CN201657284U - 一种新型扬声器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所要解决的问题是提供一种扩展了低频特性、同时提高了声音纯净度的新型扬声器。本实用新型所采用的技术方案是：一种新型扬声器，包括扬声器腔，扬声器单体、底座、和支架。所述扬声器腔由弹性软体材料制成波形管状腔体，这样扬声器腔体有弹性可自由伸缩摇摆，弹性软体材料优选为弹性软橡胶，当然也可以是其它的弹性软体复合材料，所述扬声器单体安装固定于扬声器腔体的一端障板上，所述的支架安装于扬声器腔体周围，用于固定扬声器腔体的第二副振膜。所述扬声器腔体另一端通过底座形成闭腔系统，利用扬声器单体力作用于腔体，腔体内空气的压缩及膨胀，弹性元件靠材料的形变来储存及释放能量，带动弹性腔体伸缩摇摆运动，产生谐振，弹性腔体起声辐射器的作用，辐射低频，同时扬声器单体背后辐射的声波(弹性波)，在螺旋波形管状弹性体中传播速度变慢的特点，等效增大了腔体的容积，减小非线性失真，低频响应往低端扩展，提高了声音的纯净度，改善了低音性能。

Description

一种新型扬声器

技术领域

本实用新型涉及音响领域，尤其涉及一种新型扬声器。

背景技术

为了达到隔绝扬声器前后声音，不致使声音产生相互干涉，提高声音的高保真度的目的，为此目前市场上扬声器腔体板材传统结构都以刚性大，硬度大的材料设计制作，比如木质材料、刨花板、纤维板、胶合板、天然石材、人造石材、大理石、混凝土、以及有机玻璃等，使用这些材料的原因，从声学性能上考虑，是希望扬声器腔板不产生振动，材料本身不激励谐振，特别是高次谐波得到抑制，不致使声音产生相互干涉，减小音染，提高声音的纯净度，这样传统腔体的设计因其腔壁刚性大，硬度大，无弹性仅做隔声、防止声音短路之用。

但实际上，刚性大、硬度大的材料，其本身的物理特性已决定材料的内部阻力小，吸收声波小，声波在其内部传播的速度大，制作成的腔体会激发高频激励振动产生不谐合音，导致扬声器发出的声音产生相互干涉，音色变为混浊不清晰，此为其一；其二，扬声器腔及其系统低频响应设计，目前主要有两种设计形式，一为密闭腔，二为开孔腔：

传统密闭腔，腔体为密闭型，安装扬声器单体后其腔体声腔的力劲大，顺性小，腔体的最低共振频率Fc高于扬声器单体在自由空间的谐振频率，无法通过腔体的结合扩展低频。

传统开孔腔，在密闭腔体上开有声导孔，通过调节风管大小及长度，改变风管的声质量，调节低频辐射声波。因腔体上开有声导孔，开孔除了传达低频端的声音输出外，同时带来风杂声，谐振的干扰和传输音腔内部因腔体材料本身激励谐振反射形成的驻波音染，这些都会造成低频声音混浊不清晰。

实用新型内容

本实用新型的所要解决的问题是提供一种扩展了低频特性、同时提高了声音纯净度的新型扬声器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种新型扬声器，包括扬声器腔，扬声器单体、底座、和支架。所述扬声器腔由弹性软体材料制成波形管状腔体，这样扬声器腔体有弹性可自由伸缩摇摆，弹性软体材料优选为弹性软橡胶，当然也可以是其它的弹性软体复合材料，所述扬声器单体安装固定于扬声器腔体的一端障板上，所述的支架安装于扬声器腔体周围，用于固定扬声器腔体的第二副振膜。所述扬声器腔体另一端通过底座形成闭腔系统，利用扬声器单体力作用于腔体，腔体内空气的压缩及膨胀，弹性元件靠材料的形变来储存及释放能量，带动弹性腔体伸缩摇摆运动，产生谐振，弹性腔体起声辐射器的作用，辐射低频，同时扬声器单体背后辐射的声波(弹性波)，在螺旋波形管状弹性体中传播速度变慢的特点，等效增大了腔体的容积，减小非线性失真，低频响应往低端扩展，提高了声音的纯净度，改善了低音性能。

上述方案中，所述扬声器腔腔壁纵截面呈波浪型或其它可伸缩管状腔体如螺旋弹簧等。

优选在所述扬声器腔腔壁上可以开有气孔或不开孔隙，开气孔主要是为了调节腔体声腔的力劲，同时改变腔体的谐振点，扩展低频，因孔内的声质量小，孔的辐射声波作用极为弱小，因而由孔辐射的反射波形成的驻波音染可忽略，保证了低音的纯净度。并且还可以通过压缩腔体排出气体，使腔体体积大为缩小，便于包装携带。

