NL8401041A

NL8401041A - Elektro-akoestische inrichting.

Info

Publication number: NL8401041A
Application number: NL8401041A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-11-01
Also published as: GB2157134A; JPS60229498A; US4712247A; FR2562353B1; DE3510155A1; GB8508198D0; GB2157134B; FR2562353A1

Description

ϊΐ____ -i ΡΗΝ 10.989 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Elektro-akoestische inrichting.

De uitvinding heeft betrekking pp een elektro-akoestische inrichting omvattende een elektro-akoestische omzettereenheid gekoppeld net een versterker, voor het beïnvloeden van de akoestische eigenschappen van een ruimte.

5 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een elektro- akoestisch systeem omvattende een aantal elektro-akoes-tische inrichtingen volgens de uitvinding. Een elektro-akoestische inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het Duitse oktrooischrift 1.272.993.

De bekende inrichtingen bevatten een mikrofoon die via de 10 versterker gekoppeld is met een luidspreker. De mikrofoon bevindt zich in een ruimte ter plaatse van een trillingsbuik van een staande golf in de ruimte en de luidspreker bevindt zich eveneens ter plaatse van een trillingsbuik van dezelfde staande golf in de ruimte. De inrichting is voorzien van een filter waardoor zij is afgestemd op de eigenfrekwentie 15 van de staande golf. Door een aantal inrichtingen voor verschillende staande golven in de ruimte aan te brengen kunnen de akoestische eigenschappen, in het bijzonder de nagalmtijd, van de ruimte worden gevarieerd respectievelijk gewijzigd.

De bekende inrichtingen hebben het nadeel dat zij meestal slecht 20 funktioneren en het meestal zeer kostbaar is de inrichting zelf of een systeem omvattende een aantal van deze inrichtingen te realiseren.

De uitvinding beoogt inrichtingen te verschaffen die beter funktioneren en goedkoper zijn en waarbij het installeren van· een aantal inrichtingen in een systeem eenvoudiger en goedkoper kan zijn. De inrichting volgens 25 de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de inrichting verder een eerste impedantie bevat in serie geschakeld met de onzettereenheid, welke serieschakeling is gekoppeld met een eerste en een tweede uitgangsklem van de versterker, en dat tenminste de eerste impedantie verder is gekoppeld tussen een eerste en een tweede ingangsklem van de versterker.

30 De inrichting volgens de uitvinding is daarbij bij voorkeur gekenmerkt door dat de impedantie waarde van de eerste impedantie en/of de verster-kingsfaktor -ran de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en afgegeven aan de eerste en de tweede uitgangs- 8 4 0 1 0 4 f > PHN 10.989 2 i "ï klem varieerbaar is. in de bekende inrichtingen dienen de mikrofoon en de luidspreker tamelijk nauwkeurig ter plaatse van de buiken van een staande golf gepositioneerd te worden wil het systeem goed werken.

Door veranderingen in de fysische parameters, bijvoorbeeld de tenperatuur 5 in de ruimte, de aanwezigheid van de publiek in de ruimte, kunnen de staande golven dermate van vorm en van positie veranderen dat de mikrofoon en de luidspreker van de bekende inrichtingen niet meer op de juiste positie van de buiken van de bijbehorende staande golf staan gepositioneerd. De bekende inrichtingen kunnen de staande golf dan niet meer voldoende 10 versterken.

De inrichtingen Volgens de uitvinding zijn niet direkt aan een speciale plaats in de ruimte gebonden en kunnen tamelijk willekeurig in de ruimte worden aangebracht~terwijl zij toch hun akoestische funktie goed kunnen waar maken. De inrichting volgens de uitvinding werkt als 15 volgt.

Met behulp van de eerste impedantie en de versterker kan men het akoestische gedrag van de omzettereenheid zodanig beïnvloeden dat de op de omzettereenheid invallende akoestische golven, afhankelijk van de gewenste werking van de omzettereenheid, een gewenste akoestische 20 impedantie "zien". Is de omzettereenheid bedoeld cm de invallende akoestische golven volledig te absorberen dan "zien" de akoestische golven een akoestische impedantie overeenkomende met de karakteristieke golfinpedantie voor het medium.

Is de omzettereenheid bedoeld om golven te reflekteren dan 25 "zien" de akoestische golven een akoestische impedantie die afwijkt van deze voomoemde impedantie. Het is namelijk bekend dat er bij impedantie -misaanpassing reflekties optreden.

Deze beïnvloeding, van het akoestische gedrag van de. cmzetter-eenheid kan worden gerealiseerd door een zekere waarde te kiezen voor 30 de impëdantiewaarde van de eerste impedantie en de (versterkings) faktor van de versterker.

