JPS602000B2 - 気流変調スピーカ - Google Patents
気流変調スピーカInfo
- Publication number
- JPS602000B2 JPS602000B2 JP6895976A JP6895976A JPS602000B2 JP S602000 B2 JPS602000 B2 JP S602000B2 JP 6895976 A JP6895976 A JP 6895976A JP 6895976 A JP6895976 A JP 6895976A JP S602000 B2 JPS602000 B2 JP S602000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- airflow
- ultrasonic
- ultrasonic waves
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、振動板を用いずに直接空気の圧力を変化さ
せて音響出力を得る気流変調スピーカに関するものであ
る。
せて音響出力を得る気流変調スピーカに関するものであ
る。
たとえば第１図に示すような実験装置で、空気を噴出す
るためのノズル１を、内径が０．８凧の管で構成し、噴
射された空気流を囲むように円筒形の振動子２を配置す
る。
るためのノズル１を、内径が０．８凧の管で構成し、噴
射された空気流を囲むように円筒形の振動子２を配置す
る。
この振動子２には発振器３から出力を送って超音波を発
射させるようにする。上記の実験装置で、ノズル１から
噴射させる空気の速度をｖ、ノズル１の出口付近での圧
力をＰ，とする。すると速度ｖと圧力Ｐ，は比例関係に
ある。ノズル１の前方で一定の距離ｄ＝３仇岬の地点で
の圧力Ｐ２を測定すると、第２図イ，口で示す特性が得
られる。第２図イの特性は超音波を印加しない場合、口
の特性は超音波を印加した場合である。空気流は、ある
一定の速度まで眉流状態であり、ある一定の速度を超え
るとしイイルズ数が大となって乱流状態となる。したが
って圧力Ｐ２は速度ｖおよび圧力Ｐ，に比例して徐々に
増加するが、一定速度以上で急激に圧力低下する。（乱
流杜状岬態となるから）。超音波を印加した場合（第２
図口参照）は、しない場合（第２図イ参照）に比べて、
より低い速度範囲でのみ層流状態を維持し、乱流状態と
なる速度は、より低い速度である。すなわち超音波を印
加しないとき層流状態である空気流に、超音波を印加す
ると、乱流状態となって、圧力Ｐ２は急激に減少する。
したがって超音波の有無により圧力Ｐ２を制御すること
ができる。なお第２図の点線の特性は、超音波振動子２
より放射される超音波の強さを変えた場合の特性を示し
ている。この第２図からわかるように、印加する超音波
の強さを変えることにより、圧力Ｐ２をアナログ的に変
化させることも可能である。本発明は上記の超音波によ
る気流変調を、音響変換に応用し、効率の高いスピーカ
を得ることを目的とする。
射させるようにする。上記の実験装置で、ノズル１から
噴射させる空気の速度をｖ、ノズル１の出口付近での圧
力をＰ，とする。すると速度ｖと圧力Ｐ，は比例関係に
ある。ノズル１の前方で一定の距離ｄ＝３仇岬の地点で
の圧力Ｐ２を測定すると、第２図イ，口で示す特性が得
られる。第２図イの特性は超音波を印加しない場合、口
の特性は超音波を印加した場合である。空気流は、ある
一定の速度まで眉流状態であり、ある一定の速度を超え
るとしイイルズ数が大となって乱流状態となる。したが
って圧力Ｐ２は速度ｖおよび圧力Ｐ，に比例して徐々に
増加するが、一定速度以上で急激に圧力低下する。（乱
流杜状岬態となるから）。超音波を印加した場合（第２
図口参照）は、しない場合（第２図イ参照）に比べて、
より低い速度範囲でのみ層流状態を維持し、乱流状態と
なる速度は、より低い速度である。すなわち超音波を印
加しないとき層流状態である空気流に、超音波を印加す
ると、乱流状態となって、圧力Ｐ２は急激に減少する。
したがって超音波の有無により圧力Ｐ２を制御すること
ができる。なお第２図の点線の特性は、超音波振動子２
より放射される超音波の強さを変えた場合の特性を示し
ている。この第２図からわかるように、印加する超音波
の強さを変えることにより、圧力Ｐ２をアナログ的に変
化させることも可能である。本発明は上記の超音波によ
る気流変調を、音響変換に応用し、効率の高いスピーカ
を得ることを目的とする。
以下本発明の実施例について、第３図以降の図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第３図において、本発明に係るスピーカ２１は慨念的に
示されており、ノズル１１が噴射室１３に通じるように
