CN213522339U - 号角单元、号角组阵装置及发声装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种号角单元、号角组阵装置及发声装置，该号角单元包括：第一、第二声波导入管及声波叠加导出管包括平行设置第一、二梯形侧面与相对设置第一、二方形侧面，各横截面均为沿声波传导方向逐渐变大方形；第一声波导入管和第二声波导入管各自横截面小一端由方形过渡成圆形发声口；声波叠加导出管横截面大一端呈方形出声口；第一、二声波导入管横截面大一端与声波叠加导出管横截面小一端连接，第一、二声波导入管第一梯形侧面邻接成V形沟槽，第一、二声波导入管第二梯形侧面与声波叠加导出管第一、二方形侧面邻接，使声波从圆形发声口传入各声波导入管后在声波叠加导出管中叠加从方形出声口传出。通过上述方案，能提高声压级及指向性。

Description

号角单元、号角组阵装置及发声装置

技术领域

本实用新型涉及声学技术领域，尤其涉及一种号角单元、号角组阵装置及发声装置。

背景技术

现有技术中，高声压级声波装置的实现都是根据不同的声学指标要求分别进行不同的设计，每一款产品都要经过很大的变动经历较长的时间才可以完成，不仅费时费力，还浪费成本。往往一款产品设计完，如果需要新的指标又要进行新的设计，同时，鉴于空间的灵活性的限制，也很难设计体积很大的一体化设备来实现高效能、强声压级的声学设备，再者，每款不同指标的设备，很难统一维护和升级，互相之间的可持续性性能提高很差，高效能的声学设备在当今安防中越来越收到重视，但技术瓶颈很难突破，声压级已经到达了顶峰，很难再提升而导致声能设备迟迟不能大规模应用。

因此，在现有技术中，提高声压级是有待解决的问题。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种号角单元、号角组阵装置及发声装置，以提高声压设备的声压级的问题。

本实用新型的技术方案如下：

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种号角单元，包括：声波叠加导出管和至少一对声波导入管；每对声波导入管包括第一声波导入管和第二声波导入管；所述第一声波导入管、所述第二声波导入管及所述声波叠加导出管均包括平行设置的第一梯形侧面和第二梯形侧面与相对设置的第一方形侧面和第二方形侧面，且其三者的横截面均为沿声波传导方向逐渐变大的方形；

所述第一声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第一圆形发声口；所述第二声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第二圆形发声口；所述声波叠加导出管的横截面较大的一端形成有方形出声口；所述第一声波导入管的横截面较大的一端和所述第二声波导入管的横截面较大的一端均与所述声波叠加导出管的横截面较小的一端连接，且所述第一声波导入管的第一梯形侧面和所述第二声波导入管的第一梯形侧面邻接形成V形沟槽，所述第一声波导入管的第二梯形侧面和所述第二声波导入管的第二梯形侧面分别与所述声波叠加导出管的第一方形侧面和第二方形侧面邻接，以使相同两个声波信号分别从所述第一圆形发声口传入所述第一声波导入管和从所述第二圆形发声口传入所述第二声波导入管后在所述声波叠加导出管中发生叠加并从所述方形出声口传出叠加增强后的声波信号。

在一些实施例中，所述V形沟槽的夹角范围为15度至20度。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的深度在传入的所述声波信号的波长的一倍至两倍之间。

在一些实施例中，各对声波导入管对应的V形沟槽的夹角均相等，且所述声波叠加导出管的第一梯形侧面的两腰延长线夹角和第二梯形侧面的两腰延长线夹角均等于声波导入管对应的V形沟槽的夹角。

在一些实施例中，每对声波导入管的第一声波导入管和第二声波导入管对称设置，各对声波导入管的规格相同，以及各对声波导入管沿其V形沟槽的延伸方向排列设置。

在一些实施例中，各对声波导入管的第一声波导入管的第二梯形侧面的邻接所述声波叠加导出管的第二方形侧面的底边的长度之和等于所述声波叠加导出管的第二方形侧面的相应边的长度。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的横截面较大的一端通过其第一方形侧面和第二方形侧面同时延伸外扩并结合其第一梯形侧面和第二梯形侧面的配合延伸部分形成方形出声口。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的方形出声口的至少一边向外垂直延伸形成边沿部，所述边沿部用于将号角单元固定于外部装置。

根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种号角组阵装置，包括：多个如上述任一实施例所述的号角单元；各号角单元中声波叠加导出管的方形出声口的朝向相同且齐平设置。

根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种发声装置，包括：如上述任一实施例所述的号角单元、振动单元及控制单元；其中，所述号角单元的每个第一圆形发声口和每个第二圆形发声口各安装一个振动单元；所述控制单元用于输入同步控制信号至各振动单元，以使各振动单元产生相同的声波信号。