Door het instellen van de waarde van de eerste impedantie en/of de versterkingsfaktor van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en afgenomen van de eerste en de 35 tweede uitgangsklem op een zekere waarde, kan de omzettereenheid funk-tioneren als reflektor of als absorber voor de op de omzettereenheid vallende akoestische golven. De omzettereenheid werkt daarbij zowel als luidspreker als als mikrofoon. De op de omzettereenheid invallende 8401041 ΕΗΝ 10.989 3 * $ akoestische golven veroorzaken een elektrische stroom door en een elefc-:„ trische spanning over de eerste impedantie. Deze spanning wordt in de versterker versterkt en weer toegevoerd aan de onzettereenheid. Dient de omzettereenheid als volledige reflektor te werken dan wordt de beweging 5 van het membraan van de onzettereenheid gerealiseerd door de invallende akoestische golven tegengewerkt, zodat het membraan (praktisch) niet beweegt. Dient de onzettereenheid als volledige absorber te werken dan wordt de beweging van het membraan gerealiseerd door de invallende akoestische golven versterkt, zodanig dat het membraan precies met (de 10 amplitude van) de akoestische golven meebeweegt zodat de akoestische golven de onzettereenheid niet "zien", (de akoestische golf is precies met zijn akoestische impedantie afgesloten). Door andere waarden voor de eerste impedantie en/of de versterkingsfaktor te kiezen kan men andere absorptiewaarden respektievelijk koëfficiënten (tassen 0 en 15 100%) realiseren.

Indien men een dergelijke inrichting (of een aantal van deze inrichtingen) in of vlak bij een wand van een ruimte aanbrengt dan kan men daarmee de reflektie- en absorptie koëfficiënt van de wanden van de ruimte, en daarmee de nagalmtijd van de ruimte, naar wens aanpassen.

20 Ook indien men de inrichting elders in de ruimte aanbrengt zijn de akoestische eigenschappen van de ruimte natuurlijk te beïnvloeden.

Speciaal indien de genoemde waarde (n) varieerbaar is/zijn kan men op deze, wijze zeer eenvoudig de nagalmtijd van de ruimte beïnvloeden.

Doordat de inrichtingen koipakt uitgevoerd kunnen worden, kunnen de 25 signaal leidingen kort zijn. Bovendien is het installeren van een dergelijke kompakte inrichting vrij eenvoudig. Bovendien zijn de inrichtingen niet dirékt plaatsgebonden. De inrichting is dus eenvoudiger en goedkoper te realiseren, onder andere vanwege het feit dat in principe slechts éeh onzettereenheid benodigd is die zowel als mikrofoon ais als. luid-30 spreker funktioneert. Bovendien is er minder bekabeling nodig, zodat ook een systeem opgebouwd uit een aantal van deze inrichtingen goedkoper gerealiseerd kan worden.

Bij een omzettereenheid hoeft men niet direkt aan konventionele (spreekspoel of konus) luidsprekers te denken. Het is bijvoorbeeld moge-35 lijk een onzettereenheid te realiseren door een paneel (in de wand van de ruimte) als membraan te nemen en dit paneel te bevestigen aan de spreekspoelkoker van een konventioneel magneetsysteem. Ook zijn andere soorten cmzettereenheden dan elektro-dynamische onzettereenheden mogelijk,

84 01 0 4 T

S' i PHN 10.989 4 c bijvoorbeeld omzettereenheden van het kapacitieve type.

Het zij vermeld dat uit het Amerikaanse oktrooischrift 4,387,270 een inrichting bekend is voorzien van een versterker met aan de uitgang gekoppeld een serieschakeling van een impedantie en een 5 amzettereenheid. Ook hier wordt de spanning over een van de impedantie teruggevoerd naar een ingang van de versterker, echter met het doel de uitgangsimpedantie van de versterker aan te passen aan de inwendige impedantie van de omzettereenhedd.. De bekende inrichting is echter niet bedoeld voor het beïnvloeden van de akoestische eigenschappen van een 10 ruimte.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding kan verder zijn gekenmerkt doordat een tweede impedantie voor het tenminste ten naaste bij konpenseren voor de inwendige impedantie van de amzettereenheid in serie is geschakeld met de eerste impedantie, 15 waarbij de serieschakeling van de eerste en de tweede impedantie is gekoppeld tussen de eerste en de tweede ingangsklem. van de versterker.

Daar de tweede impedantie kompenseert voor de inwendige impedantie van de omzettereen-20 heid dienen de impedantiewaarden van deze tweede impedantie en de versterkingsfaktor van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en afgenanen van de eerste en de tweede uitgangsklem vast te liggen.

