NL8102163A - Hoornluidspreker van het sectoriele diffusietype, en werkwijze voor het maken van deze luidsprekers. - Google Patents

Description

* ί * Ρ & c *

Ν 4572-2 Ned.M/LvD

Hoornluidspreker van het sectoriële diffusie type, en werkwijze voor het maken van deze luidsprekers.

De uitvinding heeft betrekking op een hoornluidspreker van 5 het sectoriale diffusietype, alsmede op een werkwijze voor de industriële productie van dergelijke sectoriële diffusieluidsprekers, zoals hierin beschreven wordt.

Algemeen bekend zijn in het algemeen luidsprekers, alsmede de zogenaamde hoomluidsprekers, welke laatste een beweegbare membraan bevat-10 ten dat in staat is op zodanige wijze te bewegen, dat het reproduceert de tijdvariatie van een signaal dat het membraan aandrijft (volgens een bekende procedure en met bekende middelen), welk membraan geplaatst en werkzaam is bij de mond (de zogenaamde keel van een hoorn) of een star kanaal van geleidelijk toenemende doorsnede en eindigend met een opening 15 of mond, die leidt naar de atmosfeer van de omgeving, waarin de luidspreker geïnstalleerd en werkzaam is voor de diffusie of uitstraling van geluiden.

De te beschouwen hoorn is dus een acoustische transformator, die in staat is een membraan met een betrekkelijk klein oppervlak te 20 transformeren in een membraan met een groot oppervlak, waarbij het lichte medium of lucht aangepast wordt aan een betrekkelijk zwaar membraan.

Deze definitie is in werkelijkheid geldig voor de luidsprekers voorzien van de zogenaamde "grote keel" hoorns, voorzien van een keel, die bij benadering de zelfde afmeting heeft als het membraan:, aan de andere kant 25 kan aan deze voorwaarde alleen worden voldaan, zonder interferentiever-liezen, voor de frequenties,- waarvoor de golflengte tenminste vier maal de afmeting van het. membraan bedraagt.

Deze beperking vindt niet plaats voor de zogenaamde "nauwe keel" hoorn luidsprekers, d.w.z. de zogenaamde compressieluidsprekers. In dit 30 geval is de hoorn zo ontworpen, dat vanaf het membraan de;hoorn (of star kanaal of kanalen van geleidelijk': toenemende doorsnede, bijvoorbeeld exponentieel toenemend) wordt bereikt via de zogenaamde compressie kamer, die in staat is de gemiddelde dichtheid van het medium (lucht) te vergroten en gevormd wordt door het oppervlak van het membraam zelf en 35 door een tegenover gelegen wand, die zeer dicht gelegen is bij het membraan en onderbroken wordt door openingen voor het doorlaten van de hoorn. Deze doorlaat vindt plaats door middel van kanalen, waarvan het aantal, posities en afmetingen zodanig zijn, dat zij resonanties van hogere orde teniet doen die optreden in de compressiekamer als gevolg 40 van storingen die ontstaan uit de reflecties opgewekt door het oppervlak 8102(63 _ 2 - van de kamerrand.

Eveneens zijn' luidsprekers algemeen bekend die ingericht zijn voor een in wezen "cirkelvormige" diffusie en voor een in wezen "secto-riêle diffusie". Meer in het bijzonder, ook in het geval van de 5 "smalle keel" hoornluidsprekers (die eveneens voorzien kunnen zijn van diverse hoorns, samenwerkend met corresponderende membranen) bevattende eerst genoemde een hoorn, die een cirkelvormige mondopening bezit aan de omtrek van een omwentelingslichaam, om een as die loopt door de compressiekamer- Ook zijn cirkelvormige diffusieluidsprekers bekend, die 10 een electro-acoustische omzetter- (transductor)lus bevatten en gelegen om de as van de luidsprekerstructuur.

Een hoofdvereiste van de cirkelvormige, diffusieluidsprekers is dat de acoustische energie of vermogen wordt uitgezonden en dat. diffusie daarvan plaats vindt naar of via het medium of de omgevingslucht op een ge— 15 lijkmatige wijze en zonder nadelige interferenties in welke richting dan ook.

