ES2370391T3 - Transductor acústico. - Google Patents

Abstract

Transductor acústico provisto de al menos una fuente de sonido para generar un centro acústico y una construcción predeterminada para dirigir el sonido generado por el centro acústico, dicho transductor acústico se puede fijar a una pared de fijación, caracterizado por el hecho de que la construcción predeterminada está diseñada de tal manera que, durante su funcionamiento, el sonido generado se desplaza por medio de la construcción predeterminada hasta un centro acústico desplazado en un emplazamiento que está en la pared de fijación (5), cuando el transductor acústico (10) se fija a la pared de fijación (5).

Description

Transductor acústico.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La invención es un transductor acústico provisto de, al menos una fuente de sonido para generar un centro acústico y una construcción predeterminada para dirigir el sonido generado por el centro acústico, pudiendo dicho transductor acústico fijarse a una pared de fijación.

ESTADO DE LA TÉCNICA

[0002] La figura 1 muestra un transductor 2 conocido de última generación, donde dicho transductor 2 se instala de manera conocida en el estado de la técnica. Este transductor 2 conocido está formado por un conductor de compresión y un cuerno (no se muestra ninguno), que según el estado de la técnica, convierten señales eléctricas en un frente de onda acústica y los diseminan a través del área. El transductor puede, no obstante, ser también otro transductor conocido de vanguardia, como, por ejemplo, un altavoz de cono.

[0003] Si este tipo de transductor 2, adecuado para señales acústicas de reproducción, se instala a cierta distancia de una pared de fijación, es decir, una superficie reflectora de sonido 5, parte de la energía del sonido irradiada viajará directamente del transductor 2 a la superficie reflectora de sonido 5 y se reflejará a partir de ésta. Tales reflejos se denominan reflejos primarios. Esto significa que un observador 1 recibe tanto el sonido que origina directamente del transductor 2 como el sonido que se refleja desde la superficie reflectora de sonido 5. El sonido directo y el sonido reflejado viajan ambos en una distancia diferente desde el transductor 2 hasta el observador 1 y, por tanto, se produce una diferencia de fase entre el sonido directo y el sonido reflejado hasta el emplazamiento del observador 1. Esta diferencia de fase produce interferencias destructivas que dependen del emplazamiento en el plano de escucha que pueden degradar la calidad del sonido en la posición de escucha. Este efecto se puede modificar si en vez de utilizar reflejos se añade una fuente de sonido virtual 3, que se encuentre a la misma distancia, al otro lado de la superficie reflectora de sonido 5. Esta fuente de sonido virtual 3 puede definirse como la fuente de sonido asociada al sonido reflejado.

[0004] La producción de interferencia destructiva suele ser un problema en el caso de transductores 2 conocidos que se instalan en entornos de poca altura y acústicamente duros, como túneles y aparcamientos de varias plantas, con muros de hormigón o revestimientos duros que reflejan bien el sonido.

[0005] Otro ejemplo de técnica anterior se describe en el documento US 1 962 300 A. El objetivo de esta invención es proporcionar un transductor que, mediante una fijación adecuada a una pared, puede prevenir reflejos primarios, lo que genera una reducción substancial de las interferencias destructivas en el plano de escucha. Se trata, por tanto, de un transductor del tipo mencionado en el preámbulo que se caracteriza por el hecho de que su construcción predeterminada está diseñada de tal modo que, durante el funcionamiento, el sonido generado es desplazado por la construcción predeterminada al centro acústico desplazado situado en un emplazamiento sobre la pared de fijación, cuando el transductor acústico se encuentra fijado a la pared.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0006] La invención se comentará en referencia a algunas figuras que no son más que una mera ilustración de la invención y no pretenden restringir su alcance, siendo éste determinado únicamente por las reivindicaciones anexas.

La figura 1 muestra una visión de conjunto esquemática del funcionamiento de un transductor según el estado de la técnica;

la figura 2 muestra una visión de conjunto esquemática del funcionamiento de un transductor según la presente invención;

la figura 3a muestra una vista lateral esquemática de la primera forma de realización de la invención;

la figura 3b muestra una vista desde abajo esquemática de la primera forma de realización de la invención;

la figura 4 muestra unos componentes de la figura 3 desde un punto de vista diferente;

la figura 5 muestra, de forma esquemática, una segunda forma de realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0007] Se entenderá de modo evidente que la forma de realización descrita a continuación es sólo un ejemplo y no es restrictiva, pudiendo producirse diferentes cambios y modificaciones, sin salir del alcance de la invención, determinado

únicamente en las reivindicaciones anexas. [0008] En la figura 2 podemos ver un observador 1 a la escucha del sonido originado a partir de un transductor 10 correspondiente a la presente invención, montado justo al lado de una superficie reflectora de sonido 5.

