CZ20031501A3 - Reproduktor - Google Patents

Description

Reproduktor

Oblast techniky

Vynález se týká deskového reproduktoru, schopného ohybového vlnění, jakým je např. deskový reproduktor, popsaný v patentové přihlášce WO97/09842, a budiče pro tento reproduktor.

Dosavadní stav techniky

Ve výrobě elektrodynamických vibračních měničů, tj. měničů, obsahujících pohyblivou cívku, současné úvahy, týkající se velikosti a hmotnosti kmitacích cívek, směřují k použití kmitacích cívek s malým průměrem a nízkou hmotností, typicky kmitacích cívek o velikosti malých výškových cívek konvenčních pístových reproduktorů. V určitých aplikacích budičů, jakými jsou např. aplikace budičů pro buzení reproduktorů, popsaných v patentové přihlášce WO98/39947, které jsou schopny ohybového vlnění a které jsou buzeny středově, tj. mohou se jak pístově pohybovat tak i ohýbat, malé průměry kmitavých cívek mohou způsobit neúměrné výkonové zatížení a problémy, týkajících se vychýlení.

V případě kmitacích cívek s malými průměry budící impedance (Zrn) budícího místa se blíží impedanci desky, buzené při jednom jediném místě. Když se frekvence zvyšuje, impedance Zrn osciluje s vidovou strukturou, avšak má průměrnou konstantní hodnotu a blíží se hodnotě nekonečné desky, dané následující rovnicí:

.•.••i :

« · · ·· ···

Důsledkem pro danou hmotu (Mc) kmitací cívky je vysokofrekvenční mez f(b), nad kterou stoupající impedance této hmoty převýší konstantní impedanci budícího místa. Tato frekvence je dána následující rovnicí:

/(*) =

Zm

2t$Ac

Tudíž hmota kmitací cívky na známých deskách, schopných ohybového vlnění, se ponechala nízká podle tohoto vzorce.

Obvyklá cesta spočívá ve zvýšení impedance Zrn nebo snížení hmoty Mc za účelem ponechání překlápěcí frekvence nízkou ve zvukovém pásmu. Průměr kmitací cívky se pouze nepatrně zvýšil a potom se pouze zjistilo, že ... .

Další skutečnosti, které působí v neprospěch kmitacích cívek o nízké hmotnosti pro pístově buzené desky, je jejich citlivost a šířka pásma. Za účelem ponechání realistické šířky nízkofrekvenčního pásma v realistickém uzavřeném objemu je nutné, aby hmotnost desky byla vysoká. K udržení citlivosti je nutné, aby faktor Bl síly byl vysoký. U budičů s vysokým faktorem Bl se zvýšení tohoto faktoru dosáhne poskytnutím určitého počtu závitů, čímž se hmotnost kmitací cívky zvýší.

Další řešení spočívá v použití podvěšeného vibračního budiče, u kterého se zvýšení faktoru Bl dosáhne poskytnutím magnetu, v důsledku čehož se hmotnost kmitací cívky ponechá nízká. Tato skutečnost se experimentálně ověřila u kmitací cívky s průměrem 25 mm a poskytnutím zvýšené tuhosti v budícím místě. Avšak výkonové zatížení a výchylky stále podléhají omezení.

Z patentové přihlášky WO97/09842 je známý plochý deskový reproduktor, který pracuje pístově při nízkých frekvencí a rezonančně při vysokých frekvencích, V patentové přihlášce USA-4,542,383 je popsán reproduktor, který má měnič na bázi kmitací cívky a desku, přičemž jak deska tak i měnič mají ·* ··· ·♦· · > · · ¹ ·· ·· stejný průměr a kmitací cívka je uspořádána tak, kolem jejího okraje.

že budí desku

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu reproduktor, který zahrnuje deskový akustický člen, schopný ohybového vlnění, a elektrodynamický měnič na bázi pohyblivé cívky, který má kmitací cívku připevněnou k akustickému členu pro buzení ohybového vlnění v akustickém členu, přičemž spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem má dostatečnou délku vzhledem k velikosti akustického členu, aby zastupovalo linkové buzení tak, že akustický člen má mechanickou impedanci, která průměrně stoupá s frekvencí ohybové vlny. Spojení kmitací cívky a desky může být kruhové a toto spojení může být v podstatě nepřetržité.

Dostatečnou délkou spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem se v rámci vynálezu rozumí délka spojení nebo průměr spojení v případě kruhového spojení, který je roven alespoň délce ohybové vlny v části akustického členu, vymezené tímto spojením, nebo obklopené kmitací cívkou, při nejvyšší provozní frekvenci reproduktoru.

Mechanická impedance desky je rovna poměru síly, aplikované v jednom jediném bodě, k výsledné rychlosti v tomto bodě. Tam, kde se deska budí sílou, působící podél linie, účinná mechanická impedance je rovna poměru celkové síly, aplikované podél linie, ku výsledné rychlosti, zprůměrované v délce linie. V popisné části a nárocích se termínu mechanická impedance používá k popsání tohoto poměru pro obě budící uspořádání.

