CZ20003591A3

CZ20003591A3 - Acoustic apparatus

Info

Publication number: CZ20003591A3
Application number: CZ20003591A
Authority: CZ
Inventors: Henry Azima
Original assignee: New Transducers Limited
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2001-01-17
Also published as: GB2350008B; NZ506731A; AU2947199A; NO20004921D0; TW475340B; EA200001016A1; ID27055A; EA003215B1; PL343115A1; AR018832A1; GB2350008A; CO4830489A1; HUP0102859A2; CN1143593C; ATE294492T1; KR20010042428A; EP1068770B1; GB0020986D0; EP1068770A1; BG104810A

Abstract

Acoustic device comprising a member relying on bending wave action with beneficial distribution of resonant modes thereof, wherein the member has its acoustically active area at least partly bounded by means having a substantially restraining nature in relation to bending wave vibration. Operation can be below coincidence, or above if desired for active acoustic device further having beneficial location of bending wave transducer means determined with reference to and taking account of such bounding means.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká akustických zařízení, typu obsahujícího akustický vyzařovací člen spočívající na činnosti ohybových vln a výsledných povrchových vibracích k vytváření akustického výstupu.The present invention relates to acoustic devices of the type comprising an acoustic radiator based on the operation of bending waves and the resulting surface vibrations to produce an acoustic output.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Z patentového spisu US-A-3,247,925 na jméno WARNAKA je znám nízkofrekvenční reproduktor sestávající 2 mimořádně tuhého panelu, jehož obvodové okraje jsou přišroubovány nebo přitmeleny k tuhému rámu, který nese běžný hlasový cívkový měnič, který přenáší energii ohybových vln do středu panelu. Toto nízkofrekvenční reproduktorové zařízení prý pracuje úplně nad koincidenčním kmitočtem ohybových vln.US-A-3,247,925 to WARNAKA discloses a low-frequency loudspeaker consisting of 2 an extremely rigid panel whose peripheral edges are bolted or bonded to a rigid frame that carries a conventional voice coil changer that transmits bending wave energy to the center of the panel. This low-frequency loudspeaker device is said to work completely above the coincidence bending wave frequency.

Také je znám ze spisu US-A-596,733 na jméno BERTAGNI reproduktor, mající membránu, vytvořenou deskovitým členem z lehčeného polystyrenu, majícím předpjatou přední stranu a zadní stranu nepravidelného tvaru nebo obsahující nepravidelný tvar.It is also known from US-A-596,733 in the name of BERTAGNI a loudspeaker having a membrane formed by a cellular polystyrene plate-like member having a biased front side and a back side of an irregular shape or comprising an irregular shape.

Objevné vysvětlení týkající se akustických zařízení spočívajících na činnosti ohybových vln, bez problému obecně považované za typ rezonančního panelu, je dáno mezinárodní patentovou přihláškou WO97/09842, zahrnující zlepšení nebo optimalizování akustického výkonu podle parametrů panelu,An inventive explanation regarding acoustic devices based on bending wave activities, without a problem generally considered as a type of resonant panel, is given by international patent application WO97 / 09842, including improving or optimizing acoustic performance according to panel parameters,

4 4 44444 44 44 44444 44 4

444 4444444 4444

444 4 »44 44 44 44 zahrnující geometrii a tuhost v ohybu, zejména zahrnující provoz výhodný v koincidenčním kmitočtu nebo pod koincidenčním kmitočtem. Příslušné geometrické parametry zahrnují proporce nebo poměry stran panelů jako takových, včetně panelů pro použiti jako pasivní akustická zařízení. Parametry tuhosti (tuhostí) v ohybu mohou být výhodně v interakci s geometrickými parametry, včetně jejich anizotropie, například k různé tuhosti v ohybu nebo mohou být rozložitelné k hlavní konstantě podél os zahrnutých geometrických tvarů, pro uskutečnitelné odchylky poměrů takových tvarů. Přednostní polohy umístění měničů aktivních akustických zařízení dovnitř panelového členu mají výhodně úměrně vymezené souřadnice. Ostatní plošná rozložení tuhosti v ohybu mohou výhodně přispívat k poskytnutí dalších výhodných poloh umístění měničů, například v geometrických středech a/nebo v těžištích, vi2 mezinárodní patentovou přihlášku W098/00621, včetně spojení shora uvedené činnosti ohybových vln s další akusticky relevantní pístovou činností. Akustický provoz je popsán a nárokován alespoň v mezinárodní patentové přihlášce WO97/09842, jak pro celé panely, tak jenom pro jejich akusticky aktivní části.444 4 »44 44 44 44 including geometry and bending stiffness, in particular including operation advantageous at or below the coincidence frequency. Appropriate geometric parameters include proportions or aspect ratios of the panels as such, including panels for use as passive acoustic devices. The flexural stiffness (s) parameters may preferably interact with geometric parameters, including their anisotropy, for example, to different flexural stiffness, or may be degradable to a major constant along the axes of the geometric shapes involved, for practically deviating ratios of such shapes. Preferred positions for positioning the acoustic transducers of the active acoustic devices within the panel member preferably have proportionally defined coordinates. Other diffractive bending stiffness distributions may advantageously contribute to providing other advantageous locations of transducer locations, for example at geometric centers and / or center of gravity, including International Patent Application WO98 / 00621, including the combination of the above bending wave action with other acoustically relevant piston action. Acoustic operation is described and claimed in at least international patent application WO97 / 09842, both for the whole panels and only for the acoustically active parts thereof.

Na základě intuice, naše současná specifická analýza a konstrukční metodologie, pro taková akustická zařízení spočívající na činnosti ohybových vln, byla hlavně soustředěna na celé panely, jejichž okraje jsou zcela nebo v podstatě bez vibrací, při akusticky relevantní požadované činnosti ohybových vln, včetně lehkého okrajového tlumení. Tento vynález vychází z překvapujících výsledků dalších kontraintuítivních úvah, výzkumů a experimentů.Based on intuition, our current specific analysis and design methodology, for such acoustic devices based on bending wave activities, was mainly focused on entire panels whose edges are wholly or substantially vibration free, at the acoustically relevant desired bending wave activity, including the light edge attenuation. The present invention is based on the surprising results of other contra-intuitive considerations, research and experiments.

• · · • · · « «·>• · · · · · «« ·>

« · «»«>««·· • · · · «··« • ··· ·· ·· «·· ·>>>>>>> • • · · · · ·

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Určité základní požadavky se stále používají a mají hluboký technologicko vynálezecký význam, zejména pro člen akustického zařízení, který prochází příčně jeho tloušťkou a je schopen uchovat ohybové vlny ve své logicky vyplývající akusticky aktivní oblasti, t.j. základní požadavek, pro něž je zde nazýván rezonančním akustickým členem nebo panelem, a pro takové parametry jako jsou geometrické parametry a pro ohybovou tuhost, které mají mít konstantní hodnoty s výsledným rozložením přirozené vibrace pomocí ohybových vln uvedeného Členu, který je účinný nebo výhodný pro dosažení požadovaného nebo přijatelného akustického provozu tohoto zařízení nad rozsahem příslušného kmitočtu, t.j. další požadavek na rezonanční akustický člen nebo panel této přihlášky. Specifická provedení tohoto vynálezu dodatečně vytvářejí prostředky poskytující podstatné omezení vibrací ohybových vln, typicky v okrajích, na obvodu nebo dalších okrajových částech takového členu nebo panelu nebo jejich akusticky aktivní oblasti, a které jsou dále typicky schopné provozu alespoň částečně pod koincidenčnlm kmitočtem. Výraz, „podstatné omezení, jak je zde použit, záměrně zahrnuje větší omezení alespoň části (částí) okraje (okrajů) tohoto členu, než je specificky uvedeno v patentové přihlášce WO97/09842, zejména jak rozsahu okraje, tak účinného zatížení, uchycení nebo účinku účinného uzemnění.Certain essential requirements are still in use and have a profound technological and inventive significance, especially for an acoustic device that passes transversely through its thickness and is able to retain bending waves in its logically resulting acoustically active region, ie the basic requirement for which it is referred to herein as a resonant acoustic element or a panel, and for such parameters as geometrical parameters and bending stiffness, to be constant with the resultant natural vibration distribution by the bending wave of said member effective or advantageous to achieve the desired or acceptable acoustic operation of the device above the frequency range , i.e., a further request for a resonant acoustic member or panel of the present application. Specific embodiments of the invention additionally provide means to substantially reduce bending wave vibrations, typically at the edges, at the periphery, or other peripheral portions of such a member or panel, or an acoustically active region thereof, and which are further typically capable of operating at least partially below the coincidence frequency. The term, "substantial limitation, as used herein, intentionally includes a greater limitation of at least a portion (s) of the edge (s) of this member than is specifically disclosed in patent application WO97 / 09842, in particular both the extent of the edge and the effective load, attachment or effect. effective grounding.

Existují dva pohledy, účinky nebo vynálezecké aspekty, které se zdají výhodné k posouzení týkajícího se takového podstatného okrajového a plošného, mezního a obvodového omezení.There are two views, effects, or inventive aspects that seem advantageous for judgment regarding such substantial marginal and areal, boundary and circumferential constraints.