在一些实施例中，所述振动单元包括相位塞、短号角、压电陶瓷振膜、音膜以及共鸣发声腔体；

所述相位塞包括中轴部和多个肋片；相位塞中轴部的一端呈第一圆锥体形状，且另一端呈第二圆锥体形状；第一圆锥体的底与第二圆锥体的底完全对齐并相接，且第一圆锥体的高大于第二圆锥体的高；第二圆锥体的顶部用于粘结能够与所述第二圆锥体在锥度上相配合的音膜的中部；所述多个肋片立设于所述第一圆锥体侧面，且各所述肋片所在平面均与所述第一圆锥体的轴截面重合；每个所述肋片包括第一侧边、第二侧边及第三侧边，肋片的第一侧边沿所述第一圆锥体的侧面设置，每个肋片的第二侧边沿第二圆锥体的横截面的一边延伸设置，所有肋片的第二侧边形成的轮廓呈圆台侧面形状且与所述第二圆锥体的侧面在同一个锥面上，所有肋片的第三侧边能够延伸汇聚于一点形成包围所述第一圆锥体侧面的锥面轮廓；相邻两个肋片所在平面的夹角均为设定角度；

所述短号角包括声波约束部和外围部；所述声波约束部包括收缩部和圆筒部，所述收缩部的端口较细的一端和所述圆筒部的一端相接形成漏斗形状；所述收缩部的内周面围设于相位塞的所有肋片的第三侧边外侧，以在每相邻两个肋片之间形成一个声波传输通道；所述外围部围设于所述声波约束部外周以与所述共鸣发声腔体相配合形成用于容纳所述相位塞、所述音膜及所述压电陶瓷振膜的共鸣发声腔；所述相位塞的第二圆锥体的顶部粘结所述音膜的一侧中部；所述音膜的另一侧粘接所述压电陶瓷振膜的一侧陶瓷面中部；所述圆筒部的另一端与所述号角单元的圆形发声口相接以形成用于叠加声波的通道。

在一些实施例中，所述压电陶瓷振膜包括：圆形金属片和粘结于所述金属片的一侧表面的圆形压电陶瓷膜片；

所述压电陶瓷膜片的直径范围为26.55mm到37.55mm，所述金属片的直径范围28mm到39mm，其中，所述压电陶瓷膜片的直径小于所述金属片的直径；

所述压电陶瓷膜片的厚度范围为285μm～315μm，所述金属片的厚度范围为190μm～210μm。

在一些实施例中，所述相位塞包括：相邻两个肋片所在平面的夹角的角度范围为12度至18度；第一圆锥体的锥度范围为10度至16度。

本实用新型实施例的一种发声单元、号角组阵装置及发声装置，通过将高性能的声学效能设备，分解成单个的独立工作模块，并且将这种模块进行组阵，通过组阵可以灵活的实现各种不同需求的高声效威慑力和高声压级的多种声学设备，通过使用该声学设备可以无限制的提高声压级。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例的号角单元的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的号角组阵装置的结构示意图；

图3为声波叠加的示意图；

图4为本实用新型一实施例的发声装置的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的振动单元的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的相位塞的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例的共鸣发声腔体的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例的短号角的底部结构示意图；

图9为本实用新型一实施例的发声装置的频响曲线；

图10为本实用新型一实施例的级联的发声装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在声学中，多声源声汇聚有线源、曲线源和平面源等方式，通过强声点声源辐射声场是有一定的发散性的，并且不具有指向性的特点。而线源组合中的曲线性阵列特别适合远距离声辐射，具备覆盖面的优良指向性。对于锥形辐射器，其在频率较高且距离差为波长二分之一时，声波反相会出现相互抵消的情况。阵声源是多个声源中不同部分辐射的声波在自由场的远场叠加的结果。因此，本申请中，通过对声源的频段、振幅、辐射和反射角度的约束使点声源辐射呈指向性传输。

图1为本实用新型一实施例中号角单元的结构示意图。如图1所示，该号角单元，包括声波叠加导出管300和至少一对声波导入管；每对声波导入管包括第一声波导入管100和第二声波导入管200；所述第一声波导入管100、所述第二声波导入管200及所述声波叠加导出管300均包括平行设置的第一声波导入管的第一梯形侧面100a和第二梯形侧面100b与相对设置的第一方形侧面100c和第二方形侧面；第二声波导入管的第一梯形侧面200a和第二梯形侧面200b与相对设置的第一方形侧面200c和第二方形侧面；声波叠加导出管的第一梯形侧面300a和第二梯形侧面300b与相对设置的第一方形侧面300c和第二方形侧面；且其三者的横截面均为沿声波传导方向逐渐变大的方形。

所述第一声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第一圆形发声口110；所述第二声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第二圆形发声口；所述声波叠加导出管的横截面较大的一端形成有方形出声口310；所述第一声波导入管的横截面较大的一端和所述第二声波导入管的横截面较大的一端均与所述声波叠加导出管的横截面较小的一端连接，且所述第一声波导入管的第一梯形侧面和所述第二声波导入管的第一梯形侧面邻接形成V形沟槽120，所述第一声波导入管的第二梯形侧面100b和所述第二声波导入管的第二梯形200b侧面分别与所述声波叠加导出管的第一方形侧面300c和第二方形侧面300d邻接，以使相同两个声波信号分别从所述第一圆形发声口传入所述第一声波导入管和从所述第二圆形发声口传入所述第二声波导入管后在所述声波叠加导出管中发生叠加并从所述方形出声口传出叠加增强后的声波信号。