Wil men in deze uitvoeringsvorm de mogelijkheid hebben om 25 de akoestische eigenschappen van de inrichting te variëren, dan kan dat alleen maar gerealiseerd worden indien de impedantiewaarde van de eerste impedantie varieerbaar is. Er dient in dit geval wel vermeld te worden dat niet het volledige bereik van 100% reflekterend naar 100% absorberend bestreken kan worden..

30 Wel heeft men de mogelijkheid om met deze inrichting een frekwentie-onafhankelijke reflektie en absorptie te realiseren. Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, waarmee men ook een frekwentie-onafhankelijke reflektie en absorptie kan realiseren heeft het kenmerk, dat een tweede impedantie voor het ten-3g minste Naaste bij konpenseren voor de inwendige impedantie van de amzettereenheid in serie is geschakeld met de eerste impedantie en de amzettereenheid en dat de tweede impedantie verder is gekoppeld tussen een derde en een vierde ingangsklem van de versterker. Wil men 8401041 4 PHN 10.989 5 c » in deze uitvoeringsvorm de mogelijkheid hebben om de akoestische eigenschappen van de inrichting te kunnen variëren dan heeft men daartoe twee vrijheidsgraden. De impedantiewaarde van de eerste impedantie en/of de versterkingsfaktor van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de 5 eerste en de tweede ingangsklem en af genomen van de- eerste en de tweede uitgangsklem kan men daartoe varieerbaar namen. Wil men echter een frekwentie-afhankelijke absorptie en reflektie realiseren dan kan dat indien de genoemde versterkingsfaktor frekwentie-afhankelijk en/of indien de impedantiewaarde van de tweede impedantie komplex is. Ook kan men 10 natuurlijk de frekwentie-afhankelijkheid eventueel variëren.

Dit frekwentie-afhankelijk zijn van de reflektie- en de absorptiekoëfficiënt kan noodzakelijk zijn, aangezien de nagalmtijd in een ruimtte sous bij hogere frekwenties lager is dan bij lagere frekwenties. Door de inrichting nu zodanig uit te voeren dat deze bij 15 hogere frekwenties meer reflékteert dan bij lagere frekwenties, kan een frekwentie-onafhankelijke nagalmtijd in de ruimte verkregen worden.

Een elektro-akoestisch systeem bevattende een aantal elektro-akoestische inrichtingen volgens de uitvinding kan zijn gekenmerkt, doordat het systeemhesturingsmiddelen bevat voor het op afstand instellen 2Q van de versterkingsfaktoren van de versterkers voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en afgegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem en/of de impedantiewaarde van de eerste impedantie. Een dergelijk systeem is eenvoudig te realiseren aangezien alleen signaalleidingen benodigd zijn waarover de stuursignalen voor het 25 op afstand regelen van de refléktiekoëfficiënten van de inrichtingen aan deze inrichtingen dienen te worden toegevoerd.

De uitvinding zal aan de hand van de hierna volgende figuurbeschrijving, waarin gelijke referentiecij fers in de verschillende figuren dezelfde onderdelen voorstellen, nader worden uiteengezet.

3fl Hierin toont: f ig. 1 en 2 een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding, f ig. 3a en 3b twee grafieken waarin de strocxnsterkte i^ door de cmzettereenheid is uitgezet als funktie van de versterkingsfaktor 35 A van de versterker respectievelijk de impedantiewaarde Z-^ van de eerste impedantie, f ig. 4 een vervangingsschema van het mobiliteit type van een spreekspoelluidspreker, 8 4 0 1 0 4 f PHN 10'. 989 6 i ΐ fig. 5 een tweede uitvoeringsvoorbeeld, fig. 6 een grafiek waarin de stroamsterkte i t weer is uitgezet als funktie van Z^, fig. 7 een derde uitvoeringsvoorbeeld. g .figuur 8a tot eri met 8c een drietal grafieken waarin de strocmsterkte i^. is uitgezet als funktie van A respektieve lijk (bij een zekere A^ waarvoor geldt - 1> 0) respèktievelijk Z^ (bij een zekere A£ waarvoor geldt '. 011 fig. 9 een uitvoeringsvoorbeeld van een elektro-akoestische 10 systeem bevattende een aantal inrichtingen volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld omvattende een serieschakeling van een omzettereenheid 2, en een eerste impedantie 1 met inpedantiewaarde Z^, welke serieschakeling is gekoppeld met de uitgangsklemmen 3, 3''van een versterker 4. Verder is de eerste 15 impedantie 1 gekoppeld met een eerste ent een tweede ingangsklem 5, 5' van de versterker 4. De versterkingsfaktor A van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem 5, 5' en af gegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem 3/3* kan een vaste grootheid zijn of kètn variabel zijn. Ook de inpedantiewaarde Z^ van de 20 eerste inpedantie 1 kan vastliggen of variabel zijn.