Jedním pohledem je, Že omezení a redukce dostupných ohybových vln vibračního, okrajového a obvodového a mezníhoAt a glance, the limitation and reduction of the available bending waves of the vibration, marginal and peripheral and boundary

- 4 • · · · « · · · ·· *· pohybu členu(v porovnáni se specifickým popisem v přihlášce W097/09842), může vytvářet výhodné složeni dosaženého akustického výstupu z energie vibračních ohybových vln zpět do akusticky aktivní oblasti. . Druhým pohledem je, že akusticky relevantní a účinné přirozené vidy působení rezonančních ohybových vln budou různé (v porovnání se specifickým popisem v přihlášce WO97/09842), z důvodu omezení a potlačení vibračního pohybu ohybových vln na okraji(okrajích) a obvodu a ohraničení tohoto Členu, a tak se účinně redukují a eliminují přínosy z nejnižších rezonančních vidů, které by byly aktivní, jestliže okraje a obvod a ohraničení akusticky účinné oblasti tohoto členu by byly tak bez rozložení ohybových vln, jak je specificky uvedeno v přihlášce W097/09842, a nastává redukce a podstatné potlačení rezonančních vidů včetně kroucení.The movement of the member (as compared to the specific description in WO97 / 09842) may produce an advantageous composition of the achieved acoustic output from the vibratory bending wave energy back to the acoustically active region. . The second view is that the acoustically relevant and effective natural modes of action of the resonant bending waves will be different (compared to the specific description in WO97 / 09842), to limit and suppress the vibration movement of the bending waves at the edge (s) and perimeter and boundary of this member. thus effectively reducing and eliminating the benefits of the lowest resonant modes that would be active if the edges and perimeter and boundaries of the acoustically effective region of this member were as free of bending wave distribution as specifically disclosed in WO97 / 09842, and occurs reduction and substantial suppression of resonant modes including twisting.

Jako důsledek jmenovitě méně početného nebo méně bohatého obsahu akusticky aktivních a relevantních vidů rezonančních ohybových vln může být dán příklad pro zjednodušenou analogii a analýzu, založené na ekvivalentních jednoduchých paprscích, přičemž se bere v úvahu interakce, pokud jde o zahrnutí vidů rezonanční desky, které vzhledem ke každému paprsku začínají při kmitočtu rezonančních vidů fl, spíše než fO, a dále „ztracené spojené vidy zahrnující kmitočty fO, ale se zajímavými a výhodnými účinky, dostupnými stejnoměrnosti vzdáleností přímo a spojeně přirozených rezonančních vidů, zahrnujících kmitočty fl.As a consequence, namely the less numerous or less rich content of acoustically active and relevant resonant bending wave modes, an example may be given for simplified analogue and analysis based on equivalent single beams, taking into account interactions with respect to including resonant plate modes that for each beam, they begin at a resonant mode frequency f 1 rather than f0, and "lost coupled modes including f0 frequencies, but with interesting and advantageous effects, available by uniformity of distances directly and conjugate natural resonant modes including f 1 frequencies.

Jsou zde četná rozvětvení, a mohou být výhodná, včetně dosažitelnosti zlepšené akustické účinnosti přeměny energie a/nebo často velmi výhodně zvýšeného rozsahu kandidátských podoblastí pro uskutečnitelné a optimální polohy měničů, alespoň, jak je určeno analýzou mechanické impedance, jak je vysvětleno v současně vyřizované mezinárodní patentové vzhledem ke uspořádaných • · • · ··* *There are numerous branches, and may be advantageous, including the achievement of improved acoustic energy conversion efficiency and / or often very advantageously an increased range of candidate sub-regions for feasible and optimal transducer positions, at least as determined by mechanical impedance analysis, as explained in the current international patented due to arranged • · • · ·· * *

- 5 «>- 5 «>

• * * · • · · ··· · · · • · · · · · ··· · «· ·· přihlášce PCT/GB99/00404, a/nebo typicky v mnohem větším rozsahu uskutečnitelnosti plošných tvarů a proporcí uvedených členů, jak je uvedeno příkladem pro izotropní tuhost v ohybu, právě asi v poměru stran 1 : 1 až asi 1:3a větším, a/nebo uskutečnitelnosti akustického výkonu pro materiály panelového členu nižší vlastní tuhosti v ohybu alespoň jako účinného celkového vyztužení přispěním od jeho okrajového a obvodového a ohraničujícího omezení, a/nebo¹ schopnosti týkající reproduktorového členu s vysokým výkonovým výstupem pro provedení reproduktorů, což vše je zahrnuto, když takové omezení může poskytnout podstatné zatížení, ať už na základě vlastního uzemnění, nebo jak je dále praktické skutečným připevněním do tužšího a masivnějšího nosiče nebo jiným způsobem pro velké zatížení.PCT / GB99 / 00404, and / or, to a much greater extent, the feasibility of planar shapes and proportions of said members, as exemplified for isotropic bending stiffness, just about 1: 1 to about 1: 3 and greater, and / or the feasibility of acoustic power for panel member materials of lower inherent bending stiffness at least as an effective overall reinforcement by contributing from its peripheral and circumferential and boundary limitation, and / or ¹ capability of a high power loudspeaker member for loudspeaker design, all of which is included when such limitation can provide a significant load, either by grounding itself or as further practical by actually mounting in a stiffer and a more massive carrier or other heavy duty method.

Významnou výhodou tohoto vynálezu je, že jsou vytvořena nová a výhodná akustická zařízení s rezonančním, panelem, včetně aktivních akustických zařízení, jako jsou reproduktory, s významným zjednodušením výroby, jako zařízení typu s robustním snadno montovatelným panelem, zejména na vyšší úrovni vzhledem k akustickým zařízením specificky znázorněným a popsaným v mezinárodní patentové přihlášce WO97/09842.A significant advantage of the present invention is that new and advantageous acoustic devices with a resonant panel are provided, including active acoustic devices such as loudspeakers, with significant simplification of production, as devices with a robust easy-to-install panel type, especially at a higher level relative to acoustic devices. specifically depicted and described in International Patent Application WO97 / 09842.

Podle jednoho aspektu tohoto vynálezu je vytvořeno panelové akustické zařízení, spočívající na činnosti ohybových vln, které je schopno provozu pod koincidenčnim kmitočtem, a obsahující člen poskytující uvedený akustický provoz z důvodu výhodného rozložení rezonančních vidů činnosti ohybových vln v tomto zařízení, přičemž tento člen má svou akusticky aktivní oblast alespoň částečně ohraničenou prostředky, majícími v podstatě omezující vlastností vzhledem k vibracím ohybových vln.According to one aspect of the present invention there is provided a bending wave panel acoustic device capable of operating below the coincidence frequency and comprising a member providing said acoustic operation for the advantageous distribution of bending wave resonance modes in the apparatus, the member having its an acoustically active region at least partially delimited by means having a substantially limiting property relative to bending wave vibrations.

Podle druhého aspektu tohoto vynálezu je vytvořeno aktivní akustické zařízení, obsahující člen, spočívající na činnosti • · φφφφφ»· • · φ ΦΦΦΦΦΦ·Φ • φ φφφ φφφφ ·· φ φφφ φφ φφ φφ ohybových vln, s výhodným rozložením jejich rezonančních vidů a s výhodným umístěním měničů ohybových vln, přičemž tento Člen má svou akusticky aktivní oblast alespoň částečně ohraničenou prostředky, majícími v podstatě omezující vlastnosti vzhledem k vibracím ohybových vln, a umístění svých měničů vymezené vzhledem k uvedeným ohraničujícím prostředkům a beroucí v úvahu tyto ohraničující prostředky.According to a second aspect of the present invention, there is provided an active acoustic device comprising a member based on the operation of bending waves, with a favorable distribution of their resonant modes, and with a preferred distribution of their resonant modes. by positioning the bending wave transducers, said member having its acoustically active region at least partially bounded by means having substantially limiting properties relative to the bending wave vibrations, and positioning its transducers delimited with respect to said bounding means and taking into account such bounding means.

Celkový obvod akustického členu tohoto zařízení, nebo jenom jeho část, menší než celý obvod tohoto členu, může být v podstatě omezen nebo upnut, například obdélníkový panel může být omezen nebo upnut na jednom nebo několika, nebo až na všech svých bočních okrajích. Může to být užitečné jako praporové upevnění poskytující uvedené podstatné omezení na jedné straně s akusticky aktivní oblastí procházející skrze ni, nebo jako upevnění na dvou stranách, které mohou být rovnoběžné a mohou poskytnout uvedené podstatné omezení s akusticky aktivní oblastí mezi tímto upevněním a omezujícími stranami, a mohou usnadnit výrobu až k úplně utěsněnému nebo jenom k vysoce selektivně odvětranému reproduktoru s membránou, například u zařízení se středně vysokým kmitočtem. Plně nebo téměř plně utěsněná membrána umožňuje vyrobení takzvaného reproduktoru s nekonečnou ozvučnicí, pro zvládnutí a řízení zpětného akustického vyzařování, který by jinak mohlo být škodlivé při středních až nízkých kmitočtech.The total perimeter of the acoustic member of the device, or only a portion thereof, smaller than the entire perimeter of the member may be substantially constrained or clamped, for example, a rectangular panel may be constrained or clamped at one or more or all of its side edges. This may be useful as a flag fixation providing said substantial limitation on one side with the acoustically active region extending therethrough, or as a fixation on two sides which may be parallel and may provide said substantial limitation with the acoustically active region between said fixation and the limiting sides, and can facilitate production up to a fully sealed or only highly selectively ventilated loudspeaker with a diaphragm, for example in a medium-frequency device. A fully or almost fully sealed diaphragm makes it possible to produce a so-called infinite baffle loudspeaker to handle and control back acoustic radiation, which could otherwise be harmful at medium to low frequencies.

