EA002480B1 - Акустическое устройство - Google Patents

Abstract

Акустические устройства имеют элементы, проходящие поперечно толщине и способные переносить поперечные волны, вызывающие в результате акустическое действие посредством зонального распределения резонансных режимов собственных колебаний поперечной волны, совместимых с желаемым достижимым акустическим действием упомянутого элемента в желаемом рабочем диапазоне звуковой частоты. Пространственное распределение жесткости, включающее изменение (изменения) ячеек, используется, чтобы получить желаемое местоположение для преобразователя поперечной волны и/или хорошее акустическое действие резонансного режима при обычно невыгодной форме элементов. Возможны элементы с комбинацией привода поршневого действия и возбуждения поперечной волны в центре массы и геометрическом центре.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к акустическим устройствам, способным к акустическому действию посредством поперечных волн и типично (но не исключительно) предназначенным для использования в громкоговорителях или в качестве таковых.

Уровень техники

Одновременно рассматриваемая РСТ (международная, согласно Договору о патентной кооперации) заявка номер СВ96/02145 в основном раскрывает сущность, структуру и конфигурацию элементов акустической панели, выполненной с возможностью переносить и распространять входную энергию колебаний посредством поперечных волн в акустической рабочей области (областях), проходящей поперечно толщине, обычно (если не обязательно) к краям элемента (элементов). Особо раскрыт анализ различных специфических конфигураций панелей с направленной анизотропией или без таковой поперечной жесткости сквозь/поперек упомянутой области (областей), так, чтобы иметь колебательные компоненты резонансного режима, распределенные по упомянутой области (областям), предпочтительно для акустической связи с окружающим воздухом; и так, чтобы иметь определяемое предпочтительное расположение (расположения) внутри упомянутой области (областей) для средства акустического преобразователя, причем особо операционно активные или движущиеся ее части, эффективные по отношению к акустическому вибрационному действию в упомянутой области (областях) и к связанным сигналам, обычно электрическим, соответствующим акустическому содержанию такого вибрационного действия. В этой РСТ заявке предусматривается также использование таких элементов в качестве «пассивных» акустических устройств или в таковых, т.е. без средства преобразования, таких как для реверберации, или для акустической фильтрации, или для акустического «озвучивания» пространства или комнаты; и в качестве «активных» акустических устройств или в таковых со средством преобразования поперечной волны, включая в значительно широком диапазоне громкоговорителей как источников звука, питаемых входными сигналами, которые должны быть преобразованы в упомянутый звук, а также в таких как микрофоны, подверженные воздействию звука, который должен быть преобразован в другие сигналы.

Одновременно рассматриваемая заявка на выдачу патента Великобритании номер (Р.5840) касается использования характеристик механического импеданса в достижении усовершенствования геометрии и/или расположения средства преобразования поперечной волны для таких панельных элементов, как акустические устройства или в таковых. Содержание этой заявки на выдачу патента Великобритании и вышеупомянутой заявки РСТ таким образом включены в настоящее описание посредством ссылки, что может быть полезно в объяснении, понимании или определении настоящего изобретения.

Это изобретение, в частности, применимо в активных акустических устройствах в форме громкоговорителей, использующих панельные элементы для использования, как упомянуто выше (и что может быть названо здесь позднее акустическими радиаторами/резонансными панелями распределенного режима), но дополнительно достигает удовлетворительной комбинации поршневого действия с действием поперечной волны. Однако имеют место более общие или широкие аспекты изобретения, что очевидно из нижеследующего описания.

Сущность изобретения

С первой точки зрения, изобретение касается активных акустических устройств, основывающихся на действии поперечной волны в панельных элементах, обеспечивающих особенно эффективное размещение для средств преобразования поперечной волны, отличающееся от раскрытых в вышеупомянутой РСТ заявке и заявке на выдачу патента Великобритании, т. е. в других местах, по сравнению с местоположениями, возникающими из анализа и предпочтения в этой РСТ заявке, включая даже расположения в центре (центрах) массы и/или геометрии, а не в смещении от них.

Со второй точки зрения, это изобретение касается активных акустических устройств, основывающихся на действии поперечной волны в панельных элементах панели, особенно обеспечивающих эффективное распределение колебаний резонансного режима, которое может отличаться от того, которое следует из описания и предпочтений вышеупомянутых патентных заявок РСТ и Великобритании, даже для тех же конфигураций или геометрии.

С третьей точки зрения, это изобретение касается активных акустических устройств, основывающихся на действии поперечной волны в панельных элементах, особенно обеспечивающих эффективное распределение колебаний резонансного режима в панельных элементах с конфигурациями или геометрией, отличающихся от тех, которые рассматриваются как наиболее удачные в описании и предпочтениях вышеупомянутых патентных заявок РСТ и Великобритании.

Следует отметить, что действительные специфические варианты осуществления этого изобретения используют панельные элементы, по существу дающие поверхностное распределение компонентов колебаний резонансного режима для акустического действия, в общем сравнимого или похожего с раскрытым в вышеупомянутых заявках РСТ и Великобритании, по существу основанные на простом возбуждении такого действия по существу поверхностно рас пределенной акустической поперечной волны для успешного акустического действия; а не каким-то образом просто похожие частичные заготовки для преднамеренного изменения другого акустического действия в панельных элементах, для которых такое присущее действие распределенного резонансного режима не является требованием конструкции, обычно где выполняются другие частные дополнительные структурные средства, чтобы обслуживать различные частотные диапазоны и/или избирательно подавлять или специфически производить/накладывать вибрации в панельных элементах, которые не являются присуще действенными как в вышеупомянутых заявках РСТ и Великобритании, так и в этой заявке, будучи типично неподходящими в смысле геометрии и/или расположения средства преобразования.

Способ и устройства по изобретению включают в себя пространственное распределение изменений в жесткости, по меньшей мере, по области (областям) такого панельного элемента (элементов), которые акустически активны по отношению к действию поперечной волны и желаемому акустическому действию. Очевидным является, что такие изменения могут быть напрямую отнесены к смещению средства преобразователя от местоположений, которые специфически определены в вышеупомянутых заявках РСТ и Великобритании, к отличающимся местоположениям по этому изобретению, и/или относительно подобных патентных заявок, к приспособлению невыгодных конфигураций или геометрии элементов панели, более похожих на выгодные конфигурации или геометрию для акустического действия, включающие в себя пространственное распределение резонансных режимов колебаний, вытекающих из действия поперечной волны, и/или связаны с действительным распределением резонансного режима, который может в чем-то отличаться, по меньшей мере, из-за разного пространственного распределения ее изгибной жесткости, так и результирующему отличающемуся расположению для средства преобразователя, или из-за обеих этих причин.

В вышеупомянутой РСТ заявке раскрыты панельный элемент (элементы), имеющие различную изгибную жесткость (жесткости) в различных направлениях по предполагаемой акустически активной области (областям), которая может быть всей областью панельного элемента или не полной областью, обычно в направлениях относительно двух координат или с разложением по двум координатам, и существенно постоянную вдоль координаты. В противоположность этому, предпочтительный элемент (элементы) панели вариантов осуществления настоящего изобретения имеют изменения изгибной жесткости вдоль некоторого направления (направлений) по упомянутой области, которые являются неразлагаемыми на постоянные в прямоугольных координатах или в любом направлении (направлениях).

Пространственное изменение изгибной жесткости, конечно, легко достигается путем изменения толщины акустических панельных элементов, но другие возможности возникают, скажем, относительно толщины и/или плотности и/или прочности на растяжение внешних слоев слоистого типа и/или усиления монолитных структур, обычно из композитного типа материала (материалов).