設けられており、この噴射室１３内に円筒形の超音波振
動子１２が配直される。
示されており、ノズル１１が噴射室１３に通じるように
設けられており、この噴射室１３内に円筒形の超音波振
動子１２が配直される。
噴射室１３はホーン１５のネック部１４に連結される。
ノズル１ １の他端は、圧力室２２に接続されている。
ホーン１５はたとえばエクスポーネンシャル型に構成さ
れ、外部の空気中に向って閉口している。ノズル１１、
超音波振動子１２、噴射室１３、ホーン１５から成る装
置がｎ個設けられる。圧力室２２は、空気取入口２４か
ら空気を取入れ、圧縮するポンプ２３によって所定の圧
力に保たれている。ｎ個のノズル１１の断面積は、小さ
い方からＳ，＄，亥Ｓ，・・・，２ｎ‐ＩＳ（Ｓ；単位
面積）とされている。各超音波振動子１２にはｎビット
のＰＣＭ信号の各ビットの信号により制御された発振器
の出力が送られている。すなわちＰＣＭ信号の各ビット
の信号の「０」「１」に応じて、各超音波振動子１２は
超音波つまり可聴周波数帯城より高い周波数の音波を発
射または停止している。このＰＣＭ信号は、音響信号の
レベルを所定のサンプリング周期でサンプルし「そのレ
ベルを２ｎ段階に分けて、各段階のレベルをｎビットの
バィナリ信号でコード化して表わしたものである。
ノズル１ １の他端は、圧力室２２に接続されている。
ホーン１５はたとえばエクスポーネンシャル型に構成さ
れ、外部の空気中に向って閉口している。ノズル１１、
超音波振動子１２、噴射室１３、ホーン１５から成る装
置がｎ個設けられる。圧力室２２は、空気取入口２４か
ら空気を取入れ、圧縮するポンプ２３によって所定の圧
力に保たれている。ｎ個のノズル１１の断面積は、小さ
い方からＳ，＄，亥Ｓ，・・・，２ｎ‐ＩＳ（Ｓ；単位
面積）とされている。各超音波振動子１２にはｎビット
のＰＣＭ信号の各ビットの信号により制御された発振器
の出力が送られている。すなわちＰＣＭ信号の各ビット
の信号の「０」「１」に応じて、各超音波振動子１２は
超音波つまり可聴周波数帯城より高い周波数の音波を発
射または停止している。このＰＣＭ信号は、音響信号の
レベルを所定のサンプリング周期でサンプルし「そのレ
ベルを２ｎ段階に分けて、各段階のレベルをｎビットの
バィナリ信号でコード化して表わしたものである。
各ホーン１５のネック部１４には、超音波振動子１２が
超音波を発していないときに圧力が与えられ、発してい
るとき圧力は零となる。すなわち各ホ−ン１５より出力
される圧力は「０」または「１」である。ところで各ノ
ズル１１は同一の圧力室２２に運通しており、同一の圧
力を受け、そのため空気の流速は同一であるが、断面積
が前記したように異なっている。各ホーン１５より出力
される空気圧は、ノズル１１より噴射される空気流の断
面積と流速との積に比例しているため、「１」の圧力は
ＰＣＭ信号の各ビットの重みに対応している。各ホーン
より出力されたこの出力は、加算されて聴取者の耳にと
どく。そのためこの加算された空気圧は、ＰＣＭ信号が
デコードされたものとなって、もとのオーディオ信号の
レベルに対応する。ＰＣＭ信号のサンプリグ周期を人間
の可聴周波数範囲より充分高いものとしておけば、スイ
ッチングノイズは人間の耳に感じることがない。こうし
てＰＣＭ信号から直後音響出力を得ることができる。な
お、超音波振動子の形状と、ノズルに対する位置関係等
は、種々に変形することが可能である。
超音波を発していないときに圧力が与えられ、発してい
るとき圧力は零となる。すなわち各ホ−ン１５より出力
される圧力は「０」または「１」である。ところで各ノ
ズル１１は同一の圧力室２２に運通しており、同一の圧
力を受け、そのため空気の流速は同一であるが、断面積
が前記したように異なっている。各ホーン１５より出力
される空気圧は、ノズル１１より噴射される空気流の断
面積と流速との積に比例しているため、「１」の圧力は
ＰＣＭ信号の各ビットの重みに対応している。各ホーン
より出力されたこの出力は、加算されて聴取者の耳にと
どく。そのためこの加算された空気圧は、ＰＣＭ信号が
デコードされたものとなって、もとのオーディオ信号の
レベルに対応する。ＰＣＭ信号のサンプリグ周期を人間
の可聴周波数範囲より充分高いものとしておけば、スイ
ッチングノイズは人間の耳に感じることがない。こうし
てＰＣＭ信号から直後音響出力を得ることができる。な
お、超音波振動子の形状と、ノズルに対する位置関係等
は、種々に変形することが可能である。
すなわち、たとえば第４図に示すように、ノズル３１の
関口３２を矩形とし、その前方近傍に平板状の１枚の超
音波振動子３３を、空気流のほぼ中心に位置するように
配置したり、あるいは第５図に示すように空気流を挟む
ように２枚の平板状超音波振動子３４，３５を配置する
