HU221488B - Omnidirectional electroacoustical transducer - Google Patents

Abstract

A találmány körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, körbennyitott hangcsatorna (4, 4’) torokrészére csatlakoztatottelektromechanikus átalakítóval (5), ahol a körben nyitott hangcsatorna(4, 4’) sugárirányú válaszfalakkal (3, 3’) szektorokra van osztva, ahangcsatorna (4, 4’) torokrésze a válaszfalak (3, 3’) belső végekörnyezetében van kialakítva. A válaszfalak (3, 3’) külső és belsőés/vagy alsó és felső, görbe felületű csatornafalak (1, 2) között,azokat egymáshoz képest merevítően vannak elrendezve. ŕ

Description

1. ábra

HU 221 488 B1

A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 221 488 Bl

A találmány tárgya körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, körben nyitott hangcsatorna torokrészére csatlakoztatott elektromechanikus átalakítóval.

A hagyományos megoldású hangfalak általában nem körsugárzók, különösen magashang-tartományban egyenetlen a hangsugárzásuk iránykarakterisztikája. Vannak alkalmazások, ahol a hangfalak egy helyiség falaktól távoli részén vannak elrendezve, és körsugárzó hangfal alkalmazása lenne kívánatos. Ilyenek azonban nem terjedtek el, a körsugárzó jelleg megvalósításának nehézségei miatt.

Az US 4,322,578 szabadalmi leírásban olyan körsugárzó hangfal van ismertetve, amelynek mélysugárzója lényegében egy lábakon álló hangdoboz alsó nyílásában van elrendezve, ahol a lábaknak megfelelő magasságú tér körben nyitott hangcsatorna, a mélysugárzó hangszóróval szemben pedig egy prizma alakú terelőelem csúcsa van elrendezve. A magas hangok körsugárzása érdekében a magas hangú hangszóró a hangdoboz tetőfalában van elrendezve, fölötte egymástól meghatározott távolságokban például három fedél van elrendezve, amely fedelekben felfelé egyre kisebb méretű apertúrák vannak a hangszóró középvonalában kialakítva. Az apertúrák frekvenciasáv-szűrőkként és reflektorként viselkednek, a különböző sávok különböző fedélközökben, minden irányban, vízszintesen terjednek. A megoldás hiányossága magas hangoknál a nagyon rossz sugárzási hatásfok, mély hangoknál a hangszóró nem kellően merev membránjának különböző pontjairól adott irányba terjedő hangok interferenciája által okozott torzítás.

Az EP 0 252 337 A2 közzétételi iratban két forgástesttel határolt, körben nyitott hangcsatomás körsugárzó hangfal van ismertetve, ahol a hangcsatorna egyik falát egy tölcsér alakú test külső, ívesen kúpos felülete, másik falát egy domború tárcsa alakú felület alkotja, amely domború felületbe különböző hangszórók tölcsér alakú csatornái nyílnak bele, folyamatos átmenettel. A két forgástest egy középvonalban elrendezett oszlopra van feltűzve, amely egymáshoz képes pozícionálja ezeket. A hangcsatorna lényegében exponenciális vagy hiperbolikus sugárirányú metszetű. E megoldásban a hangcsatomafalainak kielégítő merevsége nem biztosítható, a különböző hangforrások különböző irányban különböző interferenciákat, torzításokat okoznak. A hangcsatorna a hossza által meghatározott alsó határfrekvenciája felett 3-4 oktávval már erősen torzít, mert a lesugárzott hang hullámhossza összemérhető a tölcsér keresztmetszetének méretével, így van lehetőség az állóhullámok kialakulására, ez pedig a magasabb tartományban komoly torzítást okoz.

