FI116873B - Akustinen elementti ja menetelmä äänen käsittelemiseksi - Google Patents

Description

Akustinen elementti ja menetelmä äänen käsittelemisc

Keksinnön kohteena on akustinen elementti, joka on ral levymäinen ja johon kuuluu ainakin yksi staattori ja ainakin yksi liik 5 jossa on ainakin yksi sähköä johtava pinta.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä äänen käsitl jossa menetelmässä mitataan ainakin yksi äänikentän ominaisuus j: loksen perusteella tuotetaan vaimennusääni ainakin yhden aktuaatti

Akustisten suureiden määrittelemiseksi on tunnettava seki 10 ne että hiukkasnopeus. Näiden avulla voidaan myös määrittää akus danssi, joka on äänenpaineen ja hiukkasnopeuden osamäärä. Jot ominaisuuksia voitaisiin hallita aktiivisilla säätömenetelmillä ja laittei tava mitata ja säätää em. suureita.

Tässä keksinnössä on esitetty menetelmä ja laite, jonka 15 voidaan toteuttaa sekä äänen tuottoon, absorboinein ja vaimennuks vaatimukset. Edellä mainitut vaatimukset voidaan toteuttaa tasom; lielementeillä, jotka mittaavat ja tuottavat sekä äänenpaineen että peuden. Tässä menetelmässä on tyypillisesti kaksi ääntä mittaav ääntä tuottavaa dipolielementtiä, jotka ovat keskenään samanlaisia. 20 Keksinnön mukaiselle akustiselle elementille on tunnusc että staattori on huokoinen staattorilevy, joka on joko sähköä johta :**: kin toiselta pinnaltaan pinnoitettu sähköä johtavaksi.

: Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se,

«•I

:y. tään kaksi dipolisensoria ja vähintään kaksi dipoliaktuaattoria, jotka .··*. 25 aktuaattorit muodostuvat ainakin yhdestä huokoisesta staattorilevy; joko sähköä johtava tai ainakin toiselta pinnaltaan päällystetty säl vaksi ja ainakin yhdestä liikkuvasta kalvosta, jossa on ainakin yksi $ tava pinta, muodostavat kerrosrakenteen, jossa sensoreiden signa ketty ohjaamaan dipoliaktuaattoreiden liikettä äänenpaineen ja hiul : 30 den säätämiseksi ohjearvosignaalien mukaisiksi.

··· : Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, jo 2 kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä kolmatta aktuaattoi perspektiivikuvantona, kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä neljättä aktuaattoi perspektiivikuvantona, 5 kuviot 5 - 7 esittävät keksinnön mukaisen menetelmän kyti oiden vaihtoehtoja ja kuviot 8-13 esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaiser vaihtoehtoisia geometrisiä muotoja.

Kuviossa 1 on esitetty sovellutus, jossa kaksi sähköstaa 10 lielementtiä 1a ja 1b muodostavat keskenään välineet äänen mitta tuottamiseksi. Sähköä johtavien, huokoisten staattorilevyjen väliss

västi varattu kalvo 4 ja 5, johon on muodostettu elektrodit A, B, C

voidaan sekä mitata kalvon liikettä vastaava signaali tai tuottaa I

syöttämällä elektrodeihin ohjaava jännite. Elementtien välissä on vä 15 voi olla myös passiivisesti ääntä absorboivaa materiaalia esim. ia jossa lasikuidut ovat elementin tasoon nähden kohtisuorassa. Kek« edullinen sovellutusmuoto on sellainen, jossa mitattu signaali A i liikettä tuottavaan elektrodiin D vahvistettuna kertoimella -P ja mitä naali B on kytketty elektrodiin C vahvistettuna kertoimella P. Näin 20 daan sekä äänenpainetta että hiukkasnopeutta vastaava ohjaus vs äänikentän muodostamiseksi ja äänikentän siirtymisen estämiseks ·:··: läpi melunvaimennussovellutuksissa. Akustinen elementti voi olla n : nen, että liikkuva kalvo muodostuu kahdesta kalvosta, joiden väliss • · · . y. sormikuvioelektrodia yhdessä kerroksessa.