Plné podstatně omezující nebo upínající rámy také umožňují konstrukci skupiny reproduktorů, která bude více předvídatelná v mechanickém smyslu, společně s usnadněním výroby skupiny reproduktorů, která má poměrně robustní konstrukci (ve srovnání s reproduktorem s rezonančním panelem, kde jsou okraje panelu v podstatě volné nebo jsou zavěšeny jenom lehce tlumícím způsobem).Full substantially limiting or clamping frames also allow the construction of a loudspeaker group that is more predictable in a mechanical sense, along with facilitating the manufacture of a loudspeaker group that is relatively robust in construction (compared to a resonant panel loudspeaker where the panel edges are substantially free or suspended only in a slightly damping way).

4 4 • • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 · 4 · • 4 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • • • 4 • 4 4 4 • 44 44 • 44 44 4· 4 · 44 44

Podstatného omezení nebo upnutí obvodové části (částí) nebo okraje (okrajů) akustického členu se může dosáhnout jakýmkoliv požadovaným způsobem, například bezprostředním upevněním okraje (okrajů) k silnému rámu nebo podobně, lepidlem nebo mechanickými prostředky, například zahrnujícími upnutí okraje (okrajů) mezi členy rámu. Omezení nebo upnutí požadovaného okraje se také může dosáhnout technikou odlévání (jako je vstřikovací lití plastových materiálů) vytvářením okrajů tohoto členu s integrálně nebo integrované zesílenými obvodovými částmi o dostatečné tuhosti, pro omezení pohybu okrajů akustického členu. Jako opatření může být vhodné současné odlévání akustického členu a zesíleného okraje. Takové techniky odlévání mohou být obzvláště vhodné tam, kde je akustický člen vytvořen jako jeden kus, a může být snadno dosažitelný hospodárným způsobem.Substantial restriction or clamping of the peripheral portion (s) or edge (s) of the acoustic member may be achieved in any desired manner, for example by immediately attaching the edge (s) to a thick frame or the like, with adhesive or mechanical means, e.g. frame. The limitation or clamping of the desired edge can also be achieved by a casting technique (such as injection molding of plastic materials) by forming the edges of the member with integrally or integrated thickened peripheral portions of sufficient stiffness to limit the movement of the edges of the acoustic member. As a measure, simultaneous casting of the acoustic member and the thickened edge may be appropriate. Such casting techniques may be particularly suitable where the acoustic member is formed in one piece and can be easily achieved in an economical manner.

Podstatné omezení nebo upnutí se také může použít k vymezení jednoho akustického členu v rámci jiného většího akustického členu. Takový velký akustický panel určený k provozu při středním nebo nízkém kmitočtu může být odlitý tak, že zahrnuje menší akustický panel určený k provozu při vysokém kmitočtu a je vymezen prostředními výztužnými žebry.A substantial restriction or clamping can also be used to define one acoustic member within another larger acoustic member. Such a large acoustic panel to be operated at medium or low frequency may be cast such that it includes a smaller acoustic panel to be operated at high frequency and is defined by intermediate reinforcing ribs.

Provoz podstatného omezení nebo upnutí může být určen k uvedení mechanické 2akončovací impedance, určené k řízení doby dozvuku v akustickém členu, jako pomoc k řízení kmitočtové odezvy tohoto členu, možná speciálně při nižších kmitočtech.Substantial limitation or clamping operation may be intended to provide a mechanical 2-terminating impedance designed to control the reverberation time in the acoustic member as an aid to control the frequency response of that member, possibly especially at lower frequencies.

Proporce vhodných panelových členů mohou být jako nebo mohou být podstatně odlišné od specifického vysvětlení podle patentové přihlášky W097/09842, vzhledem ke změnám jednotlivých tvarů. Například v podstatě obdélníkové rezonanční panelové členy v podstatě izotropní tuhosti v ohybu by mohly mít poměry stran menší než 1 : 1,5, než je obecně uvedeno v uvedeném ·· · v ·· V V v — v « ·· » ♦ ♦ · • · ········ • · · · · · · · • ··· ·· *· ·· vysvětlení podle stavu techniky pro panelové členy v podstatě s volnými okraji, bez omezení na tyto členy, jak zde bude dále podrobně popsáno, nebo větší než 1 : 1,5, jak zde bude také dále podrobně popsáno. Předpokládají se změny v anizotropii a v komplexním rozložení tuhosti (tuhostí) v ohybu, jak bylo shora uvedeno.The proportions of suitable panel members may be as or may be substantially different from the specific explanation of patent application WO97 / 09842, due to variations in individual shapes. For example, the substantially rectangular resonant panel members of substantially isotropic bending stiffness could have aspect ratios of less than 1: 1.5 than generally indicated in said VV v - v v • • A prior art explanation for panel members with essentially free edges, without being limited thereto, as will be discussed hereinafter. described in detail, or greater than 1: 1.5, as will also be described in further detail hereinafter. Changes in anisotropy and in the complex distribution of flexural stiffness (s) are assumed, as discussed above.

Ohraničující prostředky mohou být uspořádány alespoň částečně nebo definitivně kolem uvedené akusticky aktivní oblasti a/nebo kolem obvodových okrajů panelového členu, aby byl plně akusticky aktivní, typicky v rozsahu až do 25 % nebo více plného rozsahu oblasti obvodového okraje, často celého rozsahu.The bounding means may be arranged at least partially or definitively around said acoustically active region and / or around the peripheral edges of the panel member to be fully acoustically active, typically in the range up to 25% or more of the full extent of the peripheral edge region, often the entire range.

Rezonantní panelové členy jsou obvykle samonosné a nevyžadovaly by předpětí pro mechanickou stálost, zejména pro použití pro typy s volnými okraji nebo s jednoduchým zavěšením okrajů.Resonant panel members are generally self-supporting and would not require prestressing for mechanical stability, especially for use with open-edge or single-edge-hanging types.

Pro upnuté panelové členy platí asi desetinásobné zvýšení prvního ohybového kmitočtu, způsobené přirozenou tuhostí upnutého panelového členu. Je logické a praktické, podstatně redukovat vlastnosti tuhosti v ohybu, pro redukování prvního módového kmitočtu, a předtím nižšího kmitočtového rozsahu. Předpokládá se, že tuhost panelového Členu v takovém případě může být tak nízká jako 0,001 Nm, a oblast hustoty tak malá jako 25 g/m².The clamped panel members are about a ten-fold increase in the first bending frequency due to the natural rigidity of the clamped panel member. It is logical and practical to substantially reduce the bending stiffness properties to reduce the first mode frequency, and previously the lower frequency range. It is contemplated that the stiffness of the panel member in such a case may be as low as 0.001 Nm and the density area as small as 25 g / m ² .

Z jednoho hlediska popisují tyto mezní rozsahy hodnot panelový člen, který pro mechanickou stálost a funkci zavěšení budících členů může mít výhodu z působení tažných sil. Tyto síly mohou působit rovnoměrně nebo diferencovaně, t.j. v různých směrech a/nebo při různých napětích, vzhledem k účinné geometrii tohoto členu.In one aspect, these limits of values describe a panel member which, for the mechanical stability and suspension function of the excitation members, may benefit from the application of traction forces. These forces may be applied uniformly or differentially, i.e. in different directions and / or at different stresses, relative to the effective geometry of the member.

V těchto mezích vyvozuje napnutý panel vysoký poměr vlastností napnuté vrstvy nesoucí ohybové vlny, a s převážně «Within these limits, the stretched panel derives a high ratio of the properties of the stretched layer carrying the bending waves, and with a predominantly «

- 9 • · 0 0 0 · • 0 0 0 · 0 0 · • 0 0 0 0 0- 9 • 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

00 00 ·0 druhým řádem nebo nerozloženou činnosti vln (konstantní rychlost s kmitočtem). Pro takový „panelový člen může být rezonanční rozložení optimalizováno pro požadovaný akustický průběh řízením napětí a mezní geometrie, v široké shodě s vysvětlením rozložených vidů, viz přihláška WO97/09842. Rovněž může být dále rozšířeno výhodné rozložení vidů do činnosti měniče, prostřednictvím výhodného a optimalizovaného umístění' budiče a snímače.00 00 · 0 second order or undistributed wave action (constant speed with frequency). For such a panel member, the resonance distribution can be optimized for the desired acoustic waveform by controlling the stress and boundary geometry, in broad agreement with the explanation of the distributed modes, see WO97 / 09842. Also, the advantageous mode distribution into the operation of the transducer can be further enhanced by the advantageous and optimized positioning of the exciter and sensor.