如图1所示，声波导入管可以为一对、两对或者三对等多种情况。第一声波导入管与第二声波导入管的以及声波叠加导出管均具有各自的第一梯形侧面、第二梯形侧面、第一方形侧面以及第二方形侧面，且每个结构中的第一梯形侧面可以与第二梯形侧面平行，第一方形侧面则可以与第二方形侧面相对。而相对第一方形侧面与第二方形侧面的各个边可以是对齐的。每个结构中的梯形可以与方形的侧面相连接。通过第一梯形侧面、第二梯形侧面、第一方形侧面以及第二方形侧面连接后构成的结构的横截面为矩形，并且从声波导入管到声波从声波导出管传出的位置的方形横截面是逐渐扩大的。并且，该号角单元通过在声波叠加导出管的前部对声波进行有效地集中，对声波进行了聚拢集束，致使声音可以集中在前部无限叠加，而不至于彼此之间相互抵消。

在号角单元中，第一声波导入管通过使用第一圆形发声口以降低声波在传输过程中的损耗，同样，第二声波导入管通过使用第二圆形发声口以降低声波在传输过程中的损耗。通过将第一声波导入管与第二声波导入管的侧面邻接沟槽，以按照声波频率的特征，将声音聚集在一点，并且将无用的声波进行了过滤。

在一些实施例中，所述V形沟槽的夹角范围为15度至20度。

其中，V形沟槽的夹角为第一声波导入管与第二声波导入管在声波叠加导出管处相连形成的夹角。V形沟槽的底部还可以是其它形状的，例如V形沟槽的底部还可以是带有一定弧度的底部呈现出底部带有弧度的V形。V形沟槽的夹角可以为15度、16度、17度、18度、19度或者20度等夹角范围内的任意角度。通过对V形沟槽的夹角进行设定，以此提高号角部件对声波的指向性，并进而减少声波在传递过程的损耗及消减。若出现V形沟槽的夹角过大的情况，则会导致第一声波导入管与第二声波导入管各自导入的声波出现抵消。因此，将V形沟槽的夹角设定在15度到20度内的角度，在频率范围为3.4kHz到3.8kHz的频段内，人耳可以听到的声波的声压级较高。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的深度在传入的所述声波信号的波长的一倍至两倍之间。

其中，声波叠加导出管的深度可以为传入的声波信号波长的1.1倍、1.2倍1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍或2.0倍等。例如，声波叠加导出管的深度可以为1.2倍。而不同的号角单元对应的不同频段的波长会对声音产生约束，因此，对于不同频段的声波，声波叠加导出管的长度可以根据声波频段的不同进行设置。波长叠加导出管的长度设置可以为传入的声波信号的波长的一倍至两倍之间。除了存在一对声波导入管的情况，还包括存在将多对声波导入管作为一个模块的情况，并且可以对多对声波导入管进行设置，使其提高声波的传输效果。

在一些实施例中，各对声波导入管对应的V形沟槽的夹角均相等，且所述声波叠加导出管的第一梯形侧面的两腰延长线夹角和第二梯形侧面的两腰延长线夹角均等于声波导入管对应的V形沟槽的夹角。

其中，号角单元可以存在多对声波导入管。由于声波传播是一个波动的过程，多束声波同时传播时会产生干涉现象，声场中会产生局部的声能量增强和减弱现象。所以通过调整不同声波的传播特性可以人为地控制传播的波形，进而使声场中的能量分布改变。这样既减少了传播过程中的几何衰减造成的能量损耗，又可以在目标方向上得到较高的声压级和能量，从而尽可能的提高能量利用率。

在一些实施例中，每对声波导入管的第一声波导入管和第二声波导入管对称设置，各对声波导入管的规格相同，以及各对声波导入管沿其V形沟槽的延伸方向排列设置。

其中，第一声波导入管和第二声波导入管可以是关于V形沟槽的中线进行对称设置，并且第一声波导入管的第一梯形侧面与第二声波导入管的第一梯形侧面可以对称设置，以使声波在传输的时候同时传输至声波叠加导出管，并且对称设置可以使其进行叠加的效果更好。每对声波导入管的规格相同，则可以表示声波导入管的大小、尺寸数据、形状、质量、体积相同，还可以表示每对声波导入管之间的V形沟槽的夹角均相同。并且，V形沟槽的延伸方向可以为垂直于声波叠加导出管的第一梯形侧面和第二梯形侧面的方向，使各对声波导入管在V形沟槽的延伸方向保持各对声波导入管均排列对齐。