Je nutné rozumět tomu, že pro bodově buzenou desku je to pouze nekonečná deska, která má skutečně konstantní impedanci Zm. Skutečná deska má impedanci Zrn, která osciluje kolem hodnoty nekonečné desky. Podobně, v případě velkoplošné kmitací cívky na desce mechanická impedance osciluje s vidovou

Φ · ·

0··· strukturou, avšak průměrně stoupá s frekvencí.

Část akustického členu, obklopená kmitací cívkou, může mít tuhost rozdílnou od tuhosti, kterou má část akustického členu vně kmitací cívky.

Budič může být uspořádán tak, že jednak uvádí akustický člen do pohybu v celotělovém vidu a jednak předává akustickému členu energii ohybového vlnění. Velikost, tvar a poloha spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem mohou být upraveny vzhledem k vidové distribuci desky nebo akustického členu tak, aby se dosáhlo hladkého přechodu z celotělového pohybu při nízkých frekvencích k ohybovému vlnění při vyšších frekvencích. Tak např., v případě kruhové, normálně buzené, desky druhá rezonance může způsobit nepravidelnost výstupu. V případě kruhové budící linie účinný obvod budící linie se může zvolit, pokud jde o polohu a velikost, tak, leží na uzlovém kruhu druhé rezonance nebo v blízkosti uzlového kruhu druhé rezonance. V této souvislosti se za první rezonanci považuje celotělová nebo pístová ekvivalentní rezonance. Vytvořením vazby při uzlovém kruhu nebo v blízkosti uzlového kruhu pro druhou rezonanci její účinek se sníží a vid se budí slabě nebo vůbec. Tudíž se mohou upravit budící parametry k zvýšení kvality zvuku od nízkých pístových frekvencí k vidově více hustým oblastem při středních frekvencích.

Hmotnostní zátěž se může aplikovat na akustický člen uvnitř průměru kmitací cívky. Akustický člen může být nekruhového tvaru. Kmitací cívka měniče může být soustředná s geometrickým středem akustického členu.

S akustickým členem uvnitř části akustického členu, obklopené kmitací cívkou, může být spojen vazbou druhý měnič, který může být přizpůsoben tomu, aby způsobil vysokofrekvenční ohybové vlnění v této části. Tento druhý měnič může být odsazen od osy uvedené kmitací cívky.

K připevnění kmitací cívky k akustickému členu se může použít vazební prostředek, který má otisk nekruhového tvaru.

• Φ ··· • · ··

Část akustického členu, obklopeného kmitací civkou, může být tuhá více než část akustického členu vně kmitací cívky. Ohybová tuhost akustického členu může být anizotropická. Akustický člen může být zakřiven nebo vyboulen nebo jinak tvářen ke zvýšení jeho ohybové tuhosti.

Reproduktor může zahrnovat rám, mající část, obklopující akustický člen, a dále část, nesoucí elektrodynamický měnič, přičemž reproduktor může dále zahrnovat pružný závěs, připojený mezi akustickým členem a uvedenou část rámu, přičemž pružný závěs umožňuje akustickému členu pružně viset na rámu. pružný závěs může být připojen mezi rám a okraj akustického členu. Pružný závěs může být přizpůsoben hmotnostní zátěži akustického členu. Pružný závěs může být přizpůsoben k tlumení akustického členu. Pružný závěs může být alespoň částečně tvořen pláštěm akustického členu.

Akustický člen může mít čelní stranu, ze které vyzařuje akustická energie, a může zahrnovat akustickou masku, umístěnou přes část akustického členu, obklopenou uvedenou kmitací cívkou, přičemž maska definuje akustický otvor.

Elektrodynamický měnič na bázi kmitací cívky může být odsazen od geometrického středu akustického členu a na akustickém členu může být uspořádáno vyvažovači závaží.

Činnost velkoplošné kmitací cívky na desce může vytvořit distribuci buzených vidů, které vedou ke značnému směrování záření na osu alespoň v některých frekvenčních rozmezí. To může být výhodné v některých aplikacích, jakou je např. zónování zvukového výstupu, avšak v mnoha aplikacích je žádoucí výkon vně osy. Jedno řešení, vedoucí ke zlepšení výkonu vně osy, spočívá v buzení ohybové desky, generujícím ohybové vlnění v desce, při frekvencích v blízkosti koincidenční frekvence nebo při frekvencích, vyšších, než je koincidenční frekvence.