V závislosti na stupni napětí a se nárůstem hustoty, a zejména tuhosti v ohybu, bude zde rozsah, kde činnost ohybových vln druhého řádu je překryta a rozšířena čtvrtým řádem rozptýlené ohybové činnosti, vlivem tuhosti. Optimalizace těchto dvou může být odvozena výpočtem a/nebo pokusem, pro vytvoření nejlepších výsledků v daném použití.Depending on the degree of stress and the increase in density, and in particular the bending stiffness, there will be a range where the activity of the second order bending waves is superimposed and extended by the fourth order of diffuse bending action, due to the stiffness. Optimization of the two can be derived by calculation and / or experiment to produce the best results in a given application.

Předpokládanou oblastí konstrukce jsou menší akustické panely s velkou šířkou kmitočtového pásma.The supposed area of construction are smaller acoustic panels with a large bandwidth.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Praktické provedení vynálezu je pomocí příkladu schematicky znázorněno na doprovodném výkrese, kde na obr. 1 a IA je v rozloženém perspektivním pohledu a ve výřezu znázorněn rezonanční, obecně pravoúhlý panelový akustický člen 10, upnutý na svých okrajích mezi protilehlými obvodovými rámovými členy 11A, B, 2a použití šroubů a matic 12A, B, které mohou být dále vhodné k připevnění k nosnému rámu nebo k další základní konstrukci, na obr. 2 je ve výřezu znázorněno alternativní upevnění a zakončení okraje rezonančního panelového akustického členu připevněním k rámu 21 lepidlem 22, na obr. 3 a 3A v částečném perspektivním pohledu a ve výřezu znázorněn • · • · · · ♦ · * * * · · · ·· · • · · · · · · ··· »· ·· ·· vstřikovaný odlitek 35 vytvořený jako stěnový člen, opatřený výztužnými žebry 36, která protínají pravoúhlý rám 31, jako omezující okraj akusticky aktivní panelové plochy 30, kde rám 31 je také vytvořen s vystupujícími žebry, která vy2tužují okraje provozní panelové plochy 30, na obr. 4 je v částečném perspektivním pohledu znázorněn rezonanční panelový akustický člen 40 napnutý přes rám 41 a upnutý ve svých okrajích obvodovým upínacím rámovým členem 42, na obr. 4A je v částečném řezu znázorněno provedení z obr. 4, na obr. 4B je v Částečném řezu, podobném jako na obr. 4A, znázorněno alternativní provedení rezonančního napnutého panelového akustického členu, na obr. 5A, B jsou zobrazeny grafy znázorňující kmitočtovou odezvu příslušných panelových členů o rozměru A4, resp. A5, a kde silné čáry představují panel s upnutými okraji a slabé čáry představují panel s volnými nebo pružně zavěšenými okraji, na obr. 6A, B a 7A, B a 8A, jsou grafická znázornění mechanické impedance v závislosti na kmitočtu, pro vybrané poměry stran panelových členů s upnutými okraji, na obr. 9A, B, C jsou grafická znázornění příslušné plynulé inverzní střední kvadratické odchylky umístění měničů, na obr. 10 je zobrazen diagram vypočítané mechanické impedance pro panelový člen s jedním upnutým okrajem, čtvrtinového panelu, na obr. 11 je grafické znázornění pro různé poměry stran panelu s upnutým okrajem, na obr. 12A až 12H jsou zobrazeny diagramy změřené mechanické impedance čtvrtinového panelu pro různé poměry stran, na obr. 13A až H jsou zobrazeny příslušné diagramy akustického výstupu, uzpůsobeného referenční hodnotě, iia obr. 14 je zobrazen diagram s maximální inverzní střední kvadratickou odchylkou výkonu pro různé poměry stran, na obr. 15A až J jsou zobrazeny kombinované polární diagramy akustického výstupu pro nižší rezonanční vidy, u poměru stran • 44 • * 4 · 4 · 4 · * 4 ·· 4 4 4 4 4 4 * 444 4444 * 44444 44 44A practical embodiment of the invention is illustrated by way of example in the accompanying drawing, in which FIGS. 1 and IA show an exploded perspective and sectional view of a resonant, generally rectangular panel acoustic member 10 clamped at its edges between opposing peripheral frame members 11A, B; 2a, using bolts and nuts 12A, B that may further be suitable for attachment to a support frame or other basic structure, FIG. 2 shows an alternative attachment and edge termination of the resonant panel acoustic member by attachment to the frame 21 with adhesive 22; FIGS. 3 and 3A show a partial perspective view and a sectional view of an injection-molded injection molded part 35 formed in FIG. as a wall member, provided with stiffening ribs 36 which intersect the rectangular frame 31, as a limiting edge acoustically active The panel 31 is also formed with protruding ribs that stiffen the edges of the operating panel surface. FIG. 4 shows a partial perspective view of a resonant panel acoustic member 40 stretched over the frame 41 and clamped at its edges by a peripheral clamping frame. Fig. 4A is a partial cross-sectional view of the embodiment of Fig. 4; Fig. 4B is a partial cross-section similar to Fig. 4A showing an alternate embodiment of a resonant stretched panel acoustic element; Figs. graphs showing the frequency response of the respective panel members of A4 or A4 size are shown. A5, and where the thick lines represent a panel with clamped edges and the weak lines represent a panel with free or resiliently hinged edges, in Figs. 6A, B and 7A, B and 8A, graphical representations of mechanical impedance versus frequency are selected for selected aspect ratios Figs. 9A, B, C are graphical representations of the respective continuous inverse mean quadratic deviation of the location of the transducers; Fig. 10 is a calculated mechanical impedance diagram for a single-clamped edge panel member, quarter panel; Fig. 11 is a graphical representation for various aspect ratios of the clamped edge panel; Figs. 12A to 12H show diagrams of measured mechanical impedance of a quarter panel for different aspect ratios; Figs. 13A to H show corresponding diagrams of the acoustic output adjusted to the reference value. FIG. 14 is a diagram showing the maximum inverse mean square Fig. 15A to J show combined polar acoustic output diagrams for lower resonant modes, with aspect ratio • 44 • * 4 · 4 · 4 · * 4 ·· 4 4 4 4 4 4 * 444 4444 44444 44 44

- 11 1 : 3 panelového členu s upnutým okrajem a na obr. 16A až D jsou zobrazeny srovnávací diagramy akustického výstupního «Fig. 16A-D shows comparative diagrams of the acoustic output.

výkonu pro specifické panelové konstrukce, které se liší v rozměrech a v tuhosti.performance for specific panel constructions, which differ in dimensions and stiffness.

Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Akustický člen podle obr.l a 2 může být a je znázorněn obecně jako pravoúhlý člen a může mít poměr stran, jak je výhodně uvažováno v přihlášce WO97/09842, i když se mnohem větší rozsahy poměru stran projeví ve výhodném potenciálu, v rámci obecného cíle pro získání vysoké hustoty vidů a rovnoměrnosti rozšíření vidů v tomto členu.The acoustic member of Figs. 1 and 2 may be and is generally shown as a rectangular member and may have an aspect ratio as preferably contemplated in WO97 / 09842, although much larger aspect ratio ranges will exhibit advantageous potential within the general goal of obtaining high mode density and uniformity of mode distribution in this member.

Na obr. a 4A je znázorněno jedno provedení rezonančního akustického členu 40 napnutého přes pravoúhlý obvodový rám 41 a upnutého ve svých okrajích k pravoúhlému obvodovému rámu 41 upínacím rámem 42, pro udržování akustického členu 40 na svém místě. Tažná síla působí na tento člen 40 ve směru šipky F. Jako alternativní provedení, jak je znázorněno na obr. 4B, může být upínací rám 42 nahrazen napínacími prostředky £3, které například zahrnují napínací pružiny 44 na rámu 45, kde napínací prostředky 43 jsou připevněny k okraji akustického členu 40, k napnutí tohoto členu 40 přes pravoúhlý obvodový rám 41.FIG. 4A depicts one embodiment of a resonant acoustic member 40 stretched across a rectangular peripheral frame 41 and clamped at its edges to the rectangular peripheral frame 41 by a clamping frame 42 to hold the acoustic member 40 in place. The tensile force is applied to this member 40 in the direction of arrow F. As an alternative embodiment, as shown in Fig. 4B, the clamping frame 42 may be replaced by tensioning means 43, for example including tensioning springs 44 on the frame 45, where the tensioning means 43 are secured to the edge of the acoustic member 40 to tension the member 40 over a rectangular peripheral frame 41.

Na akustických členech v provedení podle obr. 4, 4A a 4B mohou být umístěny budiče vibrací, například typu, který je popsán v přihlášce W097/09842, pro buzení rezonance v akustických členech, pro vytvoření akustického výstupu tak, aby akustické členy mohly pracovat jako reproduktory nebo budící jednotky reproduktoru. Tyto budiče vibrací nejsou v zájmu jasnějšího znázornění zobrazeny na obr. 4, 4A a 4B,.4, 4A and 4B, vibration exciters, for example of the type described in WO97 / 09842, may be provided for generating resonance in the acoustic members, to produce an acoustic output so that the acoustic members can operate as loudspeakers or loudspeaker drivers. These vibration exciters are not shown in Figures 4, 4A and 4B for the sake of clarity.

