KR100460818B1 - 패널형 라우드 스피커 - Google Patents

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Abstract

패널 코어 셀들에서의 국부 공진에 의해 생긴 음향 왜곡을 극복하기 위해, 공진 멀티-모드 래디에이터 소자가 기능적 주파수 상한 fmax을 갖는 패널형 라우드 스피커에 제공된다. 이 소자는 스킨들과 셀룰러 베이스 코어를 가지며, 스킨들은 두께 h, 영율 E, 프와송 비 V 및 재료 밀도 ρ를 가지며, 코어는 셀 사이즈 lcell가 (I)보다 작은 것을 특징으로 하는 셀 사이즈 lcell를 가진다.

Description

패널형 라우드 스피커{Panel-form loudspeaker}
미국 특허 제 3,247,925호에는 벤딩 웨이브들(bending waves)을 제외하고 기본적으로는 정지한 채로 있는 경량, 강성의 패널에 벤딩 웨이브들을 여기시켜 작동하는 저주파 패널형 라우드 스피커가 개시되어 있다. 이와 같은 래디에이팅 패널들은 허니콤(honeycomb) 또는 유사 형상의 셀룰러 코어(cellular core)들로 표면이 덮힌 복합물들로 이루어진다.
음향 왜곡은 공기 공진이 패널의 코어에서 일어나는 패널형 라우드 스피커들에서 일어날 수 있다. 특허 출원 제 PCT/GB91/01262호에는 이러한 형태의 음향 왜곡이, 패널의 코어내에서 제 1 공기 공진이 일어나는 주파수가 라우드 스피커의 기능적 주파수 상한위에 있도록 보장함으로써 어떻게 감소될 수 있는 지에 대해 개시되어 있다. 이러한 주파수 fcore는 다음과 같이 공기중의 음속 c과 패널의 깊이 d의 함수이다:
이 식은 라우드 스피커의 원하는 기능적 주파수 대역에 따라 패널 코어의 깊이를 고정하며, 라우드 스피커의 원하는 기능적 주파수 상한 fmax은 패널 깊이에 반비례한다.
음향 왜곡의 제 2 레벨은, 국부 공진이 개개의 코어 셀 바로위의 스킨에서 일어날 때, 패널내의 특정 주파수들에서 패널형 라우드 스피커들에서 일어나는 것으로 보여질 수 있다. 이러한 국부 스킨 공진의 효과는 패널 라우드 스피커의 유효 벤딩 강성을 감소시키고 그 결과 패널의 래디에이션 효율을 감소시키는 것이다.
본 발명은 패널형 라우드 스피커들을 위한 공진 멀티-모드 래디에이터 소자들(resonant multi-mode radiator elements)에 관한 것이다. 특히, 라우드 스피커의 기능적 대역폭내에서 공기 공진의 발생을 감소시킴으로써 이와 같은 라우드 스피커들의 음질을 향상시킬 수 있는 공진 멀티-모드 래디에이터 소자들이 고려된다.
본 발명은 기능적 주파수 상한 fmax을 갖는 패널형 라우드 스피커를 위한 공진 멀티-모드 래디에이터 소자를 제공하고, 이 소자는 스킨들과 셀룰러 베이스 코어(cellular based core)를 가지며, 스킨들은 두께 h, 영율 E, 프와송 비 V와 재료 밀도 ρ를 가지며 코어는 셀 사이즈 lcell을 가지며, 셀 사이즈 lcell는 다음 식보다 작다는 것을 특징으로 한다:
개개의 스킨을 위한 제 1 공진 주파수 fskin는 코어의 셀 사이즈의 2배인 스킨 벤딩 파장을 매칭시킴으로써 예견될 수 있다는 것이 보여질 수 있다. 따라서, 벤딩 강성 Bskin, 단위 면적당 질량 mskin및 셀 사이즈 lcell에 대해, 스킨의 제 1 공진 주파수 fskin는 다음 식에 의해 정의될 수 있다.
영율 E, 프와송 비 V 및 재료 밀도 ρ를 갖는 두께 h의 이방성 스킨에 대해, 이것은 다음 식으로 된다.
따라서, fskin이 라우드 스피커의 기능적 주파수 상한 fmax보다 크다는 것을 보장하도록 코어 셀 크기를 선택함으로써, 공진 효과가 실질적으로 감소된다. 식 1을 다시 정렬하고 패널형 라우드 스피커의 기능적 주파수 상한과 관련지어서, 적당한 셀 사이즈 lcell가 다음의 식으로부터 예견된다:
그러므로 셀 사이즈의 감소는, 라우드 스피커의 기능적 대역 밖의 스킨의 제 1 공기 공진 주파수를 취함으로써 개선된 음질을 제공할 수 있다. 이러한 주파수가 셀 사이즈의 제곱에 반비례하기 때문에, 셀 사이즈에서의 조그만 변화들로도 상당한 개선들이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 전술한 것과 같은 멀티-모드 래디에이터 소자를 포함하는 패널형 라우드 스피커를 제공한다. 라우드 스피커는 프리 언댐프 방식(free undamped manner)으로 래디에이터 소자를 지지체에 부착하거나 래디에이터 소자를 지지하는 장착 수단과, 라우드 스피커의 기능적 주파수 대역내의 전기 입력에 응답하여 래디에이터 소자에서 멀티-모드의(modal) 공진을 여기시키는 기능을 하는 패널에 결합되는 전기 기계 구동 수단을 더 포함한다.
바람직하게는 라우드 스피커는 또한 평면 치수가 라우드 스피커의 기능적 주파수 최하한에서의 벤딩 파장의 절반보다 작지 않은 것에 특징이 있다.
본 발명에 따른 래디에이터와 라우드 스피커에 대해 설명하였으나, 용어 "라우드 스피커"는 편리한 명칭으로서 사용되고, 이것은 말하자면 하이-파이(hi-fi) 라우드 스피커에 어떤 제한을 제안하는 것으로 읽어서는 안된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명은 라우드 스피커 사이즈가 작은 규모로부터 매우 큰 것까지, 예를 들면 대형 공중 연설 시스템들에 사용하기 위해 적용 가능하다.
본 발명의 특별한 패널 코어는 0.5m x 0.5m 사각의 알루미늄으로 덮힌 알루미늄 허니콤 코어 복합물을 포함하는 패널 코어를 참조하여 이하에 예로서 설명된다. 코어 깊이는 0.02m이고 각 스킨의 두께는 0.0003m이다. 알루미늄에 있어서, E=7x1010, ρ=2700 그리고 V=0.3(mks 단위), 따라서는 대략 3081.7 m/s와 같다. 원하는 주파수 상한이 28kHz라고 가정하고, 식 2를 위에 가하면, lcell의 최대 원하는 사이즈는 대략 0.016m가 된다.