Koincidenční frekvence je frekvence, při které rychlost ohybové vlny v desce se rovná rychlosti zvuku ve vzduchu. Nad • · · • 4 · touto frekvencí rychlost v desce překročí rychlost vzduchu a tato nadzvuková vibrace může způsobit silně směrové záření mimo osu. Ve skutečnosti, při koincidenční frekvenci je záření směrováno přímo mimo osu s tím, že úhel směrování se přibližuje ke směru na ose s rostoucí frekvencí. Koincidenční frekvence desky je určena její ohybovou tuhostí (B) a hmotnostní hustotou (mu). Tyto parametry se mohou měnit tak, že zužování radiačního vzoru, rezultující z velkoplošné kmitací cívky, se kompenzuje o alespoň několik stupňů dodatečnou energií, směrovanou mimo osu ohybovým vlněním nad koincidenční frekvencí.

Reproduktor podle vynálezu může být přizpůsoben k tomu, aby pracoval jako zařízení s úplným provozním rozsahem.

Přehled obrázků na výkresech

V následující části přihlášky vynálezu je uveden popis příkladů provedení vynálezu, obsahující odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje čelní pohled budič reproduktoru, obr. 2 zobrazuje boční řez budičem, zobrazeným na obr. 1, obr. 3 zobrazuje čelní pohled na kryt reproduktoru, obr, 4 zobrazuje boční pohled na kryt reproduktoru, obr. 5 zobrazuje graf frekvenční odezvy, obr. 6 zobrazuje graf hloubkové frekvenční odezvy s blízkým polem, obr. 7 až 9 zobrazují čelní pohledy na příklady provedení • ·· * · desky, mající dodateční vibrační budič, obr. 10 až 13 zobrazují čelní pohledy na další příklady provedení desky, obr. 14 zobrazuje perspektivní pohled na další příklad provedení desky, obr. 15 až 18 zobrazuje řezy příklady provedení desky, obr. 19 až 21 zobrazují řezy příklady provedení závěsů pro desku, obr. 22 zobrazuje řez příkladem provedení budiče reproduktoru, obr. 23 zobrazuje čelní pohled na příklad provedení desky, obr. 24 zobrazuje řez příkladem provedení desky, obr. 25 zobrazuje polární diagram, který porovnává odezvu konvenčního pístového reproduktoru s odezvou reproduktoru podle vynálezu, a obr. 26 a 27 zobrazují čelní pohledy na další provedení liniového spojení kmitací cívky a desky.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 a 2 zobrazují budič 1 reproduktoru, který je přizpůsoben k tomu, aby byl připevněn v, např. krytu, zobrazeném na obr. 3 a 4, k ozvučnici, tvořené kruhovou plochou deskou z tuhého lehkého materiálu, sestávající z, např. jádra, vloženého mezi pláště z listového materiálu

......

> · « • * · ·· ·♦ s vysokou pevností v tahu, přičemž tato deska tvoří akustický člen nebo zářič, který je určen k tomu, aby pracoval jak v pístovém režimu tak i v ohybovém režimu jako rezonanční zařízení, schopné ohybového vlnění, při vyšších frekvencích. Tímto způsobem budič reproduktoru podle vynálezu je schopen pracovat jako zařízení s úplným provozním rozsahem, pokrývajícím v podstatě celé zvukové spektrum s širokým akustickým rozptylem, narozdíl od konvenčního budiče reproduktoru, jehož frekvenční pásmo nebo alespoň jeho úhel rozptylu je omezen při vysokých frekvencích průměrem desky, jak je to zřejmé z obr. 25, a od budiče ohybového vlnění, který má sklon k dunění při frekvencích pod asi 200 Hz, s výjimkou desek o velmi velké velikosti.

Deska 2 je konvenčním způsobem nesena na rámu 3 nebo koši z, např. kovu, přičemž rám 3 má při čelní straně prstencovou přírubu 4, ve které je vytvořena množina vzájemně odsazených připevňovacích otvorů 5, kterými rám 3 může být připevněn ve vhodném otvoru krytu reproduktoru, zobrazeného na obr. 3 a 4. Deska 2 je zavěšena na rámu 3 zvlněným závěsem 6 z, např. materiálu, podobného pryži, přičemž zvlněný závěs 6 je adhezivem připevněn k vnějšímu okraji desky 2, na jedné straně, a je sevřen mezi prstencovou přírubu 4 a svěrací prstenec 1_, na druhé straně, čímž se deska 2 může pistově pohybovat vůči rámu 3.

Rám 3 nese elektrodynamický měnič 8 na bázi kmitací cívky, která uvádí desku 2 do pístového pohybu a předává energii ohybového vlnění desce 2 k tomu, aby uvedla desku 2 do rezonance, a to způsobem obecně popsaným v patentové přihlášce WO97/09842. Měnič zahrnuje sestavu 9 magnetu, připevněnou k rámu a vymezující prstencovou mezeru (10), soustřednou s deskou, a sestavu kmitací cívky 11 a kostry, připevněnou tak, že se může axiálně pohybovat v prstencové mezeře 10, a připevněnou k desce tak, že je soustředná s touto deskou, vazebním prstencem 12. Mezi sestavu kmitací cívky a rám je • · ♦ • «♦ ·

·*·« konvenčním způsobem připevněn zvlněná závěsná hvězdice 13 za účelem zajištění správného axiálního pohybu kmitací cívky v prstencové mezeře.