4 t4 t

Silné omezeni nebo upnutí okrajů panelu umožňuje použití materiálu s poměrně nízkou tuhostí (ve srovnání s obvyklou praxí v podstatě pro volné okraje panelů), které mohou pomáhat při snížení základních kmitočtu ohybových vidů panelů, dokonce i pod hladinami obvyklými pro typicky tužší panely v podstatě s volnými okraji (a přes skutečnou ztrátu nej nižšího kmitočtu vidů ve volných okrajích u plně upnutého panelu). Například, kde rozsah tuhosti pro praktický příklad panelu s volnými okraji typu, popsaného v přihlášce WO97/09842, může být řádově 0,1 až 50 Nm, tuhost panelu s upnutými okraji téhož obecného typu může být nižší alespoň v řádu veličiny, dokonce může být tak nízká jako 0,001 Nm. Také, kde rozsah povrchové hustoty uvedeného praktického příkladu panelů s volnými okraji může být 100 až 1000 g/m², povrchová hustota panelů s upnutými okraji může tvořit pouze zlomek, dokonce může být tak nízký jako 25 g/m². Bude však příznivě vyhodnoceno, že materiály s výrazně vyšší tuhostí a/nebo hustotou budou moci být použity pro akustické panely, podle této přihlášky, s podstatným omezením nebo upnutím okrajů, alespoň tam, kde není požadavek na výkon při nižším kmitočtu. Taková použití zahrnují reproduktory vysokých tónů, sirény a ultrazvukové reproduktory.Strong limitation or clamping of the panel edges allows the use of a material of relatively low stiffness (as compared to conventional practice for essentially free panel edges), which can assist in reducing the base frequency of panel bending modes, even below the levels usual for typically stiffer panels. free edges (and despite the actual loss of the lowest frequency mode in the free edges of the fully clamped panel). For example, where the stiffness range for a practical example of a free edge panel of the type described in WO97 / 09842 may be of the order of 0.1 to 50 Nm, the stiffness of a panel with clamped edges of the same general type may be at least in order of magnitude, even as low as 0.001 Nm. Also, where the surface density range of said practical example of free-edge panels may be 100 to 1000 g / m ² , the surface density of the edge-clamped panels may be only a fraction, even as low as 25 g / m ² . It will be appreciated, however, that materials of significantly higher stiffness and / or density can be used for acoustic panels according to the present invention, with significant edge reduction or clamping, at least where there is no power requirement at a lower frequency. Such uses include high tone speakers, sirens, and ultrasonic speakers.

Použití materiálu pro panely s poměrně nízkou tuhostí může mít za následek vyšší koincidenční kmitočet, například nad normální zvukové pásmo, který může zlepšit stejnoměrnost směrování zvuku z rezonančního panelu reproduktoru. Také panely s nižší tuhostí mohou poskytnout účinné zvýšení hustoty vidů v nižších registrech, a tím i zlepšení jakosti zvuku.The use of material for panels of relatively low rigidity may result in a higher coincidence frequency, for example above the normal audio band, which may improve the uniformity of the sound routing from the speaker resonant panel. Also, panels with lower stiffness can provide an effective increase in mode density in lower registers, thereby improving sound quality.

Užitečné varianty k plně obvodovému omezení nebo upnutí okraje nebo okrajové oblasti, jak je znázorněno, zahrnují jakýkoliv nižší rozsah podstatného omezení nebo upnutí, které by pro panelový člen nebo aktivní oblast v podstatě pravoúhlého ·· · • * » · *«·· • · ·· ··· »· » • ······· * ··· *· ·· ··Useful variations to fully circumferentially limit or clamp the edge or edge area as shown include any lower range of substantial constraints or clamping that would be substantially rectangular to the panel member or active area. ····································

- 13 panelu, mohla tvořit jedna strana, s vynecháním toho, co je znázorněno pro tři strany, nebo dvě typicky rovnoběžné strany, s vynecháním toho, co je znázorněno pro další dvě strany.13 of the panel could form one side, omitting what is shown for three sides, or two typically parallel sides, omitting what is shown for the other two sides.

Akustické vyzařovací členy v této přihlášce mohou být vybuzovány jakýmkoliv způsobem navrženým v přihlášce WO97/09842, například pomocí alespoň jednoho vlastního elektromechanického budícího zařízení. Toto nebo každé budící zařízení může být uspořádáno k buzení vyzařovacího členu v jakékoliv vhodné geometrické poloze, v obiasti akustického členu, ať už podle principů jako v přihlášce WO97/09842, nebo podle analýzy mechanické impedance, jako v přihlášce PCT/GB99/00404, nebo jak je určeno experimentálně. Takové vibrační budiče byly v obr. 1 vynechány, v zájmu jasnějšího znázornění.The acoustic radiators in this application may be excited by any method proposed in WO97 / 09842, for example by means of at least one of its own electromechanical excitation devices. The or each excitation device may be arranged to drive the radiating member at any suitable geometric position, in the acoustic member, either according to principles as in WO97 / 09842 or mechanical impedance analysis, as in PCT / GB99 / 00404, or as determined experimentally. Such vibration exciters have been omitted in Figure 1 for the sake of clarity.

Je proveden odkaz na přihlášku WO97/09842, jako na použitelný typ budiče, a umístění takových budičů může být provedeno tak, jak je stanoveno podle týchž principů, jak je vysvětleno v přihláškách WO97/09842 a/nebo PCT/GB99/00404, obvykle s rozdílem, přijatelným pro skutečná umístění, ve srovnáni s přihláškou W097/09842.Reference is made to WO97 / 09842 as a usable exciter type, and the location of such exciters can be performed as determined according to the same principles as explained in WO97 / 09842 and / or PCT / GB99 / 00404, usually with a difference acceptable for actual locations as compared to WO97 / 09842.

Užitečné výzkumy rezonančních panelových členů s plně upnutými okraji, kde tyto členy tvoří nebo jsou součástí aktivních akustických zařízení, zejména reproduktoru, jsou nejdříve uvedeny na obr. 11 až 16 současně vyřizované přihlášky PCT/GB99/00404, podané 9.února 1999, a tyto obrázky se opakují v této přihlášce jako obr. 6 až 11. Tyto výzkumy jsou samozřejmě založeny na analýze, zahrnující parametry přenosu výkonu, zejména plynulosti příkonu, zejména co se týká mechanické impedance, a zejména působení na proveditelná až optimální umístění měničů a tvary panelových členů, zejména poměrů stran pro alespoň v podstatě pravoúhlé panelové členy a • · ···«··* • * · *·*··*·, • · ··>···· «· · ··· ·» ·· ·· umístěni měničů na proporcionálně souřadnicovém základě. Tedy grafická znázornění na obr. 6A, B a 7A,B a 8A, B pro mechanickou impedanci s kmitočtem pro panelové členy vybraných poměrů stran a izotropních, pokud jde o tuhost v ohybu, jsou doprovázena grafickým znázorněním na obr. 9A,B,C pro plynulou mechanickou impedanci, jak je naměřena pomocí inverzní střední standardní kvadratické odchylky pro umístění slibných poloh příslušných měničů. Přesně spočítané výhodné poměry stran 1,160, 1,341 a 1,643 se objeví společně se stejně přesně spočítanými souřadnicemi pro umístění měničů (0,437, 0,414), (0,385, 0,387) a (0,409, 0,439). Na obr. 10 je znázorněn diagram vypočítané mechanické impedance pro čtvrtinový panel pro poměr stran 1,16 a je znázorněn podstatný rozsah slibný pro umístění měniče, dokonce pro dvě takové oddělené plochy (čárkované). Na obr. 11 je znázorněno srovnání takových výhodných poměrů stran a umístění měniče u panelu s upnutým okrajem, včetně pro poměr stran 1,138.Useful investigations of resonant panel members with fully clamped edges where these members form or are part of active acoustic devices, in particular a loudspeaker, are first disclosed in Figures 11-16 of the co-pending application PCT / GB99 / 00404 filed February 9, 1999, and these The figures are repeated in this application as FIGS. 6 to 11. These investigations are, of course, based on an analysis involving power transmission parameters, in particular power fluency, particularly regarding mechanical impedance, and in particular the effect on feasible to optimal placement of converters and panel member shapes. , in particular aspect ratios for at least substantially rectangular panel members; and, · ·· positioning the inverters on a proportional coordinate basis. Thus, the graphical representations in Figs. 6A, B and 7A, B and 8A, B for mechanical impedance with frequency for panel members of selected aspect ratios and isotropic in terms of bending stiffness are accompanied by the graphical representations in Figs. 9A, B, C for continuous mechanical impedance, as measured by the inverse mean standard deviation for positioning the promising positions of the respective inverters. Accurately calculated preferred aspect ratios of 1,160, 1,341 and 1,643 appear along with equally calculated coordinates for the location of the transducers (0.437, 0.414), (0.385, 0.387) and (0.409, 0.439). Fig. 10 is a diagram of calculated mechanical impedance for a quarter panel for an aspect ratio of 1.16, and shows a substantial range promising for the location of the drive, even for two such discrete areas (dashed). FIG. 11 shows a comparison of such preferred aspect ratios and the location of the transducer at the clamped edge panel, including for an aspect ratio of 1.138.