Het akoestisch gedrag van de inrichting van fig. 1 zal aan de hand van fig. 2 en 3 worden verkaard. De inrichting van Fig. 1 is, elektrisch gezien verder uitgewerkt in fig. 2. In fig. 2 is de versterker 4 verder uitgewerkt en wordt voorgesteld door een signaalbron Ug met 25 inwendige inpedantie Z^. De omzettereenheid 2 wordt (daar deze ook als mikrofoon werkt)· voorgesteld door een signaalbron u^ met inwendige inpedantie Z^.

Ten gevolge van de bronnen u^ respektievelijk u^ lopen er door de serieschakeling de volgende stromen: 30 u^ X1 = zA + zL + Z (la) 1 -_Ï2_ 2 ^ + zL + Ζχ (1b)

Alhoewel de inwendige inpedantie Z^ van de omzettereenheid 2, indien deze als mikrofoon werkt (zoals door formule la beschreven), een andere waarde heeft dan indien de omzettereenheid 2 als luidspreker 35 84 0 1 0 4 r % PEN 10.989 7 "r ί werkt (zoals beschreven door formule 1b), is in het voorgaande aangenomen, dat deze toch gelijk zijn. Dit is gedaan enkel ter vereen voudiging van de berekeningen. De resulterende stroom is nu gelijk aan; 5 vu - u.

^h-h-ζ-ΓψΓζΙ (2>

De spanning, die ontstaat over de eerste impedantie 1 tengevolge van de stroom itQt, wordt aangeboden aan de ingangsklerrmen 5, 5' van de verster-10 ker 4 en levert na versterking, de spanning u2, zodat geldt; t (3)

Formule (3) ingevuld in formule (2) levert dan; * 15 Λ m; (4) u^ tot 1

«““•J ztot= b.+ h.+ V

In fig. 3a is i^^/u^ zoals in formule (4) weergegeven, uitgezet 20 als funktie van de versterkingsfaktor A. De funktie itaj./u^ blijkt een hyperbool op te leveren met een asymptoot voor A = Voor A = z-j3Qt/2x inrichting dus instabiel (de stoomsterkte is zeer groot). Er moet dus gelden A ψ Z^^yz^. Bovendien moet gelden dat A< Z^/Z^. Dit kan worden afgeleid uit de eis dat de rondgaande verster-25 king voor de versterker kleiner dan 1 dient te zijn* Voor A gaat de inrichting oscilleren. Dit verboden gebied voor A is in de grafiek van fig. 3a mat de schuine arcering aangegeven.

Dit de fonnale (4) en dus de grafiek uit fig. 3a zijn de volgende bijzondere gevallen af te leiden.

30 a) Neem A zeer groot negatief.

In dat geval is volgens formule (4)itQt nagenoeg gelijk aan nul.

Er loopt praktisch geen strooit door de anzettereenheid hetgeen betekent dat het membraan van de transducer stil staat. De anzettereenheid reflekteerfc (praktisch) volledig alle op het membraan van de 35 anzettereenheid invallende akoestische golven. De oorspronkelijke stroom i^ tengevolge van de onzetting van de invallende akoestische golven wordt door de versterker 4 (praktisch volledig) tegengewerkt.

Dit geldt voor alle waarden van A in het gebied A<0, -itQt is dan 840104ί * 't PHN 10.989 8 kleiner dan doch loopt wel in dezelfde richting als i^. In dit hele gebied werkt de versterker 4 de door de omzettereenheid 2 geleverde stroom i^ tegen, waarbij bij afnemende absolute waarde voor A de reflektiekoëfficiënt steeds kleiner en de absorptiekoëfficiënt steeds 5 groter wordt.

b) Neem A net even kléiner dan Z^^/Z^.

In dat geval is volgens : formule (4) i^ zeer groot en loopt in de richting van i^ door de elektrische schakeling van fig. 2. In dit geval treedt praktisch volledige absorptie op. In het gebied -10 04a < ztot/Zl' ^ ^ ze9?en de versterkingsfaktor A is positief, is itot groter dan i^ en loopt in de richting van i^. De versterker 4 versterkt de door de omzettereenheid 2 geleverde strocmsterkfce i^ tengevolge van de invallende akoestische golven. Bij afnemende waarde van A in dit gebied wordt de absorptiekoëfficiënt steeds kleiner en 15 de reflektiekoëfficiënt dus steeds groter.

c) Voor A » o blijkt het elektrische circuit van fig. 2 over te gaan in een passief netwerk. De omzettereenheid fungeert nu alleen maar als mikrofoon. Deze situatie valt vanzelfsprekend niet binnen de bescher-mingsomvang van de konklusies aangezien er nu eigenlijk, niet meer 20 sprake is van een versterker, die het signaal versterkt of verzwakt.