图2为本实用新型一实施例中号角组阵装置的结构示意图。如图2所示，示例性地，在号角单元同时存在三对声波导入管的情况下，三对声波导入管的尺寸相同、V形沟槽的夹角相同，并且各对声波导入管沿垂直于声波叠加导出管的第一梯形侧面和第二梯形侧面的方向排列对齐。

在一些实施例中，各对声波导入管的第一声波导入管的第二梯形侧面的邻接所述声波叠加导出管的第二方形侧面的底边的长度之和等于所述声波叠加导出管的第二方形侧面的相应边的长度。

其中，各对声波导入管中的第一声波导入管的第二梯形侧面的和与声波叠加导出管的第二方形侧面相应边的长度相等，声波叠加导出管的第二方形侧面相应边为与第一声波导入管的第二梯形侧面连接的边。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的横截面较大的一端通过其第一方形侧面和第二方形侧面同时延伸外扩并结合其第一梯形侧面和第二梯形侧面的配合延伸部分形成方形出声口。

其中，方形出声口使声波可以在方形出声口处无限叠加，进而可以提高声压级并且级联每个模块存在两个前部号角让声音集中在了一点；图3为声波叠加的示意图，如图3所示，图3中的(a)表示声波在叠加过程中，声波之间交叠并且声波的指向性较差；图3中的(b)表示声波之间的相互叠加效果增强，并且具有更佳的指向性。由图3(b)可以表示，本实用新型可以使声波彼此之间减少相互抵消，并且形成的方形出声口可以将声波的传出效果更佳。

在一些实施例中，所述声波叠加导出管的方形出声口的至少一边向外垂直延伸形成边沿部，所述边沿部用于将号角单元固定于外部装置。

其中，将方形出声口向外垂直延伸成边沿部可以方便于固定在外部装置，并且在形成的边沿部分处设置多个螺孔，可以将其紧密的固定在外部装置上，以免在使用的过程中，号角单元在外部装置内出现晃动，使声波传递过程中消减。

如图2所示，根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种号角组阵装置，包括：多个如上述任一实施例所述的号角单元；各号角单元中声波叠加导出管的方形出声口的朝向相同且齐平设置。

其中，可以将各个号角单元的声波叠加到处管的方形出声口设置在同一方向，使其发出声波，并实现声波的增强。例如，可以将三个号角单元沿水平方向放置且三个号角单元的方形出声口朝向相同或者还可以将三个号角单元在竖直方向沿同一平面放置且三个号角单元的朝向保持相同。将多个号角单元进行组阵，可以方便在使用的过程中进行叠加使用。从而，通过对号角单元进行级联可以实现各种不同需求的高声效威慑力

图4为本实用新型一实施例发声装置的结构示意图。如图4所示，根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种发声装置，包括：如上述任一实施例所述的号角单元、振动单元及控制单元；其中，所述号角单元的每个第一圆形发声口和每个第二圆形发声口各安装一个振动单元；所述控制单元用于输入同步控制信号至各振动单元，以使各振动单元产生相同的声波信号。

其中，控制单元传输控制信号至振动单元，使振动单元中的压电陶瓷进行振动产生声波信号，并传输至号角单元中，在号角单元内将各振动单元传输的声波信号进行叠加，将叠加后的声波信号有指向性的进行传播。

图5为本实用新型一实施例的振动单元的结构示意图。如图5所示，所述振动单元包括相位塞、短号角、压电陶瓷振膜、音膜以及共鸣发声腔体；

图6为本实用新型一实施例的相位塞的结构示意图。如图6所示，所述相位塞包括中轴部10和多个肋片20；相位塞中轴部的一端呈第一圆锥体11形状，且另一端呈第二圆锥体形状；第一圆锥体11的底与第二圆锥体的底完全对齐并相接，且第一圆锥体11的高大于第二圆锥体的高；第二圆锥体的顶部用于粘结能够与所述第二圆锥体在锥度上相配合的音膜的中部；所述多个肋片20立设于所述第一圆锥体11侧面，且各所述肋片20所在平面均与所述第一圆锥体11的轴截面重合；每个所述肋片包括第一侧边、第二侧边21及第三侧边22，肋片的第一侧边沿所述第一圆锥体11的侧面设置，每个肋片的第二侧边21沿第二圆锥体的横截面的一边延伸设置，所有肋片的第二侧边21形成的轮廓呈圆台侧面形状且与所述第二圆锥体的侧面在同一个锥面上，所有肋片的第三侧边22能够延伸汇聚于一点形成包围所述第一圆锥体11侧面的锥面轮廓；相邻两个肋片所在平面的夹角均为设定角度；所述短号角包括声波约束部和外围部；所述声波约束部包括收缩部和圆筒部，所述收缩部的端口较细的一端和所述圆筒部的一端相接形成漏斗形状；所述收缩部的内周面围设于相位塞的所有肋片的第三侧边外侧，以在每相邻两个肋片之间形成一个声波传输通道；图7为本实用新型一实施例的共鸣发声腔体的结构示意图，如图7所示，所述外围部围设于所述声波约束部外周以与所述共鸣发声腔体相配合形成用于容纳所述相位塞、所述音膜及所述压电陶瓷振膜的共鸣发声腔；所述相位塞的第二圆锥体的顶部粘结所述音膜的一侧中部；所述音膜的另一侧粘接所述压电陶瓷振膜的一侧陶瓷面中部；图8为本实用新型一实施例的短号角的底部结构示意图，如图8所示，所述圆筒部的另一端与所述号角单元的圆形发声口相接以形成用于叠加声波的通道。