ことができる。また第６図に示すように、ノズル３１の
関口部３２に、多数枚の平板状振動子３５〜３８を、所
定間隔をおいて配置し、その間隔内に空気を流す構成と
してもよく、また超音波振動子としては、第７図に示す
ように丸棒状の振動子３９，４０を使用してもよい。さ
らに超音波を発生したときのホーン１５からの出力音圧
「０」の絶対値をより小さくするため、第８図に示すよ
うに排出路１６を設け、乱流となった空気流を、この排
出路１６を通して排出する構成とすることも有効である
。
関口３２を矩形とし、その前方近傍に平板状の１枚の超
音波振動子３３を、空気流のほぼ中心に位置するように
配置したり、あるいは第５図に示すように空気流を挟む
ように２枚の平板状超音波振動子３４，３５を配置する
ことができる。また第６図に示すように、ノズル３１の
関口部３２に、多数枚の平板状振動子３５〜３８を、所
定間隔をおいて配置し、その間隔内に空気を流す構成と
してもよく、また超音波振動子としては、第７図に示す
ように丸棒状の振動子３９，４０を使用してもよい。さ
らに超音波を発生したときのホーン１５からの出力音圧
「０」の絶対値をより小さくするため、第８図に示すよ
うに排出路１６を設け、乱流となった空気流を、この排
出路１６を通して排出する構成とすることも有効である
。
なおこの排出路１６は、たとえば第３図の空気取入口２
３に蓮通させることができる。第３図の実施例では、Ｐ
ＣＭ信号つまり音響信号を、この音響信号の周波数帯域
よりも高い周波数のサンプリング周期でサンプリングし
て得た、そのときの音響信号の瞬時値に対応する信号で
、サンプリング周期毎に超音波の発射、停止を制御して
いるが、前記したように、超音波発射した場合その強度
を変えることにより圧力を完全に抑制させずある程度の
抑圧にとどめることができる（第２図の口でなく点線の
ようになる）ので、これを利用し、超音波の単なる発射
、停止による音響圧力のスイッチングに加えて、発射時
の超音波圧力を前記の信号に対応させて連続的に変化さ
せ、音響圧力の「１」、「０」制御だけでなくその中間
の大きさの制御をも行なうように構成することもできる
。
３に蓮通させることができる。第３図の実施例では、Ｐ
ＣＭ信号つまり音響信号を、この音響信号の周波数帯域
よりも高い周波数のサンプリング周期でサンプリングし
て得た、そのときの音響信号の瞬時値に対応する信号で
、サンプリング周期毎に超音波の発射、停止を制御して
いるが、前記したように、超音波発射した場合その強度
を変えることにより圧力を完全に抑制させずある程度の
抑圧にとどめることができる（第２図の口でなく点線の
ようになる）ので、これを利用し、超音波の単なる発射
、停止による音響圧力のスイッチングに加えて、発射時
の超音波圧力を前記の信号に対応させて連続的に変化さ
せ、音響圧力の「１」、「０」制御だけでなくその中間
の大きさの制御をも行なうように構成することもできる
。
この場合、１個のスピーカのリニアな動作範囲が狭い場
合には、第３図に示すと同様に複数個のスピーカを使っ
て再生音圧範囲を分割することが有効である。以上の構
成で、音響変換効率は、圧縮ポンプ２３の効率と、超音
波振動子の変換効率のみに依存するため、きわめて効率
の高い音響変換が行なえる。
合には、第３図に示すと同様に複数個のスピーカを使っ
て再生音圧範囲を分割することが有効である。以上の構
成で、音響変換効率は、圧縮ポンプ２３の効率と、超音
波振動子の変換効率のみに依存するため、きわめて効率
の高い音響変換が行なえる。
もちろんこの気流変調スピーかま、振動板を有していな
いため、振動板の分割振動による歪が発生することなく
、また磁気回路の非直線性による歪を生ずることもない
。なお本発明は、ノズルの形状、超音波振動子の形状、
およびこれら両者の相対位置関係等において種々に変更
できることは言うまでもないことである。
いため、振動板の分割振動による歪が発生することなく
、また磁気回路の非直線性による歪を生ずることもない
。なお本発明は、ノズルの形状、超音波振動子の形状、
およびこれら両者の相対位置関係等において種々に変更
できることは言うまでもないことである。
本発明による気流変調スピーカは、所定速度の層流状態
の空気流を得る装置と、前記空気流中またはその近傍に
配置され、音響信号の周波数帯城よりも高い周波数の超
音波を放射して前記空気流の圧力を変化させる超音波発
射器とを有し、前記超音波は、前記音響信号でＡＭ変調
されているか、または前記音響信号をＰＣＭ変調したデ
ィジタル信号で変調されるようにして構成されているの
で、電気音響変換効率が高く、しかもノズル成分は超音
波とサンプリング周波数に対応するスイッチングノイズ
のみであってすべて可溌周波数帯城より高い領域に存在