. In .fig. 3b is i^/u^, zoals in formule (4) weergegeven, uitgezet als funktie van de impedantiewaarde Z^. Ook nu blijkt de funktie een hyperbool op te leveren. De asymptoot ligt bij Z^ - .

Als eis moet gelden dat A - 1>0 is, wil de asymptoot in het rechter 25 halfvlak liggen. Vanwege stabiliteitseisen moet weer gelden dat Z < ^ Verder geldt natuurlijk dat Z^ groter dan nul moet zijn.

Het verêbdeA gebied voor Z. is· door middel van de schuine arcering — Z* + z% aangegeven. Z^ dient dus te liggen in het gebied 0 4 Z^<4.

En, indien ΖΊ kan variëren, dan is er dus maar een beperkt gebied Ζλ l Zt 30 waarbinnen Z^ kan variëren. Voor Z^ net even kleiner dan — - is de inrichting praktisch absorberend en wordt steeds minder absorberend voor kleinere waarden van Z^. Uit het voorgaande is dus duidelijk dat een zekere instelling van A en een zeker akoestisch gedrag van de inrichting tot gevolg heeft. Bovendien heeft variatie van A en/of Z^ 35 (indien mogelijk) het gevolg dat dit akoestische gedrag, dat wil zeggen de reflektie—,en de absorptiekoëfficiënt van de inrichting, gevarieerd kan worden.

Z. , uit formule (4) is in het. algemeen frekwentie-afhankelijk tot

840104T

PHN 10.989 9 * -½ aangezien frekwentae-afhankelijk is. Dit kan aan de hand van fig. 4 duidelijk geraakt worden. Fig. 4 toont het mobiliteitsvervangingsschema van een spreekspoelluidspreker. De inwendige impedantie van de luidspreker is de impedantie.·, die men ziet aan de klemmen 40-401. Het schema . 5 bestaat uit drie deelschakelingen. Het met I aangegeven deel is het elektrische deel, bevattende de serieschakeling van de spreekspoelweer-stand Rq en de spreèkspoelzelfinduktie Hg. Het deel I is via een transformator met wikkelverhouding B-i t 1 gekoppeld met deel II, zijnde het vervangingsschema voor het mechanische deel van de omzetter. Deel II bevat 10 een parallelschakeling van een kapaciteit m, een zelfinduktie 4 1 x en een weerstand ^, zijnde de elektrische analogous voor de massa ik én de ophanging k van, en de mechanische demping R in het bewegende gedeelte van de omzetter, zijnde het membraan, de spreekspoel- kbker en de spreekspoel. Via de transformator 32 met wikkelverhouding 15 1 : Sm is deel II gekoppeld met deel III, zijnde het akoestische gedeelte.

Dit gedeelte bevat enkel het elektrische analogon van de akoestische stralingsirrpedantie ZR die het membraan van de cmzettereenheid ondervindt, in de vorm van een·impedantie ter waarde l/Z^·

De grootheden in de wikkelverhoudingen van de transformatoren 20 31 en 32 hebben de volgende betekenis* B = magnetische induktie in de lüchtspleet van het magneetsysteem, = lengte van de geleider van de spreekspoel,

Sm = oppervlakte van het membraan.

üit figuur 4 is duidelijk dat frekwentie-afhankelijk is.

25 Dit geldt evenzo voor omzettereenheden van bijvoorbeeld het kapacitieve type.

Het feit dat Z^ frekwentie-afhankelijk is betekent dat bij een zekere instelling van A en Z^ de reflektie— en absorptiekoëfficiënt van de inrichting frekwentie-afhankelijk kan zijn. Bij een op de cmzet- 30 tereenheid invallende akoestische golf met een zekere frekwentie zal de reflektie en de absorptie dus anders zijn dan bij een invallende akoestische golf mat een andere frekwentie.. Ook zal in het algemeen bij een variatie van de waarde voor A en/of Z^ de frekwentie-afhankelijkheid variëren.

35 De inrichting van fig. 5 heeft de mogelijkheid om een frekwen- tie-onafhankelijke reflektie en absorptie te realiseren. In de inrichting van fig. 5 is een tweede impedantie 11 met impedantiewaarde Z _ in serie

V

geschakeld met de eerste impedantie 1. Beide impedanties zijn bovendien 8401041 ΡΗΝ 10.989 10 ( « gekoppeld tussen de ingangsklernmen 5, 5'.