其中，由于相位塞中轴部的两个圆锥体的底完全对齐并相接，第一圆锥体的高大于第二圆锥体，第二圆锥体的锥度与粘结在第二圆锥体锥度的音膜相关；因此，第一圆锥体的锥度与第一圆锥体相关。相位塞的多个肋片之间具有均匀的间隔，以使声波可以从各个肋片之间挤压并传出，各个肋片的延长线的汇聚点还可以与第一圆锥体的锥角重合，通过肋片对声波进行导流，从而将声波汇聚到锥头，并且，肋片之间的对声波的挤压可以提高声波的声压级。除了通过肋片对声波挤压并进行传播，还可以使用棱柱设置声波通道。例如，相位塞的用于形成声波通道的肋片的形状可以呈四棱柱，与第二圆锥体相连的一端为第一矩形，且与第一圆锥体相连的一端为第二矩形，第一矩形与第二矩形平行，与中心体相对的面的形状呈梯形，梯形的上底与第二矩形的宽边重合，且下底与第一矩形的宽边重合，且梯形的中垂线的延长线汇聚于所述第一圆锥的锥角的顶点。

在一些实施例中，相邻两个肋片所在平面的夹角的角度范围为12度至18度。其中，相邻两个肋片的角度与声波频率相关，声波频率越大，相位塞的肋片得到夹角越小。相邻两个肋片所在平面的夹角的角度可以为12度、13度、14度、15度、16度、17度或18度等。例如，相邻两个肋片所在平面的夹角的角度为18度。

在一些实施例中，第一圆锥体的锥度范围为10度至16度。其中，相位塞的锥度范围为能够对人耳敏感频段声音的声波进行反射并同相位叠加的设定锥度范围。该锥度与第二圆锥体的锥度相关。第一圆锥体的锥度可以为10度、11度、12度、13度、14度、15度或者16度等其他角度。例如，第一圆锥体的锥度为10度。

而短号角的收缩部的侧壁与中轴线所呈夹角需要与相位塞的肋片的第三侧边与中轴线所成夹角相等，以达到在将相位塞放置在短号角内时，收缩部的内侧壁与相位塞可以紧密贴合在一起，在传递声波的过程中，声波不会从两者形成的声波传输通道外的其他位置传递出去；并且，还可以在内侧壁设置多个凹槽，在相位塞的外侧设置固定件，以使内侧壁的凹槽可以相位塞的固定件结合，达到对相位塞进行固定的目的。短号角放入相位塞的一端的外围部设置了固定硅胶垫的凹槽。短号角与共鸣发声腔体结合的一端可以紧密的接合在一起，使声波不会从两者接合处向外传播，并通过推动空气将声波进行传递并推动空气向外出射；并且在形成的空间内，容纳压电陶瓷片、音膜、硅胶垫以及相位塞。短号角通过减小声波单位辐射出口的面积、增加声波辐射出口的数量、约束声波辐射的角度来增加压缩比，从而达到提高声压级的目的。该振动单元可以保证声波的能量可以直接辐射出来，并且使辐射出来的能量的损耗极低，不会出现来回混响的情况，从而避免来回混响带来的时差，因为若存在时差会使声波叠加的过程声波未同时到达波峰无法达到声波叠加的最佳效果。

因此，针对根据人耳敏感频段的频率响应的振动时谐振储存能量特点，共鸣发声腔体的容积达到一定容积时实现最高声压级。通过谐振点在人耳敏感频段频率时波长所对应的相位塞锥度的设计可以实现对声波的反射及同相位的充分叠加。并且在谐振点频率的声波传输时在振动幅值峰值时实现叠加，避免了因相位相反而相互抵消能量的现象，进而有利于声波的轴向约束和传输。

在一些实施例中，所述压电陶瓷振膜包括：圆形金属片和粘结于所述金属片的一侧表面的圆形压电陶瓷膜片；所述压电陶瓷膜片的直径范围为26.55mm到37.55mm，所述金属片的直径范围28mm到39mm，其中，所述压电陶瓷膜片的直径小于所述金属片的直径；所述压电陶瓷膜片的厚度范围为285μm～315μm，所述金属片的厚度范围为190μm～210μm。

