NO168859B - Lydsender - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en rundstrålende lydsender med separate lydkilder som omfatter hvert sitt traktformede horn, og vedrører nærmere bestemt en lydsender, hvilken er anordnet til å sende ut akustisk energi over 360° i et forutbestemt plan, f.eks. horisontalplanet, uten å avgi noen nevneverdig akustisk effekt i retninger vinkelrette på det første planet, f.eks. rett opp eller rett ned, hvilke horn har sine respekive lydutsendende endeåpninger rettet mot lydsenderens sentrale parti og anbragt i avstand fra hverandre.

Lydsendere av det ovenfor angitte slag er f.eks. anvendbare for frembringelse av akustiske alarmsignaler, såsom flyalarm og lignende, der man ønsker å tilveiebringe et omkring senderen 360° symmetrisk lydfelt i horisontalplanet innen det ønskede frekvensområdet og samtidig ønsker i størst mulig grad å begrense utsendt akustisk spilleffekt oppad og nedad.

For at senderen skal oppfylle disse ønskemål, dvs. sende ut akustisk energi innen en i vertikalplanet begrenset lob, stilles det visse krav til senderen, hvilke krav hittil ikke er blitt helt oppfylt.

Teoretisk gir en infinitesimal punktformet lydkilde et sfærisk symmetrisk lydbilde, og en linjeformet lydkilde med infinitesimal eller neglisjerbar tykkelse, gir et med hensyn til linjekiIdens lengdeakse, symmetrisk lydbilde. Med økende dimensjoner på lydkilden oppstår en mer eller mindre rettet stråling, hvilken retningsvirkning hovedsakelig er avhengig av lydens bølgelengde i forhold til lydkildens lydsendende åpning. Nærmere bestemt må den lydutsendende åpning være liten i forhold til den aktuelle bølgelengde for at den uønskede retningsvirkning ikke skal oppstå.

Dette gir spesielle problemer i forbindelse med lydkilder utstyrt med horn. For å oppnå en god akustisk tilpassing mellom lydkildens lydfrembringende del og det omgivende mediet, kreves et horn med et i forhold til bølgelengden relativt stort åpningsareal, og en for de aktuelle frekvenser hensiktsmessige lengde. Spesielt får slike horn for de frekvenser som anvendes innen alarmsignalfrembringelse forholdsvis store yttermål, hvilke ifølge teorien medfører vanskelig håndterbare problemer med lydens retningsvirkning ved visse frekvenser.

Det er innen dette området kjent å anordne lydkildene i en lydsender av den innledningsvis nevnte type, på en slik måte at hornenes åpne ender er rettet fra hverandre for å utsende lyd i retning fra lydsenderens sentrum. Slike anordninger er f.eks. vist i det svenske patent nr. 79013 og i de i Sverige registrerte mønstre nr. 34314 og 34315. Foruten at disse anordninger som følge av sine forholdsvis store dimensjoner ved hornenes lydutsendende åpninger lider av nevnte retnings-problem, oppstår endog det fenomen at lyden fra senderens egen side kan slette ut lyden fra senderens andre side.

Rundstrålende lydsendere er videre kjent fra de i Sverige registrerte mønstre nr. 32215, 32216 og 32217, hvilke sendere omfatter tallerkenformede horn som er koaksielt anbragt med sine konkave flater vendt mot hverandre og med sine periferikanter anbragt i innbyrdes avstand slik at det dannes en ringformet lydspalte mellom hornene. Teoretisk kan lydbildet fra en slik lydsender sammenlignes med lydbildet fra en trådformet, sirkulær lydkilde med en forsvinnende diameter. Senderens lydbilde får som følge av denne ikke forsvinnende diameter, teoretisk og endog i praksis, null-steder eller nodalsteder i et med sirkelen sammenfallende plan ved visse frekvenser, som ligger med like innbyrdes frekvensintervaller og hvis verdier er avhengig av lydsenderens eller sirkelens diameter. Andre tidligere kjente rundstrålende lydsendere av ovennevnte type, dvs. med motsatt rettede horn, hvis periferikanter danner en sylindrisk ringformet lydutsendingsåpning, beskrives f.eks. i GB 375,994, US 3.477.540, US 2.969.848 og DE 2.701.080.