A DE 3204702 Al közzétételi iratban ismertetett körsugárzó hangfal vízszintes irányban körben nyitott külső nyílással és függőleges torokrésszel rendelkező, tölcsérszerű íves falakkal bíró hangcsatornával, és a felső fal középtengelyében kialakított toroknyílásán rögzített, lefelé sugárzó hangszóróval van kialakítva. A leírás nem ad útmutatást a falak merevségének biztosítására, és egymáshoz képest történő rögzítésük módjára. Ezzel a megoldással ugyan megfelelő akusztikus illesztés biztosítható a hangforrás és a környezet között, és függőleges síkban ki van zárva a hangszóró különböző pontjairól induló hangok interferenciája, de nincs kizárva a kerületirányú, különböző hosszú utakon találkozó hangok interferenciája.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése, olyan kis torzítású, körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító létrehozásával, amellyel kiküszöbölhető a viszonylag nagy felületű, nem minden frekvencián kellően merev hangszóró vagy más elektromechanikus átalakító különböző pontjairól induló hangok egy-egy meghatározott irányban létrejövő interferenciája és az ebből eredő torzítások. További cél viszonylag kis falvastagság mellett megfelelően merev hangcsatomafalak kialakítása.

A feladat találmány szerinti megoldása körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, körben nyitott hangcsatorna torokrészére csatlakoztatott elektromechanikus átalakítóval, ahol a körben nyitott hangcsatorna sugárirányú válaszfalakkal szektorokra van osztva, a hangcsatorna torokrésze a válaszfalak belső vége környezetében van kialakítva. A válaszfalak külső és belső és/vagy alsó és felső, görbe felületű csatomafalak között, azokat egymáshoz képest merevítőén vannak elrendezve.

Előnyösen a körben nyitott, szektorokra osztott hangcsatorna körben elrendezett hangtölcsérekkel van megvalósítva.

Előnyösen továbbá a sugárirányú válaszfalak között, a hangcsatorna bővülő, külsőbb részében további sugárirányú válaszfalak vannak elrendezve.

Előnyösen az elektromechanikus átalakító a csatornanyílások körére merőleges sugárzásirányban van elrendezve.

Célszerűen az elektromechanikus átalakító nyitott hangcsatornával ellentétes oldalán tölcsér alakú, zárt tér van kialakítva, amely legalább részben hangelnyelő anyaggal van töltve.

Előnyösen az elektromechanikus átalakító mögötti tér a tölcsérszerű torokrész alakjának kiegészítését képező alakú, tölcsérszerűen szűkülő tér.

Célszerűen az elektromechanikus átalakító hangszóró eszköz, vagy hangérzékelő eszköz.

Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján, részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti mélyhang-sugárzó függőleges metszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti A-A metszet, a

3. ábra a találmány szerinti magashang-sugárzó függőleges metszete.

Az 1. és 2. ábra szerinti mélyhang-sugárzónak fölfelé induló, kifelé visszahajló, és vízszintes 7, 7’ csatornanyílásokkal kialakított, körben nyitott 4 hangcsatornája van, amely hangcsatorna azonban 3, 3’, 3a válaszfalakkal önálló szektorokra, 4’ hangcsatornákra van osztva. A 3, 3’ válaszfalakkal szektorokra osztott 4 hangcsatornát (4’ hangcsatornákat) külső 1 csatomafal és belső 2 csatomafal határolja, a 4’ hangcsatorna külső tartományában a 3 válaszfalak közötti hangcsatorna szektor ke2

HU 221 488 Bl resztmetszete közbenső 3 a válaszfal beépítésével meg van osztva állóhullámok keletkezésének megelőzése érdekében (2. ábra). A belső 2 csatomafalnak fölfelé bővülő, középső teret határoló, első 2’ falrésze van, amely 2’ falrész által körülhatárolt tér alján van az 5 elektromechanikus átalakító elrendezve, amely 5 elektromechanikus átalakító általában egy hangszóró. A hangszóró mögötti (alatti) teret a belső 2 csatomafal második, kimenő 7 csatomanyílás közeli 2” falrésze zárja be. A hangszóró alatti zárt tér, legalább részben, 6 hangelnyelő-anyaggal van töltve.