Поскольку практически доступный анализ не всегда может позволить такое исследование, которое может точно и полно идентифицировать и количественно определить изменения в действительном пространственном распределении акустически эффективной вибрации резонансного режима для панельного элемента (элементов) по настоящему изобретению - даже там, где они имеют существенно подобную геометрию и/или средние жесткости в соответствующих направлениях, как у специфических изотропных и анизотропных вариантов осуществления по вышеупомянутой РСТ заявке практически результирующая характеристика мало показывает, если какое-либо значительное снижение или деградация в достигнутой успешной акустической характеристике, включая действие поперечной волны, вообще предполагает потенциальную возможность для ее улучшения. Полезные воздействия (на пространственное распределение колебаний резонансного режима) в основном выгодной конфигурации/геометрии в соответствии с вышеупомянутыми патентными заявками РСТ и Великобритании могут, однако, быть сохранены в значительной степени, и могут действовать в двух группах или направлениях аспектов изобретения, реализующих одну точку зрения.

Одна группа/направление, как уже упоминалось, специфически обеспечивающая более удобное расположение для средства преобразования в акустически активных панельных элементах или их областях, имеющих конфигурации или геометрию, известные как выгодные в изотропных или анизотропных исполнениях в соответствии с вышеупомянутыми патентными заявками РСТ и Великобритании, действует путем смещения того, что сейчас называется «естественными» местоположениями для средства преобразователя (в соответствии с этими патентными заявками), к другим местоположениям этой заявки, конкретно сравнительно больших изгибных жесткостей к одной стороне такого естественного расположения, а сравнительно меньших изгибных жесткостей к другой его стороне, или и тех, и других. Участок (участки) большей изгибной жесткости эффективны, чтобы смещать такое естественное расположение от такого участка, обычно от упомянутой одной стороны к упомянутой другой стороне и к участку меньшей изгибной жесткости; при этом участок (участки) меньшей изгибной жесткости служат для смещения в направлении собственного участка (участков). Другая группа/направление могут рассматриваться как включающие в себя способность только частично определять такую же, по меньшей мере, воображаемую субгеометрию геометрии элемента общей большей панели, не особенно выгодной для хорошего акустического действия распределенного режима, как в вышеупомянутых патентных заявках РСТ и Великобритании; при этом такая субгеометрия не полностью описана и не обязательно особенно выгодна сама по себе, но частичное определение ее имеет значительное улучшающее воздействие на акустическое действие распределенного режима, например, при стремлении к типу конфигурации или геометрии, известной как включающей в себя особенно удачные варианты, если, по крайней мере, не достигающей таких выгодных вариантов; причем такое улучшающее воздействие особенно действенно, поэтому, для распределения резонансных режимов при более низких частотах, но не обязательно (даже предпочтительно не) ограничивает действие поперечной волны более высокой частоты и распределение резонансного режима такой субгеометрией, т.е. оно позволяет такое распределение вибрации резонансного режима более высоких частот после определения частичной субгеометрии и вне ее.

Что касается легкого достижения требуемого или желательного изменения пространственного изменения изгибной жесткости, элемент (элементы) панели могут иметь, по меньшей мере, внутренний слой (слои), сначала выполненный как существенно равномерно изотропная или анизотропная структура, скажем, как описанная в вышеупомянутых заявках РСТ и Великобритании, включая многослойную структуру (структуры), имеющую наружные слои поверх внутреннего слоя (слоев). Затем легко может быть выполнено изменение толщины, чтобы достичь желаемого пространственного распределения жесткости. Для деформируемого материала, такого как пенопласт, такое изменение толщины достигается избирательным сжатием или сдавливанием, чтобы получить желаемый контур, скажем, путем контролируемого нагревания и приложения давления, обычно до любого желаемого профиля, и это достигается даже после применения любых наружных слоев (в зависимости от возможности растяжения таких материалов наружного слоя). Другая возможность для элемента состоит в том, чтобы иметь локализованное ужесточение или ослабление, предпочтительно ряд градаций таковых. Для ячеистых или сотовых материалов, т. е. состоящих из некоторых подходящих сетчатых секций его ячеек, проходящих от одного внешнего слоя до другого общей слоистой структуры, или жестких формоудерживающих несжи маемых композитов изменение толщины легко достигается избирательным снятием верхнего слоя до желаемой толщины контура/профиля. Ни одна из этих возможностей не включает необходимого изменения геометрического центра, но снятие верхнего слоя скорее чем сжатие неизбежно приводит к изменению центра массы. Далее раскрыты альтернативы для желательного изменения толщины/жесткости выполненного таким образом сердечника, включая без изменения центра массы, что может быть важным для средства преобразователя, объединяющего поршневое действие и действие поперечной волны, где поршневое действие явно является наилучшим, если оно центрировано с совпадением центра массы и геометрического центра, чтобы избежать разностных моментов из-за распределения массы относительно местонахождения преобразователя и/или действия несбалансированного давления воздуха.

Центр массы может быть легко перемещен, обычно к геометрическому центру, путем избирательного добавления массы к соответствующему панельному элементу, предпочтительно без неприемлемых воздействий на желаемое пространственное распределение жесткости, т. е. массы также достаточно малы, чтобы не воздействовать неприемлемым образом на действие поперечной волны низкой частоты и эффективно отсоединяться от акустического действия высокой частоты, скажем, малый вес (веса), подходящим образом полуподатливо установленный в отверстие в панели, также достаточно малый, чтобы неприемлемо влиять на акустическое действие.

Увеличение жесткости в одном направлении от одной стороны естественного местоположения для местоположения средства преобразователя, или к одной стороне по вышеупомянутым заявкам РСТ и Великобритании или уменьшение жесткости в полностью противоположном направлении или к другой стороне приведет к расположению средства преобразователя по этому изобретению в общем в упомянутом направлении к упомянутой одной стороне, что может быть предпочтительно по направлению к геометрическому центру. Такое относительное увеличение/уменьшение жесткости может быть сложным для результирующего получения контура соответствующего панельного элемента, включая сужение увеличенной толщины/жесткости к краю элемента панели и/или наклон уменьшенной толщины/жесткости, скажем, чтобы получить существенно равномерную толщину края панельного элемента.

Дополнительно или альтернативно, изобретательский замысел в отношении, по меньшей мере, одной группы/направления виден в панельном элементе, способном к акустическому действию поперечной волны с распределением изгибной жесткости по его акустически активной области, которая ни в каком отноше002480 нии не центрирована до совпадения с центром массы и/или геометрическим центром этого панельного элемента, хотя расположение средства акустического преобразователя, как для действия поперечной волны, так и для поршневого действия, или для обоих действий, может быть существенно совмещено таким образом, что часто является предпочтительным.

Следует заметить, что существует два способа, согласно которым пространственные распределения жесткости по панельному элементу могут рассматриваться или трактоваться как центрированные, один аналогичный тому, как обычно определяется центр массы, т.е. установлению сначала момента жесткости в ноль, таким образом, в смысле соответствия высокой жесткости (здесь так называемый «высокий центр» жесткости); другой обратным образом - установление сначала обратной жесткости в ноль, таким образом в другом смысле соответствуя податливости или низкой жесткости (здесь так называемый «низкий центр» жесткости). В панельных элементах с изотропностью или анизотропностью, как особо раскрыто в упомянутой РСТ заявке, эти воображаемые «высокий» и «низкий» центры жесткости (насколько это выразительно в этом контексте) в действительности совпадают, а также нормально совпадают с центром массы и геометрическим центром; но для панельного элемента с распределением жесткости как в этой заявке, эти воображаемые «высокий» и «низкий» центры жесткости характеристически разнесены, и, кроме того, обычно отделены от центра массы и/или геометрического центра.