由于压电陶瓷膜片的直径小于金属片直径，因此，压电陶瓷膜片的直径可以为26.55mm，26.65mm，26.75mm，26.85mm，26.95mm，27.05mm，27.15mm，27.25mm，27.35mm，27.45mm 29.50mm，29.53mm，29.55mm，29.57mm，29.61mm，29.64mm，29.66mm，29.68mm，29.78mm，29.88mm，29.98mm，30,08mm或者30.18等。金属片的直径可以为28.12mm，28.22mm，28.34mm，28.45mm，28.53mm，28.55mm，28.67mm，28.79mm，28.85mm，29.15mm，29.28mm，31.56mm、31.58mm、31.60mm、31.63mm、31.67mm、31.69mm、31.71mm或者32.12mm等。或者还可以将压电陶瓷膜片的直径设置为29.75mm、29.77mm、29.79mm、29.82mm、29.84mm、29.85mm、29.88mm或者29.91mm；金属片的直径设置为30.23mm、30.25mm、30.27mm、30.30mm、30.31mm、30.33mm、30.36mm、30.38mm或者31.21mm等。压电陶瓷膜片的厚度可以设置为285μm、287μm、289μm、290μm、291μm、293μm、296μm或者299μm等；金属片的厚度可以设置为190μm、191μm、193μm、194μm、196μm、198μm、201μm或者203μm等。

示例性地，将压电陶瓷膜片的直径设置为29.53mm，金属片的直径设置为31.58mm或者压电陶瓷膜片的直径设置为29.77mm，金属片直径设置为31.21mm。压电陶瓷膜片的厚度设置为289μm，金属片的厚度设置为193μm。由于相位塞中轴部的两个圆锥体的底完全对齐并相接，第一圆锥体的高大于第二圆锥体，并且，第二圆锥体的锥度与粘结在第二圆锥体锥度的音膜相关；因此，第一圆锥体的锥度与第一圆锥体相关。相位塞的多个肋片之间具有均匀的间隔，以使声波可以从各个肋片之间挤压并传出，各个肋片的延长线的汇聚点还可以与第一圆锥体的锥角重合，通过肋片对声波进行导流，从而将声波汇聚到锥头，并且，肋片之间的对声波的挤压可以提高声波的声压级。除了通过肋片对声波挤压并进行传播，还可以使用棱柱设置声波通道。例如，相位塞的用于形成声波通道的肋片的形状可以呈四棱柱，与第二圆锥体相连的一端为第一矩形，且与第一圆锥体相连的一端为第二矩形，第一矩形与第二矩形平行，与中心体相对的面的形状呈梯形，梯形的上底与第二矩形的宽边重合，且下底与第一矩形的宽边重合，且梯形的中垂线的延长线汇聚于所述第一圆锥的锥角的顶点。

在一些实施例中，压电陶瓷振膜包括第一压电陶瓷膜片、第二压电陶瓷膜片以及金属片；第一压电陶瓷膜片与第二压电陶瓷膜片对称粘结在金属片的两侧。

其中，压电陶瓷振膜的金属片的一侧与第一压电陶瓷膜片粘结，金属片的另一侧与第二压电陶瓷膜片粘结，并且第一压电陶瓷膜片与第二压电陶瓷膜片的尺寸相同，并且第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片分别在金属片的两侧的黏接位置相互对称，以用于产生增加声波能量的力。

在一些实施例中，所述的振动单元，还包括：硅胶垫，垫设于所述短号角的外围部的周围边缘与所述音膜之间。

其中，提高压电陶瓷振膜的电压耐压特性来提高发声的声压级，配合尺寸正好的硅胶垫可保障压电陶瓷振膜在高电压工作状态下处于安全稳定的震动幅度范围内。在振动单元工作的情况下，由于音膜与相位塞会发生接触，虽然二者之间存在一定间隔，但是仍然会存在部分接触，并且其接触的比例变化会使频率特征发生变化，而硅胶垫的高度可以决定音膜与相位塞在工作过程中的接触比例。

在一些实施例中，所述硅胶垫的厚度范围为1.5mm～3mm。其中，硅胶垫的厚度可以为1.51mm、1.53mm、1.54mm、1.55mm、1.56mm、1.58mm、1.59mm、2.11mm、2.12mm、2.30mm、2.31mm等。在选择硅胶垫的高度的时候可以根据实际需要的频率特征进行选择，以达到所需声波的最佳效果。

在一些实施例中，所述音膜为纸质音膜，所述纸质音膜的质量为0.2×(1±5％)g。其中，纸质音膜的质量范围为0.2g×(1-5％)～0.2g×(1+5％)，即，纸质音膜的质量范围为0.19g～0.21g。例如，纸质音膜的质量可以为0.191g、0.193g、0.195g、0.197g、0.199g、0.201g或者0.203g等。并且，由于弹性模量、质量和顺性这单个特性可以决定声音的失真度以及频率响应的程度；通过对PVC音膜、高分子音膜以及纸质音膜的弹性模量、质量和顺性进行比较，可以得出在纸质音膜的质量为0.2×(1±5％)g的情况下，在与压电陶瓷振膜配套构成振动单元时声压级指标最高。若使用普通的音膜以及其他音膜，可以发现其对还原人声的失真度高。

