HU223982B1 - Rezonanciaképes, többmódusú hangsugárzó elem és panelformájú hangszóró - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya rezonanciaképes, többmódusú hangsugárzó elem éspanel formájú hangszóró. A hangsugárzó elem lényege, hogy magjánaklcell cellamérete kisebb, mint , ahol h a hangsugárzó elem borításánakvastagsága, E annak rugalmassági modulusa, ? annak Poisson-féletényezője és ? annak anyagsűrűsége, és fmax. a hangszóró működésifrekvenciatartományának felső határa. A találmánnyal megvalósítottpanel formájú hangszóró lényege, hogy, abba az általunktovábbfejlesztett hangsugárzó panel van beépítve. ŕ

Description

A találmány tárgya rezonanciaképes, többmódusú panel formájú hangsugárzó elem és panel formájú hangszóró. Az említett hangsugárzó elem előnyösen panel formájú hangszórókba van beépítve, és azáltal, hogy az adott hangszóró működési frekvenciatartományá- 5 bán csökkenti a levegőrezonanciák kialakulását, jelentősen javítja az ilyen típusú hangszórókból kilépő hang minőségét.

Az US 3,247,925 számú szabadalmi leírás olyan alacsony frekvenciákon üzemelő panel formájú hang- 10 szórót mutat be, amely rendkívül kis súlyú, merev panelben keltett hajlítóhullámokkal üzemel, és a hajlítóhullámokat leszámítva lényegében mindvégig stacionárius állapotú marad. Az ilyen típusú hangsugárzó panelek méhsejt vagy ahhoz hasonló alakú, sejtes szer- 15 kezetü maggal rendelkező, külső borítással ellátott összeállítást tartalmazhatnak.

A panel formájú hangszórókban minden olyan esetben, amikor a panel magjában levegőrezonancia alakul ki, akusztikus torzítás léphet fel. 20 A WO 92/03024 számú közzétételi irat egy olyan megoldást mutat be, amely ezen lehetséges akusztikus torzítások kiküszöbölését a panel magjában fellépő első levegő-rezonancia frekvenciájának a hangszóró működési frekvenciatartománya felső határa 25 fölé való kitolásával oldja meg. Ezen módus f_cora frekvenciája a hang levegőben való c terjedési sebességének és a panel d vastagságának függvénye, melyre teljesül az összefüggés. Ezen kifejezés megszabja a panel magjának lehetséges legnagyobb vastagságát a hangszóró kívánt működési frekvenciatartományának függvényé- 35 ben, mivel a hangszóró kívánt működési frekvenciatartományának felső határa f_max a panel vastagságával fordítottan arányos.

Megmutatható, hogy a panel formájú hangszóróknál a panel belsejében, meghatározott frekvenciáknál 40 egy második akusztikus torzítás lép fel, amennyiben közvetlenül az egyes cellák fölötti borításban helyi rezonancia jelentkezik. A borításban fellépő helyi rezonancia következtében csökken a panel formájú hangszóró effektív hajlítómerevsége, és ennek eredménye- 45 ként a panel sugárzási hatásfoka.

Jelen találmánnyal célunk az előbb említett problémának a hangsugárzó elem továbbfejlesztésével való kiküszöbölése, valamint továbbfejlesztett hangsugárzó elemet tartalmazó panel formájú hangszóró megvalósí- 50 tása.

Kitűzött célunkat egy olyan rezonanciaképes, többmódusú, panel formájú, f_max felső működési frekvencia-tartományhatárral rendelkező hangszóróba beépíthető hangsugárzó elem kifejlesztésével értük el, 55 ahol a hangsugárzó elemnek h vastagságú, E rugalmassági modulusú, υ Poisson-féle tényezőjű és p anyagsűrűségű borítása, valamint sejtes szerkezetű, leéli cellamérettel jellemzett magja van, melyre teljesül, hogy az /_ce// cellaméret kisebb, mint 60 uh í E y 4Ul3p(1-u²)J ’

Belátható, hogy az egyedi borítás első f_skjn rezonanciafrekvenciája megbecsülhető a borítás hajlítóhulláma hullámhosszának és a mag /_ce„ cellamérete kétszeresének egyenlősége esetén. Ily módon adott B_skjn hajlítómerevség, m_skin területegységenkénti tömeg és l_ceii cellaméret esetén a borítás f_skj_n első rezonanciafrekvenciájára teljesül a következő összefüggés, miszerint f ₌ ^π l^B^ 'shin 2 -J _

21ceti l^sk/n

Izotróp, h vastagságú, E rugalmassági modulusú, υ Poisson-féle tényezőjű és p anyagsűrűségű borítást feltételezve előbbi egyenletünk az