Возвращаясь к действительному или воображаемому смещению (путем выгодных распределений жесткости в соответствии с этим изобретением) практически действующего местоположения для средства преобразователя действия поперечной волны (от местоположения (местоположений), предоставляемых в соответствии с предпочтительными вариантами/анализами по упомянутым заявкам РСТ и Великобритании к отличающемуся местоположению по этой заявке), такое смещение может рассматриваться как направленное к упомянутому «низкому центру» жесткости, которое должно таким образом быть направлено вдоль того же направления, как и желаемое воображаемое смещение, и/или в сторону от упомянутого «высокого центра» жесткости, что может предоставлять, по меньшей мере, структурное расчетное эталонное положение для обеспечения изменений изгибной жесткости в желаемом/требуемом соответствующем ее распределении. Изменение изгибной жесткости снаружи от такого «низкого центра» к краю элемента панели связано обычно с жесткостью, возрастающей до различных величин и с разными скоростями во многих направлениях, по меньшей мере, в направлении к «высокому центру».

Возможные структуры сотового центрального слоеного типа могут иметь желаемое распределение жесткости по причине вклада такого варианта геометрии отдельного элемента, и без необходимо существенного воздействия на распределение и центр массы. Таким образом, желаемые пространственные распределения жесткости могут быть достигнуты путем изменений элементов, как любого элемента, так и всей области сечения элементов (если также не формы), высоты элемента (действительно толщины сердечника) и толщины стенок элемента, включая с такой степенью изменения, приложенной к тому, чтобы увеличить/уменьшить, как это может быть желательно/необходимо. Изменение изгибной жесткости без искажения распределения массы достижимо в таком контексте, скажем, путем изменения толщины стенок элемента и высоты элемента для номинально одной и той же площади элемента, и/или путем изменения площади элемента и/или высоты элемента для одинаковой толщины стенок элемента, и жесткость может, конечно, быть увеличена или подвержена другому воздействию изменением внешнего слоя, включая изменение количества и/или природы сложенных слоев.

Также настоящее изобретение для панельных элементов проявляется в наличии, по меньшей мере, «низких» центров жесткости и практически, наиболее эффективного местоположения устройства возбуждения, которые идентифицированы и представлены как типовые противоположно с точки зрения разброса минимального и максимального времени прохождения к краю панели для воображаемых или действительных поперечных волн, рассматриваемых как исходящие из «низкого центра» жесткости и из местоположения преобразователя, соответственно.

Возвращаясь к вышеупомянутому второму общему виду, панельные элементы с распределением жесткости, как там показано (которое, вероятно, может быть названо «эксцентрическим»), могут иметь возможность применимости к тому, чтобы гарантировать, что упомянутая панель некоторой конкретной данной или желаемой формы (т.е. конфигурации или геометрии) может проявлять практически эффективное акустическое действие поперечной волны, которое не считалось достижимым до сих пор для этой конкретной формы, по меньшей мере, не по любому из предшествующих полезных предложений; притом не только для невыгодных форм, родственных известным выгодным формам, но и для форм, не столь родственных, но трактуемых здесь как, по меньшей мере, приближающихся к тому, что до сих пор характеризовалось как некоторая частная выгодная форма.

Вообще, это изобретение распространяется на возможность некоторого физически реализуемого пространственного распределения из9 гибной жесткости панельных элементов неправильной формы или для них, способной к акустическому действию поперечной волны, чтобы приспособить такое действие удовлетворительно распределенной характеристики резонансного режима, и чтобы предоставить практически эффективное местоположение (местоположения) для средства преобразования действия поперечной волны (включая анализ конечного элемента), даже безотносительно или без ссылки к какой-либо предусмотренной или заданной форме, известной как выгодная. Такие процедуры могут проводиться, по меньшей мере, в некоторой степени практически, методом проб и ошибок относительно распределений пространственной жесткости, но могут быть облегчены путем анализа этого распределения с использованием такого метода, как Анализ Конечного Элемента, по меньшей мере, с точки зрения предоставления полезных «низких» и «высоких» центров жесткости, показанных здесь как имеющие положительное (приближающееся/привлекающее) и отрицательное (удаляющееся/отталкивающее) воздействие местоположения на действительное местоположение для средства преобразования в пределах такого пространственного распределения жесткости, доступно оно само по себе анализу или нет.

На практике полезные эффекты видны путем поиска конструкций и/или преобразований, с помощью которых может быть сделано отклонение от того, что известно как эффективное средство для конкретных геометрических форм и структур панельных элементов к тому, что может быть и часто будет таковым, эффективным для другой геометрии/структуры панели, в частности, чтобы показать структурную характеристику такой другой геометрии панели относительно вероятного успешного распределения пространственной жесткости и местоположения возбудителя преобразователя.

В одном подходе, рассматриваемом здесь как часть изобретения, внимание сосредоточено на местоположении преобразователя, обеспечиваемом путем воображаемого наложения в качестве стандартной геометрии желаемой или данной конфигурации панельного элемента, и объектной геометрии панельного элемента, которая известна как эффективная и для которой может быть легко выполнен или доступен анализ, так чтобы желаемое стандартное расположение преобразователя совпадало с действительным, предпочтительно эффективным местоположением преобразователя объектной геометрии. Затем может быть выполнено распределение изгибной жесткости так, чтобы для любой или каждой из выбранных конструкций относительно совпадающих местоположений преобразователя стандартной геометрии и объектной геометрии и по таким геометриям, известная/легко анализируемая изгибная жесткость объектной структуры панели могла быть подвергнута преобразованию относительно стандартной геометрии, чтобы дать существенно то же, или подобное, или сравнимое по градациям распределение жесткости, как в объектной геометрии, и акустически успешное действие поперечной волны в стандартной геометрии. В перспективе такие конструкции включают линии, идущие от совпадающих местоположений преобразователя к краям стандартной геометрии и объектной геометрии или через них (скажем, как хотя бы представляя прохождения/пересечения поперечной волны). Предусмотренные связанные преобразования зависят от относительных длин тех же конструктивных линий в стандартной геометрии и объектной геометрии, и от соответствующего отношения, обычно включающего частное от деления изгибной жесткости (В) на массу на единицу поверхности (μ), т.е. В/μ для преобразований пропорциональности, включающих третью и/или четвертую степени длин таких линий до краев стандартной геометрии и объектной геометрии. Предпочтительно, по крайней мере, чтобы стандартная геометрия была меньше, чем родственная объектная геометрия, кроме того, предпочтительно, чтобы при наложении был найден способ минимизировать превосходство последней над первой, включая минимизацию обработки преобразования. Поскольку в общем таким образом могут быть предпочтительны подобные типы стандартной и объектной форм или выгодная объектная геометрия, ближайшая к невыгодной стандартной геометрии, видно как возможно для стандартной геометрии весьма существенно отличаться от любого распознаваемого типа известной выгодной конфигурации/структуры.

Это как раз тот случай, когда панели по вышеупомянутой РСТ заявке, которые являются изометрическими относительно пространственной изгибной жесткости и которые хорошо изучены/проанализированы, являются хорошей исходной точкой для субъективных геометрий/структур. Вообще, виден другой подход к конструированию/преобразованию, как потенциально включающий поиск соответствия в стандартной геометрии/структуре согласно способу, что местоположение преобразователя (сейчас общее) расщепляет изгибные жесткости к каждой его стороне в объектной геометрии/структуре. Более того, подобные или родственные схемы распределения могут быть использованы не только между отличающимися типами геометрии, но также в случае желания или потребности придания стандартной геометрии одного типа такого распределения изгибной жесткости, как похожему или подражаемому другому типу геометрии/конфигурации, насколько практически данный тип геометрии/конфигурации (например, прямоугольный, эллиптический) имеет серьезное влияние на действительное пространственное распределе11 ние колебаний резонансного режима, которое с трудом может быть значительно искажено.

Для элементов громкоговорителя, пригодных как для действия поршневого типа, так и типа поперечной волны, совпадение местоположения средства преобразования поперечной волны с центром массы и геометрическим центром особенно эффективно, так как позволяет одному устройству преобразования в одном местоположении совмещать и выполнять как поршневое движение, так и возбуждение поперечных волн.

