CS244103B2 - Baffle with cardioid response - Google Patents

Description

Vynález se týká ozvučnice s charakteristikou kardioidního tvaru s dynamickým reprodul^tďem, který má kmta.cí cívku a sám o sobě obsahuje známý RC-člen, měnící fázi, přioom tento člen je napojen na membránu dynamického reproduktoru, přičemž zadní střena membrány Je spojená s vnějším akustickým polem.

V současné době se stále více používá směrovaných elektroakustických měrú-čů. Nejen přijímače zvuku - mikrofony, ale zvláště ozvučnice jsou vybaveny takovou alkistickou sítí - akustickými prvky, aby při nízkých kim<točt^ech bylo zajištěno nasměrovali systému·, zejména v takových případech, kdy rozměry měniče Jsou . menší než délka vlny. Směrové měniče maaí více předností před nesměrovými. Mezi ně patří ty, které sinžují sklon k ssm^buzenn, possyyuuí možnost výběru nasměrování zvuku, zoeníutí rušivé vlivy odražených zvukových vln a zvětšusrozumitelnost řeči.

Ozvučnice pro vysoké ktmtočty může být provedena v potřebných rozměrech, to znamená, ozvučnice odpovídá délce vlny, nas^^x^<^^^t^i^:í - orientování vzniká samo o sobě a nemusí být prováděno zvlášť. Na středních kmitočtech a ještě více na nízkých kmitočtech je délka vlny tak veliká, že nesmirování pomocí ozvučnice současných rozměrů nelze dosáHnoot.. K získání předozadní s^Oxo^oosí 9 až 10 dB při 10 Hz můžeme snadno spčííat, že je potřebná ozvučnice o rozměru 2 meti^y. Ozvučnice, která má směrovou íhhrraoetittiku kardioidního charakteru může předozadní stmělo vos t zaaissit se značně menšími rozměiry, přitom vzniká neko^k problémů, které poouití takových ozvučnic omeeuuí. Jako jeden z těchto problémů lze uvést pokles íhharaOťtistiOy závislosti akustického tlaku na tamtočtu u ozvučnice s kardinální Právě tak nepř^e^é je zjištění, že ideální

Ο^ΙΙ^ι! tvar směrové chaeaкOetistiOy se poruší, když je délka vlny srovnatelná s délkou akustické dráhy ozvučnice, to znamená, když , 4

Bfly přezkoumány tyto rušivé jevy uvedené v lieeratuře. Když bylo měřeno známé uspořádání кerditidíího tvaru podle své směfové chaaaaOetistiOy, byly zjištěny vedleeší, kmitočtově nezávvslé, rušivé vlivy.

Zmíněný problém je řešen vytvořením ozvučnice s kapnoHní íharajoerisťiktu podle vynálezu, která zajišťuje přímost tiky závislosti tlaku na kmitočtu, aby tak byla využita funkční šířka pásma a mohla být zaručena rovntmernost směrové chajaaOťeissiky. Bylo zjištěno, že příčinou těchto problémů je, že ozvučnice s ^гПШ! chaaaaOťtistikou má rozměry stavebních prvků porovnatelné s délkou vlny, což není žádoucí. Kromě toho bylo zjištěno, že tyto nežádoucí jevy lze tdlSranít vhodným gttιeetгickýo uspořádáním akustického štěrbinového systému, který vede do vnějšího akustického pole ozvučnice s karHoH^í a pouužIío dalšího štěrbinového systému.

vynálezu spočívá v tom, že první dutina napojená k zadní straně membrány reproduktoru přes akustický štěrbinový systém, rtjlUtovjíý prvním akustickým odporem a/nebo první akustickou hmotou, je spojena buž bezprostředně s vnějším akustickým polem a/nebo s druhou dutinou, přičemž tato druhá dutina je přes druhý akustický štěrbinový systém, rejlZtovjíý druhým akustickým odporem a/nebo druhou akustickou hmotou, spojena s vnějším akustickým polem tak, že otvory, vedoucí do vnějšího akustického pole, jsou umístěny na zadní straně ,nebo na boční stěně, poblíž jejích okrajů a vzdálenost mezi otvory je větší než polovina hloubky ozvučnice, nejlépe dvojnásobek hloubky ozvučnice.

Hloubka ozvučnice je оохШ1пХ 1,2krát větší a minimálně 0,4krát větší než ,šířka přední stěny ozvučnice.