Det skal også nevnes at det innen området for konformede membranhøyttalere, er kjent å anbringe to tradisjonelle høyttalerelementer koaksialt, slik at membranenes åpne, sirkulære ender er rettet mot hverandre. Slike konstruksjoner vises f.eks. i US 2.297.972 og US 2.832.843. Hensikten med disse kjente konstruksjoner er dog å simulere lydbilder fra et sfærisk pulserende membran, dvs. å tilveiebringe et i hele rommet rundtstrålende lydbilde, i motsetning til lydsendere ifølge oppfinnelsen som gir et i horisontalplanet 360° symmetrisk lydbilde innen en begrenset lob i vertikalplanet. Disse kjente konstruksjoner skiller seg dessuten fra den foreliggende oppfinnelse på det vesentlige området, at den fra lydsenderen avgitte lyd ikke utsendes fra noen spalte eller lignende mellom de separate lydkilder, men fra membran-ens svingende membranyttersider. Det forekommer således ingen stive, traktformede horn i disse kjente konstruksjoner, hvilke videre som en følge av høyttalerelementenes ikke forsvinnbare dimensjoner også fremviser uønskede retnings-virkninger for visse frekvenser.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er således å tilveiebringe en lydsender hvis lydbilde tilnærmet stemmer overens med lydbildet fra en infinitesimal eller trådformet linjekilde.

Dette formål oppnås ved at lydsenderen ifølge oppfinnelsen har sine lydkilder slik innbyrdes anordnet at hornenes akustiske hovedakser ligger i tilnærmet samme plan, og at hornenes lydutsendende åpne ender er rettet mot lydsenderens sentrale parti og ligger i avstand fra hverandre, og at spalteformede åpninger er slik anordnet mellom inntil hverandre beliggende horns åpne ender, at lyd utsendt fra hornene, bringes til å passere i retning fra lydsenderen ut gjennom de spalteformede åpninger for derved å spres i nevnte plan.

For at man skal oppnå en god spredningsvirkning av lyden i nevnte plan, som f.eks. kan være horisontalplanet, er de spalteformede åpningers bredde fortrinnsvis liten i forhold til bølgelengden til den utsendte lyd.

I sin enkleste ut f ørel sesf orm omfatter lydsenderen to lydkilder med hvert sitt horn, hvilke horn har samme rektangulære tverrsnitt og er slik anbragt at det mellom hornenes åpne ender avgrenses en "lydsøyle", hvis tverrsnitt sett vinkelrett mot nevnte plan, er omtrent kvadratisk, med en kantlengde som er liten i forhold til den aktuelle bølgelengde. Denne lydsøyle er tilnærmet en teoretisk trådformet linjekilde, og lydbildet fra lydsenderen ifølge oppfinnelsen har ved praktiske forsøk vist god overens-stemmelse med det teoretiske lydbildet fra en trådformet linjekilde.

Ved å variere lydsøylens høyde, dvs. ved å variere høyden på hornenes åpne ender, kan man på kjent måte variere den lobvinkel innen hvilken lydsenderen utsender akustisk energi i vertikalplanet, hvilket i det tilfellet lydsenderen er rundstrålende i horisontalplanet, innebærer at man i ønsket grad kan begrense utsendt effekt oppad og nedad.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er et stavformet legeme med en lydreflekterende overflate slik anbragt i rommet mellom hornenes åpne ender og i avstand fra disse, at hoveddelen av den fra hornene utsendte lyd bringes til å reflekteres mot det lydreflekterende legemet før den løper ut gjennom de spalteformede åpninger.