Další výzkumy v této přihlášce jsou založeny na skutečných měřeních mechanického příkonu, zahrnujících v podstatě pravoúhlé rezonanční panelové členy, mající narůstající poměry stran, a v každém případě provádějících přizpůsobení kmitočtové odezvy k referenční hodnotě nebo rovné čáře pro desítku nad nej nižším účinným kmitočtem rezonančních vidů. Diagramy obrysu inverzní střední kvadratické odchylky takového přizpůsobení u čtvrtinového panelu jsou.znázorněny na obr. 12A až H, včetně pro stejné poměry stran nebo téměř stejné, jako shora uvedené (obr.12A,B,D) a odpovídající obr. 13A až H pro přizpůsobení kmitočtu podle rovné čáry, přičemž nej světlejší vybarvení nebo vystínování představuje nejlépe uskutečnitelné umístění měničů a přerušení do jednotlivých oblastí naznačené uskutečnitelnosti při vyšších poměrech stran.Further investigations in this application are based on actual mechanical power measurements, including substantially rectangular resonant panel members having increasing aspect ratios, and in each case making adjustments to the frequency response to a reference value or a straight line for a ten above the lowest effective resonant mode frequency. 12A-H, including for the same aspect ratios or nearly the same as above (FIGS. 12A, B, D) and corresponding to FIGS. 13A-H for flattening the frequency according to a straight line, with the lighter color or shading being the best feasible placement of the transducers and breaks into the individual areas indicated by feasibility at higher aspect ratios.

* * ··*···* • · · «····*·· • · ·· ····* · «• •« «• • • • • · · * * ·

Rozšířeni těchto dalších výzkumů k tak velkým poměrům stran jako 1 : 4 je pozoruhodné, snad obzvláště jako jasné stanovení uskutečnitelnosti u čtverce nebo blízko čtverce. To je neočekávané, přinejmenším na základě naší dřívější objevné práce a vysvětlení, týkajících se rezonančních panelových členů, jejichž okraje jsou v podstatě volné pro vibrace pomocí ohybových vln. Tento také neočekávaný nárůst provozního výkonu, jak je zde stanoveno podle obr. 5A, B pro poměr stran 1,41 je dále vytvořen jako konzistentní pomocí dalších poměrů stran, které se nyní zkoumají. Další neočekávané výrazné snížení kritického stavu poměrů stran pro umožnění rovnoměrného rozšíření kmitočtu rezonančních vidů, jak je výhodné pro akustickou činnost, dalo příčinu pro další podrobné úvahy a analýzy. Následující závěr je uveden jako zjednodušená teorie paprsků v podstatě pro pravoúhlé rezonanční panelové členy, mající v podstatě izotropní tuhost v ohybu.The extension of these further studies to such large aspect ratios as 1: 4 is noteworthy, perhaps especially as a clear feasibility assessment at or near the square. This is unexpected, at least based on our earlier discovery work and explanations regarding resonant panel members whose edges are substantially free for vibration by bending waves. This also unexpected increase in operating power, as determined herein according to FIG. 5A, B for the 1.41 aspect ratio, is further made consistent by the other aspect ratios being investigated. Another unexpected significant reduction in the critical state of the aspect ratios to allow a uniform extension of the resonant mode frequency, as is beneficial for acoustic operation, has given cause for further detailed consideration and analysis. The following conclusion is presented as a simplified beam theory essentially for rectangular resonant panel members having a substantially isotropic bending stiffness.

Obecně to znamená potvrzení předchozí práce a vysvětlení, totiž že v podstatě pro panelové členy s volnými okraji, nejnižší kmitočet rezonančních vidů, jak je vymezen rozměrem delší strany, je nej lepší ve spojení s rozměrem kratší strany, odpovídající nejbližšímu vyššímu kmitočtu rezonančních vidů, dávající příslušné odpovídající řady vyšších kmitočtů rezonančních vidů, jejichž hodnoty jsou v podstatě prokládány. Skutečně, důsledkem velkého poměru stran pro takový panel v podstatě s volnými okraji by byly druhé (snad i další) kmitočty rezonančních vidů panelových členů, přímo přisuzovatelné rozměru delšího okraje, které jsou také nižší než první kmitočty, přisuzovatelné rozměru kratší strany, tedy by vznikla kmitočtová mezera, která by byla příliš velká pro věrný uspokojivý akustický výkon, spočívající na činnosti ohybových vln při takových příslušných nižších kmitočtech.In general, this implies confirmation of previous work and explanation that, essentially for panel members with free edges, the lowest resonant mode frequency as defined by the longer side dimension is best combined with the shorter side size corresponding to the nearest higher resonant mode frequency giving corresponding corresponding series of higher resonant mode frequencies whose values are substantially interleaved. Indeed, a large aspect ratio for such a substantially free edge panel would result in second (and possibly more) resonant mode frequencies of the panel members, directly attributable to the longer edge dimension, which are also lower than the first frequencies attributable to the shorter side dimension, a frequency gap that would be too large for a faithful satisfactory sound power, based on bending wave operations at such respective lower frequencies.

« ··· *«··· *

- 16 · · ί · i i • * · · · » * · * * » · · · · « ·»· »· »· ··- 16 i · * * * * * * 16 16 16 16 16 16 16 16 16

Naproti tomu, první účinný kmitočet rezonančních vidů pro plně upnutý rezonanční panelový člen účinně vyžaduje přínos prvního rezonančního vidu přisuzovatelného délce kratší strany, t.j. první kombinaci vidů pro činnost vibrací desky pro dvě řady (fxi, fx₂ : ... fx_n) a (fx_1# fx₂ . : ... fy_B) pro osy x, y, rovnoběžné s okraji, jak je vyjádřeno rovnicí pro spektrum rezonančních vidů:In contrast, the first effective resonant mode frequency for a fully clamped resonant panel member effectively requires the benefit of a first resonant mode attributable to the shorter side length, ie, the first mode combination for plate vibration operation for two rows (fxi, fx ₂ : ... fx _n ) and ( fx _{1 #} fx ₂ .: ... fy _B ) for x, y axes, parallel to the edges as expressed by the equation for the resonant mode spectrum:

fxy_nm = /(fc/² + (fa/² η > 1 m > 1fxy _nm = / (fc / ² + (fa / ² η>1m> 1)

Účinek tohoto kvadratického vztahu je v tom, Že velký poměr stran může vytvořit pořadí zcela těsně rozmístěných kmitočtů rezonančních vidů, přisuzovatelných k přínosu nejblíže vyšších řad příslušných k delším okrajům, před dalším přínosem těchto nejblíže vyšších řad příslušných k delším okrajům. Na obr. 14 je zobrazen diagram s maximální inverzní střední kvadratickou odchylkou výkonu v závislosti na poměru stran, a je zde , znázorněn nárůst plynulosti výkonu (nad nej nižšími účinnými rezonančními vidy) s narůstajícím poměrem stran maximálně asi do 1 : 3. Skutečně, větší poměry stran pro okrajově omezené členy mají těsnější kmitočty rezonančních vidů, zatímco opačné se hodí k panelům s poměrně volnými okraji podle přihlášky WO97/Q9842.The effect of this quadratic relationship is that a large aspect ratio can form a sequence of completely closely spaced resonant mode frequencies attributable to the benefit of the next higher rows relevant to the longer edges, before the next benefit of the next higher rows relevant to the longer edges. Fig. 14 is a diagram showing the maximum inverse mean square deviation of power versus aspect ratio, and shows an increase in power flow (above the lowest effective resonant modes) with an increasing aspect ratio of up to about 1: 3. the aspect ratios for the marginally constrained members have tighter resonant mode frequencies, while opposite to the relatively free edge panels of WO97 / Q9842.

Tento výsledek se ovšem v žádném případě neodchyluje od dobrých a užitečných výsledků pro akustická zařízení používajících menší poměry stran panelových členů s plně upnutými okraji, a je také plně praktický pro požadovaný provoz akustického zařízení s prokládaným kmitočtem rezonančních vidů, jak již bylo nastíněno podle shora uvedené analýzy, také v přihlášce PCT/GB99/00404.However, this result in no way deviates from good and useful results for acoustic devices using smaller aspect ratios with fully clamped edge members, and is also fully practical for the desired operation of an interlaced resonant mode acoustic device as outlined above. analysis, also in PCT / GB99 / 00404.

99·99 ·

- 17 • · ♦ « · t fc • · «»*·**· i • *99 «999 • 9*9 99 9* ·*- 17 · f t t f f f f f f f f 99 99 i 99 «

Existuji však významně větší konstrukční možnosti. V jakémkoliv jednotlivém případě a v požadovaném použití pro akustická zařízení, jednotlivá spektra kmitočtů rezonančních vidů se budou zřejmě měnit s poměrem stran pro dané tuhosti v ohybu a jejich poměry, a často se může provést výběr na základě vypočítatelných, naměřitelných nebo pochopitelných výsledků, podle požadovaného nebo přijatelného výkonu _t akustického zařízení.However, there are significantly greater design possibilities. In any particular case and in the desired use for acoustic devices, the individual resonant mode frequency spectra will likely vary with the aspect ratio for given bending stiffnesses and ratios, and often selection can be made based on calculated, measurable or understandable results, according to the desired or the acceptable power _{t of the} acoustic device.