Ozvučnice podle vynálezu, která vytváří nezkreslenou kmitočtovou a směrovou charakteristiku, je tvořena prvním akustickým Štěrbinovým systémem, který je umístěn na

v^třní přepážce, přičemž otvory prvního akustického Štěrbinového systému mjí stejné geometrické uspořádání jako otvory druhého akustického ětěrbiuvého systému, vytvořeného na zadní straně ozvučnice.

První akustický systém má nejméně dva otvory, které jsou spojeny nejméně přes·dvě. válcová tělesa s druhým akustickým Ště3?t>ij^(^^ým systémem, přičemž tento druhý akustický štěrbinový systém má nejméně jeden otvor, který ústí buá přímo nebo přes druhý akustický odpor do vnějSího akustického pole, přičemž válcová tělesa jsou částečně vsunuta do prostoru první dutiny a/nebo jsou částečně vysunuta do vnějšího akustického pole·

Válcová tělesa jsou vyplněna ma(^t^:Lál^¢^e₎ který tlumí zvuk.

Časová konstanta d^c. k^rá je určov^ána prvním akustickým odporem ^prvního akusti&ého štěrbinového systému a druhým akustickým odporem druhého akustického systému a hloubkou ozvučnice, splňuje podmínku:

d/c = Jt^C] + RgCC, + Cg)·

Časová konstanta d/c. která ja určována první akustickou hmotou prvního akustického štěrbinového systému a hloubkou ozvučiíc·, splňuje tyto podmínky:

^{1 )2} <· Mg CC, ₊ Cg).

Přednootí vynálezu je možnost poměrně jednoduše získat rovnoměrnou ctearatteistiku akustického tlaku a směrovou chharktttistits bez zvlnění, nezávislou na kmtočtu a bez zkreslení i v případech, kdy délka zvukové vlny je než dvojnásobek hloubky ozvučnice. Prává · ^ták lze zístot ^del3í ^oubto ozvučnice než u dosud zná^ch řeSezní, pttčimž lze dosáhnout větší šířky pádma a sinžit dolní hraMc! přenosného pásma.

Informace podávané o zvučící podle vynálezu · jsou jasnější, jejich srozumtelnost lepší, zvyšuje se odrazivost zvuku a zmaluje se nebe^pe^í akustické-zpětné vazby.

Vynález je podrobně popsán na základě výkresů, kde je na obr. 1 schemmaické znázornění dosud používané ozvučnice, obr. 2 měřené chhaaatetiзtity akustického tlaku na kmitočtu u o zvučíce, která je znázorněna na obr. 1, obr. 3 směrová ciharat¢t^kistita (změřená na jednom kmitočtu) ozvučnice, která je uvedena na obr. 1, obr. 4 schemaaické znázornění ozvučnice podle vynálezu, obr. 5 schéma tltktritaého náhradního zapooení ozvučnice uvedené na obr. 1, obr. 6 chharatetistity závislosti akustického tlaku na kmtočtu u ozvučnice s kaadioidní chhaaatteistitos, sestavené podle obr. f, obr. 7 směrová clшxrattfistita (měřená na jediom kmtočtu) ozvučnice s tardioidií chhaaatttistikos, zkonstruované podle vynálezu, obr. 8 další příklad provedení ozvučnice podle vynálezu, obr. 9 třetí příklad provedení · ozvučnice podle vynálezu a obr. 10 čtvrtý příklad provedení ozvučnice podle vynálezu.

Na obr. 1 je schéma dosud používané ozvučnice s k^rdi^^dní chaaaatetr.stitos·. D^i^im.cký reproduktor J, opatřený kmtací cívkou je uchycen na přední stšně ozvučnice,· jejíž šířka je ě. Dynamický reprodiuctor J má memerálш, která má průměr D a akustickou impedanci Z, blokovanou v přenosovém pásmu hmotou M.

K zadní stěně m^imt^iNány dynamického reproduktoru · přiléhá první dutina s akustickou kapacitou £. Do vnějšího akustického pole ústí první akustický štěrbinový systém £ charakte^zovaný prvním akustickým odporem R a první akustickou hmotou M,. Hloubka ozvuč nice je označena písmenem d,.

Na obr. 2 je uvedená tika · z^^^v:^losti akustického tm.točtu ozvučnU-ce z otej, • Na nízkých kmtočtrch (kolem 1 000 Hz) Je hladina akustického tlaku o 6 dB menší než na vysokých kmitočtech.

Na ob]?· 3 je uvedená směrová chaaratteistika ozvučnice z obr. Iv Z křivek je patrno, že tvar směrové charaktere tiky, zvláště v oblasti 2 000 Hz, je silně zkreslený.