所述扬声器腔系统选用的底座是调节扬声器腔共振频率的一种配重物，利用底座的质量大小，可以改变腔体的共振频率。

所述扬声器单体优选通过粘接或螺栓固定的方式安装固定于扬声器腔腔体的一端障板上。

本实用新型的有益效果是：一、本实用新型的腔体具有类似弹簧的性能，结合扬声器单体的发声及力作用，腔体内空气的压缩及膨胀，弹性元件靠材料的形变来储存及释放能量，带动弹性腔体伸缩摇摆运动，产生谐振，弹性腔体辐射低频声波，同时利用弹性波在螺旋波形管状弹性体中传播速度变慢的特点，等效增大了腔体的容积，减小非线性失真，扩展低频；二、腔体腔壁呈波形或锯齿形等弯折以及弹性软体类材料的高阻尼内部损耗，其本身不易激发高频谐振的物理特性，可减震并有效吸收声腔内的反射波，提高了声音的纯净度；三、扬声器闭腔腔体内的空气与外部隔绝，扬声器纸盆的振动会使腔体内空气产生反复的压缩及膨胀，1)弹性软体扬声器腔体具有弹性，材质是软橡胶类或其它软体弹性复合材料，腔壁上有波形或锯齿形弯折，扬声器单体固定装置于腔体障板上，扬声器单体纸盆的振动力，作用于腔体产生伸缩摇摆运动，腔体起声辐射器的作用辐射低频。而传统型扬声器腔体是硬体刚性大的木材或硬体塑胶，石材及有机玻璃，扬声器单体固定装置腔体上，力作用于腔体上不产生伸缩摇摆运动辐射低频。2)弹性软体扬声器腔系统闭箱设计，通过扬声器振膜产生的力，作用于弹性腔体，辐射低频声波扩展低频响应，改善了低音效果。而传统闭腔，通过扬声器振膜产生的力直接作用于硬腔体，产生高频杂音，影响声音纯净度。3)弹性软体扬声器腔系统闭箱设计，由于弹性腔体参与谐振，闭腔系统阻抗响应特性有两个谐振最高峰，能过调节腔体的调谐频率，低于扬声器单体的谐振频率，扩展了低频，而传统闭腔唯有一个谐振峰，并且腔体调谐频率高于扬声器单体的谐振频率，无法扩展低频。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型具体实施方式的内部结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的外形示意图；

图3是本实用新型具体实施方式的立体结构示意图；

图4为一种新型扬声器腔体象征性机械系统受力图。

图5为本实用新型一种新型扬声器腔体机械回路图；

图6为本实用新型一种新型扬声器与扬声器单体的阻抗特性曲线图；

图7为传统扬声器闭腔系统及扬声器单体的阻抗特性曲线图；

图8为本实用新型一种新型扬声器与传统扬声器闭腔系统阻抗特性曲线对比图；

图9为本实用新型一种新型扬声器与传统扬声器闭腔系统声压特性曲线对比图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种新型扬声器包括扬声器单体1、扬声器腔2、底座4，支架5，扬声器腔2由弹性软体材料制成波形管状腔体，其管壁的纵截面呈波形，管壁上还开有气孔3，扬声器单体1安装固定于扬声器腔腔体的障板上端，扬声器腔腔体另一端由底座4封闭构成了一个闭腔系统，支架5用于固定扬声器腔体的第二副振膜。

扬声器腔2其材料为弹性软橡胶或其它弹性软体复合材料，具有重量轻，防水，耐破，耐冲击便于安装不同用途的场所，因其本身具有高阻尼的物理性能，有减振作用，不容易激发高次谐振，管壁的纵截面呈波形，其凹凸起伏的弯折，可以吸收抑制改善腔体内产生杂乱的反射波，降低音染，减小谐波失真，提高声音纯净度。

新型扬声器腔，材料基本特性要求较软，有弹性，具有足够的顺性，具有高的良好阻尼，耐疲劳，防潮，防水，耐热，耐冷。优先材料为橡胶类，泡沫塑料类，布浸(涂)橡胶类，及其它弹性合成材料。

橡胶类材料，优先分为：

1.天然橡胶，直接从橡胶树取得的乳胶制成的橡胶。

2.丁苯橡胶(SBR)通过苯乙烯和丁二烯单体的共聚作用制成的合成橡胶。

3.丁腈橡胶(NBR)通过丙烯腈和丁二烯单体的共聚作用制成的合成橡胶。

4.丁基橡胶(IIR)通过异丁烯和二烯烃单体的共聚作用制成的合成橡胶。

5.硅橡胶，含有硅原子的合成橡胶。

6.聚氨酯(PU)类弹性体，即聚氨基甲酸酯。

泡沫塑料类材料，优先分为：

1.低密度弹性海棉，即软质聚氨酯泡沫塑料，可冷压成型，热压成型。

2.高密度弹性海棉，即一种微孔发泡高分子材料。

布基橡胶

1.布浸(涂)橡胶，在布上涂覆橡胶。

弹性体合成材料

1.即商品名为Santoprene的材料，一种热塑性弹性体橡胶。

一种新型扬声器腔体结构几何形状基本为管状形，腔壁纵截面呈波浪型或其它可伸缩管状腔体如螺旋弹簧等。梯形或正弦波衰减型，为其提供振动受力时，保持伸缩方向为轴向运动，并保持良好的弹性位移值及线性稳态恢复力。