Aanvraagster heeft in haar Nederlandse octrooiaanvrage 7207928 reeds een verbeterde: luidspreker geopenbaard- en geillustreerd, die in het bijzonder' geschikt is voor een in wezen circulaire diffusie, en in 20 staat is. om een. responsiecurve te verschaffen,, die praktisch vlak: is in het gehele frequentiebereik... Uitvoeringsvoorbeelden van deze verbeterde luidsprekers, voor in wezen, eikel vormige diffusie,, zijn fragmentarisch geillustreerd in figuren 10A en 10B en meer in het bijzonder in figuren 11A. en. 11B en zij worden beschreven onder verwijzing naar de 25 genoemde figuren in deze Nederlandse octrooiaanvrage.

Volgens- de genoemde Nederlandse octrooiaanvrage bevat de cirkelvormige diffusieluidspreker (opgemerkt dient te worden dat ook reeds een sectoriële diffusie verschaft werd in. de- Nederlandse O.A.) een membraan , dat in staat is te werken in de compressiekamer, tegen 30 een tegenover gelegen wand, die het begingedeelte bepaalt van een hoorn, die zich cirkelvormig uitstrekt om een as,, die loopt door het hart van de compressiekamer. De geleidelijke toename; van de dwarsdoorsnede van de hoorn geschiedt daar in een vlak· loodrecht op de as of in een kegel met een zeer grote maximale opening en een corresponderende as.

35 Deze. luidsprekers hebben bijzonder goed voldaan in bedrijf , zoals dit bevestigd wordt zowel door de proefnemingen als de op wijde schaal plaats gevonden hebbende industriële aanvaarding, zowel met betrekking tot de responsiekromme, die in wezen vlak is voor het totale acoustische frequentiebereik als tot de vlakheid van de circulaire 40 diffusie in alle richtingen op.· de as- 8102163 9 * - 3 -

Tenslotte is eveneens bekend dat in de handel er een steeds stijgende behoefte bestaat bij deskundigen in dit vakgebied naar de zogenaamde "sectoriële diffusie" luidsprekers, dat zijn die luidsprekers, die in staat zijn te diffunderen of uit te stralen in een vooraf bepaalde 5 ruimtelijke sector, welke sector in het algemeen, ofschoon niet kritisch, een hoek omvatte van 90° tot 120°, en zelfs in bepaalde gevallen 180° en meer.

Eveneens is het feit bekend, dat een nagenoeg gelijkmatige diffusie over het totale acoustische frequentiebereik, in afwezigheid 10 van interferentieverschijnsel, en over hoeken groter dan 120° moeilijk te verkrijgen is uit een oogpunt van construeren, ontwerpen, testen en met betrekking tot het maken van de luidsprekers.

Een hoofdzakelijk sectoriële diffusie of straling is van voordeel bijvoorbeeld om een 'high fidelity' uitstraling te verzekeren en 15 ontvangst van muziek, die in het algemeen uitgestraald wordt vanuit een punt, dat versprongen is ten opzichte van de luisteraars. De acoustische karakteristieken kunnen bijvoorbeeld ernstig beschadigd worden door storende echo's en reflecties van de wanden die zich dichter bij de luidspreker(s) bevinden.

20 Diverse technieken zijn bekend voor het produceren van de sectoriële diffusieluidsprekers. Zoals hierboven vermeld, zijn luidsprekers ontworpen bevattende een aantal omzetters (of membranen) en hoorns, zoals verschillend georiënteerde. In een typerend geval kan men nadelig, de geometrie en gemiddelde oriëntatie van de wanden van de hoorn(s) 25 beïnvloeden maar in het algmeen veroorzaakt de asymetrische distributie van deze wanden, die hun oorsprong vinden in de scherpe deviaties van de compressiekamer, interferentieverschijnselen of andere nadelige faktoren, die de gelijkmatigheid van het luisteren aantasten over het totale acoustische frequentiebereik.

30 Wegens het feit dat, zoals hierna zal worden geïllustreerd, de ogenblikkelijke verbetering op kritieke wijze gebaseerd is op de toepassingen van de inzichten: en technische oplossingen volgens de hiervoor genoemde Nederlandse 0.A. zullen de cirkelvormige diffusie-luidsprekers, waarvan de diffusie plaats vindt in een vlak of conus 35 met grote opening, bij de Nederlandse octrooiaanvrage hierna aangegeven worden met de uitdrukking "verbeterde circulaire diffusieluidspreker".