Analoog aan formule (4) vindt men nu: =_I '_ (5) 5 -ZA - Zj. + (A - 1) (Ζχ + Zg). 1

De tweede impedantie 11 is nu bedoeld voor het kampenseren voor de (frekwentie-afhankelijke) impedantie Z^ van de omzettereenheid 2.

Daartoe stellen wij: 10 (A- 1) Zc * ZL (6)

Formule (6) ingevuld in formule (5) levert: « 15 ^tot _ 1 m U1 ~ “ZA + (A'~ 1) Z1

Uit het voorgaande volgt dat de versterkingsfaktor A en de impedantiewaarde Zc vastliggen volgens formule (6). Bij een gegeven waarde voor A is Z_ uit formule (6) te bepalen aangezien ZT bekend is, O L· 20 zie fig. 4« Omgekeerd: bij een gegeven Z^, is A te bepalen uit formule (6). Dit betekent dat in formule (7) alleen Z^f indien gewenst, gevarieerd kan worden. Bovendien blijkt uit formule (7) dan, indien men A frekwentie-onafhankelijk neemt en Z^ reëel (dat wil zeggen Z^ is een weerstand), dat de :· ref lektie- en absorptiekoëfficiënt van de inrichting frekwentie— 25 onafhankelijk is. De inwendige impedantie Z^ van de versterker 4 is namer· lijk klein en meestal frekwentie-onafhankelijk.

In figuur 6 is i^ volgens formule (7) uitgezet als funktie U1 van Z^, Vergelijking van de grafieken uit fig. 3b en fig. 6 toont aan 30 dat er veel overeenstemming; .is. De grafiek uit fig. 6 kan uit de grafiek van fig. 3b verkregen worden door Z^ gelijk aan nul te nemen* Daar men in dit geval enkel de mogelijkheid heeft om Z^ te variëren in het gebied 0 < Z. < Z_ (A ligt vast vanwege formule (6)) is de inrichting maar

X A

A - 1 35 beperkt bruikbaar. Zo is het, net als bij de bespreking van de grafiek van fig.i 3b vermeld, niet mogelijk een situatie te realiseren waarbij de inrichting (praktisch) volledig reflekteert. Dit aangezien Z^ niet kleiner dan nul kan zijn.

8401041 EHN 10.989 11 «= s

De inrichting van fig. 7 heeft wel de mogelijkheid om het gehele gehóed van (praktisch) volledig te reflekteren naar (praktisch) volledig absorberen te bestrijken, bij behoud van een frefcwentie-onafhankelijke reflektie en absorptie.

5 Enkel de eerste impedantie 1 is gekcppeld met de eerste en de tweede ingangsklem 5, 5' van de versterker 4. De tweede impedantie 11 is gekoppeld met een derde en een vierde ingangsklem 12, 12 ' van de versterker 4. De versterker 4 bevat buiten de versterkertrap 9, die zorgt voor een versterking met de eerder genoemde versterkingsf aktor A van het 10 signaal aangeboden aan de eerste en de tweede ingangsklem 5, 5' en afge-ncmen van de eerste en de tweede uitgangsklem 3, 3 ', ook een versterkertrap 13 en een signaalkombineereenheid 14. De versterkertrap 13 zorgt voor een versterking met een faktor B van het signaal aangeboden aan de derde en de vierde ingangsklem 12, 121 en af genomen van de uitgangs-15 klemmen 3, 3'. De signaalkombineereenheid 14 dient voor het samenvoegen van de uitgangssignalen van de versterkertrappen 9 en 13. Analoog aan de rekenwijze zoals aan de hand van fig. 2 uiteengezet vindt men hier: 'tOk _ 1 /o\

20 Ux ~ - ZL + (A - 1) Ζχ + (B - 1) Zc W

De tweede impedantie 11 is weer bedoeld om te kompenseren voor de inwendige impedantie Z^ van de omzettereenheid 2. Dat betekent dan dient te gelden: 25 (B - 1) Zc = 7^ (9)

Formule (9) ingevuld in formule (8) levert op: 30 Hot 1_ (10) “l '-¾ + ^ - 1>Z1

De versterkingsf aktor B van de versterker 4 voor het signaal toegevoerd aan de derde en de vierde ingangsklem 12, 12' en afgegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem 3, 3' en de impedantiewaarde Z^ van de tweede 35 impedantie dienen dus zo ingesteld te worden dat voldaan wordt formule (9). Daarmee is tenminste nagenoeg voor de (frekwentie-afhankelijke) inwendige impedantie Z^ van de omzetter gekompenseerd. De versterkings-faktor A voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangs- 8401041 ij PHN 10.989 12 klem 5, 5' en af gegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem 3, 3' en de üipedantiewaarde van de eerste impedantie 1, zijn nu beide nog vrij te kiezen en bepalen beide het akoestische gedrag van de inrichting volgens formule (10). Bovendien kunnen, indien gewenst beide grootheden 5 gevarieerd worden. Ook nu blijkt dat, indien A frekwentie-onafhankelijk is en Z^ reëel (een weerstand) de reflektie en absorptie frekwentie-onafhankelijk is. Bovendien blijft bij variatie van A en/öf Z^ de frekwentie-onafhankelijkheid van de absorptie en de reflektie behouden.