Dále byl stanoven a zkoumán další relevantní faktor, totiž * akustická činnost a akustický výkon, vztahující se k ose nebo poloze, kde mohou být významné rozdíly, a mohou být vhodné nebo * účinné v konstrukci jednotlivých akustických zařízení pro jednotlivá použití, zejména tam, kde takové rozdíly mohou být pozitivně žádoucí nebo mohou být nežádoucí, nebo u jednotlivých výhodných nebo přijatelných kombinací. Na obr. ISA až 15J jsou zobrazeny kombinované polární diagramy pro jeden rezonanční panelový člen s poměrem stran 1 : 3, pro nižší kmitočty rezonančních vidů, a v každém případě je zde znázorněna jedna plocha plnou čarou a druhá plocha čárkovaně, t.j. s větším horizontálním nebo respektive vertikálním rozměrem. Obecně, jak bylo očekáváno, vyzařovací diagramy jsou výrazně odlišné, takže v rovině s menší délkou jsou obecně plynulejší a v rovině s větší délkou jsou rozptýlenější. Konstrukční volba zahrnuje přijatelnost vyššího kmitočtu nejnižších rezonančních vidů, „ jako přímo závisejících, pokud jde o jakýkoliv jednotlivou konstrukci panelového členu, na poměru stran; dále přijatelnostFurthermore, another relevant factor has been identified and investigated, namely * acoustic performance and acoustic performance related to an axis or position where there may be significant differences and may be appropriate or * effective in the design of individual acoustic devices for individual applications, particularly where such differences may be positively desired or may be undesirable, or in individual preferred or acceptable combinations. Figs. ISA to 15J show combined polar diagrams for one resonant panel member with a 1: 3 aspect ratio, for lower resonant mode frequencies, and in each case one area is shown in solid line and the other area is dashed, ie with a larger horizontal or respectively the vertical dimension. In general, as expected, the radiation patterns are significantly different, so that they are generally smoother in the plane of smaller length and more diffuse in the plane of longer length. The design option includes the acceptance of the higher frequency of the lowest resonant modes, "as directly dependent, with respect to any single panel member design, on the aspect ratio;" and acceptability

- směrovosti tam, kde vibrace panelového členu je výrazně různá v různých osových směrech; dále logicky vyplývající různou * plynulost výkonu v příslušných vyzařovacích rovinách; dále související výběr orientace nebo polohy panelového použitého členu; a dostupné kompromisy mezi plynulostí výkonu v různých ί- directionality where the vibration of the panel member is significantly different in different axial directions; further logically resulting in different * power fluency in the respective radiation planes; further selecting an orientation or position of the panel member used; and available trade-offs between power fluctuations at different ί

φφφφ

Φ · • ♦ ♦ • · • ΦΦ φ • φ φ • φ φ • φ φ φ·φ ·· φΦ • φ ♦ φ φ φ φ φ φ φ φ φ

φ φ φ φφ rovinách a/nebo úplnou plynulostí výkonu v závislosti na podobnosti nebo jinak na odezvách prvních a druhých rovin nebo azimutových nebo elevačních rovin.φ φ φ φφ planes and / or total power fluency depending on the similarity or otherwise on the responses of the first and second planes or azimuth or elevation planes.

Panelový člen podle obr. 16A obsahuje černý skleněný povlak o tloušťce 0,05 mm na hliníkové voštinové konstrukci o tloušťce 4 mm, jejichž výsledkem je v podstatě izotropní tuhost v ohybu o 12,26 Nm, plošná hmotnost 0,76 kg/m² a koincidenční kmitočet 4,6 KHz. Panelový člen podle obr. 16B obsahuje černý skleněný povlak o tloušťce 0,102 mm na jádru z Rohacellu o tloušťce 1,8 mm, jejichž výsledkem je v podstatě izotropní tuhost v ohybu o 2,47 Nm, plošná hmotnost 0,60 kg/m²a koincidenční kmitočet 9,1 KHz. Panelový člen podle obr. 16C obsahuje povlak z Melinexu™ o tloušťce 0,05 mm na jádru 2 Rohacellu o tloušťce 1,5 mm, jejichž výsledkem je v podstatě izotropní tuhost v ohybu o 0,32 Nm, plošná hmotnost 0,35 kg/m²a koincidenční kmitočet 19,2 KHz. Všechny tyto panelové členy mají podobný poměr stran od 1,13 do 1,14 a jsou buzeny stejnými budiči o aktivním průměru 13 mm a vstupní impedanci 8 ohmů. U každého panelového členu byl změřen akustický výkon se všemi okraji panelu, které byly volné vzhledem k vibracím panelu vlivem činnosti ohybových vln, a dále se všemi okraji panelu, které byly upnuty proti takovým vibracím. Na obr. 16A až C je znázorněno, že upnutím se dosáhne podstatného nárůstu akustického výkonu pod koincidenčním kmitočtem, i když ne nad tímto kmitočtem, takže je zde větší výhodné působení upnutí, čím je vyšší koincidenční kmitočtu, tedy čím je nižší tuhost v ohybu příslušného panelového členu.The panel member of Fig. 16A comprises a black glass coating of 0.05 mm thickness on a 4 mm aluminum honeycomb structure resulting in a substantially isotropic bending stiffness of 12.26 Nm, a basis weight of 0.76 kg / m ^2, and coincidence frequency 4.6 KHz. The panel member of FIG. 16B comprises a black glass coating of 0.102 mm thickness on a 1.8 mm thick Rohacell core resulting in a substantially 2.67 Nm isotropic bending stiffness, a basis weight of 0.60 kg / m ^2, and coincidence frequency 9.1 KHz. The panel member of FIG. 16C comprises a 0.05 mm thick Melinex ™ coating on a 1.5 mm thick Rohacellu core 2 resulting in a substantially isotropic bending stiffness of 0.32 Nm, a basis weight of 0.35 kg / kg. m ² and a coincidence frequency of 19.2 KHz. All of these panel members have a similar aspect ratio from 1.13 to 1.14 and are excited by the same 13mm active diameter drivers and an 8 ohm input impedance. For each panel member, the sound power was measured with all panel edges that were free of panel vibration due to bending waves, and all panel edges that were clamped against such vibration. Figures 16A-C show that the clamping results in a substantial increase in the acoustic power below the coincidence frequency, although not above, so that the greater the clamping effect is, the higher the coincidence frequency, the lower the bending stiffness of the respective panel member.

Panelové členy podle obr. 16D až E mají stejnou strukturu tuhosti, jako členy podle obr. 16A, ale mají větší rozměry, totiž 360 mm x 315 mm, resp. 545 mm x 480 mm, ve srovnání s rozměry 260 mm x 230 mm podle obr. 16A až D; a je zde tedyThe panel members of FIGS. 16D to E have the same stiffness structure as the members of FIG. 16A, but have larger dimensions, i.e., 360 mm x 315 mm, respectively. 545 mm x 480 mm, compared to the dimensions 260 mm x 230 mm of Figs. 16A-D; and there it is

* • 4« ··· ♦ potvrzení, že úplné upnutí vytváří zlepšený akustický výkon z koincidenčního kmitočtu směrem dolů k nejnižšímu kmitočtu rezonančních vidů příslušného panelového členu, zejména až asi na 400 Hz pro nejmenší panelové členy (podle obr. 16A až C) a nižší pro větší a největší panelové členy. Také má význam, uvést, že čím větší panelové členy, tím více se blíží tvary vidů pro daný kmitočet přibližně k sinusoidě.* • 4 «··· ♦ confirming that complete clamping produces improved acoustic power from the coincidence frequency down to the lowest resonant mode frequency of the respective panel member, in particular up to about 400 Hz for the smallest panel members (as shown in Figures 16A-C), and lower for larger and largest panel members. It is also important to note that the larger the panel members, the closer the mode shapes for a given frequency approximate to a sinusoid.

Byla prováděna kontrolní měření mechanického výkonu pro všechny tyto panelové členy, při jejich buzení s okraji volnými pro vibrace, a s plně upnutými okraji, a bylo znázorněno, že všechny tyto panelové členy přijímaly většinou stejný výkon.Mechanical power control measurements were made for all of these panel members, while exciting them with vibration free edges and fully clamped edges, and it was shown that all of these panel members received mostly the same power.