Az 1. ábra szerinti körsugárzó elektroakusztikus átalakító (hangfal) 1. ábra szerinti A-A metszete a 2. ábrán van feltüntetve. Az 1. és 2. ábrán egy nyolcszögletű hangfal van ábrázolva, de a hangfal lehet felülnézetben kör alakú is, sőt megvalósítható közös torokrésszel rendelkező, körben elrendezett, önálló hangtölcsérekkel is. Az 1. és 2. ábra szerinti kialakítás előnye azonban, hogy a 3, 3’ válaszfalak nem csak elválasztják egymástól a körsugárzó szektorait, hanem merevítő és távtartó funkciót is ellátnak a külső és belső csatomafal között. A 3, 3’ válaszfalak szektorokra osztják és elválasztják a belső teret gyakorlatilag a sugárirányú 4’ hangcsatornák teljes hossza mentén, azaz benyúlnak csaknem az 5 elektromechanikus átalakító membránjáig.

A 3, 3’, 3a válaszfalak találmány szerinti alkalmazása kizárja a szektorok keresztirányú egymásra hatásának lehetőségét, a hangszóró különböző felületrészeiről zömében egy-egy szektorba jut be a hang, így az interferenciák lehetősége nagymértékben lecsökken az ismert megoldásokhoz képest. További előny, hogy a külső és belső csatomafalakhoz zárt 3, 3’ válaszfalak merevítik a külső és belső 1, 2 csatomafalat, így merevebb csatornafalakat kapunk, vagy kisebb követelményeket kielégítő anyagból valósítjuk meg az 1, 2 csatomafalakat.

Ismert, hogy a hangcsatorna feladata impedanciaillesztés a hangforrás és a környező tér között. A hangcsatorna tehát akusztikus transzformátorként működik. A transzformátori feladat ellátásánál követelmény, hogy a toroknyílás és kimenőnyílás keresztmetszete fokozatosan menjen át egymásba a hangcsatorna hossza mentén. Nem követelmény azonban, bár hatásfok tekintetében előnyös, hogy ez az átmenet folyamatos legyen, azaz a hangcsatorna a torokrészétől folyamatosan, tölcsérszerűen bővüljön. A hangcsatorna keresztmetszetének hossz menti alakításával befolyásolhatók a hangcsatorna rezonáns és frekvenciafüggő veszteség tulajdonságai. A hangcsatornában, annak keresztmetszetétől és a hang frekvenciájától függően, állóhullámok alakulhatnak ki. Ennek megakadályozására a hangcsatorna keresztmetszetét célszerű az állóhullámok keletkezéséhez szükséges határok alatt tartani. Ennek érdekében az egyes, kifelé bővülő hangcsatornákat megoszthatjuk további rövidebb, sugárirányú, közbenső 3a válaszfalakkal, amelyeket a hangcsatorna bővebb részében rendezünk el.

A tényleges megvalósítás során az átvinni kívánt frekvenciatartomány átviteléhez a hangcsatorna keresztmetszetét a hangcsatorna hossza mentén, különböző összefüggések szerinti (sík felületű) részillesztőtagokból alakíthatjuk ki. A részillesztőtagok akusztikai tengelyének azonossága, folyamatossága esetén ez nem okoz fázishibát. A legjobb eredményre akkor számíthatunk, ha a részillesztőtagok azonos alkotójúak, és azonos méretezési algoritmus szerint tervezettek.

A találmány szerinti, a hang terjedési irányával párhuzamos 3, 3’, 3a válaszfalak alkalmazása nem befolyásolja a tér illesztését, de a 3, 3’, 3a válaszfalak által elfoglalt térfogatot a méretezésnél figyelembe szükséges venni.

Az 5 elektromechanikus átalakító alatti tér rezonanciáját 6 hangelnyelő anyag alkalmazásával csillapítjuk. Egy további, nem ábrázolt megoldásban az 5 elektromechanikus átalakító mögötti tér a tölcsérszerű torokrész alakjának kiegészítését képező alakú, tölcsérszerűen szűkülő tér, laza hangelnyelő anyaggal kitöltve, amely megoldással az elektromechanikus átalakító hátsó oldalának tökéletes illesztése valósítható meg, aminek feltétele az, hogy a tölcsér végéről már ne verődjék vissza hang az elektromechanikus átalakító (hangszóró) hátoldalára.