Na obr· 4 je jeden z příkladů provedení ozvučnice podle vynálezu. Bynamický reproduktor J, je upevněn ne přední stěně ozvlčice, která má šířku S. Membrána dynamického reproduktoru J má průměr D a akustickou impedanci Z. K zadní straně membrány se přimyká první dutina £ o akustické kapaectě Cq . Mezi první dutinou £ a druhou dutinou 2 je vytvořen první akustický štěrbinový systém £, který je realizován prvním akustickým odporem R, a první akustickou hmotou . Druhý akustický štěrbinový systém ^realizovaný druhým akustickým odporem . a druhou akustickou hmotou Mg, ússí do vnějšího akustického pole.

Nezkreslené charlkteгrštiky závislosti akustického tlaku na kmtočtu a nezkreslené směrové charaktere tiky se dosáhne ze předpokladu, že vzdálenost £ mezi krajními stěrlinam ve svislém směru je rovna dvojnásobku hloubky d ozwučnice, nejméně však její polovině. Hloubka £ ozvučnice je zvolena tak, aby byla rovna šířce S přední stěny.

Výhodné je provedeeí, kdy vzdálenosti h, h mezi krajními štěrbinam ve svislém a vodorovném směru druhého akustického štěrbinového systému 2 jsou stejné a jsou rovny vzdálenostem .. & prvního akustického štěrbinového systému £, přičemž prvky prvního akustického štěrbinového systému £ mohou mít odlišné hodnoty a otvory (štěrbiny) mohou mt rozdílné průměry.

Ne obr. 5 je uvedeno náhradní elektrické schéma provedení z obr. 4. Impedance mernmrány dynam.ckého reproduktoru J, je označena Z, impedance druhé zvukové propussi 4.2- tato zvuková propust Z^ vlastně znamená impedanci zvukového záření štěrbinového systému ústícího do vnějšího zvukového prostoru. Aby tyle získána přesná kardioidní směrová charakter štika, která je všeobecně žádaná, je nutno, aby časová konstanta d/c, která přísluší k akustické obtokové dráze d, byla anelogická k výsledné časové konstantě Siena pro změnu fáze. Proto platí tento předpoklad:

• d/c = HjC^ + Rg(Cj + Cg).

Abychom získaai nebo nepřesnou karáto^ií směrovou chaalateristitu, musíme se od uvedené rovnice odchHt. . Základní a praktické zkoušky ukázaly, že pro získání lepších hodnot akustické hmoty platí místo rovno ti nerovnos. Pro tuto nerovnost platí nás sedu jící vztah:

a ,

- (-) > M^C1 + + Cg).

V praxi tyly získány dobré výsledky při těchto nerovnostech:

Rj . ^2 a « Mg·, často je Kg = 0 a = 0 .

Na obr. 6 je uvedená směrová cih ar a ker lstivá závislosti akustického . tlaku ne kmtočtu ozvučnice podle obr. 4. ' Oz^vuSnicr má stejné rozměry jako ozvučnice podle ob]?. 1. Také dynam.cký reproduktor £ je zkonstruován obdobně.

Uvedená charkkeri štika vykazuje menší sklon než charakterittita dosud používané orvučMce, ' zvláště v pásmu kolem 1 000 Hz.

Na Лг. 7 jsou uvedeny srnmrové Charakter štiky ozvučnice provedené podle obr. 4.

Směrová charakkeristika v pásmu kolem 2 000 Hz nemá tvar S, ale je to kardioidní křivka.

Na obr. 8 je další příklad ozvučnice provedené podle vynálezu. První akustický štěrbinový systém 4 je rovnoměrně rozložen po vntřní přepážce. Otvory vedoucí do vnějšího akustického pole Jsou umístěny na plášši. Hloubka ozvučnice £, Šířka S přední stěny, Je současně průměrem a vzdálenost mezi protilehlými Štěrbinami jh jsou uvedeny na obrázku.

Na obr. 9 je uveden delší příklad provedení ozvučnice podle vynálezu

První akustický štěrbinový systém £ je tvořen větším počtem otvorů a je zován prvním akustickým odporem ft, nebo první akustickou hmotou Mr , a je umístěn na vtiitřní straně čtyř válcových těles £.

Druhá dutina 2, je tvořena čtyřmi dutinami uvitř čtyř válcových těles £. Druhý akustický štěrbinový systém £ Je vytvořen na vnějších stěnách čtyř válcových těles 6, jež jsou v rovině se zadní stranou ozvučnice. Válcová tělesa £ zasal^uj do prostoru první dutiny £ o kapaectě £ . Je-li pouuito čtyřúhelníkové oz^čnice, pak pro obdobné vodorovné' i svislé sííje vzdálenost mezi středy válcových těles 6 v- vodorovném směru h' rovna vidál-nozti mezi středy válcových těles 6, ve svislém směru h.