Однако возможно использовать отдельные преобразователи, один для только поршневого действия в совпадающем центре массы/геометрическом центре, и другой для расположения на расстоянии, удобно расположенный, как здесь, для действия только поперечной волны, хотя потом может потребоваться балансировка массы путем добавляемых масс (если это не было сделано вместе с необходимым распределением изгибной жесткости).

Особенно интересный аспект изобретения, относящийся к одному преобразователю, который обеспечивает поршневое действие, так и разнесенное действие поперечной волны, но в разнесенных положениях может быть использован, достигается ли разнесение расположением преобразователя поперечной волны как здесь (скажем, чтобы приспособить удобную конфигурацию преобразователя), или оставлением того, как это получается без применения вышеупомянутых аспектов изобретения.

В общем, конечно, реализация этого изобретения может включать в себя распределения массы при центре массы, смещенном от геометрического центра и/или любого местоположения преобразователя, или от любого из них. Вообще, изменения изгибной жесткости и/или массы, по меньшей мере, по акустически действующей области панельного элемента могут быть распределены многими предписанными способами и/или распределениями, обычно постепенно в любом конкретном направлении к желаемым концам, отличающимися от приведенных до сих пор, и это будет в общем представлять анизотропию, которая асимметрична, по меньшей мере, относительно геометрического центра массы; и видно применение, как в вышеупомянутой РСТ заявке.

Практические аспекты изобретения включают в себя блок возбуждения громкоговорителя, содержащий шасси, преобразователь, поддерживаемый на шасси, жесткую легкую диафрагму панели, подвижно прикрепленную к преобразователю, и упругую краевую подвеску, окружающую диафрагму и устанавливающую диафрагму в шасси, в котором преобразователь предназначен для приведения в движение диафрагмы поршневым образом на относительно низких звуковых частотах, чтобы создавать звуковой выходной сигнал, и для создания колеба ний диафрагмы под действием поперечной волны при более высоких звуковых частотах, чтобы заставить диафрагму резонировать для создания звукового выходного сигнала, причем это устройство таково, что преобразователь присоединен к центру массы и/или геометрическому центру диафрагмы, и диафрагма имеет распределение изгибной жесткости, включая изменение, такое, что это приводит к акустически эффективному резонансному режиму работы диафрагмы (по меньшей мере, центрированной со смещением от центра массы).

Диафрагма может быть круглой или эллиптической по форме, а преобразователь может быть прикреплен к геометрическому центру диафрагмы. Диафрагма может содержать легкий сотовый сердечник, вставленный между противоположными наружными слоями, и один из наружных слоев может выходить за край диафрагмы, причем крайняя часть выступающего наружного слоя прикреплена к упругой подвеске.

Преобразователь может быть электромагнитным и может содержать подвижную катушку, установленную на каркасе катушки, причем каркас катушки подвижно присоединен к диафрагме. Вторая упругая подвеска может быть присоединена между каркасом катушки и шасси. Один конец каркаса катушки может быть присоединен к диафрагме, а упомянутая вторая упругая подвеска может быть расположена рядом с упомянутым одним концом каркаса катушки, и третья упругая подвеска может быть присоединена между другим концом каркаса катушки и шасси.

Конец каркаса катушки, соседней с панелью диафрагмы, может быть присоединен, чтобы приводить в движение панель диафрагмы существенно в одной точке. Для этой цели между каркасом катушки и панелью диафрагмы может быть присоединено коническое средство.

Каркас катушки может содержать податливую секцию, радиально смещенную относительно жесткой секции, чтобы приводить в движение диафрагму поршневым образом и обеспечить смещенное от центра резонансное возбуждение диафрагмы.

В других аспектах это изобретение обеспечивает громкоговоритель, содержащий блок возбуждения, как описанный выше; и/или имеется жесткая легкая панель диафрагмы блока возбуждения громкоговорителя, адаптированная так, чтобы приводиться в движение поршневым образом и чтобы выполнять колебания при резонансе, причем диафрагма имеет центр массы, расположенный в ее геометрическом центре, и центр жесткости, который смещен от ее центра массы.

Краткое описание чертежей

Далее проиллюстрировано/описано типовое специфическое осуществление со ссылкой на сопровождающие схематические чертежи, на которых фиг. 1Ά-Ό - вид сверху и три вида в разрезе, показывающие желаемое расположение местоположения преобразователя поперечной волны акустического панельного элемента, включая и достижение путем сжатия деформируемого материала сердечника или путем профилирования сердечника или композитного материала;

фиг. 2Ά, В, С - общий вид сверху и виды в поперечном сечении сердечника для эллиптического акустического панельного элемента по настоящему изобретению;

фиг. 3Ά, В, С - подобные виды другого эллиптического панельного элемента по настоящему изобретению;

фиг. 4Ά, В, С - акустический панельный элемент невыгодной круглой формы, приводимый к более выгодной форме путем частичного создания эллиптической канавки/паза, и график модельного распределения без такой канавки/паза и с ней;

фиг. 5Ά, В, С - схемы, полезные при объяснении возможных распределений/конструкций/преобразований для получения распределения жесткости для желаемой или контрольной геометрии для прямоугольного панельного элемента и секущего/профильного представления результатов;

фиг. 6Ά, В, С - контурными графиками, имеющими отношение к полезной методологии, включая фиг. 5;

фиг. 7Ά, В - виды сбоку и сверху в сечении одного варианта осуществления блока возбуждения громкоговорителя по настоящему изобретению;

фиг. 8Ά, В - виды сбоку в сечении другого блока возбуждения громкоговорителя и модификации;

фиг. 9Ά, В - виды сбоку в сечении еще одного блока возбуждения громкоговорителя и модификации;

фиг. 10Ά, В - виды в аксонометрии соединения или привода возбудителя громкоговорителя для разнесенного применения поршневого действия и действия поперечной волны, и детали присоединения к элементу диафрагмы/панели; и фиг. 11Ά, В - соотношения для таких действий и перехода.

На фиг. 1Ά показан существенно прямоугольный акустический панельный элемент 10Ά распределенного режима, как если бы непосредственно выполненный в соответствии с вышеупомянутыми патентными заявками РСТ и Великобритании, имеющий таким образом свое естественное местоположение 13 для средства преобразования поперечной волны, смещенное от его геометрического центра 12 и от действительной диагонали, показанной штриховой линией под цифрой 11. В применении настоящего изобретения, однако, местоположение 13 преобразователя должно находиться в геометрическом центре 12 панельного элемента 10Ά, т.е. в действительности оказаться смещенным вдоль сплошной линии 15, что достигается путем соответствующего пространственного распределения изгибной жесткости панельного элемента. С этой целью, изгибная жесткость делается относительно больше и меньше к одной стороне (правой на фиг. 1Ά) и к противоположной стороне (левой на фиг. 1С) геометрического центра 12 и «естественного» местоположения 13 преобразователя специфически в противоположных направлениях вдоль линии 15 и ее прямолинейных продолжений 15С и 15Ь, соответственно.

Фиг. 1В является сечением вдоль линии 15, включая продолжения 15С и 15Ь, и представляет ту же ситуацию, что и фиг. 1Ά, т.е. «естественное» местоположение 13В преобразователя подобным образом удалено от геометрического центра 1 2В панельного элемента 1 0В распределенного режима, см. линии проекций 1 2Р, 1 3 Р. Фиг. 1В не дает никаких деталей для действительной структуры панельного элемента 1 0В; но она показывает альтернативные варианты монолита, см. сплошные линии внешней стороны 16Х, Υ, или слоеного типа, см. штриховые внутренние линии 17Х, Υ, показывающие внешние слои, присоединенные к внутреннему сердечнику 18, обычно (но не обязательно) сотового пенопластового типа или сотового ячеистого типа.

