ES2351682T3

ES2351682T3 - Reflector acústico.

Info

Publication number: ES2351682T3
Application number: ES96940826T
Authority: ES
Inventors: & Olufsen A/S Bang
Original assignee: Bang and Olufsen AS
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: ATE480959T1; JP2000502524A; JP4072869B2; US5615176A; WO1997023116A1; EP0868828B1; CA2241056C; KR20000064419A; DE69638256D1; EP0868828A1; EP0868828A4; KR100429652B1; CA2241056A1

Abstract

SE REVELA UN REFLECTOR ACUSTICO, QUE SE FORMA A PARTIR DE LA SUPERFICIE (10) GENERADA POR UNA ELIPSE (12) GIRADA 180 (GRADOS) EN TORNO A UNA LINEA (L) QUE PASA POR UNO DE LOS PUNTOS FOCALES (F1) DE LA ELIPSE, DONDE ESTA LINEA DE ROTACION (L) CORTA EL EJE PRINCIPAL (A) EN UN ANGULO AGUDO ( AL ). UN TRANSDUCTOR (30) SITUADO EN EL PUNTO FOCAL (F1) DE LA LINEA DE REVOLUCION (L) GENERA, UNA VEZ EXCITADO, ONDAS QUE LA SUPERFICIE (10) REFLEJA A TRAVES DEL ARCO DE LOS SEGUNDOS PUNTOS FOCALES DE LA ELIPSE GENERADORA.

Description

La presente invención se refiere a un reflector acústico, específicamente, un reflector que cuando se acopla a un transductor es capaz de una dispersión amplia de sonidos a lo largo de un amplio espectro de frecuencias con poca o ninguna distorsión.

Los transductores acústicos que radian directamente al aire presentan varios problemas de diseño fundamentales. De manera más importante, estos no radian todas las frecuencias de forma igual en todas las direcciones. Los intentos para resolver el problema de la dispersión desigual incluyen agrupaciones en fase que utilizan múltiples transductores y reflectores de difusión. Las agrupaciones en fase mantienen coherencia en una dirección a cambio de una pérdida en coherencia de fase en otras direcciones. Los reflectores de difusión pierden toda la coherencia de fase en función de una dispersión de las ondas sonoras amplia.

Otro problema es que la placa de montaje o deflector acústico para dichos transductores puede provocar reflejos que conducen a patrones de interferencia destructivos y distorsiones de la salida del transductor. Los intentos para resolver el problema de los efectos de interferencia entre el transductor y su superficie de montaje han utilizado bocinas acopladas a los transductores así como superficies de montaje perfiladas que se pretende que acoplen el transductor al aire con menos patrones de interferencia. Las bocinas consiguen esta meta a costa de una dispersión amplia. Las superficies de montaje perfiladas reducen los efectos de interferencia pero no mejoran la dispersión.

Un intento de solución implica un transductor colocado en el punto focal de una parábola o paraboloide y dirigido hacia la superficie parabólica, lo que causa rayos reflejados que son paralelos. De manera similar, si un transductor se coloca en el punto focal de una elipse, las ondas reflejadas desde la superficie interior de la elipse se dirigirán hacia el otro punto focal de la elipse.

Se describe un ejemplo de un reflector elíptico en la Patente de Estados Unidos 4.629.030 de Ferralli, fechada el 16 de diciembre de 1986. En Ferralli, se describen dos formas elípticas que comparten un único punto focal. Las dos formas elípticas son en realidad una superficie de revolución que crea una forma generalmente toroidal. El reflector es por lo tanto la mitad de la forma generalmente toroidal. Los otros puntos focales de la forma semielíptica son las posiciones preferidas de los transductores. Sin embargo, en Ferralli, es necesario usar deflectores acústicos para evitar que la interferencia no deseada de las ondas reflejadas de los transductores en un lado de la forma toroidal se reflejen desde el segundo lado del toroide. Adicionalmente, la amortiguación tal como se muestra en Ferralli da como resultado una cavidad resonante que introduce distorsiones adicionales. En consecuencia, Ferralli, aunque reivindica una banda esencialmente invariable con relación a la frecuencia, debe perder una potencia de salida considerable por la amortiguación del reflector para conseguir su meta y, de hecho, pierde fidelidad debido a interferencias de ondas.