Může být zajímavé uvažovat o předpokladu před protichůdným vysvětlením podle přihlášky W097/09842, pokud jde o to, že užitečné akustické vyzařování je neuskutečnitelné pod koincidenčním kmitočtem založeném na teorii, že takové lze očekávat od dokonalých sinusových vln v nekonečné desce; a o předpokladech logicky se vztahujících k vysvětlení podle přihlášky WO97/09842, jasně stanovících, že užitečné akustické vyzařování je uskutečnitelné v konečné desce pod koincidenčním kmitočtem, totiž že takové výsledky vyzařování z částí konečné desky, která vibruje s odchýlením od dokonalého sinusového rozložení, což, jak se zdá, je hlavně případem pro nejnižší kmitočtové vidy, a to jak poblíž excitujícího budiče, tak u okrajů, které volně vibrují, proto se samozřejmě klade důraz na druhou z těchto možností. Avšak podle vysvětlení ze současné přihlášky je nyní jasné, že omezení okrajů, zejména pokud jde o schopnost vibrací ohybových vln, má příznivý účinek pro akustické spojení se vzduchem, obzvláště jejich zvýšené účinnosti pod koincidenčním kmitočtem. K tomu samozřejmě dochází v samozřejmém kontextu s akustickým výkonem, nutně souvisejícím se ztrátami v rezonančním panelovém členu aIt may be interesting to consider the assumption, prior to the contradictory explanation of WO97 / 09842, that useful acoustic radiation is not feasible below a coincidence frequency based on the theory that such can be expected from perfect sine waves in an infinite plate; and assumptions logically related to the explanation of WO97 / 09842, clearly stating that useful acoustic radiation is feasible in the final plate below the coincidence frequency, that such radiation results from portions of the final plate that vibrate with deviation from the perfect sine distribution, it seems to be mainly the case for the lowest frequency modes, both near the exciting exciter and at the edges that freely vibrate, so of course the emphasis is on the latter. However, according to the explanation of the present application, it is now clear that the limiting of the edges, especially with regard to the bending wave vibration capability, has a beneficial effect for acoustic air connection, especially their increased efficiency below the coincidence frequency. This, of course, occurs in an obvious context with the acoustic power necessarily associated with losses in the resonant panel element and

* • ··* • ··

- 20 v akustickém blízkém poli, kde alespoň posledně uvedené je jasně redukováno svým okrajovým omezením, které účinně eliminuje akustické krátké spojení předmětu takového omezení kolem takového okraje (okrajů).20 in an acoustic near field, wherein at least the latter is clearly reduced by its edge restriction, which effectively eliminates the acoustic short connection of the object of such restriction around such edge (s).

Zdá se logické vykládat zvýšené akustické spojení se vzduchem pod koincidenčním kmitočtem s odrazem takové energie, která by jinak byla ztracena v akustickém blízkém poli, jenom na takovém základě, že taková energie je ve vibracích ohybových vln kmitočtů rezonančních vidů panelového členu, v rámci příslušného akustického rozsahu, a musí opustit panelový člen jako akustická energie, ať už jako zlepšené spojení se vzduchem v omezených okrajích, nebo uprostřed panelového členu. Situace nad koincidenčním kmitočtem je samozřejmě neovlivněna. To je samozřejmě všechno v dalším kontextu s dostupnými rezonančními vidy panelových členů s omezením okrajů, což je samozřejmě nezbytné bez kroucení vibračních vidů, které jsou účinně redukovány nebo eliminovány okrajovým omezením, zejména upnutím.It seems logical to interpret the increased acoustic connection with the air below the coincidence frequency with reflection of such energy that would otherwise be lost in the acoustic near field, only on the basis that such energy is in vibration bending vibrations of panel resonant modes within the respective acoustic and must leave the panel member as acoustic energy, either as an improved connection to the air at the confined edges or in the middle of the panel member. The situation above the coincidence frequency is, of course, unaffected. Of course, this is all in a further context with the available resonant modes of the edge-limiting panel members, which is of course necessary without twisting the vibration modes that are effectively reduced or eliminated by the edge-limiting, especially clamping.

Další výzkumy byly prováděny, pokud jde o výhodné umístění druhého měniče, na základě měřeného účinku, za použití přemístitelného nebo přesuvného druhého měniče; a pokud jde o omezení nebo upnutí jednotlivých okrajů, za použití setrvačných hmot v lokalizovaných polohách. Výsledek, pokud jde o umístění druhého měniče, hlavně klade důraz na rozsah a složitost interakce mezi účinky v rezonančním panelovém členu těchto dvou měničů. Skutečně, nejlépe stanovené polohy pro druhý měnič vzhledem k výhodně umístěnému prvnímu měniči pro rezonanční panelový člen v podstatě pravoúhlého tvaru a v podstatě s izotropní tuhostí v ohybu byly ve skutečnosti v prostředku a blízko prostředku a ve třech čtvrtinách nebo blízko tří čtvrtin délky podél os omezující čtvrtinu panelu, φφφ φ φφφ φφφ ·Φ· «· φFurther investigations have been carried out as to the advantageous positioning of the second transducer, based on the measured effect, using a movable or movable second transducer; and in terms of limiting or clamping the individual edges, using inertial masses at localized positions. The result in terms of positioning the second transducer mainly emphasizes the extent and complexity of the interaction between the effects in the resonant panel member of the two transducers. Indeed, the best determined positions for the second transducer relative to the preferably located first transducer for a resonant panel member of substantially rectangular shape and substantially with isotropic bending stiffness were actually in the middle and near the middle and at three quarters or near three quarters of length along the axes limiting a quarter of the panel, φφφφφφφφφφ · «·« «

• · ··· φ• · ··· φ

- 21 ♦ * φ <- 21 ♦ * φ <

* · φ ί φ · φ φ’ • φ φφ v níž byl umístěn první měnič, a jakost akustického výstupu měla sklon k nepříznivému ovlivnění (i když pro některá použití je to uskutečnitelné). Výsledek pro jednotlivá omezení nebo upnutí byl obzvláště zajímavý v tom, že vykazoval potenciálně výhodný přechod z těsné ekvivalence k plynulému omezení nebo upnutí k účinkům propustného filtru akustického kmitočtu, související s většími vzdálenostmi a se vztahem (vztahy) k vlnovým délkám ohybových vln v příslušném panelovém členu.In which the first transducer was located, and the quality of the acoustic output tended to be adversely affected (although feasible for some applications). The result for particular constraints or fixtures was particularly interesting in that it showed a potentially advantageous transition from close equivalence to continuous constraints or fixations to the effects of a permeable acoustic frequency filter related to greater distances and to the relationship (s) to bending wavelengths in the respective panel member.

Claims

PATENT CLAIMS

An acoustic device based on bending wave operations and capable of operating below the coincidence frequency, comprising a member providing acoustic operation due to the advantageous distribution of resonant modes by bending wave action in said member, comprising a means at least partially delimiting said member wherein the means has substantially limiting properties with respect to oscillation of the member by bending waves, the bounding means being disposed at the peripheral edge of said member, and disposed circumferentially over at least 25% of said edge.

2. An active acoustic device comprising a bending wave member having a preferential resonant mode distribution in the bending member and a preferred bending wave converter location, comprising a means at least partially delimiting said member, said member having substantially limiting properties with respect to the oscillation of said member by bending waves, and the location of its bending transducer is defined in connection with and with respect to such boundary means, the boundary means being arranged in the circumferential edge of said member, and arranged circumferentially over at least 25% of said edge.

Acoustic device according to claim 1 or 2, characterized in that the limiting means is at least partially decisive for said acoustically active region, said member being part of a larger structure. - 23

Acoustic device according to claims 1 to 3, characterized in that the bounding means is arranged along one side of a substantially rectangular said area or panel member.

An acoustic device according to claim 4, characterized in that the boundary means is also arranged along the opposite parallel side of said region or panel member.

Acoustic device according to claims 1 to 5, characterized in that the bounding means is arranged fully around said region or edge.

Acoustic device according to claims 1 to 6, characterized in that the limiting means contributes significantly to the overall rigidity of said member for its efficiency in the desired acoustic operation.

8. Acoustic equipment according to Claim 7 v y z load u j í c í is that rigidity in bend this member in the above the acoustically active area is around 5 Nm. 9. Acoustic equipment according to Claim 8 v y z load u j í c í

wherein said bending stiffness is above about 0.001 Nm.

Acoustic device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the surface density of said member in said acoustically active region is from about 25 g / m ² .

Acoustic device according to claims 1 to 10, characterized in that said region of said member has an isotropic bending stiffness.

Acoustic device according to claims 1 to 10, characterized in that said region of said members has bidirectional isotropic bending stiffness.

Acoustic device according to claims 1 to 10, characterized in that said region of said member has a bending stiffness distribution corresponding to the desired preferred location of the transducer.

Acoustic device according to claims 1 to 13, characterized in that said region is substantially rectangular and has an isotropic bending stiffness and has an aspect ratio of 1: 1 to 1: 1.5.

Acoustic device according to claims 1 to 13, characterized in that said region is substantially rectangular and has an isotropic bending stiffness and has an aspect ratio greater than 1: 1.5.

The acoustic device of claim 15, wherein said aspect ratio is about 1: 3 or greater.

Acoustic device according to one of Claims 1 to 16, characterized in that said limiting means serves at least to limit the resonant modes of the bending wave operation.

Acoustic device according to claims 1 to 17;

♦ φφφ »φ φ φ φ φ

24 4 • ·

Φ

Characterized in that said limiting means serves at least to reduce the abolition of the near-field acoustic output.

Acoustic device according to claims 1 to 18, characterized in that said limiting means serves to increase the acoustic output from the energy of the resonant action of the bending waves in said region.

An acoustic device according to claims 1 to 19, characterized in that said member is tensioned.

Acoustic device according to claim 20, characterized in that the member is tensioned in two mutually transverse directions.

An acoustic device according to claim 21, characterized in that the voltage in the two directions is the same.

Acoustic device according to claims 20 to 22, characterized in that the bending stiffness of the member in the acoustically active region is low.

An acoustic device according to claims 20 to 23, characterized in that the surface density of the member in the acoustically active region is low.

Acoustic device according to claims 1 to 24, characterized in that the boundary means forms an integral part with said member.

000

0 *

0 0 0 0 000 I: ϊ ϊϊ ϊ: ·:: ·!

* ·· ··

26. An acoustic device according to claim 25, wherein the boundary means forms an integrally cast portion with said member.