CN206611582U - 一种扩声用折叠式号筒 - Google Patents

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Abstract

本实用新型所提供的一种扩声用折叠式号筒,包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和对称设置在箱体内的两套声源系统;每套声源系统包括依次连接的驱动器,与驱动器相连的喉管,和与喉管相连的声波反射器;声波反射器与负载号角相连,喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于零度,小于180度,声波反射器的反射面是一个抛物面。相比传统扩声设备,本实用新型可以减少号筒体积,提升传输效率,可以组成阵列模式,有效提升声压级,扩大有效扩声距离。

Description

一种扩声用折叠式号筒
技术领域
本实用新型涉及一种扩音设备,特别是涉及一种扩声用折叠式号筒。
背景技术
在现代扩声应用中,有许多特殊应用场合,需要超高声压级(通常大于130dB)的扩声设备,例如:海啸、地震等灾害预警系统;海上船舶喊话设备;警用车载、交通疏导指挥、直升机载喊话设备等等,均需要超高声压级的扩声设备。
理论上,由于空气对声波的吸收作用,使声波在空气中传播的衰减作用符合反平方理论,即传播距离每增加一倍,其声压级(SPL)衰减6dB。因此,在上述特殊应用条件下,要想在远距离处获得较大的声压,只有提升号筒的初始声压级。
现实应用中,通常采用多个号角组成阵列号筒来提高初始声压级,其原理为:1、利用号角结构来提升灵敏度,提高效率。2、采用多号角阵列结构,提升系统总功率,同时,由于多号角间声压叠加作用,提高总的声压级。传统的多单体号角组合式阵列号筒结构,如图1所示。但是,传统的组合式号角,随着数量增多,在叠加作用下,SPL增大,而相互间的干涉作用也随之增加,使扩声音质变差,叠加效率降低。如图2所示,由于多个号角同时工作时,相互之间的干涉,产生梳状波,使系统频率响应产生局部增加,局部抵消。从而导致扩声效果恶化。产生这一问题的根源在于,不同号角产生的声波,在到达某一位置时路径差造成的。如图3所示,由于路径差△L而导致的相位差,是产生干涉的根本原因。因为,两声波耦合(不干涉)的前提条件是等相位(即同时到达,路径差产生的时间差△L=0)。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种扩声用折叠式号筒。相比传统扩声设备,本实用新型可以减少号筒体积,提升传输效率,可以组成阵列模式,有效提升声压级,扩大有效扩声距离。
为达到上述目的,本实用新型所提供的一种扩声用折叠式号筒,包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和对称设置在箱体内的两套声源系统;每套声源系统包括依次连接的驱动器,与驱动器相连的喉管,和与喉管相连的声波反射器;声波反射器与负载号角相连,喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于零度,小于180度,声波反射器的反射面是一个抛物面。
进一步的,喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于30度,小于150度。更进一步的,夹角A大于30度,小于100度。尤其是,夹角A是90度。
进一步的,喉管中包括柱面波波形转换器。更进一步的,柱面波波形转换器是植入喉管中的梭形相位塞。
进一步的,抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行,喉管的中心线X经过抛物面的焦点,反射面与喉管相连。
进一步的,声波反射器还包括,与反射面相连并沿负载号角中心线Y延伸的中间隔板,分别与反射面和中间隔板平行并等距相隔的侧板,侧板分别与喉管和负载号角相连。
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷,解决了现有扩声系统中存在的一系列问题。本实用新型提供的扩声用折叠式号筒,具有如下技术优势:
1.有效减少体积,便于携带、运输、安装和使用。因为本号筒通过折叠式结构设计可有效减少体积。
2.本号筒可大大提升传输效率。因为本号筒通过波形转换,实现柱面波特性,相比传统球面波号筒,传输效率大幅提升(理论上提高一倍)。
3.本号筒组成的阵列可以实现无干涉耦合叠加,有效提升声压级,扩大有效扩声距离。
4.本号筒实现多种组合模式,有效拓展其应用范围。
本号筒体积小,声压高,携带方便,适于单独使用又可以组成阵列,通过线性叠加作用实现超高声压系统。可广泛应用于海上船舶喊话、交通疏导指挥、警用车载、机载等需要超高声压级的扩声应用中。
附图说明
下面结合附图,通过对本实用新型的具体实施方式详细描述,将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中,
图1为传统组合号角结构的示意图;
图2为传统组合号角的声场均匀度示意图;
图3为传统组合号角的声像定位示意图
图4为本实用新型一种扩声用折叠号筒的剖视结构示意图;
图5为传统号角点声源传输示意图;
图6为本实用新型一种扩声用折叠号筒线性声源传输示意图;