底座4是做为调节扬声器腔共振频率的一种配重物，利用底座的质量大小，可以改变腔体的共振频率，其材质为是铁片或积层纸。

支架5主要是安装扬声器单体固定用途，主要有于固定扬声器腔体的第二副振膜，如图1所述。

气孔3可以起调音孔的作用，主要为了调节腔体声腔的力劲，同时改变腔体的谐振点，扩展低频，通过调节气孔3的大小及排列数量，可以改变腔体的力顺，调整腔体的谐振频率延伸低频，并且可以通过压缩腔体，使腔体内空气从气孔3流出，可以缩小腔体，便于包装携带。

图4所示为新型扬声器腔体象征性机械系统受力图，如图所示，弹簧的一端固定，另一端在等效振动质量为m的物体在驱动力F的作用下，通过等效力顺为C_m的弹簧连接，物体运动时受到等效力阻为Rm的反抗物体振速V的作用，而弹簧一端又与物体相连，所以此三个元件中有同一振速V，因此可得之串联等效电路，即图5所示的新型扬声器腔体机械回路图。

分析其电路得到：

$V=\frac{F}{\mathrm{Zm}}=\frac{F}{R_m+j\frac{\mathrm{\ϵm}-1}{\mathrm{\ϵ}{C}_m}}$

其中：

ε＝2πf

$j=\sqrt{-1}$

V＝振速

m＝扬声器等效质量

C_m＝弹性腔体等效力顺

R_m＝弹簧反复形变引起的内摩察力，空气粘滞阻尼及辐射阻抗

F＝扬声器驱动力

Zm＝力阻抗

当Zm中的力抗分量等于0时，即

则在此频率处，振速

在此频率两侧，V急剧减小，得共振频率

即说明弹性腔体参与了共振，起辐射器的作用，辐射低频，改善了低音。

下面通过实际测试来说明其频响效果，一个36MM的如图1所示的扬声器全频单体产品，单体的FO为180HZ，安装在具有弹性软体的扬声器腔上，腔体具有波形的弯折，腔体有弹性并可自由伸缩，腔体材质为软橡胶，腔体为闭腔设计，内容积为0.141L。

测试其阻抗特性，响应如图6所示，图中较粗曲线61为新型扬声器腔系统阻抗频率特性曲线，较细曲线62为扬声器单体阻抗频率特性曲线，从图中可以看出，弹性软体扬声器腔系统阻抗频率特性曲线上有两个最大峰值，表明有两个谐振回路，一为闭腔扬声器单体与声腔力顺的谐振，二为扬声器单体与弹性腔体力顺的谐振，构成并联谐振回路，从图中还可看出，腔体的总谐振频率为100HZ，扩展了低频。而传统扬声器闭腔系统阻抗特性如图7所示，图中较粗曲线71为传统扬声器闭腔系统阻抗频率特性曲线，较细曲线72为扬声器单体阻抗频率特性曲线，从图中可看出，传统扬声器闭腔系统阻抗频率特性曲线唯有一个最大峰，表明只有一个谐振回路，扬声器单体与声腔力顺的谐振，腔体的谐振频率为210HZ，低频上移了。

新型扬声器与传统扬声器闭腔系统的阻抗特性对比如图8所示，图中较粗曲线81为一种新型扬声器腔阻抗频率特性曲线，较细曲线82为传统扬声器闭腔系统阻抗频率特性曲线，从图中明显看出，新型扬声器的阻抗特性有两个谐振最大峰值，传统扬声器闭腔系统唯有一个，弹性软体扬声器腔体的总谐振频率为100HZ，传统扬声器腔为210HZ，弹性软体扬声器腔扩展了低频。

新型扬声器腔系统与传统扬声器腔闭腔系统的近场声压特性对比如图9所示，图中较粗曲线91为新型扬声器腔系统声压频响曲线，较细曲线92为传统扬声器闭腔系统声压频响曲线，从图中明显看出，弹性软体扬声器腔在谐振频率100HZ处其声压级开始获得提高，约高出传统扬声器腔闭腔系统1.5dB值，延伸了低频并提高了音压。

以上说明，本实用新型所述的一种新型扬声器，从其机械系统、声学系统的质量、弹性、阻尼的控制方式、利用腔体作为声的辐射器，可以扩展低频特性，同时提高声音的纯净度。

Claims (4)

1.一种新型扬声器，包括扬声器腔和扬声器单体，其特征在于：所述扬声器腔由弹性软体材料制成波形管状腔体，所述扬声器单体安装固定于扬声器腔腔体的一端，所述扬声器腔腔体另一端由底座封闭形成闭腔系统，所述支架用于固定扬声器腔腔体的第二副振膜。

2.根据权利要求1所述一种新型扬声器，其特征在于：所述扬声器腔腔壁纵截面呈波浪型或可伸缩管状腔体即螺旋弹簧。

3.根据权利要求2所述一种新型扬声器，其特征在于：所述扬声器腔腔壁上开有气孔。

4.根据权利要求1、2或3所述一种新型扬声器，其特征在于：所述扬声器是由主振膜和副振膜，双重振膜组成。 

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