Průměr kmitací cívky je vzhledem k délce ohybové vlny velký, což způsobuje, že deska je buzena v linii namísto v bodě, jak je to obvyklé pro akustické členy, schopné ohybového vlnění, používající elektrodynamické budiče, mající malý průměr kmitací cívky. Toto liniové buzení vede k značnému zvýšení mechanické impedance, předané kmitací cívce, a tato vyšší mechanická impedance, umožňuje, aby systém připustil kmitací cívku s relativně vysokou hmotností bez toho, že by to způsobilo předčasné dunění při vysokých frekvencích. Rovněž kvůli vysokému průměru kmitací cívky je možné regulovat tuhost desky, což umožňuje, aby část desky, obklopená kmitací cívkou měla množinu vidů namísto jednoho jediného dominantního bubnovacího vidu, který se může objevit u kmitacích cívek s malým průměrem. Vnitřní část (16) desky (2) je obklopena kmitací cívkou, jak je to zobrazeno na obr, 1, zatímco vnější část 17 desky 2^ radiálně vybíhá vně kmitací cívky.

Jak je to zobrazeno na obr. 1 a 2, k vnitřní části 16 jsou připevněny závaží 14, 15 s malou hmotností, které ladí a/nebo vyhlazují frekvenční odezvu akustického členu. Tato závaží nejsou vždy nutné, avšak jsou obvyklé žádoucí. Tato závaží jsou zobrazena jako diskrétní závaží, avšak nemusí být nutně diskrétní. Tato závaží mohou mít hmotnost v rozmezí 0,5 g až 100 g a typicky v rozmezí 2 až 20 g. Kromě toho, k vnitřní části 16 desky může být připevněno jedno nebo více závažích.

Příklad provedení budiče pro reproduktor, zobrazený jia obr. 1 a 2, je optimalizován pro použití v reproduktoru se standardem „hi-fi, za předpokladu, že budič je spojen vazbou se zesilovačem, který má plochou napěťovou převodovou funkci ve zvukovém pásmu. S tímto předpokladem, považovaným za konstrukční kritérium pro tento příklad provedení, jsou následující konstrukční kritéria použitelná.

Měnič má kmitací cívku s průměrem 75 mm, která je připevněna v budícím systému s nízkou indukčností. Tento budící systém má průduch 18, který má měděný kryt (19), překrývající pólový nástavec nebo člení desku 20 k ochraně před účinky vířivých proudů. Obr.2 zobrazuje řez magnetickým prstencem 21 z neodyma, který je středově připevněn v ocelovém magnetickém obvodě, sestávajícím z magnetického víčka (22) a čelní desky 20, rezultující v průměrnou hodnotu magnetické indukce (B) 0,8 T. Kmitací cívka 11 je zavěšena nad čelní desku 20. Kmitací cívka sestává z hliníkové kostry s tloušťkou 0,1 mm a vinutí z hliníku, navinuté kolem kostry a mající celkovou výšku 14,5 mm. Kmitací cívka má následující parametry:

průměr kostry = 75 mm počet vrstev cívky = 2 průměr drátu - 0,3 mm počet závitů = 71

Za účelem poskytnutí pevného přechodu mezi kmitací cívkou a deskou je žádoucí vazební prstenec 12. Vazební prstenec 12 je umístěn uvnitř kmitací cívky. Za účelem poskytnutí dobré spojovací oblasti mezi vazebním prstencem 12 a kostrou kmitací cívky spojovací prstenec 12 má vůči kostře kmitací cívky přesah o délce 2,5 mm. Vazební prstence prodlužuje účinnou délku kmitací cívky o 1,7 mm a tvoří prstenec o šířce 3,5 mm pro spojení s deskou. Tato skutečnost je zobrazena na obr. 2. Materiál vazebního prstence je tvořen pryskyřicí z termoplastu nebo termosetu, jako je např. produkt ABS, která má hmotnost 3,4 g. Pro spojení mezi kmitací cívkou a vazebním prstencem je použit tepelně odolný kyanoakrylát (Loctite 4212) . Ten je rovněž použit pro spoj mezi vazebním prstencem a deskou.

Dynamické parametry budícího systému s vazebním prstencem • ··· • « · » W • ·♦ · tf· tftftf · · · · • · · · · · · • •tftf tftf tftf tftf* ·· jsou následující:

Mms - lig (hmotnost pohybující hmoty sestavy kmitací cívky)

Rms = 1,95 Ns/m (mechanický odpor závěsu)

Bl = 8,1 Tm (budící konverzní faktor)

Re = 6,5 Ω (stějnosměrný odpor kmitací cívky)

Fs ~ 40 Hz (hmotnostní pružinová rezonance systému)

Le = 0,2 mH (indukční faktor kmitací cívky @lkHz)

Pro desku je použit materiál s následujícími parametry:

Materiál = produkt Rotrex Lite 51LS 3,5 mm (3,5 mm tlusté jádro typu 51LS Rohacell z tuhé uzavřené pěny z polymethakrylimidového termoplastu s pláštěm ze skla/termosetu). Průměr - 120 mm.