图7为本实用新型一种扩声用折叠号筒反射面为抛物面的示意图;
图8为传统号角适用折叠方式的结构示意图;
图9本实用新型一种扩声用折叠号筒组成的阵列的示意图;
图10为本实用新型一种扩声用折叠号筒组成的阵列的叠加功效的示意图;
图11为本实用新型一种扩声用折叠号筒实现可调覆盖角度功能的示意图;
附图标号:
1、折叠式号筒;2、箱体;3、负载号角;4、声源系统;5、驱动器;6、喉管;7、声波反射器;8、柱面波波形转换器;9、梭形相位塞;10、反射面;11、中间隔板;12、侧板。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果,以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。
参阅图4,一种扩声用折叠式号筒1,包括箱体2、固定在箱体表面的负载号角3、和对称设置在箱体内的两套声源系统4;每套声源系统4包括依次连接的驱动器5,与驱动器相连的喉管6,和与喉管相连的声波反射器7;声波反射器7与负载号角3相连,喉管6的中心线X与负载号角3的中心线Y呈一定夹角A,夹角A是90度,声波反射器的反射面10是一个抛物面。声源系统4因为可以折叠,能够充分利用箱体2的内部空间,有效减少号筒体积,便于携带、运输、安装和使用。
喉管6中包括柱面波波形转换器8。柱面波波形转换器8是植入喉管中的梭形相位塞9。喉管6中加装有柱面波波形转换器8,该转换器的声学特性为:将传统号角的球面波点声源特性转换为柱面波线声源特性,详见专利ZL 201320153532.X。理论上,柱面波相对于球面波,其传输效率提高一倍。如图5所示,点声源传输,符合反平方理论,即:传输距离每扩大一倍,声压级衰减-6dB。如图6所示,线声源则超越反平方理论,即:传输距离扩大一倍,声压级衰减-3dB,只有点声源衰减的一半。所以,理论上,在同等条件下,线性声源的传输距离要比点声源大一倍,即传输效率提高一倍。因此,本折叠式号筒为线声源特性,相比传统组合式号角的点声源特性,其传输效率显著提高。
如图4所示,声波反射器7还包括,与反射面10相连并沿负载号角中心线Y延伸的中间隔板11,分别与反射面10和中间隔板11平行并等距相隔的侧板12,侧板12分别与喉管6和负载号角3相连。
如图4所示,本实用新型的折叠式号筒,采用对称设置的两套声源系统,采用柱面波耦合结构设计,而非传统组合号角的阵列式球面波耦合结构,因而,可使各单体声源系统间的相互干涉大大降低。本实用新型的折叠号筒的结构波形,在X方向同传统号角,而在Y向则为强指向性,形成圆柱面扩散特性,圆柱形波阵面的突出特点是,在Y向叠加多只号角时,由于Y向扩散极小,且各号角均为等相位、等强度波阵面(等相位,等强度是耦合的前提条件),因此,多个号角耦合叠加,可形成统一一致的等相波阵面,使干涉最小。而传统号角,在多只组合后,由于路径差导致的非等相,相互干涉难以避免。
如图7所示,声波反射器7的反射面10是一个抛物面,抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行,喉管的中心线X经过抛物面的焦点F。由抛物面反射特性可知,当声源点位于焦点F处,经过抛物面反射,总是形成平行于Y轴的波阵面。本实用新型的折叠号筒首先经过波形转换口,由球面波转换为柱面波,柱面波为等相波阵面。其次,柱面波等相波阵面经抛物面声反射后,仍保持其特性,只是传播方向发生改变。由抛物面反射特性可知,柱面波为等相波阵面,经声反射镜反射后,将发生折转效应,且有效抑制振荡杂波作用,使反射效率大大提高,有效提升本结构的传输效率。此外,因为喉管的中心线X经过抛物面的焦点F, 使抛物面能够适应喉管中心线X与负载号角中心线Y的任意夹角,保证经反射折转的柱面波传输方向总是沿着负载号角中心线Y的方向。
如图8所示,传统号角适用折叠方式的结构示意图,由于没有经过波形转换器,因此其声波特性为球面波,在声波反射折转时,会产生振荡杂波导致声波间相互抵消,干涉。使传播效率大大降低,失真严重。
如图9和图10所示,本实用新型的折叠号筒具有线性耦合叠加功能。4个折叠号筒叠加组成的阵列,而相应的,可实现无干涉耦合叠加,有效提升声压级,扩大有效扩声距离。
如图11所示,本实用新型的折叠号筒的箱体可以制成梯形截面箱体,可以实现可调覆盖角度的功能。采用图11a所示的组合方式,多个折叠号筒平行叠加,可以实现窄角覆盖。采用图11b所示的组合方式,多个折叠号筒相互贴合,可以实现宽角覆盖。
本实用新型折叠号筒构成部件中,核心部件为声波反射器。声波反射器还包括上下盖板。上下盖板由厚度为10mm的铝合金板,经数控切割成型,其装配孔由数控机床精确定位钻孔,与反射板及左右侧板装配孔匹配。抛物面状反射板和左右侧板为铝合金拉伸型材,经剪切下料而成,其模具由数控加工而成。声波反射器有反射板和上下盖板,左右侧板由螺钉紧固装配而成,其翼板孔分别与喉管和负载号角的装配孔相匹配,由螺栓紧固连接。
梭形相位塞为聚脲树脂或铝合金压铸成型(详见ZL 201320153532.X)
负载号角为聚脲树脂或铝合金压铸成型,其水平扩散角可根据使用需求定制,垂直扩散角与箱体夹角匹配,以便系统组成阵列使用。
箱体材料为聚脲树脂+玻璃纤维吸塑成型。抗冲击、耐腐蚀,箱体可预留螺钉孔与机架(依据使用条件定制)组装成阵列,亦可加装背包带以适于单独使用。
箱体前面板预留孔与负载号角装配孔相匹配,由紧固螺栓连接成型。