De werking van de inrichting van fig. 7 is aan de hand van IQ de grafieken in fig. 8 verder uiteengezet. Fig. 8a toont de grafiek van ^tot zoals in formule (10) Weergegeven, als funktie van de versterkings- faktor A. De grafiek toont veel overeenkomsten met de grafiek van fig. 3a.

z

De asymptoot ligt bij A =1 + A $u geldt dat, on instabiliteiten in de V ’’ Μ r? 15 liirichting te voorkomen, Avl + ~A dient te zijn* Het verboden gebied \

A

A 4 ·=* is daartoe in fig. 8a door middel van de schuine acering “l Z

aangegeven.. Variatie van A van net even kleiner dan 1 +γ- via A = 0 2Q naar A erg groot negatief doet de akoestische eigenschappen van de inrichting variëren van praktisch volledig absorberend naar praktisch volledig reflekterend.

·* 1--,1 i

Fig. 8b en 8c tonen grafieken van ——zoals in formule (10) U1 weergegeven, als funktie van Z^ en wel voor een vaste A^, waarbij geldt 25 dat A^ - 1>0 respektievelijk voor een vaste A^ waarbij geldt - 1<0.

Fig. 8b toont veel overeenkomsten met de grafiek van fig. 3b.

2

Nu geldt dat Z, slechts kan liggen in het gebied 0<Z.< A .

1 1 Αχ - 1

Het verboden gebied is weer door middel van de schuine arcering aan- 2 gegeven. Variatie van Z. van net even kleiner dan _A naar Z, =0. dü L Αχ - 1 1 doe de akoestische eigenschappen van de inrichting veranderen van praktisch volledig absorberend naar minder absorberend en meer reflekterend. De situatie van praktisch volledig reflekterend is weer niet te bereiken.

35

Zoals in het voorgaande vermeld, geldt fig. 8b voor een situatie waarbij A vast is en bovendien geldt A - 170. Fig. 8c beschrijft de situatie voor A vast enA-l<0. Natuurlijk geldt dat Z^70 dient te 8401041 PHN 10.989 13 zijn. Het verboden gebied voor Z^O is weer door· middel van de schuine arcering aangegeven. In dit geval doet variatie van Z^ van 0 naar een grote waarde de akoestische eigenschappen van de inrichting variëren van gedeeltelijk reflekterend naar praktisch volledig ref lekterend. g De situatie van praktisch volledig absorberend is in dit geval niet te bereiken.

Een kcmbinatie van de grafieken uit fig. 8b en 8c heeft wel ée mogelijkheid om het volledige gebied van praktisch volledig absorberend naar praktisch volledig reflekterend te realiseren. De Inrichting van IQ fig. 7 bevat daartoe schakelmiddelen, waarmee de versterkingsfaktor A van de versterkertrap 9 cmschakelbaar is van een eerste waarde A^ waarvoor geldt dan A^ - 1?Q is, naar een tweede waarde A2 waarvoor geldt dat A^ - 1<“0 is.

Is de versterkingsfaktor van de versterkertrap 9 gelijk aan 15 A- dan varieert men het akoestische gedrag van de inrichting van volledig X 2

absorberend naar minder absorberend door Z. te variëren van A

Ai-i naar 0. We bevinden ons nu in de grafiek van fig. 8b. Indien 2^ = 0 bereikt is wordt de versterkingsfaktor overgeschakeld van A^ op A^, vervolgens wordt Z, weer gróter gemaakt en verandert het akoestische gedrag van de 20 1 inrichting van minder reflekterend naar praktisch volledig reflekterend.

Wij bevinden ons nu in de grafiek van fig. 8c. Indien bovendien geldt dat A2 = 2 - A^ dan is de overgang van de ene grafiek naar de andere grafiek vloeiend. Dat wil zeggen er bestaat geen diskontinuïteit voor Z. = 0.

25 ·*

Indien A en Z^ frekwentie-onafhahkelijk zijn dan is de reflektie en de absorptie van de inrichting eveneens frekwentie-onafhankelijk.

Dit volgt direkt uit formule (10). Het is natuurlijk ook mogelijk een gewalste frekwentie-afhankelijkheid in te bouwen door A frekwentie- afhankelijk en/of Z- komplex te nemen.