Es objeto de la presente invención proporcionar una superficie de forma geométrica basada en una superficie de revolución realizada por una elipse sencilla, que superará las deficiencias de dispositivos anteriores, proporcionando una respuesta relativamente constante sobre el intervalo de frecuencias completo.

Es otro objeto más de la invención proporcionar un reflector acústico que no requiere amortiguamiento para superar la interferencia de ondas para la señal de salida.

Es otro objeto más de la invención proporcionar una superficie reflectora acústica de alta eficacia en la que toda la energía reflejada se dirige hacia el usuario, independientemente de dónde se posicione en relación con el reflector.

La invención abarca un reflector acústico como se define en la reivindicación 1. Breve Descripción de los Dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de la superficie reflectora.

La Figura 2 es una vista lateral de la superficie reflectora.

La Figura 3 es una vista frontal de la superficie reflectora.

La Figura 4 es una vista superior de la superficie reflectora.

La Figura 2A es una vista en sección de la superficie reflectora tomada

en la línea de sección 2A-2A de la Figura 4 y que muestra la elipse de

generación.

La Figura 2B es la misma vista en sección mostrada en la Figura 2A con un transductor posicionado en uno de los puntos focales de la elipse de

generación.

La Figura 5 es un esquema que muestra la relación de la superficie

reflectante y la elipse de generación.

La Figura 6 es una gráfica que muestra la respuesta de la superficie

reflectora en decibelios sobre un intervalo de frecuencia.

La Figura 7 es una realización alternativa que muestra cambios a la

Figura 5. Descripción Detallada de la Realización Preferida

En referencia a la Figura 1, se muestra una superficie reflectora 10. La superficie reflectora 10 está formada como se describe mejor en las Figuras 2A y 5. Una elipse 12 se localiza de modo que una línea L que pasa a través de uno de los puntos focales F1 de la elipse L intersecta con el eje principal A de la elipse 12 en un ángulo α. Esta línea L intersecta con el perímetro de la elipse 12 en un punto P. Un rayo M que se extiende desde el punto focal F1 coincidiendo con la línea L se extiende a través del punto P hacia fuera de la elipse hasta al menos un punto R. En referencia ahora a la Figura 5, la elipse 12 se rota alrededor de la línea L aproximadamente 180º. Dicha rotación forma la superficie de revolución 10. La superficie 10 se define adicionalmente por un plano T que es perpendicular a la línea L e intersecta con la línea L en o cerca del punto focal F1. Un segundo plano B, también perpendicular a la línea L y a la línea de intersección L en el punto R, forma un límite inferior de la superficie

10. Los lados de la superficie 10 se determinan por un plano S1 que es perpendicular al plano T y se extiende hacia fuera desde la línea L en una dirección. Este plano S1 forma un lado de la superficie como se define por los arcos de intersección 16 y 18 en la Figura 5. Un segundo plano, S2, se extiende hacia fuera desde la línea L generalmente en la dirección opuesta al plano S1 y forma el segundo lado de la superficie como se define por las curvas elípticas de intersección 20 y 22.

La superficie también puede definirse como sigue: en referencia a la Figura 1, la forma sólida 50 tiene en un lado la superficie 10. La superficie 10 por encima del punto P sería interior a un toroide elíptico formado por la rotación de la elipse 12, mientras que la superficie por debajo del punto P sería la superficie exterior del toroide formado por la rotación de la elipse 12.

La superficie sólida 50 también tendría una parte superior definida por el plano T, una base plana B’ y una superficie posterior 52. Un par de paneles laterales S1 y S2 definen el resto de la superficie frontal. Un par de paredes laterales 54 y 56 conectan los paneles laterales S1 y S2, respectivamente a la superficie posterior 52.