In wezen wordt in overeenstemming met de onderhavige uitvinding de onvoorziene uitkomst (die experimenteel bevestigd is) toegepast, namelijk dat een verbeterde circulaire diffusieluidspreker qualitatief kan 40 worden getransformeerd tot een sectoriële diffusieluidspreker door de 8102163 * * 1 -4- ' ^sector van de hoorn ervan tenminste gedeeltelijk te neutraliseren, welke hoorn georiënteerd is in de richtingen, waarin de diffusie niet gewenst is of moet worden verzwakt, door gebruik te maken van een acoustisch dissiperende en. absorberend of dempend materiaal, waarbij 5 het uitgestraalde ;asöustische vermogen of energie , zoals uitgestraald door de compressiekamer, wordt geabsorbeerd.

Bij voorkeur bezet het dempende en absorberende materiaal de gehele ruimte, die omvat wordt ia de genoemde richtingen, tussen de wanden van de hoorn en bezit overeenkomstige absorbtiekarakteristieken 10 voor het acoustische vermogen zelfs bij de begrenzende gedeelten van de betreffende sector.

Het materiaal kan eveneens verschillend zijn, terwijl toch. de zelfde acoustische dempende en neutraliserende eigenschappen verschaft worden.

15 Bij voorkeur kan het materiaal zijn van. het celvormige of vezel achtige type (gevormd uit individuele niet-starre vezels).

Bij voorkeur wordt, een spons.- of vezelachtige massa toegepast, .. zoals kapok, katoen,· wol, zijde enz. en aanverwante afval van hetzij natuurlijke of synthetische vezels., van polyurethanschuim of dergelijke.

20 Voorts, kan de in beslag genomen ruimte: gedeeltelijk of volledig· worden geneutraliseerd vanuit een acoustisch oogpunt door materiaal met verschillende, dichtheid (bijv., gemaakt uit. minder gestapelde vezels) op punten gelegen op. verschillende afstanden van de compressiekamer ter verzekering van een geleidelijk.' toenemende absorbtie naar de volle 25 een bij de- verschillende afstanden van., de eleetro-acoustische omzetter.

Aldus, bestaat de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding in de ruimste zin in het verschaffen, van een circulaire diffusieluidspreker van het hierboven aangegeven type, en zoals hierna nogmaals gedefinieerd wordt, een luidspreker welke een hoorn bevat, die op gelijkmatige wijze 30 gelegen is om een as (hetzij vlak of conisch) die loopt door de compressiekamer waarbij vanuit een acoustisch standpunt tenminste gedeeltelijk het kanaal gevormd door de hoorn geneutraliseerd wordt in de.· richtingen, waarin de diffusie moet worden verzwakt of onderdrukt, door het sectorieel toevoegen van een acoustisch dempend of absorberend materiaal, 35 dat in staat is om de diffusie te neutraliseren, op zodanige wijze dat de gewenste verzwakking of onderdrukking van de diffusie, in deze richtingen verkregen wordt.

Het verschaffen van. het dempend materiaal, onder de hierna te noemen vpgrwaardenei-in overeenstemming met de gewenste aard, consistentie, 40 absorberende eigenschappen is in staat de gewenste verzwakking of 8102163 - 5 - sectoriële onderdrukking van de acoustische diffusie te verschaffen over de omgeving. Daarna zullen enige mogelijkheden worden aangegeven voor de selectieve productie van deze effekten.

De werkwijze levert op duidelijke wijze belangrijke comple-5 mentaire voordelen, waaronder het maken van de verbeterde sectoriële hoorn volgens de uitvinding.

Het is duidelijk dat de sectoriële diffusieeigenschappen van de luidspreker afhangen van de angulaire breedte of amplitude en de oriëntatie van de door het isolerende materiaal in beslag genomen sectoren-10 Dus door de standaardisatie van de produktie van de luidspreker te handhaven, die oorspronkelijk verschaft werd voor de circulaire diffusie, vergt de aanpassing ervan aan de gewenste sectoriële diffusie eenvoudigweg het verschaffen en toepassen van een geluidsdempend en absorberende massa, die de gewenste angulaire uitbreiding en oriëntatie 15 bezit.