Parametry jsou uvedeny v následující tabulce 1:

Tabulka 1

plošná měrná hmotnost	M	0,35	kg/m'
Pisssonova konstanta	N	0,11
ohybová pevnost	Dl	2,4	Nm
ohybová pevnost	D2	1,8	Nm
útlum	D	0, 92
poměr v rovině střihu	Shr	0,36
tloušťka	T	3,5	mm
modul pružnosti ve střihu	Gz	19M	Pa
útlum	Gz	1
koinsidenční frekvence	Fc	7,7	kHz

«· 4 · 444 4 4 ·

444 4 444 * · ·· 4· 4 4 · · ·

4444 4· ·· 444 44 44

Z parametrů uvedených v tabulce 1 se vlnová délka desky může vypočítat při nejvyšší provozní frekvenci, tj. při frekvenci 20 kHz. Tento výpočet vede k vlnové délce 28 mm za předpokladu průměrné ohybové tuhosti 2,1 Nm. Průměr kmitací cívky je tudíž 2,7-násobkem vlnové délky při nejvyšší provozní frekvenci. U reproduktorů, schopných ohybového vlnění, z dosavadního stavu techniky první aperturní rezonance odpovídá polovině vlnové délky uvnitř kmitací cívky.

Koincidenční svazek této desky dává silný akustický výstup vně osy v blízkosti koincidenční frekvence nebo nad koincidenční frekvenci, jak je to uvedeno v tabulce 1. Jak je to zobrazeno ve směrovém diagramu na obr. 25, ve kterém tenká linie 45 zastupuje diagram reproduktoru podle vynálezu s deskou o průměru 300 mm a silná linie 44 zastupuje diagram konvenčního pístového reproduktoru s deskou o průměru 250 mm.

Rám zahrnuje zadní desku 23 z hliníku, která nese měnič ý a je připojena k prstencové přírubě 4. Za účelem připevnění svěracího prstence 7 k prstencové přírubě 4 jsou použity Allenovi šrouby (nejsou zobrazeny).

Dvojice závaží 14,15, připevněných k desce slouží k vyhlazení prvního bubnovacího vidu uvnitř vnitřní části desky při přibližně 2 kHz.

Parametry budící jednotky jsou uvedeny níže:

dD = 14 cm (průměr radiační plochy (od středu ke středu okolí)

Mms = 27 g (hmotnost pohybující se hmoty sestavy kmitací cívky a desky)

Rms =2,4 Ns/m (mechanický odpor závěsu)

Bl = 8,1 Tm (konverzní faktor budiče)

Re = 6,5 Ω (stejnosměrný odpor kmitací cívky)

Fs = 33 Hz (hmotnostní pružinová rezonance systému) ♦ 9

9 9

9 9 · *· ·99

9

Le = 0,2 mH (indukční faktor kmitací cívky @ 1 kHz)

Obr. 3 a 4 zobrazují kryt 24 reproduktoru pro budící jednotku, zobrazenou na obr. 1 a 2, přičemž tento kryt 24 má šikmou čelní stěnu 25 a boční strany 26. 2a účelem přijmutí budiče 1 je v čelní stěně 25 vytvořen otvor 27. Kryt 24 je proveden tak, že obklopuje objem 17 dm³, čímž poskytuje maximální ploché vyrovnání. Forma krytu je zvolena kvůli rozmazání vnitřní stojatých vln, ačkoliv to není podstatné pro konstrukci a provoz reproduktoru. Kryt je vyroben ze středně husté dřevovláknové desky (MDF) o tloušťce 18 mm. K poskytnutí vzduchotěsného uzávěru jsou spoje přilepeny použitím lepidla na dřevo typu PVA a sešroubovány.

Následující měření výše popsaného příkladu provedení reproduktoru se provedlo ve zvukově izolované komoře s mikrofonem, umístěným při lm (na ose s deskou) při 2,38v. Pro měření, zobrazené na obr. 5, se pod přibližně 200 Hz objevily nepřesnosti, což. vede k výsledkům měření v blízkém poli, ukazující nízkofrekvenční výkon, zobrazených na obr. 6.