通过对由图1所示的号角单元和图5所示的振动单元构成的发声装置所产生的效果进行测试。由图9所示，图9表示的是不同发声装置产生的频响曲线，其中，曲线1表示的是使用最佳参数的结构构成的最佳装置进行测试时产生的效果，例如，使用如图1所示的号角单元，对号角单元的各个参数进行设定，如V形沟槽的夹角、声波叠加导出管的深度等；与号角单元连接的振动单元为由设定尺寸和厚度的压电陶瓷振膜制成的压电陶瓷片、及设定角度的相位塞等。曲线2表示的是现有技术中的动圈喇叭产生的频率响应的变化。在达到人耳敏感的频段范围内，即图中的3kHz～5kHz可以看出，曲线1达到了峰值，而曲线2并未达到峰值；并且，在频率大于10kHz的情况下，曲线1不断上升，而曲线2则不断衰减。由图可知，曲线1表示的本实用新型的装置的灵敏度在1.1kHz频率后明显高出曲线2表示的动圈喇叭，且根据公式可知，设备的灵敏度高1个dB，则声压级(SPL，Sound Pressure Level)就会高1个dB。图中的曲线1和曲线2在频率为2kHz的情况下，两个发声装置产生的效果可以相差20dB，由此可以展示出本实用新型的巨大优势。此外，频率越高，则其指向性越好，而在频率4.3k处高出动圈喇叭25dB，则可以表示发声单元的频响特性就已经具备强指向性的特性了。因此，由图9可知，使用图1所示的号角单元可以根据声源的频段、振幅、辐射和反射角度的约束使点声源辐射呈指向性传输；并且可以将这种模块进行组阵，通过组阵可以灵活的实现各种不同需求的高声效威慑力和高声压级的多种声学设备，并且达到通过使用该声学设备可以无限制的提高声压级的目的。

为使本领域技术人员更好地了解实用新型，下面将以具体实施例说明本实用新型的实施方式。

首先在于将高性能的发声器进行模块化改造，将振动部件，外部号管设计成一个模块整体，这个模块整体是一个基本的组件，每个模块就是一个独立的可使用的设备，这个设备包含完整的一套控制电路、优化后的模块化发声单元(小型改造后的可以进一步组阵使用的单元)、外部需要经过特定的组阵号角设计。

如果需要更高的声压值效果，就将这种模块进行组合式安装排列，只用简单的进行平面化组阵后，每个组阵模块的能量可以自动在统一的一个发生面上进行累加，根据面声源的发声原理，这个发声面的面积原则上没有上限，只要空间够就可以大量的临时组阵安装空间，就可以无限制的提高整体的声效能强度。

首先形成单元整体模块，这种单元发声模块，将振动单元和前部号角进行设计，如下图：为了后期可以方便的叠加，需要将上面的对射组进行X2、X3或者X4的叠加，我们选择X3后，再组阵，这样方便后期的模块化处理。这种X3方式，即3个一组的设计后可以方便的多个不断联结组阵，可以形成模块。

图10为本实用新型一实施例的级联发声装置的结构示意图。如图10所示，并且，其单个就是一个独立的设备，也可以多个联结组阵使用，通过这种方式，可以灵活组阵，只需要按排列安装后，将组阵连接方式选择，就可以组阵大幅提高威慑力指数和效果。

综上所述，本实用新型实施例的号角单元、号角组阵装置及发声装置，通过将高性能的声学效能设备，分解成单个的独立工作模块，对最小发声单元根据声源的频段、振幅、辐射和反射角度的约束使点声源辐射呈指向性传输；并且将这种模块进行组阵，通过组阵可以灵活的实现各种不同需求的高声效威慑力和高声压级的多种声学设备，通过使用该声学设备可以无限制的提高声压级。

还需要说明的是，本实用新型中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本实用新型不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种号角单元，其特征在于，包括：声波叠加导出管和至少一对声波导入管；每对声波导入管包括第一声波导入管和第二声波导入管；所述第一声波导入管、所述第二声波导入管及所述声波叠加导出管均包括平行设置的第一梯形侧面和第二梯形侧面与相对设置的第一方形侧面和第二方形侧面，且其三者的横截面均为沿声波传导方向逐渐变大的方形；

所述第一声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第一圆形发声口；所述第二声波导入管的横截面较小的一端由方形横截面过渡形成有第二圆形发声口；所述声波叠加导出管的横截面较大的一端形成有方形出声口；所述第一声波导入管的横截面较大的一端和所述第二声波导入管的横截面较大的一端均与所述声波叠加导出管的横截面较小的一端连接，且所述第一声波导入管的第一梯形侧面和所述第二声波导入管的第一梯形侧面邻接形成V形沟槽，所述第一声波导入管的第二梯形侧面和所述第二声波导入管的第二梯形侧面分别与所述声波叠加导出管的第一方形侧面和第二方形侧面邻接，以使相同两个声波信号分别从所述第一圆形发声口传入所述第一声波导入管和从所述第二圆形发声口传入所述第二声波导入管后在所述声波叠加导出管中发生叠加并从所述方形出声口传出叠加增强后的声波信号。