[0009] El sonido puede ser un mensaje de voz, una señal de aviso, música o cualquier otra señal acústica.

[0010] El transductor 10 está construido de tal manera que el centro acústico se localiza en la superficie reflectora de sonido 5, teniendo en cuenta que el centro acústico se considera el punto o conjunto de puntos a partir del cual, según el observador 1, parece originarse el sonido. De esta manera, el observador 1 oye sólo el sonido que se origina directamente del transductor 10 y se evitan las interferencias destructivas del plano de escucha, lo que genera la mejor detección posible del sonido reproducido por el transductor 10.

[0011] La figura 3a muestra una forma de realización preferida del transductor 10 formada por un conductor de compresión 11, una transición en forma de cuello 12 y un cuerno 13. Además, el transductor 10 comprende un reborde 14 y una boca de cuerno desmontable 15. El conductor de compresión 11 se conecta a la transición en forma de cuello 12 y la transición en forma de cuello 12 se conecta al cuerno 13 para transmitir una señal de sonido. Existe un pequeño pliegue 17 en la conexión de la transición en forma de cuello 12 y el cuerno 13. El transductor 10 tiene una superficie de montaje 6 a fijar en la superficie reflectora de sonido 5.

[0012] La figura 3b muestra una vista desde abajo de la figura 3a, el ángulo horizontal entre las paredes laterales del cuerno 13, denominado ángulo 30.

[0013] Se presenta una línea de corte transversal IIIc-IIIc en la figura 3a. Una sección transversal del transductor 10 a lo largo de dicha línea muestra una sección transversal rectangular, como se muestra en la Figura 3c, que aumenta al alejarse de la transición en forma de cuello 12.

[0014] La figura 4 muestra parte del transductor 10 en las figuras 3a y 3b, desde un punto de vista diferente. En esta figura sólo se muestran el conductor de compresión 11 y la transición en forma de cuello 12. También se muestran en esta figura una salida 18 del conductor de compresión 11 y una salida 19 de la transición en forma de cuello 12.

[0015] El conductor de compresión 11 puede ser, por ejemplo, un altavoz electrodinámico que facilita la conversión de una señal de entrada eléctrica en un frente de onda acústica. No se muestra la entrada de la señal de entrada eléctrica. La forma en la que esto ocurre o puede ocurre sólo es conocida por los expertos en la técnica. No hay ninguna restricción más a este respecto.

[0016] El conductor de compresión 11 puede ser, por ejemplo, un conductor de compresión de 80 vatios 11 con una salida 18 y un diámetro de 5,08 cm, que en la forma de realización mostrada genera un frente de onda plano circular de baja amplitud y de presión relativamente alta en la salida 18 del conductor de compresión 11. Como es sabido por los expertos en la técnica, un filtro de paso alto de primer orden (no mostrado) se puede utilizar para restringir la potencia suministrada al conductor de compresión 11, más allá de su intervalo operativo. Igualmente, se pueden utilizar filtros de paso de orden superior, como lo saben los expertos en la técnica.

[0017] No obstante, se puede usar también otros conductores de compresión 11 conocidos en el estado de la técnica.

[0018] La función de la transición en forma de cuello 12 es transformar el frente de onda originado por el conductor de compresión 11 en una forma que corresponde a la forma del cuerno 13, como se muestra en la figura 4. El conductor de compresión 11 genera un centro acústico.

[0019] En el ejemplo descrito y mostrado aquí, el frente de onda circular de la salida 18 del conductor de compresión 11, originado en el centro acústico, se transforma en un frente de onda rectangular con una pequeña dimensión que suele ser de 2,5 cm en una primera dirección y una dimensión en una segunda dirección, perpendicular a la primera dirección, de aproximadamente 16 cm. Normalmente, la primera dirección será vertical y la segunda dirección horizontal. No obstante, se pueden utilizar otras direcciones. Dependiendo del uso al que se destine, de las necesidades de diseño y similares, se pueden utilizar otras dimensiones.