Zatímco příklad provedení, zobrazený na obr. 1 a 2, používá budič s jednou jedinou kmitací cívkou s velkým průměrem, pro zlepšení vysokofrekvenční úrovně a/nebo rozsahu a směrovosti výkonu reproduktoru se může použít doplňkový budič. Doplňkový budič se může umístit na libovolné místo na desce k poskytnutí menší radiační oblasti. K tomuto účelu se mohou použít, např. piezoelektrické budiče s malou nebo velkou plochou nebo piezoelektrické budiče v pásové formě. Příklady těchto budičů jsou zobrazeny na obr. 7 až 9. Obr. 7 zobrazuje diskový piezoelektrický vibrační budič 28, připevněný na desce 2 ve jejím středu a uvnitř průměru kmitací cívky 11. V příkladě provedení, zobrazeném na obr. 8, pásový piezoelektrický vibrační budič 29 je připevněn na desce 2 soustředně s touto deskou a uvnitř průměru kmitací cívky 11. Jak je to zobrazeno na obr. 9, diskový vibrační budič 30 je • 44 • 444 • 4 4 4 4 4 • 44 44 4 4444

4444 44 44 44» 44 ·· připevněn na desce 2 uvnitř průměru kmitací cívky, avšak mimo střed desky 2.

Je zřejmé, že pohyblivá hmota kmitací cívky má malý účinek na vysokofrekvenční rozsah reproduktoru. Tudíž vynález není omezen na kmitací cívky s nízkou hmotností. To znamená, že v rámci vynálezu se mohou použít budičové systémy s pohyblivým magnetem a/nebo vazební prstence s relativně vysokou hmotností mezi sestavou kmitací cívky a deskou, které mohou být obvykle vyloučeny z malé budící plochy nebo bodových konstrukcí budičů reproduktorů, schopných ohybového vlnění. To dovoluje použít složitě konstrukce vazebních prvků, a tedy převést prstenec kmitací cívky na jiné užitečné tvary ke zlepšení výkonu. Obr.

až 33, zobrazují trojúhelníkový vazební prstenec 3_l_r čtvercový vazební prstenec 32 a oválný vazební prstenec 33. Tyto tvary jsou důsledkem distribuce buzených vidů a tudíž důsledkem směrovosti. Tak např., jak je to zobrazeno na obr.

13, volba čtvercové desky 34 společně se čtvercovým vazebním prstencem 32, otočeným vůči bočním stranám desky o určitý úhel, může vést k nepravidelnému vzoru vidů v desce.To může dále zlepšit frekvenční odezvu na ose nebo vně osy.

V příkladech provedení na obr. 1 a 2, kmitací cívka má průměr 75 mm. Hodnota tohoto průměru se může zvýšit nebo snížit v závislosti na specifikaci konstrukce. Když specifikace konstrukce vyžaduje úzkou směrovost pro zónové aplikace, potom se může použít větší kmitací cívka vazebně spojená s deskou s nízkou rychlostí vln, tj. deskou mající velmi vysokou hodnotu Fc. Naopak, když se vyžaduje široká směrovost, potom se může použít menší kmitací cívka, splňující kritérium liniového buzení. Avšak to může vyžadovat elektrické vysokofrekvenční zesílení k udržení konstantního tlaku v celém zvukovém pásmu.

Jak je to zřejmé z obr. 13, vynález není omezen na kruhový tvar desky, zobrazený na obr. 1 a 2. Pro dosažení • · 9

9 · · «99« ·· «

9· ' «· ··

999 9

9 » 999 žádoucí směrovosti a/nebo frekvenční odezvy mohou být užitečné další tvary kvůli rozdílným tvarům vidů, které jsou způsobeny geometrií desky. Předpokládá se, že čím složitější jsou tvary vidů v panelu, tím menší je směrovost v akustickém výstupu.

Rovněž, jak je zobrazeno na obr. 14, vynález není omezen na čistě pístové chování desky při nízké frekvenci, ale deska může mít polo-bubínkové chování při nízkých frekvencích. Deska 34 může být tvořena velkou radiační deskou. To poskytuje samotlumící efekt, vedoucí k dipólové hluboké odezvě, jak je to naznačeno opačnými šipkami.

Vynález není omezen na ploché desky nebo na jeden typ materiálu. Za účelem změny vidového chování se mohou použít různé vhodné tvary. Tak např., část desky, obklopená kmitací cívkou, může být vytvořena z rozdílného materiálu nebo stejného materiálu, avšak tlustšího nebo tenčího. Příklady provedení těchto desek jsou zobrazeny na obr. 15 až 18. Žádoucí tuhost desky se může dosáhnout jejím tvarování. Změny tuhosti se rovněž mohou dosáhnout zvolením vhodné izotropie materiálu. Jak je to zobrazeno na obr. 15, vnitřní část 16 desky 2 je zeslabena vybráním jejího spodního povrchu. Jak je to zobrazeno na obr. 16, vnitřní část 16 je zesílena. Jak je to zobrazeno na obr. 17, vnitřní část 16 desky 2 je rovnoměrně zeslabena vůči vnější části 17 desky. Jak je to zobrazeno na obr. 18, vnější část 17 desky 2 na levé straně desky se postupně zužuje směrem k vnitřní části JL6, zatímco vnější část 17 desky na pravé straně je vytvořena se zakřiveným profilem o měnící se tloušťce.