するのでノイズの問題はまったくない。
の空気流を得る装置と、前記空気流中またはその近傍に
配置され、音響信号の周波数帯城よりも高い周波数の超
音波を放射して前記空気流の圧力を変化させる超音波発
射器とを有し、前記超音波は、前記音響信号でＡＭ変調
されているか、または前記音響信号をＰＣＭ変調したデ
ィジタル信号で変調されるようにして構成されているの
で、電気音響変換効率が高く、しかもノズル成分は超音
波とサンプリング周波数に対応するスイッチングノイズ
のみであってすべて可溌周波数帯城より高い領域に存在
するのでノイズの問題はまったくない。
且つ、ＰＣＭ信号を直接復調でき、そしてＰＣＭ信号を
直接復調した場合はノイズのない忠実度の高い電気音響
変換を行なうことができるので、ＰＣＭ再生に最適なも
のと言える。
直接復調した場合はノイズのない忠実度の高い電気音響
変換を行なうことができるので、ＰＣＭ再生に最適なも
のと言える。
第１図は原理を示す模式図、第２図は第１図における特
性を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例を模式的に
示す断面図、第４図、第５図、第６図および第７図は、
第３図の実施例の変形例の一部をそれぞれ示す斜視図、
第８図は第３図の実施例の変形例の一部を示す模式的な
断面図である。 １，１１，３１……ノズル、２，１２，３３〜４０・…
・・超音波振動子、３・・・・・・発振器、１３・・・
・・・噴射室、１４・…・・ネック部、１５・・・・・
・ホーン、２２・・・・・・圧力室、２３・・・・・・
圧縮ポンプ、２４・・・・・・空気取入口。 多Ｚ図 多Ｚ図 多ク図 滋字図 多ク図 滋〆図 多ク図 多８図
性を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例を模式的に
示す断面図、第４図、第５図、第６図および第７図は、
第３図の実施例の変形例の一部をそれぞれ示す斜視図、
第８図は第３図の実施例の変形例の一部を示す模式的な
断面図である。 １，１１，３１……ノズル、２，１２，３３〜４０・…
・・超音波振動子、３・・・・・・発振器、１３・・・
・・・噴射室、１４・…・・ネック部、１５・・・・・
・ホーン、２２・・・・・・圧力室、２３・・・・・・
圧縮ポンプ、２４・・・・・・空気取入口。 多Ｚ図 多Ｚ図 多ク図 滋字図 多ク図 滋〆図 多ク図 多８図
Claims (1)
- １ 所定速度の層流状態の空気流を得る装置と、前記空
気流中またはその近傍に配置され、音響信号の周波数帯
域よりも高い周波数の超音波を放射して前記空気流の圧
力を変化させる超音波発射器とを有し、前記超音波は、
前記音響信号でＡＭ変調されているか、または前記音響
信号をＰＣＭ変調したデイジタル信号で変調されている
ことを特徴とする気流変調スピーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895976A JPS602000B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 気流変調スピーカ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895976A JPS602000B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 気流変調スピーカ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52152217A JPS52152217A (en) | 1977-12-17 |
| JPS602000B2 true JPS602000B2 (ja) | 1985-01-18 |
Family
ID=13388709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6895976A Expired JPS602000B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 気流変調スピーカ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602000B2 (ja) |
-
1976
- 1976-06-11 JP JP6895976A patent/JPS602000B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52152217A (en) | 1977-12-17 |
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