[0020] La transición en forma de cuello 12 tiene una forma tal que permite que el centro acústico se desplace desde la salida 18 del conductor 11 hasta un centro acústico desplazado que se sitúa en la salida 19 de la transición en forma de cuello 12, situada de tal manera que dicha salida 19 está en contacto con la superficie reflectora de sonido 5, después de su fijación en la superficie 5. En este caso, el sonido directo y el sonido reflejado coinciden y ya no pueden interferir el uno con el otro en el emplazamiento del receptor 1. En otras palabras, la posición del centro acústico se desplaza a la superficie reflectora 5.

[0021] La salida 19 de la transición en forma de cuello 12 se conecta al inicio del cuerno 13. Como se puede observar en la figura 3a, el frente de onda forma un ligero pliegue 17 en este punto. Dependiendo de las frecuencias de sonido utilizadas, este pliegue 17 influirá o no en la reproducción del sonido. Para frecuencias en las que la longitud de onda es mayor que la transición en forma de cuello 12, esta curva no tendrá ningún efecto. En el caso descrito aquí en forma de ejemplo, la transición en forma de cuello 12 tiene una primera dimensión de 2,5 cm en el emplazamiento del cuerno 13. Esto significa que el pliegue 17 no tendrá ningún efecto en frecuencias inferiores a aproximadamente 13.000 Hz. Para estas frecuencias relativamente bajas, la salida 19 de la transición en forma de cuello 12 actuará como una fuente de línea, situada en la superficie reflectora de sonido 5.

[0022] La segunda dimensión de la transición en forma de cuello 12 es tal que ésta se une de forma ajustada al cuerno

13.

[0023] El cuerno 13 puede tener una amplia variedad de formas, dependiendo de las necesidades con respecto a este cuerno 13, como es conocido por los expertos en la técnica. La forma del cuerno 13 determina la característica de radiación y la impedancia acústica como función de la frecuencia de la señal del sonido para el centro acústico desplazado hasta la superficie de fijación 5.

[0024] Se conocen varias formas del cuerno 13 según el estado de la técnica.

[0025] En las Figuras 3a y 3b se muestra un cuerno 13 con una sección transversal rectangular frontal IIIc-IIIc, donde el área de superficie de esta sección transversal rectangular frontal IIIc-IIIc aumenta exponencialmente hacia la salida del cuerno 13. Es sabido que esta forma produce la curva de impedancia acústica más plana. Los valores típicos para este diseño del ángulo de abertura vertical son de 40°, para una señal de sonido con una frecuencia de 250 Hz, y de 15°, para una señal de sonido con una frecuencia de 1.000 Hz.

[0026] Estos valores se obtienen al determinar la curva para la resistencia de sonido para frecuencias específicas del sonido, a lo largo de un arco vertical alrededor de la fuente y determinando el ángulo asociado a la sección de línea en dicho arco sobre el cual, el valor de la resistencia de sonido es inferior a 6 dB, inferior al valor máximo de esta sección de línea.

[0027] Para optimizar la distribución de presión del sonido en el plano de escucha, se puede disponer la boca del cuerno 15 a una distancia relativamente corta del transductor 10, en un ángulo con respecto a la superficie reflectora de sonido 5, como es el caso en las Figuras 3a y 3b.

[0028] Como el cuerno 13 descrito aquí tiene una sección transversal rectangular frontal IIIc-IIIc, la radiación horizontal característica se determina por el ángulo 30 entre las paredes laterales del cuerno 13. No obstante, esto sólo es aplicable para frecuencias cuya longitud de onda es inferior a las dimensiones de la boca de cuerno 15.

[0029] Si el transductor 10 se usa, por ejemplo, en un túnel de carretera, se aconseja mantener el ángulo 30 pequeño para reducir reflejos en las paredes laterales verticales del túnel y similares y para agrupar toda la energía de sonido en una banda relativamente estrecha. En la materialización mostrada en las figuras 3a y 3b, donde el ángulo 30 tiene un valor de 36°, se encontraron los siguientes valores típicos para el ángulo de abertura horizontal: 60° para una señal de sonido con una frecuencia de 250 Hz y 26° para una señal de sonido con una frecuencia de 1.000 Hz.

[0030] Estos valores se obtienen por determinación de la curva para la resistencia de sonido, para frecuencias específicas del sonido, mediante un arco horizontal alrededor de la fuente y por determinación del ángulo asociado con la sección de línea de dicho arco, siendo el valor de la resistencia de sonido de menos de 6 dB, inferior al valor máximo de esta sección de línea.