30

Fig. 9 toont een elektro-akoestisch systeem, voorzien van een aantal inrichtingen 20.1 tot en met 20.n. De inrichtingen kunnen zijn uitgevoerd volgens de uitvoeringsvoorbeelden uit de figuren 1, 5 of 7.

Fig. 9 toont inrichtingen zoals in fig. 1 beschreven. Het systeem bevat middelen 22 voor het (¾) afstand instellen van de versterkingsfaktoren 35 A^ tot en met An van de versterkers en/of de impedantiewaarden Z^ tot en met Z^ van de eerste inpedanties in de inrichtingen. De middelen 22 bevatten een centrale besturingseenheid 23. De besturingseenheid is via 8401041 PHN 10.989 14 * +r "C· de stuurleidingen 24 en 25.1 tot en met 25.n, waarover de stuursignalen, voor het instellen van de versterkingsfaktoren en/of de impedantiewaarden worden getransporteerd, gekoppeld met de inrichtingen 20.1 tot en met 20 .n. Het instellen van de impedantiewaarden kan bijvoorbeeld gereali-5 seerd worden door verdraaiing van de lopers van de als potentiometer uitgevoerdev .eerste :impedanties. De lopers kunnen ook rechtstreeks mét de leidingen 26.1 tot en met 26.n gekoppeld worden. In dat geval blijven de impedantiewaarden waarmee de versterkers belast worden konstant. In een ruimte, bijvoorbeeld een koncertzaal, voorzien van. een dergelijk 10 systeem kunnen de akoestische eigenschappen van een dergelijke zaal, bijvoorbeeld de nagalmtijd, zeer eenvoudig ingesteld en eventueel gewijzigd worden.

Het zij vermeld dat. dev.uitvinding niet beperkt is tot de inrichtingen respektievelijk het systeem volgens de uitvoeringsvoorbeelden 15 zoals aan de hand van de figuren 1 tot en met 9 beschreven. De uitvinding is eveneens van toepassing op die- inrichtingen respektievelijk systemen die op niet op het idee van de uitvinding betrekking hebbende punten van de getoonde uitvoeringsvoorbeelden verschillen.

20 25 • 30 1 840104T.

Claims

1. Elektro-akoestische inrichting omvattende een elektro-akoestische cmzettereenheid gekoppeld met een versterker, voor het beïnvloeden van de akoestische eigenschappen van een ruimte, met het kenmerk, dat de inrichting verder een eerste impedantie bevat in serie geschakeld met de 5 cmzettereenheid, welke serieschakeling is gekoppeld met een eerste en een tweede uitgangsklem van de versterker, en dat tenminste de eerste impedantie verder is gekoppeld tussen een eerste en een tweede ingangs-klemt van de versterker.

2. Elektro-akoestische inrichting volgens konklusie 1, met het 10 kenmerk, dat de impedantiewaardeïvan de eerste impedantie en/of de versterkingsfaktor van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en afgegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem varieerbaar is.

3. Elektro-akoestische inrichtirgvalgens konklusie 1, met het 15 kenmerk, dat een tweede impedantie voor het tenminste ten naaste bij kanpenseren voor de inwendige impedantie van de cmzettereenheid in serie is geschakeld met de eerst impedantie, waarbij de serieschakeling van de eerste en de tweede impedantie is gekoppeld tussen de eerste en de tweede ingangsklem van de versterker. 20

4* Elektro-akoestischeinrichtiigvolgens konklusie 3, met het kenmerk, dat de impedantiewaarde van de eerste impedantie varieerbaar is.

5. Elektro-akoestische inrichtirgvolgens konklusie 1 of 2 , met het kenmerk, dat een tweede impedantie voor het tenminste ten naaste 25 bij karpenseren voor de inwendige impedantie van de cmzettereenheid in serie is geschakeld met de eerste impedantie en de omzettereenheid en dat de tweede impedantie verder is gekoppeld tussen een derde en een vierde ingangsklem van de versterker.

6. Elektro-akoestische inrichting volgens één. der voorgaande 30 könklusies, met het kenmerk, dat de versterkingsfaktor van de versterker voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en af geven aan de eerste en de tweede uitgangsklem frekwentie-afhankeli j k is.

7. Elektro-akoestisch. systeem omvattende een aantal elektro-akoestische inrichtingen volgens één der voorgaande könklusies, met het 35 kenmerk, dat het systeem besturingsmiddelen bevat voor het op afstand instellen van de versterkingsfaktoren van de versterkers voor het signaal toegevoerd aan de eerste en de tweede ingangsklem en., afgegeven aan de eerste en de tweede uitgangsklem en/of de impedantiewaarde van de eerste impedantie. 8401041