На фиг. 1С показано использование сердечника 18С из материала, который является деформируемым, специфически сжимаемым и способным обжиматься до меньшей толщины, каковыми являются многие пенопластовые сотовые материалы, пригодные для акустических панельных элементов распределенного режима и представленные на фиг. 1С. Такое обжатие показано по толщине сердечника 18С, уменьшающейся справа налево на фиг. 1С, и его элементы переходят от округленно полностью раскрытых (19Х) до сжатых (19Υ). Конечно, не является существенным для этих элементов наличие одинакового или подобного размера, или равномерное расположение, или выполнение округленно полностью раскрытыми при максимальной толщине (подходящие пенистые материалы часто бывают сжатого пенистого типа). Сердечник 18С дополнительно показан с лицевыми наружными слоями 17Ά, В. Возможно, даже нормально, для материала сердечника 18С быть деформированным до желаемого профиля до присоединения к нему наружных слоев 17Ά, В - но не существенно, поскольку панельный элемент 1 0С хорош для акустического действия распределенного режима, если он деформирован сжатием и к нему присоединены внешние слои 17Ά, В. Полученная большая и меньшая толщина сердечника 18С и панельного элемента 10С будет соответствовать большей и меньшей изгибной жесткости; и показанный профиль постепенного изменения толщины, и таким образом жесткости такой, чтобы приводить к совпадению местоположения 13С преобразователя с геометрическим центром 12С, см. стрелку 138 и округленные объединенные ссылки 12С, 13С. Деформация обжатия будет нормально выполнена с помощью термической обработки и с использованием подходящим образом профилированной сжимающей пластины. Здесь не произойдет изменения центра массы панельного элемента 10С, т.е. центр массы останется совпадающим с геометрическим центром 12С, совпадающим теперь также с местоположением 13С преобразователя.

Когда вклад плотности сердечника мал, т.е. изгибная жесткость является преобладающей, линейным коэффициентом вклада массы сердечника можно пренебречь, и желаемое пространственное распределение толщины может быть достигнуто путем придания формы толщине изотропного сердечника из полимерного пенопласта или собранного сотового слоистого материала, или монолитного без наружного слоя и сердечника; и любая такая структура может быть собрана, обработана или отлита, как это желательно здесь.

На фиг. 1Ό показан акустический панельный элемент 10Ό распределенного режима с постепенно изменяющимся рельефом его нижней поверхности, так что его толщина уменьшается, имея профиль, подобный профилю по фиг. 1С. Такой профиль может быть в чем-то отличным для получения того же предполагаемого эффекта, т. е. достижения совпадения местоположения 13Ό преобразователя с геометрическим центром 12Ό, например, в зависимости от материала, используемого для панельного элемента 10Ό. Такие материалы могут быть монолитными усиленными композитами или каким-либо видом сотового, обычно в этом случае как сердечник с наружными слоями, включая сотовый тип с проходящими насквозь ячейками, простирающимися от одного наружного слоя до другого. Пенопластовый ячеистый материал по позиции 19Ζ на фиг. 1Ό может соответствовать использованию пенистого материала, который по выбору либо не сжимается, либо не подходит для сжатия; но он предназначен, чтобы показать, что нет значительных изменений в плотности. Здесь должно быть изменение в распределении массы, и центр массы панельного элемента 10Ό таким образом будет смещен от геометрического центра, главным образом в направлении стрелки СМ. Чтобы достичь совпадения общего центра массы с геометрическим центром 12Ό, панельный элемент 10Ό показан, по меньшей мере, с одной дополнительной балансировочной массой 22, показанной вмонтированной в предпочтительно глухое принимающее отверстие 23, дополнительно предпочтительно с помощью полуподатливого средства 24, например, в подходящих механически или с помощью клея прикрепленных втулке или рукаве, так что его инерционное воздействие постепенно отсоединяет от панельного элемента 10Ό при более высоких частотах желаемого распределения колебаний. Может быть больше, чем одна балансировочная масса (22), скажем, смещенное менее чем на 180° по воображаемой линии продолжения 15Ь, или какой-либо другой порядок расположения, и они не обязательно должны иметь одинаковую массу, а могут иметь постепенно уменьшающуюся массу по удалению от линии 15Ь.

Проще всего, толщина может быть просто сужена к концу вдоль сечения по фиг. 1В, хотя нормальным является более сложное сужение, включающее общую равную толщину края и/или постепенное уменьшение ее от линии 15156, Ь. Необходимо принять во внимание используемые геометрические отношения изгибной частоты к размеру. Для любой данной формы увеличение ее размера снижает основные частоты вибрации и наоборот. Действительный сдвиг предпочтительного местоположения преобразователя может рассматриваться как эквивалент сокращения действительного размера панели относительно изгиба вдоль направления такого сдвига.

Обратимся теперь к фиг. 2А-С и 3А-С, на них все панельные элементы показаны, как имеющие эллиптическую форму, причем те из них, которые обозначены 20А, 30А являются изотропными, показывая таким образом в 25, 35 совпадение геометрического центра и центра массы. С точки зрения смысла для геометрии и структур изометрической панели, распределение жесткости будет, конечно, также центрировано в 25, 35 - либо как в «высоком центре» (жесткость как таковая) , либо как в «низком центре» (мягкость или податливость). Кроме того, фиг. 2А, 3А показывают в 26, 36 одно предпочтительно хорошее или лучшее местоположение (как в вышеупомянутой РСТ заявке) для преобразователя действия поперечной волны и действующее для желаемой акустической характеристики резонансного режима панельного элемента 20 А, 3ОА, например громкоговорителя или части громкоговорителя.

Обратимся теперь к фиг. 2В, С и 3В, С, в них положения центров панелей 10В, 20В, 30В теперь обозначены 25, 26 и 35, 36, и попрежнему соответствуют как геометрическому центру, так и центру массы, но тут также дополнительно соответствуют акустически эффективному местоположению преобразователя поперечной волны (26, 36). По сравнению с фиг. 2А, 3А местоположения преобразователя 26, 36 были эффективно смещены с помощью распределения их изгибной жесткости, и соответствующие смещения «высокого» и «низкого» центров жесткости показаны 27, 28 и 37, 38 как в общем противоположные относительно геомет рических центров 25, 35. Это отличающееся асимметричное распределение жесткости показано как достигнутое постепенными изменениями ячеек 29, 39, в частности по их высоте, таким образом, изменением толщины панельных элементов 20 А, 30 А; а также возможно изменениями их области и плотности заполнения (смотри фиг. 2В, С), или их области и толщины стенок, но не их плотности заполнения (смотри фиг. 3В, С), таким образом достигая желаемого распределения жесткости без, по крайней мере, действенно значительного искажения распределения массы, и таким образом, центр массы теперь совпадает как с геометрическим центром, так и с местоположением преобразователя (25, 26; 35, 36).

Возможны дополнительные подходы к изменению жесткости, и таким образом, пространственного распределения; скажем, путем введения выходящих из плоскости формирований, таких как изгибы, закругления и т.п., воздействующих на жесткость в общем понятными методами; или таких как канавки, пазы или бороздки в поверхностях, чтобы уменьшить жесткость, или реберные образования, чтобы увеличить жесткость, включая постепенно с помощью разнесенного ряда таких образований, скажем, вдоль линий продолжения 15С. Ь на фиг. 1А (не показаны, но могут быть вычислены с использованием такого метода, как Анализ Крайнего Элемента).

