm₂：音圈等效质量；Cm₁：轭环顺性；Cm₂：：中心垫圈顺性；1/Rmr₁：扬声器正面辐射力导；Mmr₁：扬声器正面同振质量；Ma：导声套管中声质量；1/Ra：导声套管中声损耗导纳；Ca：扬声器振动体背向到外套管与内套管入口之间形成的空间的等效声顺；Cao：不带传声套管时密闭音箱箱体声顺；S：扬声器辐射器等效面积。

(五)具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出实施例详细说明本发明一种新型扬声器系统。

实施例：参见图1、2，在单只扬声器1振动体背向盆架的最大外圆周围安装外套管3，扬声器1被完全包在外套管3内，在外套管3内、扬声器1磁铁周围套接内套管2，内套管2与磁铁间密封结合，内、外套管之间的环形空间形成传声套管，两套管之间的传声路径与扬声器背面振动体大致垂直，有利于减少声能于管径中的反射，便于声在其中的传递，内外套管也可由拼合组成，但不能有缝隙，将带有传声套管的扬声器固定安装在一个密闭音箱的箱体内，形成一个完整的音箱系统。同时可以看出传统上由“扬声器+箱体”组成的音箱系统，在加入了传声套管后的系统构成为“扬声器+传声装置+箱体”，已从根本上改变了音箱的系统构成，当然会对音箱系统最终音质产生多方面的影响。

参见图3、4，图3是带有传声套管装置的装在密闭箱中的扬声器-声频功率放大器在低频时总系统原理图，图4是图3系统归一化后的等效图，其条件是满足Ca为声顺元件，且Ca值较小，当然Ca/S²更小。

因Ca和Ma都很小，实质应用时Ca与(Ma+Cao)不构成可闻域速度谐振系统，这样扬声器的力学元件连同正面辐射体导纳以及背面的全体元件(包括Ca、Ma、1/Ra、Cao)一起构成一个力的谐振系统。

由图4知，带有传声套管的系统总的力纳、质量、等效力顺分别为： $\frac{1}{{\mathrm{Rm}}^{\′}}=\frac{1}{{\mathrm{Rm}}_1+{\mathrm{Rmr}}_1+\mathrm{Ra}/S^2}$

M′m＝Mm₁+Mm₂+Mmr₁+ S²Ma

C m′Cm₁//Cm₂//Cao/S²与普通闭箱相比时， $\frac{1}{\mathrm{Rm}}=\frac{1}{{\mathrm{Rm}}_1+{\mathrm{Rmr}}_1}$

Mm＝Mm₁+Mm₂+Mmr₁

Cm＝Cm₁//Cm₂//Cao/S²

比较Rm’和Rm、Mm’和Mm、Cm’和Cm可知，因Ca和Ma所处空间远小于箱体内空间，Cao值比之不增加传声套管时变动很小，因此近似认为Cm’＝Cm，

又Mm’-M＝S²Ma知，M’比Mm大许多。

普通闭箱时， ${\mathrm{\ω}}_o=1/\sqrt{\mathrm{Mm}+\mathrm{Cm}};$

加入传声套管装置后， ${{\mathrm{\ω}}_o}^{\′}=1/\sqrt{{\mathrm{Mm}}^{\′}+\mathrm{Cm}};$

可见ω_o’＜ω_o，这会使带传声套管装置的音箱系统重放低音时的频率往低频一端延伸。

另外，可以清楚看到，影响音箱系统并联谐振回路的三个参数中的两个已发生了变化，可知这时系统情况与先前发生了很多变化，这最终反映到对音质的影响上。

本发明所述的一种新型扬声器系统，其内套管2、外套管3可为圆柱形管，也可为锥状圆管，其锥口可扩张为平面位置，此时外套管可用音箱箱体的前障板代替，内套管展成一只套接于扬声器的磁铁周围的一块圆板。

Claims (6)

1、一种新型扬声器系统，它包括扬声器(1)，其特征在于在扬声器(1)振动体背向设内套管(2)、外套管(3)，内套管(2)与外套管(3)形成传声套管。

2、按权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于所述的传声套管满足声质量元件要求。

3、按权利要求1或2所述的一种新型扬声器系统，其特征在于所述的内套管(2)、外套管(3)之间的传声路径与扬声器背面振动体垂直。

4、按权利要求1或2所述的一种新型扬声器系统，其特征在于所述的内套管(2)、外套管(3)为圆柱形管。

5、按权利要求1或2所述的一种新型扬声器系统，其特征在于所述的内套管(2)、外套管(3)为锥状圆管。

6、按权利要求5所述的一种新型扬声器系统，其特征在于所述的内套管(2)、外套管(3)的锥口可扩张至平面位置。

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