Je zřejmé, že okolí desky má vliv na akustický výkon. Jak pístová tak i vidová oblast se mohou měnit změnou vlastností materiálu okolí desky. V konkrétním případě, zobrazeném na obr. 19, když se k okraji 36 desky přiloží určitá hmota, vysokofrekvenční výkon se může zlepšit. Okrajové tlumení desky se může použít k regulování vidového chování. To může být ve

44 4 * 44· 4 4 4

4 4 4 *· ···· ·

4«· ·· · · · · · • •44 44 ·4 4«· 44 44 formě povrchové úpravy nebo okrajové tlumení může být dosaženo tiskovou technikou, použitou na okraji 37, jak je to zobrazeno na obr. 20. K vytvoření okolí se mohou použít pláště desky nebo jeden z těchto plášťů, jak je to zobrazeno na obr. 21.

V tomto příkladě provedení deska sestává z jádra 38 a plášťů 39,40, pokrývající jádro. Spodní plášť 40 se může protáhnout k vytvoření okolí nebo závěsu 6. To může být výhodné z hlediska nákladů. Výhoda rovněž může spočívat v poskytnutí zakončení desky s nízkými ztrátami.

K rozšíření směrovosti při vyšších frekvencích se ve výhodném provedení použije záření při frekvencích, blízkých koincidenční frekvenci, při frekvencích nad koincidenční frekvencí. Avšak, koincidence se může nastavit při obou koncích spektra. Zvýšení tuhosti panelu nebo snížení koincidenční frekvence by mělo ještě poskytnout širokou směrovost a zlepšenou citlivost vidové oblasti.

Použití izotropních desek, jakými jsou např. desky s přibližně dvojnásobnou Fc, poskytují boční laloky ve stejné poloze v obou rovinách. Když se použijí neizotropní desky, potom se koincidenční frekvence může upravit nezávisle na protilehlých rovinách, čímž se dosáhne hladší celková výkonová odezva.

Mechanické prvky, jakými jsou např. závaží nebo kmitací cívka, vazebně spojené s deskou, mohou poskytnout prostředek mechanické filtrace. Umístěním styčného prvku mezi vazební prvek kmitací cívky a desku se může modifikovat frekvenční odezva. K modifikování akustického výstupu se může rovněž použít technika elektrického stínění na bázi pasivních komponent nebo krytí na bázi zesilovače s přechodovou funkcí/ vysokofrekvenčního zesílení.

V příkladu provedení, zobrazeném na obr. 1 a 2, se z prstencové oblasti, ve které kmitací cívka je připevněna k desce, 'vyzařuje koherentní zvuk. To může způsobit svazkování • 44 · • * 4 · · • 4 · · ···· «·

• « 4 · 4 • 4 · 4 4 kvůli velké radiační oblasti vzhledem k vlnové délce ve vzduchu. Jak je to zobrazeno na obr. 22, k rozšíření směrovosti při vyšších frekvencích, se přes vnitřní část 16 desky 2 může umístit maska 41, mající malý otvor 42 a nesenou podpěrou 43, připevněnou na rámu 3, ke zmenšení radiační oblasti. Tento účinek se může prokázat měřením, provedeným ze zadní strany zařízení. V příkladu provedení zobrazeném na obr. 1 a 2, je otvor masky tvořen průduchem 18 v budícím systému, pokud jde o zadní radiaci.

Jak je to zobrazeno na obr. 23, v případě, že je to žádoucí, kmitací cívka 11 může být umístěna mimo střed desky 2 ke zlepšení distribuce rezonančních vidů, buzených v desce, společně s protizávažím 35, umístěným na desce k zabránění bubnování.

Jak je to zobrazeno 24, deska 2 nemusí být plochá a může být prohnutá nebo jinak vytvarována ke zvýšení její tuhosti. Tudíž deska může mít formu zakřivení, které se mění podél desky tak, že tuhost je vyšší směrem k okrajům desky. Toto zakřivení nebo tvarování může napomáhat vyvažování desky za současného ponechání hodnoty fc konstantní a může rovněž být užitečné pro vyhlazování pístu k vidovému přechodu, zejména u větších desek.

Obr. 26 zobrazuje kruhovou desku 2, která je buzena kmitací cívkou měniče (není zobrazena), mající přímkový vazební prvek 46, rovnocenný vazebnímu prstenci 12 příkladu provedení, zobrazeného na obr. 1 a 2, a připojený mezi kmitací cívku a desku k vytvoření přímočarého budícího spojení. Vazební prvek 46 je uspořádán na průměru desky a jeho konce jsou odsazeny od protilehlých okrajů desky o stejnou vzdálenost.