Zo kan de massa modulair gedeponeerd worden in sectoren met kleine angulaire breedte, die in staat zijn om. individueel gevormd te worden, bijvoorbeeld door het aandrukken in een geschikte gietvorm, waarbij de luidsprekers kunnen worden opgesteld in overeenstemming met . 20 de behoeften des gebruikers door in het omtreksgedeelte of sector dat tenminste gedeeltelijk geneutraliseerd dient te worden door de hoorn het gewenste aantal van deze modulaire vervaardigingsartikelen in te brengen. Indien zulks gewenst is, is het mogelijk luidsprekers te verschaffen die een aantal sectoren bezit, die angulair van elkaar verwijderd zijn 25 en een verschillende oriëntatierichting hebben, waarbij het diffusie-gedrag, waarmede gestart wordt, wordt verzwakt of onderdrukt.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van de figuren der bijgaande tekening nader worden toegelicht.

Fig. 1 geeft een aanzicht in perspectief van de verbeterde 30 sectoriële luidspreker volgens de uitvinding die in hoofdzaak geproduceerd wordt door een circulaire diffusieluidspreker te gebruiken na verbetering in overeenstemming met de hiervoor genoemde Nederlandse O.A.;

Fig.. 2 illustreert de geluidsdempende massa van de luidspreker van fig. 1 in de vorm van een doorsnede, genomen over het vlak loodrecht 35 op de as er van? en

Fig. 3 illustreert een doorsnede van de verbeterde sectoriële luidspreker, genomen over het hellende vlak, aangegeven met III - III in fig. 2, waarbij de structuur en omzetter van de luidspreker overeenkomt met die, welke fragmentarisch geïllustreerd zijn in fig. 11A van de 40 bovengenoemde Nederlandse O.A.

8102163 N u 'V.· 1 -6-.

Onder verwijzing naar- de figuren van de tekening en het. kort in herinnering terugroepen van de beschrijving van de Nederlandse O.A., en zoals bij wijze, van voorbeeld geïllustreerd in figuur 3, bevat de luidspreker zoals oorspronkelijk opgesteld voor een gelijkmatige circulaire 5 diffusie of uitstraling in elke willekeurige richting/ een bekende magnetodynamische eenheid, waaronder een membraan 1.10 (gemakshalve worden hier de zelfde verwijzingscijfers gebruikt als in de. hiervoor genoemde figuur 11A van de oudere Nederlandse octrooiaanvrage) die werkzaam is tegenover een tegenover gelegen wand 24", of een tegenover gelegen membraan, 10 waardoor met laatstgenoemde een kanaal gevormd wordt zoals gedefinieerd tussen tegenover elkaar opgestelde geleidelijk divergerende wanden 24 en 24' waarvan de afstand toeneemt in overeenstemming met een in de techniek algemeen bekende wet.

Zoals geopenbaard, in de oudere Nederlandse O.A. wordt de 15 geometrische progressie in de verschillende dwarsdoorsneden van het centrale gedeelte van dit kanaal (dat de compressiekamer vormt) verkregen door het- buigen van uitsluitend het membraan 110»

Aldus binnen de grenzen van deze structuur, dat is zonder de volgende openbaring te- beschouwen, is de luidspreker van fig. 3 in staat om 20 in elke. willekeurige richting om de as XrX cirkelvormig uit te stralen, waarbij de kwalitatieve karakteristiek, van het leveren van een: nagenoeg vlakke responsiekromme over het gehele acoustische. frequentiebereik, hetgeen eenluidspreker betekent van hoge kwaliteit..

Volgens de onderhavige· uitvinding is gebleken dat: het mogelijk 25 is door een technologisch eenvoudige procedure en uitgaande van een circulaire diffusieluidspreker:, sectoriële diffusieluidsprekers te-produceren voor. de gewenste angulaire breedte (n) door. de diffusie of uitstraling van, de- circulaire diffusieluidspreker sectorieel (sectorgewijs) te reduceren.