[0031] La superficie de montaje 6 es la parte del cuerno 13 situada contra la superficie reflectora de sonido 5. Esta superficie de montaje 6 puede estar provista de medios de fijación para fijar el transductor 10 en un emplazamiento determinado de la superficie reflectora de sonido 5.

[0032] El extremo del cuerno 13 está formado por el reborde 14, al que se puede fijar la boca de cuerno 15. Éste ofrece la posibilidad de desplegar una fina gasa de malla de acero enfrente de la salida de cuerno, que ofrece una protección, por ejemplo, contra la entrada de agua en caso de limpieza de alta presión u otros posibles daños.

[0033] Si el transductor 10 se usa en techos de túneles de carretera o aparcamientos de varios pisos, existe el riesgo de daño por colisión de vehículo. Por lo que, gracias a la construcción de la boca de cuerno desmontable 15, si el daño se limita a dicha boca de cuerno 15, ésta puede ser reemplazada en lugar del transductor 10 entero.

[0034] También se puede obtener un transductor 10 con dimensión limitada en la dirección vertical, omitiendo la bocadel cuerno 15. Éste tiene sus ventajas en túneles y aparcamientos de varios pisos.

[0035] El transductor 10 descrito anteriormente tiene la ventaja adicional de que la construcción tiene una altura baja, lo cual es una ventaja evidente si se utiliza en contacto con superficies reflectoras en los túneles de carretera, aparcamientos de varios pisos y similares. Una altura típica del transductor 10 aquí descrito es de 32 cm.

[0036] En el altavoz según la invención, se puede conectar opcionalmente el conductor de compresión 11 con un transformador, de modo que el transductor 10 se puede conectar a una señal de salida disponible, como por ejemplo las instalaciones de 100 voltios ampliamente usadas. [0037] Se puede cubrir el conductor de compresión 11 con una tapa, que opcionalmente provee un espacio para el ajuste del transformador.

[0038] El cuerno 13 puede estar fabricado de poliéster o de cualquier otro plástico como, por ejemplo, poliuretano, o metal como, por ejemplo, acero o aluminio. El transductor 10 también puede estar hecho de madera, hormigón u otros materiales adecuados para este propósito. También se puede integrar el cuerno 13 en la construcción de la pared reflectora de sonido 5 y así dejar espacio para la fijación de la transición en forma de cuello 12, el conductor de compresión 11 y cualesquiera componentes.

[0039] Se pueden usar materiales dispuestos en estratos o adaptados de cualquier otra manera para aumentar la rigidez y amortiguar la resonancia. Preferiblemente, se utilizarán materiales ignífugos.

[0040] Las pruebas realizadas en el transductor 10 que se han descrito anteriormente han demostrado claramente el buen desarrollo que puede ofrecer el transductor 10. Las pruebas se llevaron a cabo en un espacio en el que el tiempo RT60 era superior a 6 segundos. El tiempo RT60 se define como el tiempo necesario para que la intensidad del sonido sea inferior a 60 dB, medido desde el momento en el que se apaga la fuente de sonido.

[0041] Estas pruebas han demostrado que el transductor 10 puede generar una presión de sonido prácticamente constante de aproximadamente 100 dB(A) y que el transductor 10 tiene un índice de transmisión de voz de 0,55 o más para distancias de hasta 75 metros, en condiciones con un nivel de ruido de fondo característico. El índice de transmisión de voz se determinó mediante un método conocido por los expertos en la técnica.

[0042] Además, el transductor 10 tiene una alta directividad. El término directividad indica la relación entre la presión de sonido medida en el punto de dirección del transductor 10 y la presión de sonido en ese punto como si el transductor fuese un transductor 10 radiante global.

[0043] El transductor 10 además, tiene un rendimiento altísimo de 136 dB a una distancia de 1 metro del cuerno 13 cuando se usa una potencia de entrada de 50 vatios.

[0044] Si se utiliza esta invención en túneles, también habrá reflejos en otras paredes distintas de la pared en la que está montado el transductor 10, en concreto las paredes laterales del túnel. Estos reflejos en las paredes laterales del túnel se pueden reducir modificando el ángulo 30 del cuerno 13, como se ha descrito anteriormente. No obstante, se pueden evitar los reflejos en una pared lateral 9 haciendo que la transición en forma de cuello 12 genere un centro acústico desplazado en forma de fuente de punto situado tanto en el plano del techo 5 como en el plano de la pared lateral 9, en lugar de generar un centro acústico desplazado en forma de fuente lineal. Podemos ver un ejemplo de forma de realización con este caso en la figura 5.