A 3. ábrán körsugárzó jellegű, magashang-sugárzó elektroakusztikus átalakító metszete van ábrázolva. A magashang-sugárzó elektroakusztikus átalakító lényegében hasonló az 1., 2. ábrák szerinti mélyhang-sugárzó elektroakusztikus átalakítóhoz, csak itt egyenesebb vonalú, kisebb keresztmetszetű és rövidebb 12 hangcsatorna van kialakítva, alsó és felső 9,10 csatomafalakkal, és az alsó és felső 9,10 csatomafalak között elrendezett, a körsugárzó 12 hangcsatornát sugárirányú szektorokra osztó 11 válaszfalakkal határolva. A 12 hangcsatorna középső, torok részében magashang-sugárzó 8 elektromechanikus átalakító van rögzítve.

A 4, 12 hangcsatorna transzformáló képessége kétirányú, azaz kívülről befelé igyekvő hangokra is érvényes. Ebből következik, hogy 5, 8 elektromechanikus átalakítóként nemcsak hangszóró eszköz, hanem hangérzékelő eszköz (mikrofon) is alkalmazható. Ez utóbbi esetben egy körsugárzó mikrofont nyerünk, amit például egy zenekarban elhelyezve, vele az ismertektől eltérő iránykarakterisztikájú felvételt készíthetünk. Az így készített hangfelvételt egy a hangfelvevő elektroakusztikus átalakítóhoz hasonló, vagy komplementer karakterisztikájú, de hangszóró eszközzel szerelt, a találmány szerinti elektroakusztikus átalakítóval (hangfallal) visszajátszva olyan hangképet nyerhetünk, ami más módon nem valósítható meg.

Ha három vagy több körsugárzóból álló hangsugárzó és/vagy mikrofonegyüttest alkalmazunk, mélységi információ átvitelére is alkalmas rendszert nyerünk.

Lehetőség van arra is, hogy a körsugárzót szektorokra osszuk, például három szektorra, amely szektorok egymástól akusztikusán el vannak választva, és külön-külön elektromechanikus átalakítóval vannak meghajtva.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, körben nyitott hangcsatorna torokrészére csatlakoztatott elektromechanikus átalakítóval, azzal jellemezve, hogy a körben nyitott hangcsatorna (4, 12) sugárirányú válaszfalakkal (3, 11) szektorokra van osztva, a hang3

   HU 221 488 BI csatorna (4, 12) torokrésze a válaszfalak (3, 11) belső vége környezetében van kialakítva, a válaszfalak (3,

   11) külső és belső és/vagy alsó és felső, görbe felületű csatomafalak (1, 2, 10, 9) között, azokat egymáshoz képest merevítőén vannak elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy a körben nyitott, szektorokra osztott hangcsatorna (4,12) körben elrendezett hangtölcsérekkel van megvalósítva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti körsugárzó jellegű elekt- 10 roakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy a sugárirányú válaszfalak (3, 3’) között, a hangcsatorna (4, 12) bővülő, külsőbb részében további sugárirányú, közbenső válaszfalak (3a) vannak elrendezve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti körsu- 15 gárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító (5, 8) a csatornanyílások (7, 7’) körére merőleges sugárzásirányban van elrendezve.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító (5, 8) nyitott hangcsatornával (4, 12) ellentétes oldalán tölcsér alakú,

   5 zárt tér van kialakítva, amely legalább részben hangelnyelő anyaggal (6) van töltve.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító (5, 8) mögötti tér a tölcsérszerű torokrész alakjának kiegészítését képező alakú, tölcsérszerűen szűkülő tér.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító (5, 8) hangszóró eszköz.
8. 8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti körsugárzó jellegű elektroakusztikus átalakító, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító (5, 8) hangérzékelő eszköz.