30 Zoals schematisch, geïllustreerd is ïn dit figuur, wordt de verkregen door in het radiaal divergerende kanaal tussen de tegenovergestelde wanden 24. en 24' van de circulaire hoorn een massa M op te. stellen van een selectief geluidsdempend of absorberend materiaal, waarin het acoustische vermogen, of de energie opgewekt door het membraan 110 Of 35 de electro-acoustische. omzetter tenminste gedeeltelijk geabsorbeerd wordt.

In de praktijk, zoals, weergegeven in figuren 1 en 2 en veronderstellende dat het gewenst is een luidspreker te prodiceren die in staat is exclusief (of tenminste met goede benadering) in de sector A'-B' uit te stralen, zal de massa M zodanig gelegen zijn, dat de ruimte, 40 opgenomen tussen de divergerende wanden 24 en 24" om. het membraan 110, 8102163 - 7 - waarbij tevens de onmiddellijk erboven gelegen ruimte in beslag genomen wordt, geheel of gedeeltelijk geneutraliseerd wordt, d.w.z. de compressie-kamer, waaruit de geluids- of acoustische pulsen ontspringen. Dus de uit de compressiekamer uitgestraalde geluidspulsen in willekeurige richtingen 5 waaronder ook die in de sector A-B zullen worden geabsorbeerd door de Massa M, terwijl die, welke uitstralen in willekeurige richtingen begrepen in de sector A'-B' ongestoord doorgaan door de overeenkomstige sector van de hoorn en de diffusie ervan sectorgewijs plaatsvindt.

Men heeft experiment ee 1 gevonden en geverifieerd, dat de 10 selectief beperkte diffusie van de sector A'-B' de kwaliteitseigenschappen bewaart, praktisch over de gehele uitbreiding van de door de massa M in beslag genomen sector.

Het is voorts experimenteel gevonden en geverifieerd dat de angulaira grenzen van de aldus verkregen sectoriële diffusie met voordeel 15 helder of scherp worden gedefinieerd, d.w.z. de intensiteit en kwaliteit van de diffusie wordt teniet gedaan op een voordelige scherpe wijze bij de begrenzende gedeelten van de sectoren, mits bij voorkeur de vlakken M’ en M", die de sector van de massa M bepalen en die dienovereenkomstig gedraaid worden naar de tussenruimte tussen de tegenover gelegen wanden 20 20 en 24' van de hoorn, op hun beurt uitstekend geluidsdempend of absorberend zijn en praktisch ondoordringbaar voor het geluid of acoustische golven.

Uit bovenstaande beschrijving en inspectie van de begeleidende tekening zal het duidelijk zijn dat het mogelijk is- sectorgewijze 25 diffusieluidsprekers te produceren voor elk gewenste omvang of amplitude.

Zoals hierboven gezegd,, kan de verbeterde luidspreker worden gemaakt door het gebruik maken van modulaire sectoren van de massa M, waarvan het aantal en wederzijdse posities kunnen worden geselecteerd naar keuze om te voldoen aan de vereisten van de gebruiker, afhankelijk 30 van de uitgebreidheid en ligging van de luidspreker in de kamer, waar hij dient te worden geïnstalleerd. Voorts is het gemakkelijk en economisch om een verbeterde luidspreker, die reeds ingericht is voor een bepaalde conditie van sectorgewijze diffusie naar andere verschillende condities aan te passen door de geluidsdempende massa M en/of de modulaire sectoren 35 gemeenschappelijk of individueel, die de massa vormen, te vervangen.

Dienovereenkomstig zal het duidelijk zijn dat de verbetering volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd door diverse variaties en wijzigingen van konstructieve aard te adopteren zonder buiten de beschermings-omvang van de onderhavige uitvinding te geraken.