La intersección del plano T con la superficie de revolución se define por la curva circular 24, mientras que la intersección del plano B y la superficie de revolución se define por el arco circular 25 en el plano B. Se señala que la curva 20 y su curva de extensión 18 forman un segmento de una elipse, como la curva 16 y la curva 22 forman un segmento de una elipse. También se señala que los planos S1 y S2 pueden ser un plano único, indicando de este modo que la elipse que forma la superficie de revolución se ha rotado solamente 180º. De manera similar, los planos S1 y S2, que intersectan en un ángulo β, pueden intersectar en un ángulo un poco menor de 180º o un poco mayor. Se ha descubierto que el ángulo β puede variar de aproximadamente 140º a 220º sin degradación del funcionamiento de la superficie reflectora.

En referencia ahora a la Figura 2A, la elipse 12 que es la base de la superficie de revolución preferiblemente se orienta de modo que el eje mayor A está en un ángulo de 40º con la línea L, es decir, el ángulo α es igual a aproximadamente 40º. Este ángulo generalmente controla la dispersión en el plano vertical de modo que cuanto mayor sea el ángulo α, mayor será la dispersión del sonido reflejado. La elipse también se forma de modo que la relación del eje mayor A con el eje menor D, es de 1,5:1. Esta relación puede variar de aproximadamente 1.25:1 a aproximadamente 3,00:1 sin degradación de las características de este reflector.

En referencia a la Figura 2B, un transductor 30, que puede estar en forma de cualquier dispositivo conveniente, se coloca en el punto focal F1 con su dirección generalmente apuntando a la elipse. Variando el ángulo del transductor en relación con la superficie de la elipse se varía la respuesta vertical. Las ondas sonoras que emanan del transductor 30 se reflejarán después desde la superficie 10 de vuelta a través de los segundos puntos focales F2 de la elipse de generación, como se muestra mejor en la Figura 2B. Como puede verse, las ondas sonoras reflejadas de vuelta a través de los segundos puntos focales F2 convergen en el arco de F2s y después divergen de forma generalmente uniforme hacia fuera desde esos puntos. La naturaleza de la superficie reflectora 10, como se muestra en la Figura 2, es tal que las ondas sonoras reflejadas se dispersan ampliamente a través de la orientación angular de la estructura que se muestra en la Figura 2B. (La estructura mostrada en la Figura 2B tiene una dimensión añadida 36 de modo que el transductor 30 puede localizarse como se ha indicado).

Como alternativa, puede haber una segunda elipse de generación 12’ que tiene el mismo punto focal F1, pero que tiene una relación diferente entre los ejes mayor y menor. Puede tener o no el mismo segundo punto focal F2. La porción sobre el punto P diferiría por lo tanto de la porción debajo del punto P, como se ve en la Figura 1. En otra condición más mostrada en la Figura 7, los arcos 20 y 16 como se muestran en la Figura 1 pueden definirse por los planos S1’o S2’’ distintos de S1 y S2, de modo que la porción cóncava por encima del punto P tendrían un ángulo β‘‘ mayor que el ángulo β por debajo del punto P. Estas condiciones se muestran mejor en la Figura 7.

En su empleo, el reflector acústico funciona de acuerdo con los principios expuestos anteriormente. En particular, el transductor 30 se posiciona en el punto focal F1 y se activa de modo que las ondas sonoras generadas en el aire circundante se dirijan hacia la superficie reflectora 10. Por la naturaleza de la elipse, la distancia desde el punto focal F1 a cualquier punto C de la elipse, más la distancia desde ese punto C a un segundo punto focal F2, es constante y también igual a la longitud del eje mayor de la elipse. Como resultado, todo el sonido que emana del transductor 30 en un punto en el tiempo reflejado por la superficie 10 y de vuelta a través de los segundos puntos focales F2 llega en fase a los puntos focales F2 habiendo recorrido la misma distancia. Las ondas sonoras que viajan directamente desde el transductor al oyente en la presente invención no han interferido con el sonido reflejado como es el caso en la técnica anterior, sino que en cambio se ha descubierto que se añaden sustancialmente en fase con el sonido reflejado. La respuesta resultante se comporta bien y está desprovista de los efectos de filtrado de peine que son evidentes en dispositivos de la técnica anterior. Por lo tanto, no existe degradación o pérdida de potencia debido a la interferencia de ondas en los puntos F2. Como consecuencia, la fidelidad del sonido reflejado desde esta superficie es mucho mayor que las superficies previamente diseñadas.