На фиг. 4А представлено другое применение внутриповерхностных канавок, пазов или бороздок, специально для улучшения действия поперечной волны распределенного режима для акустического панельного элемента 40, который в действительности имеет конфигурацию или геометрию, называемую круглой, которая известна как невыгодная для акустического панельного элемента распределенного режима, особенно с центральным расположением возбуждающего средства преобразователя. Эта известная возможность с неудовлетворительной характеристикой показана с помощью распределения частоты режима, показанного на фиг. 4В, как легко узнают и поймут специалисты, специфически соответствующего концентрическому формату колебаний. Основательное улучшение того, что показано на фиг. 4С, было достигнуто путем образования канавок, пазов или бороздок, как показано в 45 в форме части эллипса, т. е. в некотором классе конфигураций/геометрии, известных как включающие наиболее выгодные в качестве акустического панельного элемента распределенного режима (как на вышеупомянутых фиг. 2, 3), хотя в действительности не в соответствии с таким известным как выгодный конкретный эллипс. Однако воздействие на действие режима более низкой частоты распределено значительно лучше, чем симметрия простых центрально возбуждаемых круглых форм, а действие режима бо лее высокой частоты способно распространяться за и вне пределов открытых концов канавки 45. Форма канавки 45 была разработана с использованием Анализа Конечного Элемента, см. показанный рисунок сложного элемента, причем такая технология имеет главное назначение, в детальном исполнении этого изобретения. Менее изогнутые образования, асимметрично расположенные относительно центра круглого панельного элемента, также являются перспективными, и могут быть легко усовершенствованы с помощью дополнительного Анализа Крайнего Элемента.

На фиг. 5А, В представлена конструкция и преобразования, во многом такие же, как раскрытые выше, специфически показанные для прямоугольных конфигураций/геометрии контрольной (51А, В) и объектной (52А, В). Конструкционные линии 53А, В, обработанные согласно разным длинам и желаемым/требуемым изгибным жесткостям, показывают многообещающую эффективность подхода, по меньшей мере, как примененного к формам такого же прямоугольного типа. Методология по фиг. 5В особенно привлекательна тем, что субъективная конфигурация/геометрия 52В рационально сконструирована из контрольной конфигурации/геометрии 51В, помещенной в одном углу путем расширений из этого угла, так что предпочтительное расположение преобразователя 54В хорошо понятной и проанализированной изометрической формы 52В просто совпадает с геометрическим центром контрольной формы 51В. На фиг. 5С представлено типовое сечение через контрольный элемент 50 контрольной формы 51А, получающееся из методологии согласно фиг. 5В.

Изучение частного В/μ или величин параметров В и μ, специфически отдельно от другой взятой константы, в различных радиальных направлениях 53В, и математическое распределение от панели формы 52В к панели формы 51В, позволяет вычислить распределение жесткости в этих направлениях (53В), дополнительно используя отношение степеней, включающее четвертую степень длины и вторую или третью степень толщины, в зависимости от того, является ли требуемая изгибная жесткость жесткостью панели слоистой структуры с сердечником и наружными слоями, или монолитной твердой структуры из композита без внешних слоев.

На фиг. 6А показаны результаты распределения длины для методологии по фиг. 5В, а на фиг. 6В показано, как требуемый (контрольный) режим искривления относится к результатам по фиг. 6А и относительно свойств материала, конкретно одной жесткости, включая четвертую степень длины (сплошная линия), толщины слоистой структуры, включая квадратную степень (точечная линия), и толщины монолитной структуры, включая степень 4/3 (штриховая ли ния). Для слоистой структуры жесткость наружного слоя (прочность на растяжение) должна также включать четвертую степень длины; и степень 4/3 толщины наружного слоя. На фиг. 6С показано распределение модальной плотности с 3% демпфированием для элемента контрольной квадратной панели, без распределения изгибной жесткости с отношением 1,134:1 аспекта элемента изометрической панели по вышеупомянутой РСТ заявке, т.е. включающего регулировку относительно различия только по одной стороне; и квадратной панели, усовершенствованной с помощью распределения изгибной жесткости согласно параметров наружных слоев, в частности толщины (11) и модуля Юнга (Е).

Ссылаясь на фиг. 7А и 7В, блок возбуждения громкоговорителя содержит шасси 71 в форме открытой рамы, выполненной в виде неглубокой круглой корзины или тарелки, имеющей выступающий наружу периферийный фланец 71Е, с просверленными отверстиями, посредством которых блок возбуждения может быть установлен на перегородку (не показана), например, в корпусе громкоговорителя (не показан), в общем обычным способом. Шасси 71 поддерживает преобразователь 72 в форме электродинамического приводного двигателя, содержащего магнит 73, вставленный между полюсными наконечниками 74А, В и имеющий кольцевой зазор, в котором установлен трубчатый каркас 75 катушки, несущий катушку 75 С, которая образует движущее соединение или приводящий в движение элемент двигателя.

Каркас катушки установлен на упругих подвесках 76А, В на его противоположных концах, чтобы направлять каркас катушки для осевого движения в зазоре магнитного узла. Один конец каркаса катушки 75 прикреплен, например, с помощью связи 77, к задней поверхности легкой жесткой панели 70, которая образует акустическую излучающую диафрагму блока возбуждения громкоговорителя, и которая содержит легкий сотовый сердечник 70С, например, из сотового материала, вставленного между противоположными передним и задним наружными слоями 70Е, В. Панель 70 в общем, как указано, имеет специфическое распределение изгибной жесткости, предоставляющее совпадение центра массы и предпочтительного местоположения возбудителя поперечной волны в его геометрическом центре. В показанном примере передний наружный слой предпочтительно имеет обычную круглую форму, объединяющую с контуром и в некоторых случаях сочетающуюся в эффективном действии с окружением/подвеской. Задний наружный слой выбран прямоугольным, чтобы образовать составную панель, согласующуюся с концепцией распределенного режима (она может быть возбуждена непосредственно с помощью дифференциально го соединительного устройства по фиг. 10А и 10В).

Для простого центрального или центрального эквивалентного привода панельная секция распределенного режима будет спроектирована с предпочтительным модальным распределением, таким как обычно генерируется в этом изобретении, например, с помощью управления пространственной жесткостью, так чтобы полезно поместить модальную точку или участок возбуждения в геометрическом центре и центре массы или смежно с ним. Таким образом получается хорошее модальное возбуждение на более высоких частотах и поршневое действие на более низких частотах для обычного типа строения и геометрии возбудителя.

Передний наружный слой 70Е панели 70 выступает за край панели, и его периферийный край присоединен к окружению или подвеске катушки 77, поддерживаемой с помощью шасси 71, в результате чего панель может свободно перемещаться поршневым образом. Преобразователь 72 предназначен для перемещения панели 70 поршневым образом на низких частотах и сообщения панели 70 колебаний на высоких частотах, чтобы передать панели поперечные волны, в результате чего она входит в резонанс, как подробно раскрыто выше.

Приспособления, показанные на фиг. 8А и 8В в общем подобны приспособлениям, описанным выше, за исключением того, что в этих случаях шасси 81 даже мельче, двигатель 82 больше выступает наружу шасси 81, а каркас катушки 85 устройства присоединения/приведения в действие входит в шасси с соответствующим изменением его подвески 86. Модификация на фиг. 8В включает в себя использование меньшего неодимового двигателя 82Ν и уменьшение поперечного сечения конца 85 А каркаса катушки 85.

Приспособления, показанные на фиг. 9А и 9В очень похожи на приспособления, показанные на фиг. 8А и 8В, за исключением того, что выступающий конец 95А. В каркасе катушки 95 образован [одной] из двойной конической секции, острый конец 95Р которой подходит к задней поверхности легкой жесткой панельной диафрагмы 90 в ее геометрическом центре.

На фиг. 1 0А, В показано устройство присоединения/приведения в действие диафрагмы 100, обычно каркас катушки приводного двигателя (не показан), имеющий главную закругленную периферийную часть 108 его ведущего конца, который приспособлен для присоединения (107) к жесткой легкой панели 100, выполненной из полуподатливого материала; и с закругленной периферийной частью 109 того же жесткого конца. Возбуждающее воздействие, приложенное к панели 100, будет поршневым на низких частотах в обеих закругленных периферийных концевых частях 108, 109. На высоких частотах устройство присоединения/приведения в действие будет возбуждать действие поперечной волны с помощью меньшей части 109, таким образом энергия колебаний в панели 100 по положению смещается от оси устройства 105 присоединения/приведения в действие. Благодаря ее полуподатливой природе, главная закругленная периферийная концевая часть 108 будет существенно неподвижна на высоких частотах. Таким образом, истинное рабочее положение привода частотно зависимо, даже хотя он приложен тем же образом и с помощью того же средства 105.