2.如权利要求1所述的号角单元，其特征在于，所述V形沟槽的夹角范围为15度至20度。

3.如权利要求1所述的号角单元，其特征在于，所述声波叠加导出管的深度在传入的所述声波信号的波长的一倍至两倍之间。

4.如权利要求1所述的号角单元，其特征在于，各对声波导入管对应的V形沟槽的夹角均相等，且所述声波叠加导出管的第一梯形侧面的两腰延长线夹角和第二梯形侧面的两腰延长线夹角均等于声波导入管对应的V形沟槽的夹角。

5.如权利要求4所述的号角单元，其特征在于，每对声波导入管的第一声波导入管和第二声波导入管对称设置，各对声波导入管的规格相同，以及各对声波导入管沿其V形沟槽的延伸方向排列设置。

6.如权利要求5所述的号角单元，其特征在于，各对声波导入管的第一声波导入管的第二梯形侧面的邻接所述声波叠加导出管的第二方形侧面的底边的长度之和等于所述声波叠加导出管的第二方形侧面的相应边的长度。

7.如权利要求1所述的号角单元，其特征在于，所述声波叠加导出管的横截面较大的一端通过其第一方形侧面和第二方形侧面同时延伸外扩并结合其第一梯形侧面和第二梯形侧面的配合延伸部分形成方形出声口。

8.如权利要求1所述的号角单元，其特征在于，所述声波叠加导出管的方形出声口的至少一边向外垂直延伸形成边沿部，所述边沿部用于将号角单元固定于外部装置。

9.一种号角组阵装置，其特征在于，包括：多个如权利要求1至8任一项所述的号角单元；各号角单元中声波叠加导出管的方形出声口的朝向相同且齐平设置。

10.一种发声装置，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一项所述的号角单元、振动单元及控制单元；其中，所述号角单元的每个第一圆形发声口和每个第二圆形发声口各安装一个振动单元；所述控制单元用于输入同步控制信号至各振动单元，以使各振动单元产生相同的声波信号。

11.如权利要求10所述的发声装置，其特征在于，所述振动单元包括相位塞、短号角、压电陶瓷振膜、音膜以及共鸣发声腔体；

所述相位塞包括中轴部和多个肋片；相位塞中轴部的一端呈第一圆锥体形状，且另一端呈第二圆锥体形状；第一圆锥体的底与第二圆锥体的底完全对齐并相接，且第一圆锥体的高大于第二圆锥体的高；第二圆锥体的顶部用于粘结能够与所述第二圆锥体在锥度上相配合的音膜的中部；所述多个肋片立设于所述第一圆锥体侧面，且各所述肋片所在平面均与所述第一圆锥体的轴截面重合；每个所述肋片包括第一侧边、第二侧边及第三侧边，肋片的第一侧边沿所述第一圆锥体的侧面设置，每个肋片的第二侧边沿第二圆锥体的横截面的一边延伸设置，所有肋片的第二侧边形成的轮廓呈圆台侧面形状且与所述第二圆锥体的侧面在同一个锥面上，所有肋片的第三侧边能够延伸汇聚于一点形成包围所述第一圆锥体侧面的锥面轮廓；相邻两个肋片所在平面的夹角均为设定角度；

所述短号角包括声波约束部和外围部；所述声波约束部包括收缩部和圆筒部，所述收缩部的端口较细的一端和所述圆筒部的一端相接形成漏斗形状；所述收缩部的内周面围设于相位塞的所有肋片的第三侧边外侧，以在每相邻两个肋片之间形成一个声波传输通道；所述外围部围设于所述声波约束部外周以与所述共鸣发声腔体相配合形成用于容纳所述相位塞、所述音膜及所述压电陶瓷振膜的共鸣发声腔；所述相位塞的第二圆锥体的顶部粘结所述音膜的一侧中部；所述音膜的另一侧粘接所述压电陶瓷振膜的一侧陶瓷面中部；所述圆筒部的另一端与所述号角单元的圆形发声口相接以形成用于叠加声波的通道。

12.如权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述压电陶瓷振膜包括：圆形金属片和粘结于所述金属片的一侧表面的圆形压电陶瓷膜片；

所述压电陶瓷膜片的直径范围为26.55mm到37.55mm，所述金属片的直径范围28mm到39mm，其中，所述压电陶瓷膜片的直径小于所述金属片的直径；所述压电陶瓷膜片的厚度范围为285μm～315μm，所述金属片的厚度范围为190μm～210μm。

13.如权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述相位塞包括：相邻两个肋片所在平面的夹角的角度范围为12度至18度；第一圆锥体的锥度范围为10度至16度。

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