Claims (3)

  1. 기능적 주파수 상한 fmax을 갖는 패널형 라우드 스피커를 위한 공진 멀티-모드 래디에이터 소자에 있어서, 상기 소자는 스킨(skin)들과 셀룰러 베이스 코어(cellular based core)를 가지며, 상기 스킨들은 두께 h, 영율 E, 프와송 비 V와 재료 밀도 ρ를 가지며, 상기 코어는 셀 사이즈 lcell을 가지며,
    상기 셀 사이즈 lcell는:
    보다 작은 것을 특징으로 하는 공진 멀티-모드 래디에이터 소자.
  2. 패널형 라우드 스피커에 있어서, 멀티-모드 래디에이터 소자와, 프리 언댐프 방식(free undamped manner)으로 지지체에 상기 소자를 부착하거나 상기 소자를 지지하는 장착수단과, 상기 라우드 스피커를 위한 기능적 주파수 밴드내의 전기 입력에 응답하여 래디에이터 패널에서 멀티-모드의 공진을 여기시키는 기능을 하는 상기 소자에 결합된 전기 기계 구동 수단을 포함하며,
    상기 멀티-모드 래디에이터 소자는 청구항 1에 청구된 바와 같은 멀티-모드 래디에이터 소자인 것을 특징으로 하는 패널형 라우드 스피커.
  3. 제 2 항에 있어서, 평면 치수는 상기 라우드 스피커의 기능적 주파수 하한에서 벤딩 파장의 절반보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 패널형 라우드 스피커.
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