Простой случай одной непосредственно соединяющей секции и одной полуподатливой секции может быть распространен на множество устойчивых контактных точек и более сложные полуподатливые приспособления, например, могут быть включены два или более предпочтительных местоположения преобразователя элемента панели распределенного режима. Полуподатливая секция может быть сужающаяся, или постепенно изменяться, или иметь множество ступеней по толщине или объему, чтобы обеспечить градацию присоединенной жесткости, интерактивно вычисляемой с критериями акустической характеристики панели, чтобы улучшить общую характеристику, либо с акустической панелью распределенного режима с местоположением преобразователя поперечной волны, удаленным от геометрического центра/центра массы, чтобы подобрать удобную структуру для устройства 105 присоединения/приведения в действие либо с последним, подобранным к такому местоположению преобразователя, как в вышеупомянутых патентных заявках РСТ и Великобритании.

Такое дифференциальное частотное устройство (105) присоединения может быть использовано с обычной катушкой двигателя, применяемой в электродинамических возбудителях. Поскольку такое устройство 105 может быть отдельным компонентом заранее определенного размера или диаметра, удобно рассматривать его применение как часть уровня присоединения катушки двигателя подобного диаметра, который может, как было показано выше, быть выбран так, чтобы заключать в себе одно или более из предпочтительных местоположений преобразователя привода акустического панельного элемента распределенного режима, особенно на жесткой концевой части 108 и возбужденный ею, по мере того, как предназначенный ответный сигнал более высоких частот получается путем колебаний изгибного режима в диафрагме акустического панельного элемента распределенного режима 100. На более низких частотах вклад полуподатливых частей/вставок 108 становится больше, и постепенно активируют всю периферию устройства 105 присоединения/приведения в действие для сбалансированного действия центра массы, и, таким образом, удовлетворительной поршневой работы на низких частотах. Основная изгибная частота панельного элемента 100 и упругость части присоединения/приведения в действие 108 выбирают так, чтобы обеспечить удовлетворительно ровный переход в акустической мощности от поршневого участка диапазона частот к участкам искривляющей вибрации. Такой переход может быть дополнительно облегчен созданием многоступенчатости части 108 или сужением, как показано посредством 108А.

Понимание работы этого устройства 108 присоединения облегчается с помощью фиг. 11а, представляющей предполагаемое изменение скорости, приложенной к акустической панели, в том числе в районе перехода (кроссовера). На низких частотах полуподатливая часть (части) 108 сообщает эффективную мощность элементу панели 100 сбалансированным поршневым образом. Это подобное поршню действие затухает с увеличением частоты, поскольку механическое сопротивление вибрирующего панельного элемента 100 становится доминирующим и возбуждается в предпочтительно эксцентричном местоположении (местоположениях). Таким образом, вклад активной скорости на более высоких частотах возникает из жесткого, смещенного сектора устройства присоединения.

На фиг. 11В дополнительно показано смещение действительного изменения точек поршневого привода и возбуждения распределенного режима с частотой. На низких частотах точка поршневого привода является доминирующей в центре и центре массы. С увеличением частоты имеет место переход к точке возбуждения поперечной волны, смещенной от центра, выровненной путем подходящего выбора конструкции панели, а также диаметра сложного устройства присоединения/приведения в действие и геометрии частей, чтобы запускать в предпочтительной точке распределенного режима или близко к ней для удовлетворительно выгодного распределения режимов вибрации.

На вышеприведенных фиг. 7 А, В средство преобразователя поперечной волны этого типа с полным диаметром в диапазоне от 150 до 200 мм будет оказывать воздействие на «естественное» местоположение преобразователя панельного элемента распределенного режима удовлетворительной характеристики поперечного режима, начинающегося в диапазоне от 150 до 500 Гц. Поршневое действие будет эффективным на низких частотах, например, с 30 Гц для подходящей акустической установки, и будет снижаться в его верхнем диапазоне, по мере того, как элемент панели входит в диапазон изгибного режима.

Возможность разделения частот и устройств присоединения по этому изобретению позволяет выполнять тонкое усовершенствование для использования акустических панельных элементов распределенного режима. Например, в данной панели изменение в точке привода с частотой может быть найдено желательным для целей управления частотой, видимых в отдельных применениях, таких как при креплении вплотную стенок в малых корпусах и связанных, изменяющих выходной сигнал средах. Более чем одна градация или размер/площадь полуподатливых частей или вставок может быть эффективно использована на подходящей геометрии устройства присоединения, чтобы постепенно или пошагово перемещаться между более или наиболее эффективной точкой запуска модального шаблона с частотой и выгодно изменять излучаемый звук.