Na obr. 10 je uveden dalěí příklad provedení ozvučnice. Do ozvučnice jsou zabudovány dva dynamické reproduktory £. Druhá dutina £ Je tvořena čtyřm. dutinami uimitř čtyř válcových těles £, jež jsou umístěny jednak v první dutině £, vyplněné vatou nebo pěnovou látkou a jednak prochází stěnou ozvučnice do vnějšího akustického pole. První akustický štěrbinový systém £ realizovaný prvním akustickým odporem R nebo první akustickou hmotou £ je umístěn na vnitřní straně čtyř válcových těles £. Druhý akustický štěrbinový systém 2. je realioovaný druhým akustickým odporem Rg a druhou akustickou hmotou Mg, je na vnější straně čtyř prázdných válcových těles <5. Také zde mezi středy válcových těles 6 ve vodorovném a svislém směru je výhodná, aby vzdálenosti tyly přibližně stejné.

s dynamickým reproduktorem, který má kmitatento člen je napojen na membránu, přičemž

Claims (7)

1 . OzvuČin.ce s kardioidní charakkeгittikzu cí cívku a obsahuje RC-člen ьЬпПс£ fázi, přitom zadní strana m^e^t^b^i^;ny je spojená s vnějším akustickým polem, vyznnčujjcí se tím, že první dutina (1), napojená k zadní straně membrány dynamického reproduktoru (3) přes první akustický Štěrbinový systém (4) reaizoovaný prvním akustickým odporem (R) a/nebo první akustickou hmotou (R) je spojená buá bezprostředně s vnějším akustickým polem a/nebo s druhou dutinou (2), přičemž tato druhá dutina (2) Je přes druhý akustický štěrbinový systém (5) realizovatelný druhým akustickým odporem (Rg) a/nebo druhou akustickou hmotou (Mg) spojena s vnějším akustickým polem tak, že otvory, vedoucí do vnějšího akustického pole jsou umístěny na zadní straně nebo na boční stěně, pobbíž jejich okorají a vzdálenost mezi otvory (h) Je větší než polovina hloubky (d) ozvučnice, nejlépe dvojnásobek hloubky (d) ozvučnice.

2.

1,2krát

Ozvučnice podle bodu 1 , vyznčující te tím, že její hloubka (d) je maxirélné větší a minimálně 0,4krát větší než Šířka (S) přední stěny ozvučnice.

Ozvučnice podle bodu 1 nebo 2, vyz^a^ící se tím, že první akustický štěrbinový systém (4) je uimstěn na vtótřní přepážce, přičemž otvory prvního akustického štěrbinového systému (4) mají stejné geometrické uspořádání jako otvory druhého akustického štěrbinového systému (5) vytvořeného na zadní straně ozvučnice.

3.

244103 6

4. Ozvuči^ce s kaniioidnC charakteristikou podle bodu 1 nebo 2, se tím, že první akustický štěrbinový systém (4) má nejméně dva otvory, které jsou spojené přes dvě válcová tělesa (6) s druhým akuatidým Štěrbinovým systémem (5), přičimž tento druhý akustický štěrbinový systém (5) má nejméně jeden otvor, který ústí bučí přímo nebo přes druhý akustický odpor (Rg) do vnějšího akistického pole, přičemž válcová tělesa (6) jsou částečně vsunuta do prostoru první dutiny (1) e/nebo částečně jsou vysunutá do vnějšího akuutického pole.

5. OzvičMce s kaardioidní chэrakCeriзtikou podle bodu 4, vyzmaauuící se tím, že < válcová tělesa (6) jsou vyplněna materiálem tlumícím zvuk.

6. Ozvuunice s kairSioidn chθtr^tteristikos podle některého z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že časová konstanta (d/c), která je určována prvním akustidým odporem (R) prvního akustického štěrbinového systámu (4) a druhým akustickým odporem (Rg) druhého akuutického štěrbinového systému (5) a hloubkou (d) ozvučnice splňuje podmínku:

d/c * + Cg)*

7. O zvuč jn.ee s charэtCtristikou podle některého z vý3e uvedených bodiů, vyzneauujcí se tím, že časová korní tanta (d/c), která je určována první akustickou hmotou (M|) prvního tkuuticktho štěrbinového systému (4) a hloubkou (d) splňuje tuto podmínkut š ( J⁾² > Mi ⁺ V ⁺