.···. 25 Kuviossa 2 on esitetty elementti, jossa neljä samanlaist « * menttiä 1a, 1b, 1c ja 1d on yhdistetty toisiinsa välimateriaalilla 2. I on valmistettu huokoisesta muovilevystä, jonka sisäpinta on metallc tämällä. Liikkuva kalvo voi olla valmistettu kahdesta muovikalvosta välissä on metallointikerros, johon ohjaava signaali syötetään tai jc : 30 signaali saadaan. Kalvossa voi olla esimerkkiset elektreettivaraukse tarvita ulkopuolista esijännitettä. Voidaan myös käyttää yhtä varattu 3 toisella kerroksella 7. Myös tässä sovellutuksessa mikä tahansa e C voi toimia sekä sensorina että aktuaattorina.

Kuviossa 4 on esitetty elementti, joka koostuu varatuet loidusta kalvosta 10, tämän alapuolella olevasta huokoisesta levystä 5 metalloitu molemmilta puoliltaan. Keskimmäinen liikkuva kalvo 12 kahdesta varatusta kalvosta, joiden välissä on sähköä johtava kerrc elektrodit C, D ovat elektrodien A, B peilikuvat. Tyypillistä kaikille k elementeille on, että kahden signaalin summa, esim. A + B vas painetta ja erotus A - B vastaa hiukkasnopeutta. Vastaavasti ohja 10 menttejä C ja D samanvaiheisesti voidaan toteuttaa äänenpainel monopoliaktuaattori ja ohjaamalla elementtejä C ja D erivaiheise toteuttaa hiukkasnopeutta tuottava dipoliaktuaattori. Edellä mainittu: ta voidaan soveltaa monella tavalla äänentoistolaitteissa, aktiivisei hallinnassa, akustiikan korjauksessa ja aktiivisen melun vaimennu ks 15 tuksissa.

Erittäin edullinen on kuviossa 5 esitetty ohjaustapa, jok äänen läpäisyä vaimentavan periaatteen, jossa äänenpainesensori kasnopeusaktuaattoria ja hiukkasnopeussensori ohjaa äänenpain ria. Ohjausperiaatteen toteuttamiseksi tarvitsee signaali A vahvistaa 20 la P, joka vastaa aktuaattorin C ohjaussignaalia. Sensorin B signa vistettava kertoimella -P edellä mainitun ohjausperiaatteen totei ·:··: Ohjaus voidaan toteuttaa myös käänteisesti siten, että C ohjaa A el : D ohjaa B elementtiä. Kuviossa 6 on esitetty vastaava ohjausperi

«M

järjestelmän taajuudesta riippuvia ominaisuuksia voidaan säätää si .···. 25 timilla G1 - G4. Järjestelmään voidaan myös syöttää audiosignaa • » A1 ja A2. Kuviossa 7 on esitetty ohjausperiaate, jolla voidaan säätää akustista impedanssia. Elementtiin C syötetään äänenpaineen ja he • « « danssi Z kerrottuna hiukkasnopeudella erotus. Kun vahvistus G2 on ri, lähenee edellä mainittu erotus nollaa, jolloin toteutuu » * : 30 O p = Zu eli Z = p/u, 4

Kuvioissa 8 -13 on kuvattu elementtien fyysisiä rakenteita vat olla tasomaisia, sylinterimäisiä, kartiomaisia ja myös kolmiulote revia pintoja. Elementit koostuvat moduleista 16, 17 ja 18, joiden sijaitsee integroitu ohjauselektroniikka 14. Sylinterimäiset ja kartior 5 dulit ja niiden yhdistelmät soveltuvat erityisen hyvin ilmastointijärjest lunvaimennukseen, koska ne voivat sekä absorboida melua modul dostetun kanavan sisällä sekä vaimentaa ulospäin vuotavaa äänt seinämän läpi. Tasomaiset elementit voivat sekä tuottaa ääntä aud mukaisesti ja samanaikaisesti absorboida melua tai säätää esim. ji 10 aikaa säätämällä akustista impedanssia ohjearvon z mukaisesti. Si kyytensä ansiosta modulit soveltuvat sellaisenaan kantaviksi raken takerrokset toimivat sekä sähköisinä ja mekaanisina suojina ja ne v< jätä tai kuvioida halutulla tavalla. Valkoista pintaa voidaan käyttää I van kuvan taustana.