[0045] Aquí, el transductor 10 se coloca en el rincón entre la pared lateral 9 del túnel y el techo 5 del túnel, de manera que el centro acústico desplazado coincida totalmente con la intersección entre la pared lateral 9 del túnel y el techo 5 del túnel. De esta forma se evitan los reflejos primarios en las dos superficies.

[0046] El ángulo 30 del cuerno 13 puede tener una amplia variedad de valores e incluso se puede construir un cuerno 13 con un ángulo 30 de 360°.

[0047] También se puede construir un transductor 10 con más de una transición en forma de cuello 12 y/o con más de un conductor de compresión 11. Por lo que, se puede usar diferentes conductores de compresión 11 y transiciones en forma de cuello 12, cada uno de los cuales funcionaría de forma óptima en una gama de frecuencias específica y varios rangos de frecuencia. Las diferentes transiciones en forma de cuello 12 pueden por ejemplo, unirse con el mismo cuerno 13 o cuernos 13 diferentes. De esta manera, es posible, por ejemplo, construir un sistema de reproducción de dos direcciones o un sistema de reproducción multivía.

[0048] El cuerno 13 del transductor 10 se puede construir de varias maneras conocidas por los expertos en la técnica. Una forma de materialización es la construcción sin pliegues, como se ve en el transductor 10 de las figuras. No obstante, también es posible construir el cuerno 13 como un cuerno con tres pliegues para reducir la profundidad. Sin embargo, sobre todo en frecuencias altas, esto incrementa los reflejos internos y en consecuencia, genera ondas permanentes en el cuerno plegado del transductor 2. Esto tiene un efecto adverso en el rendimiento acústico del transductor 2 por encima de los 2.000 Hz, cuyo rango de frecuencia contribuye de manera importante a la comprensión de la emisión acústica.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   1. Transductor acústico provisto de al menos una fuente de sonido para generar un centro acústico y una construcción predeterminada para dirigir el sonido generado por el centro acústico, dicho transductor acústico se puede fijar a una pared de fijación, caracterizado por el hecho de que la construcción predeterminada está diseñada de tal manera que, durante su funcionamiento, el sonido generado se desplaza por medio de la construcción predeterminada hasta un centro acústico desplazado en un emplazamiento que está en la pared de fijación (5), cuando el transductor acústico (10) se fija a la pared de fijación (5).

2. 2.

   Transductor acústico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el centro desplazado acústico es una fuente de línea.

3. 3.

   Transductor acústico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el centro acústico desplazado es una fuente de punto.

4. 4.

   Transductor acústico según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la construcción predeterminada comprende al menos una transición en forma de cuello (12) que se fija a, al menos una fuente de sonido (11).

5. 5.

   Transductor acústico según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que al menos una transición en forma de cuello (12) se conecta al menos a un cuerno (13) para dirigir el sonido irradiado desde el centro acústico desplazado hacia un receptor (1).

6. 6.

   Transductor acústico según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el cuerno (13) tiene una boca de cuerno desmontable (15).

7. 7.

   Transductor acústico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que tanto el cuerno (13) como la boca de cuerno desmontable (15) disponen de emisor para la transmisión del sonido.

8. 8.

   Transductor acústico según una de las reivindicaciones 5, 6 o 7, caracterizado por el hecho de que el cuerno

   (13) tiene una sección transversal rectangular (IIIc-IITc).

9. 9.

   Transductor acústico según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la sección transversal (IIIc-IIIc) aumenta exponencialmente al alejarse de la transición en forma de cuello (12).

10. 10.

    Transductor acústico según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado por el hecho de que éste incluye combinaciones diferentes de fuentes de sonido (11), transiciones en forma de cuello (12) y cuernos (13) para diferentes rangos de frecuencia.

11. 11.

    Ensamblaje de al menos una pared de fijación y un transductor acústico según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el emplazamiento del centro desplazado acústico se encuentra sobre la pared de fijación (5).

12. 12.

    Ensamblaje según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que éste incluye otra pared de fijación fijada a la pared de fijación (5) y por el hecho de que el emplazamiento del centro acústico desplazado se sitúa en su totalidad sobre una intersección entre la pared de fijación (5) y la otra pared de fijación.