F ₌^ÍL 1 ^{E sk}'ⁿ < V 3p(1-v²) (1) alakra hozható. Vagyis, ha olyan l_cen cellaméretet választunk, hogy a borítás f_skin első rezonanciafrekvenciája nagyobb a hangszóró működési frekvenciatartományának f_max felső határánál, akkor a rezonancia jelensége lényegesen lecsökken. Ha az (1) egyenletet átrendezzük, és kihasználjuk, hogy ebben az esetben fennáll az f_ski_n>f_max. összefüggés, az (1) egyenletből az leéli cellaméretet megbecsülhetjük, azaz nh

4θ3ρ<1-υ²) (2)

A (2) egyenletből kiolvasható, hogy a cella méretének csökkenése a hang minőségének javulását eredményezi, mivel a borítás első rezonanciafrekvenciája a hangszóró működési frekvenciatartományán kívülre esik. Mivel ezen frekvencia a cellaméret négyzetével fordítottan arányos, a cella méretének már kicsiny megváltozása is jelentős javulásokat eredményez.

Az általunk továbbfejlesztett panel formájú hangszórónak a bemutatott hangsugárzó elemen kívül felfüggesztőeleme és elektromechanikus meghajtóegysége is van. A hangsugárzó elem a hangszóró házához a felfüggesztőelemmel van mechanikus úton, csillapítatlanul hozzákapcsolva. A hangsugárzó elemhez villamosán csatlakoztatott elektromechanikai meghajtóegység, a hangszóró működési frekvenciatartományába eső elektromos bemenőjel hatására a hangsugárzó panelben többmódusú rezonanciát gerjeszt.

A találmány szerinti hangszórónak célszerűen egyik síkbeli kiterjedése sem kisebb, mint a hangszóró működési frekvenciatartománya alsó határához tartozó hajlítóhullám hullámhosszának fele.

Annak ellenére, hogy jelen szabadalmi leírásban a találmány szerinti hangsugárzó elem, valamint hangszóró bemutatásakor egyaránt a „hangszóró megnevezést használtuk, nyilvánvaló, hogy a használt kifejezésnek semmilyen korlátozó értelme nincsen, például csupán hi-fi hangszórókra. Továbbmenve, a találmány szerinti hangsugárzó elem a hangszórók széles mérettartományában alkalmazható, a legkisebb méretektől

HU 223 982 Β1 egészen a nagyon nagy méretekig, mint amilyenek például a nagyméretű kihangosító rendszerek.

A találmány szerinti panel formájú hangszóró egy lehetséges példakénti kiviteli alakjának magja 0,5 m*0,5 m négyzet alakú, alumíniumborítású és alumíniumból kialakított méhsejtes szerkezetű összeállítás. A mag vastagsága 0,02 m, az egyes borítások vastagsága pedig 0,003 m. Az alumínium rugalmassági modulusa E=7*10¹° N/m², sűrűsége p=2700 kg/m³ Poisson-féle tényezője pedig υ=0,3. Ekkor a

W1-U²) kifejezés értéke megközelítően 3081,7 m/s-mal egyenlő. Feltételezve, hogy a kívánt felső frekvenciahatár 28 kHz, a (2) egyenletből következik, hogy a lehetséges legnagyobb /_ce„ cellaméret mintegy 0,016 m.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Rezonanciaképes, többmódusú hangsugárzó elem panel formájú, f_max felső működési frekvenciatartományhatárral rendelkező hangszóróhoz, ahol a hangsugárzó elemnek h vastagságú, E rugalmassági modulusú, υ Poisson-féle tényezőjű és p anyagsűrűségü borítása, valamint sejtes szerkezetű, /_ce„ cellamérettel jellemzett magja van, azzal jellemezve, hogy az /_ce// cellaméret kisebb, mint_ nt) ( E (4/_max l3p(1-ü²)J '
2. 2. Panel formájú hangszóró, amely többmódusú hangsugárzó elemből, felfüggesztőelemből és elektromechanikus meghajtóegységből áll, ahol a hangsugárzó elem a hangszóró házához a felfüggesztőelemmel van csillapítatlanul felerősítve vagy hozzákapcsolva, és ahol a hangsugárzó elemhez csatlakoztatott elektromechanikus meghajtóegység a hangszóró működési frekvenciatartományába eső elektromos bemenőjel hatására a hangsugárzó panelben többmódusú rezonanciát gerjesztő tulajdonságú, azzal jellemezve, hogy a többmódusú hangsugárzó elem az 1. igénypont szerinti többmódusú hangsugárzó elem.
3. 3. A 2. igénypont szerinti hangszóró, azzal jellemezve, hogy mindkét síkbeli kiterjedése a hangszóró működési frekvenciatartománya alsó határához tartozó hajlítóhullám hullámhosszának felénél nagyobb vagy azzal megegyező nagyságú.