Obr. 27 zobrazuje pravoúhlou desku 2, buzenou kmitací cívkou měniče (není zobrazen) s přímkovým vazebním prvkem 46, připojeným mezi kmitací cívku a desku k poskytnutí přímočarého

Φ ΦΦ φ φ φφφ φφφ φ φ φ φ φ φ » * φ φ φ

0·· φ* φ φφφφ φφφφ φφ Φ· φφφ ·· ·· budícího spojení. Vazební prvek 46 je umístěn mimo střed desky a je skloněn vůči stranám desky.

Průmyslová využitelnost

Vynález poskytuje účinný způsob zvětšení šířky frekvenčního pásma reproduktoru, schopného ohybového vlnění.

Claims (22)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Reproduktor, zahrnující deskový akustický člen, určený pro provozování jako zářič, schopný ohybového vlnění, a elektrodynamický měnič s kmitací cívkou, připevněnou k akustickému Členu pro buzení ohybových vln v akustickém členu, vyznačený t i m, že spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem má délku vůči velikosti akustického členu dostatečnou k tomu, že představuje takové liniové buzení, že akustický člen má mechanickou impedanci, která má sklon se zvyšovat s frekvencí ohybové vlny.
2. 2. Reproduktor podle nároku 1, vyznačený tím, že spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem je kruhové.

   3. Reproduktor podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že spojení mezi kmitací cívkou a akustickým nepřetržité. členem je 4. Reproduktor podle nároku 2 nebo 3, v y z n a č e n ý tím, že část akustického členu, obklopená kmitací cívkou má tuhost, která je odlišná od tuhosti, kterou má část

   akustického členu vně kmitací cívky.
3. 5. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že akustický člen je rovněž měničem uveden do pohybu v celotělovém režimu.
4. 6. Reproduktor podle některého z nároků 2 až 5, vyzná* ·· · ···· » · · ··*··· »..· ·

   -m ······· ’ č e n ý t í m, že zahrnuje závaží pro zatížení akustického členu uvnitř průměru kmitací cívky.
5. 7. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že akustický člen má nekruhový tvar.
6. 8. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že kmitací cívka měniče je soustředná s geometrickým středem akustického členu.
7. 9. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že zahrnuje druhý měnič, vazebně spojený s akustickým členem uvnitř části akustického členu, obklopené kmitací cívkou, a přizpůsobený pro vyvolání vysokofrekvenčního ohybového vlnění v této části.
8. 10. Reproduktor podle nároku 9, vyznačený tím, že druhý měnič je odsazen od osy kmitací cívky.
9. 11. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že zahrnuje vazebný prvek pro připevnění kmitací cívky k akustickému členu, přičemž vazební člen má otisk nekruhového tvaru.
10. 12. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že část akustického členu, obklopená kmitací cívkou je tužší než část akustického členu vně kmitací cívky.
11. 13. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v y21 značený tím, že ohybová tuhost akustického členu je anisotropní.
12. 14. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že zahrnuje rám, mající první část, obklopující akustický člen, a druhou část, nesoucí elektrodynamický měnič, a závěsový prostředek, připojený mezi akustický člen a první část rámu a pružně nesoucí akustický člen na rámě.
13. 15. Reproduktor podle nároku 14, vyznačený tím, že závěsový prostředek je spojen mezi rám a okraj akustického členu,
14. 16. Reproduktor podle nároku 14 nebo 15, vyznačený tím, že závěsový prostředek je přizpůsoben k hmotnostnímu zatížení akustického členu.
15. 17. Reproduktor podle některého z nároků 14 až 16, vyznačený t í m, že závěsový prostředek je přizpůsoben k tlumení akustického členu.
16. 18. Reproduktor podle některého z nároků 14 až 17, vyznačený t í m, že závěsový prostředek je alespoň částečně tvořen pláštěm akustického zářiče.
17. 19. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že akustický člen má čelní stranu, ze které je akustická energie vyzářena, a zahrnuje akustický maskovací prostředek, umístěný přes část akustického členu, obklopenou kmitací cívkou, přičemž akustický maskovací prostředek vymezuje akustický otvor.
18. 20. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že elekrodynamický měnič s kmitací cívkou je odsazen od geometrického středu akustického členu, a zahrnuje protizávaží na akustickém členu.
19. 21. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačecený tím, že je přizpůsoben k provozování jako zařízení s úplným provozním rozsahem.
20. 22. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že akustický člen je vboulen nebo jinak vytvarován k zvýšení jeho tuhosti.
21. 23. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že jeho uspořádání je takové, že akustický člen je buzen tak, že v akustickém členu jsou generovány ohybové vlny při frekvencích v blízkosti koincidenční frekvence nebo při frekvencích, blízkých koincidenční frekvenci.
22. 24. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, v yznačený tím, že velikost, tvar a poloha spojení mezi kmitací cívkou a akustickým členem jsou zvoleny podle vidové distribuce akustického členu k dosažení hladkého přechodu z celotělového pohybu při nízkých frekvencích k rezonančnímu ohybovému vlnění při vyšších frekvencích.