Claims (8)

1.一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,包括箱体、固定在箱体表面的负载号角、和对称设置在箱体内的两套声源系统;每套声源系统包括依次连接的驱动器,与驱动器相连的喉管,和与喉管相连的声波反射器;声波反射器与负载号角相连,喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于零度,小于180度,声波反射器的反射面是一个抛物面。
2.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于30度,小于150度。
3.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A,夹角A大于30度,小于100度。
4.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述喉管的中心线X与负载号角的中心线Y呈一定夹角A是90度。
5.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述喉管中包括柱面波波形转换器。
6.根据权利要求5所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述柱面波波形转换器是植入喉管中的梭形相位塞。
7.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,所述抛物面的对称轴线与负载号角的中心线Y平行,所述喉管的中心线X经过所述抛物面的焦点,反射面与喉管相连。
8.根据权利要求1所述的一种扩声用折叠式号筒,其特征在于,所述声波反射器还包括,与反射面相连并沿负载号角中心线Y延伸的中间隔板,分别与反射面和中间隔板平行并等距相隔的侧板,侧板分别与喉管和负载号角相连。
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WO2019238901A1 (de) * 2018-06-15 2019-12-19 Sabik Offshore Gmbh Leichtes, effizientes nebelhorn für den einsatz in offshore windparks

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