40 ______ 8102163

Claims (11)

1. Werkwijze voor het produceren van luidsprekers met een sectorgewijze diffusie, van hoge kwaliteit en een vooraf bepaalde sectorgewijze diffusie, gekenmerkt door het transformeren, teneinde te werken onder vooraf bepaalde condities van sectorgewijze diffusie, van 5 een hoornluidspreker, geschikt voor de circulaire diffusie, bevattende een hoorn voorzien van tegenover gelegen wanden, waarvan de afstanden toenemen volgens vooraf bepaalde wetten, cirkelvormig eindigend met een mond georiënteerd over 360° om de luidsprekerstructuuras, die loopt door de electro-acoüstische omzetter (transductor) van de luidspreker 10 tot in een luidspreker voor sectorgewijze diffusie,in een of meer vooraf bepaalde sectoren om de as, welke transformatie wordt uitge— voerd, althans gedeeltelijk,, door de ruimte tussen de tegenovergelegen wanden te neutraliseren door middel van een geluiddempend materiaal, in de sector of sectoren:, die angulair de richtingen bevatten, waarin da dif— 15 fusie moet worden verzwakt of voorkomen, zodanig, dat het uitgestraalde vermogen uit de compressiekamer acoustisch samenwerkend met het membraan van de omzetter tenminste gedeeltelijk geabsorbeerd wordt in die richtingen.

2- Werkwijze- voor het produceren van luidsprekers met sector— gewijze. diffusie, volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een luidspre— 20 ker met circulaire: diffusie getransformeerd', wordt tot een luidspreker met sectorgewijze: diffusie-, waarbij de eerstgenoemde luidspreker in constructieve en coöperatieve zin- in- wezen- is van het type, beschreven in. da Nederlandse- O.A.. 7207928.

3- Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 25 het transformeren wordt uitgevoerd, door de oorspronkelijk circulaire hoorn van. de circulaire diffusieluidspreker te verzadigen door het acoustisch. of neutraliserende (absorberende) materiaal via de totale ruimte, die de compressiekamer omvat enin de richtingen, waarin de diffusie, dient te worden verzwakt of onderdrukt, tussen de. tegenover gelegen 30 wanden, van de oorspronkelijk cirkelvormige hoorn.

4. Werkwijze volgens- een der conclusies 1-3 gekenmerkt door het gebruik, in de vorm van acoustisch neutraliserend of geluidsdempend materiaal, van een vezelachtig materiaal,, gevormd door; een individueel niet star vezelachtig aglomeraat.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het materiaal bestaat uit. een natuurlijke of synthetische vezelaglomeraat voorzien van. goede geluidsenergie dempende eigenschappen. 81 021 6 J - 9 -

6. Werkwijze volgens een der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat het absorberende of dempende aglomeraat een veranderlijke dichtheid (acoustische starheid) bij verschillende radiale afstanden vanaf de structuuras van de circulaire diffusieluidspreker, 2oals getransformeerd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de dichtheid van het dempende of absorberende aglomeraat toeneemt in overeenstemming met de afstand tot de as.

8. Verbeterde luidspreker van het sectorgewijze diffusietype, vervaardigd met behulp van de werkwijze volgens een der voorafgaande 10 conclusies, met het kenmerk, dat de luidspreker een structuur bevat, waaronder een electro-acoustische omzetter, voorzien van een membraan, dat werkzaam is in een compressiekamer, die in wezen gelegen is op de as van de structuur, een hoorn voorzien van twee tegenover gelegen wanden, waarvan de afstanden overeenkomstig een bekende wet toenemen in elke 15 willekeurige richting om de as, en een materiaalmassa die in staat is tenminste een gedeelte van het acoustische vermogen te absorberen, zoals uitgestraald in de compressiekamer,gelegen in de ruimte, die de compressiekamer bevat en opgenomen tussen de tegenover gelegen wanden van de hoorn, in de richtingen, waarin de geluidsdiffusie dient te worden verzwakt 20 of onderdrukt.

9. Luidspreker volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het materiaal een vezelachtig materiaal is gemaakt uit individueel niet starre vezels.

10. Luidspreker volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat 25 de dichtheid van de materiaalmassa toeneemt vanaf de punten, nabij de electro-acoustische omzetter naar de punten ervan nabij de omtrek van de hoorn, waardoor laatstgenoemde sectorgewijs verzwakkend op geluids-dempend wordt gemaakt.

11. Luidspreker volgens een der conclusies 8-10 met het kenmerk 30 dat de massa van het geluiddempend materiaal gevormd wordt door een aantal modulaire sectoren, gelegen in de richtingen, waarin de diffusie niet gewenst wordt of verzwakt moet worden. 8102163