La Figura 6 es una gráfica de la respuesta de dos superficies reflectoras como se acaban de describir. La gráfica es una representación del nivel de presión de sonido en decibelios (eje y) para frecuencias desde menos de 400 Hz a 20.000 Hz. Como puede verse, la respuesta es sustancialmente uniforme desde menos de 400 Hz a aproximadamente 16.000 Hz.

La presente invención, aunque se ha descrito con una realización

preferida, se limita sólo hasta donde las reivindicaciones adjuntas limitarían la

invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Un reflector acústico que comprende una superficie de revolución (10) formada por la rotación de una elipse (12) a través de aproximadamente 180º alrededor de una línea L que pasa a través de un punto focal F1 de dicha elipse (12), intersectando dicha línea L con el eje mayor A de dicha elipse (12) en un ángulo α, intersectando dicha línea L con dicha elipse (12) en un punto P, dicha superficie de revolución (10) delimitada en un primer extremo por un plano T que intersecta con la línea L en las cercanías de dicho punto focal F1 y perpendicular a dicha línea L y dicha superficie (10) delimitada en un segundo extremo por un plano B perpendicular a dicha línea L en un punto R, dicho punto R en un rayo que coincide con la línea L que se extiende desde dicho punto focal F1 pasando a través de dicho punto P, dicho punto R exterior a dicha elipse (12), dicha superficie (10) delimitada en sus laterales por un primer par de planos S1 y S2, planos S1 yS2 que forman una línea en su intersección coincidente con dicha línea L, intersectando dichos planos S1 y S2 en un ángulo β.
2.

El reflector acústico de la reivindicación 1, en el que el ángulo α se encuentra entre 20º y 60º.
3.

El reflector acústico de la reivindicación 1, en el que dicho ángulo β se encuentra entre 140º y 220º.
4.

El reflector acústico de la reivindicación 1, en el que dicho ángulo α se encuentra entre 30º y 60º y dicho ángulo β está entre 140º y 220º.
5.

El reflector acústico de la reivindicación 1, en el que un transductor que produce ondas (30) se posiciona en dicho punto focal F1.
6.

El reflector acústico de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente un segundo par de planos S1’y S2’’ que forman una línea en su intersección coincidente con dicha línea L, intersectando dichos planos S1’y S2’’ en un ángulo β‘‘, dicha superficie (10) delimitada en sus laterales por debajo de dicho punto P por dicho primer par de planos S1 y S2 y dicho punto anterior P por

dicho segundo par de planos S1’y S2’’.
7.

El reflector acústico de la reivindicación 1, en el que la relación del eje mayor A con el eje menor D está en el intervalo de 1,25:1 a 3,00:1.
8.

El reflector acústico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, comprendiendo el reflector adicionalmente una parte superior definida por dicho plano T, una intersección circular (24) entre el plano T y la superficie de revolución (10), las paredes laterales (54, 56) y un panel posterior (52) y comprendiendo el receptor adicionalmente una base plana B’, por lo cual la parte superior, la superficie de revolución (10), las paredes laterales (54, 56), la superficie posterior (52), la base B’ y dichos planos S1 y S2 definen una forma sólida (50).
9.

El reflector acústico de la reivindicación 8, en el que dicho primer par de planos S1 y S2 se extiende generalmente en paralelo a dicho panel posterior (52).
10.

El reflector acústico de la reivindicación 8 que incluye adicionalmente un transductor (30) posicionado en dicho punto focal F1.
11.

El reflector acústico de la reivindicación 10, en el que un transductor productor de ondas se posiciona en dicho punto focal F1.
12.

El reflector acústico de la reivindicación 8 ó 9, que incluye adicionalmente un segundo par de planos S1’y S2’’ que forman una línea en su intersección coincidiente con dicha línea L, intersectando dichos planos S1’y S2’’ en un ángulo β’’, dicha superficie (10) delimitada en sus laterales por debajo de dicho punto P por dicho primer par de planos S1 y S2 y por encima de dicho punto P por dicho segundo par de planos S1’y S2’’.