15 Keksintöä ja sen yksityiskohtia on myös kuvattu patenttia sa ja on tietenkin mahdollista soveltaa keksintöä monin eri tavoin < jättämällä joissain sovellutuksissa tarpeettomia kerroksia tai eleme kyseisestä rakenteesta. Koska modulit sisältävät myös ääntä passii mentäviä komponentteja, voidaan moduleilla vaimentaa ja absorb 20 koko äänitaajuusalueella, vaikka järjestelmän aktiivinen, elektronises tu osuus toimiikin parhaiten taajuusalueella 0-1 kHz. Näin ollen i ·:*·: ämmät taajuudet kannattaa suodattaa pois säätöjärjestelmästä.

; sovellutus yksinkertaisimmillaan voi olla elementti, joka käsittää kal· noiltaan metalloitua huokoista levyä, joiden välissä on liikkuva kalvo .···. 25 äänielementti voidaan myös kääriä rullalle. On myös huomattava, e * · set staattorilevyt sinänsä vaimentavat korkeita taajuuksia ja estävä akustisia heijastuksia. Keksinnön mukaisia vaimennuselementtejä v hon lisäämiseksi sijoittaa myös useita päällekkäin. Erittäin edullinen rakenne, jossa kaksi elementtiä on sijoitettu peilikuvamaisesti vastak • ♦ * · « # · · ··· » ··· • · • · · m

Claims (12)

1. Akustinen elementti, joka on rakenteettaan levymäine kuuluu ainakin yksi staattori ja ainakin yksi liikkuva kalvo (4, 5, 6,1 jossa on ainakin yksi sähköä johtava pinta, tunnettu siitä, että! 5 huokoinen staattorilevy (3, 9), joka on joko sähköä johtava tai aina pinnaltaan pinnoitettu sähköä johtavaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen akustinen elementti, 11 siitä, että elementtiin kuuluu ainakin kaksi staattorilevyä (3, 9), joick sovitettu liikkuva kalvo (4, 5, 6,10,11,12).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen akustinen eleme n e 11 u siitä, että liikkuva kalvo (4, 5, 6,10,11,12) on pysyvästi va reettikalvoksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen akustine ti, t u n n e 11 u siitä, että liikkuva kalvo muodostuu kahdesta kaivi 15 joiden välissä on kaksi sormikuvioelektrodia (A, B, C, D) yhdessä ke

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen akustine ti, t u n n e 11 u siitä, että elementtiä ohjaava ohjauselektroniikka (1 tettu elementin (1) reunaan.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen akustine 20 ti, t u n n e 11 u siitä, että elementtejä on sovitettu kaksi tai useami: käin keirosrakenteeksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen akustinen elementti, 11 : siitä, että päällekkäin sijaitsevien elementtien (1) välissä on passiivi : V: absorboivaa huokoista välimateriaalia (2). # *

8. Menetelmä äänen käsittelemiseksi, jossa menetelmäss . !*. ainakin yksi äänikentän ominaisuus ja mittaustuloksen perusteella vaimennusääni ainakin yhden aktuaattorin avulla, tunnettu sih φ · · * hintään kaksi dipolisensoria ja vähintään kaksi dipoliaktuaattoria, jot . . ja aktuaattorit muodostuvat ainakin yhdestä huokoisesta staattorilev * * · :y : 30 joka on joko sähköä johtava tai ainakin toiselta pinnaltaan päällyste johtavaksi ja ainakin yhdestä liikkuvasta kalvosta (4, 5, 6, 10, 11, 12

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n n e 11 tä sensorina toimiva ensimmäinen elektrodi (A) ohjaa aktuaattorin toista elektrodia (D) kerrottuna kertoimella -P ja sensorina toimi elektrodi (B) ohjaa aktuaattorina toimivaa neljättä elektrodia (C) kerr 5 toimella P.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, ti siitä, että sensoreiden signaalien summasta muodostetaan äänenps taava signaali ja signaaleiden erotuksesta muodostetaan hiukkasnoi taava signaali aktuaattoreiden liikkeiden säätämiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 8 tai 10 mukainen menetelmä, 11 siitä, että menetelmässä muodostetaan hiukkasnopeussignaalin danssiohjauskertoimen (Zi) tulo ja tästä vähennetään äänenpaine erotus vahvistetaan vahvistuskertoimella (G2), joka signaali syötet maan aktuaattoreiden liikkeitä.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen menetel n e 11 u siitä, että akustisten elementtien (1) välissä ääntä vaimenn siivisesti ääntä absorboivan huokoisen välimateriaalin (2) avulla. • · * • · * • · · • 1« • · » « · • ♦ · • 4 • 4* « 4 4 4 44# 4 4 4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 444 4 444 4 4 4 4 444