Claims (43)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Акустическое устройство, содержащее панелеобразный элемент, толщина которого существенно меньше его ширины и который выполнен с возможностью выдерживать изгибные колебания, вызывающие в результате акустическое действие посредством зонального распределения резонансных режимов собственных изгибных колебаний по его поверхности, совместимых с требуемым достижимым акустическим действием упомянутого элемента в желаемом рабочем диапазоне звуковой частоты, причем элемент имеет распределение изгибной жесткости, которое изменяется по зоне этого элемента для обеспечения упомянутому элементу более благоприятного упомянутого зонального распределения резонансных режимов для упомянутого акустического действия, а центр изгибной жесткости элемента смещен от геометрического центра элемента.
2. 2. Акустическое устройство по п.1, в котором центр массы элемента расположен в его геометрическом центре.
3. 3. Акустическое устройство по п.2, в котором упомянутое изменение распределения изгибной жесткости достигнуто посредством обеспечения относительно большей и меньшей изгибной жесткости с разных сторон от упомянутого местоположения для преобразователя изгибных колебаний.
4. 4. Акустическое устройство по любому из пп.1-3, в котором упомянутое изменение распределения изгибной жесткости достигнуто посредством обеспечения относительно большей и меньшей изгибной жесткости с разных сторон от упомянутого геометрического центра упомянутого элемента или упомянутой зоны.
5. 5. Акустическое устройство по п.3 или 4, в котором центр большей изгибной жесткости, где начальный момент жесткости равен нулю, расположен с одной стороны от геометрического центра элемента, а центр меньшей изгибной жесткости, где начальный момент обратной жесткости равен нулю, расположен с другой стороны от геометрического центра элемента.
6. 6. Акустическое устройство по любому из пп.1-5, в котором большая и меньшая изгибные жесткости обеспечены соответственно посредством большей и меньшей толщины упомянутого элемента.
7. 7. Акустическое устройство по любому из пп. 1-6, в котором на упомянутом элементе избирательно расположена дополнительная масса или дополнительные массы, не оказывающие существенного влияния на желаемое акустическое действие.
8. 8. Акустическое устройство по п.7, в котором эта дополнительная масса или каждая из дополнительных масс являются достаточно малыми, так что акустическое действие более низкой частоты не оказывает существенного влияния на результирующее акустическое действие, причем дополнительно обеспечено средство соединения массы с упомянутым элементом, обеспечивающее разъединение дополнительной массы или каждой из дополнительных масс для акустического действия более высокой частоты.
9. 9. Акустическое устройство по п.7 или 8, в котором дополнительная масса или дополнительные массы расположены таким образом, что местоположение центра массы упомянутого элемента отличается от первоначального.
10. 10. Акустическое устройство по п.9, в котором местоположение центра массы элемента совпадает с его геометрическим центром.
11. 11. Акустическое устройство по п.6, в котором упомянутый элемент имеет слоистую структуру, содержащую внешние слои на сердечнике, имеющем ячеистую структуру, образованную стенками, причем стенки проходят сквозь переменную толщину элемента между внешними слоями и образуют ячейки разного размера в поперечном сечении, чтобы обеспечить заданное распределение масс по упомянутому элементу.
12. 12. Акустическое устройство по п.6, в котором упомянутый элемент имеет слоистую структуру, содержащую внешние слои на сердечнике, имеющем ячеистую структуру, образованную стенками, причем стенки проходят сквозь переменную толщину элемента между внешними слоями и имеют разную толщину, чтобы обеспечить заданное распределение масс по упомянутому элементу.
13. 13. Акустическое устройство по п.11 или 12, в котором упомянутое заданное распределение имеет центр массы в геометрическом центре упомянутого элемента или упомянутой зоны.
14. 14. Акустическое устройство по п. 1, в котором упомянутое изменение распределения изгибной жесткости достигнуто посредством выполнения в упомянутом элементе ослабляющей канавки, или желоба, или выреза, или любой комбинации указанных канавки, желоба, выреза.
15. 15. Акустическое устройство по любому из пп.1-5, в котором элемент имеет структуру, содержащую внешний слой, причем изменение изгибной жесткости обеспечено посредством изменения параметра (параметров) этого внешнего слоя.
16. 16. Акустическое устройство по п. 15, в котором упомянутым параметром внешнего слоя является его толщина.
17. 17. Акустическое устройство по п.15 или 16, в котором упомянутым параметром внешнего слоя является его модуль Юнга.
18. 18. Акустическое устройство по любому из пп.1-17, в котором в местоположении для преобразователя изгибных колебаний, производящего упомянутое акустическое действие, установлен акустический преобразователь поршневого действия.
19. 19. Акустическое устройство по п. 18, в котором акустический преобразователь вырабатывает изгибные колебания и оказывает поршневое воздействие.
20. 20. Блок возбуждения акустического устройства, описанного в любом из пп.1-19, содержащий шасси, поддерживаемый на шасси преобразователь, связанный с панелеобразным элементом, упругую краевую подвеску, предназначенную для связи панелеобразного элемента с шасси, причем преобразователь выполнен с возможностью приложения к панелеобразному элементу поршневого воздействия на сравнительно низких частотах для выработки выходного звукового сигнала и формирования изгибных колебаний панелеобразного элемента на высоких звуковых частотах, вызывающих резонанс панелеобразного элемента с созданием выходного звукового сигнала, причем преобразователь выполнен с возможностью установки в центре масс и/или геометрическом центре панелеобразного элемента.
21. 21. Блок возбуждения по п. 20, в котором панелеобразный элемент имеет круглую или эллиптическую форму.
22. 22. Блок возбуждения по п.20 или 21, в котором панелеобразный элемент содержит легкий ячеистый сердечник, заключенный между противоположными внешними слоями.
23. 23. Блок возбуждения по п.22, в котором один из внешних слоев сердечника выступает за край панелеобразного элемента, причем крайняя часть этого выступающего внешнего слоя присоединена к упругой подвеске.
24. 24. Блок возбуждения по любому из пп. 2023, в котором панелеобразный элемент является резонансной панелью распределенного режима.
25. 25. Блок возбуждения по любому из пп.2024, в котором преобразователь является электромагнитным и содержит катушку привода, установленную на каркасе катушки, соединенным с панелеобразным элементом.
26. 26. Блок возбуждения по п.25, содержащий вторую упругую подвеску, присоединенную между каркасом катушки и шасси.
27. 27. Блок возбуждения по п. 26, в котором вторая упругая подвеска расположена рядом с концом каркаса катушки, смежным с панелеоб разным элементом, а третья упругая подвеска присоединена между другим концом каркаса катушки и шасси.
28. 28. Блок возбуждения по любому из пп.2527, в котором конец каркаса катушки, смежный с панелеобразным элементом, присоединен для воздействия на этот элемент, по существу, в одной точке.
29. 29. Блок возбуждения по п.28, содержащий коническое средство, присоединенное между каркасом катушки и панелеобразным элементом.
30. 30. Громкоговоритель, содержащий акустическое устройство по любому из пп. 1-19 и блок возбуждения по любому из пп.20-29.
31. 31. Панелеобразный элемент блока возбуждения громкоговорителя, выполненный в виде жесткой легковесной панели, приспособленной для приложения к ней поршневого воздействия и изгибных колебаний, вызывающих резонанс, причем центр массы панелеобразного элемента совпадает с его геометрическим центром, а центр распределения жесткости смещен относительно центра массы.
32. 32. Акустическое устройство по любому из пп.1-19, в котором упомянутый элемент содержит преобразователь изгибных колебаний для выработки акустического действия, установленный в местоположении, определяемом пространственным распределением изгибной жесткости.
33. 33. Громкоговоритель по п.30, в котором блок возбуждения содержит упругие и жесткие части, сообщающие возбуждающее воздействие, для оказания поршневого воздействия с центрированием по оси и для обеспечения смещенного от центра резонансного возбуждения панелеобразного элемента.
34. 34. Громкоговоритель по п.33, в котором упругая часть приспособлена для оказания на панелеобразный элемент поршневого воздействия на низких частотах, а, по меньшей мере, одна жесткая часть обеспечивает смещенное от центра резонансное возбуждение на высоких частотах.
35. 35. Громкоговоритель по п.33 или 34, в котором блок возбуждения присоединен к панелеобразному элементу и вызывает акустическое действие распределенного режима в панелеобразном элементе, по меньшей мере, на высоких частотах посредством, по меньшей мере, одной упомянутой жесткой части.
36. 36. Громкоговоритель по любому из пп.33-

    35, в котором жесткая часть (части) также участвуют в оказании поршневого воздействия.
37. 37. Громкоговоритель по любому из пп.33-

    36, в котором упомянутые части являются концевыми периферийными частями трубчатого элемента.
38. 38. Громкоговоритель по п.37, в котором трубчатый элемент прикреплен к панелеобразному элементу.
39. 39. Способ изготовления панельного элемента акустического устройства по любому из пп.1-19, при котором определяют номинальное местоположение преобразователя изгибных колебаний при отсутствии изменения изгибной жесткости и выполняют регулировку зонального распределения изгибной жесткости для элемента, имеющего изменения изгибной жесткости, для смещения номинального местоположения преобразователя изгибных колебаний в желаемое местоположение посредством обеспечения большей и меньшей изгибной жесткости с разных сторон от упомянутого желаемого действительного местоположения, а также с разных сторон от упомянутого номинального местоположения.
40. 40. Способ по п.39, при котором большая и меньшая изгибные жесткости расположены вдоль продолжений прямой линии, проходящей через упомянутые желаемое и номинальное местоположения.
41. 41. Способ по п.39 или 40, по которому выполняют наложение в качестве контрольной конфигурации панельного элемента конфигурации панельного элемента, которая известна как эффективная и для которой доступен подобный анализ, причем обеспечивают совпадение же- лаемого контрольного местоположения преобразователя с действительным предпочтительным эффективным местоположением преобразователя по объектной геометрии.
42. 42. Способ по п.41, при котором упомянутая известная конфигурация построена путем расширения от некоторого края (краев) действительной невыгодной конфигурации.
43. 43. Способ по п.41 или 42, при котором распределение изгибной жесткости выбирают, исходя из компромисса между стандартной и объектной конфигурацией таким образом, что известная легко анализируемая изгибная жесткость объектной структуры панели подвергается преобразованию относительно стандартной конфигурации, с возможностью получения, по существу, такого же, или подобного, или сравнимого по градациям распределения жесткости, как и в объектной геометрии, причем указанное преобразование включает в себя четвертую степень длины для изгибной жесткости как таковой и другие степени искомых определяющих параметров, таких как толщина монолитной структуры элемента или сердечника слоистой структуры элемента, или внешнего слоя (слоев) последнего, или модуля Юнга.