Dette aspekt ved oppfinnelsen er spesielt anvendbart i det tilfellet man ønsker en større akustisk totaleffekt fra lydsenderen og kan fortrinnsvis omfatte et større antall, symmetrisk omkring det reflekterende legemet anbragte lydkilder.

For oppnåelse av det ønskede lydbildet, arbeider hver av lydkildene fortrinnsvis i fase med hverandre, slik at lydtrykket ved hver av lydkildenes hornåpninger er vesentlig det samme i hvert øyeblikk.

Disse og andre karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår nærmere av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av to foretrukne utførelseseksempler med henvisning til de etter-følgende tegninger.

Fig. 1 viser et første utførelseseksempel av oppfinnelsen, sett fra siden,

fig. 2 er et riss tilsvarende fig. 1 og sett rett ovenfra langs linjen II-II i fig. 1,

fig. 3 viser en lydkilde med horn sett rett forfra langs linjen III-III i fig. 2, og

fig. 4 viser et andre utførelseseksempel av oppfinnelsen sett rett ovenfra.

I fig. 1-3 betegner 1 og 2 to separate lydkilder, hvilke omfatter hver sin lydfrembringende enhet 3, såsom en elektroakustisk omvandler, og hvert sitt for akustisk tilpassing mellom den lydfrembringende enhet 3 og det omgivende medium, f.eks. luft, beregnet traktformet horn 4 hvis smalere ende 5 er forbundet med den lydf rembringende enhet 3. Lydkildene 1 og 2 er i det viste eksempel anordnet innbyrdes koaksialt slik at hornenes 4 akustiske hovedakser 6 faller sammen langs en felles linje i horisontalplanet 7.

Hornenes 4 åpne, lydutsendehde ender 8, hvilke som nærmere vist i fig. 3, har rektangulært tverrsnitt med rektangelens lengdeakse rettet vinkelrett mot horisontalplanet 7, ligger i en avstand Bg fra hverandre og slik rettet at hornene 4 ved drift av lydsenderen, utsender lyd rett mot hverandres åpne ender 8.

Ved hjelp av denne konstruksjon tilveiebringes det mellom hornenes åpne ender 8, to langstrakte, spalteformede åpninger 9 hvis vertikale lengdekanter avgrenses av hornåpningenes 8 mot horisontalplanet 7 vinkelrett rettede periferikanter 10.

Det i fig. 1 og 2 mellom hornene 4 skyggelagte område 11, hvilket begrenses dels av hornenes 4 rektangulære åpninger 8, dels av de likeledes rektangulære spalteformede åpninger 9, danner således en vertikal "lydsøyle" som ved drift av lydsenderen utsender akustisk energi hovedsakelig gjennom de spalteformede åpninger 9.

Ved at spaltebredden Bg og hornåpningenes 8 bredde Bg velges små i forhold til den aktuelle bølgelengde, oppnås en lydsøyle 11 hvis utstrekning vinkelrett på dens lengdeakse er liten i forhold til de aktuelle bølgelengder, dvs. en lydsøyle som har vesentlig samme egenskaper som en teoretisk vertikal, trådformet linjekilde med forsvinnende tykkelse.

Lydsenderens ifølge oppfinnelsen rundstrålende virkning i horisontalplanet oppnås på kjent vis ved at lyden blir spredd ut gjennom de spalteformede åpninger 9. Ved å variere søylens 11 høyde, dvs. variere hornåpningenes 8 vertikale utstrekning, kan man videre på kjent måte bestemme senderens direktivitet, dvs. den lobvinkel H (fig. 3) innen hvilken lydsenderen skal sende ut akustisk energi i vertikalplanet.

I fig. 4 vises et andre utførelseseksempel av oppfinnelsen, hvor samme deler i fig. 4 og fig. 1-3 har samme henvisnings-betegnelser. Den i fig. 4 viste utførelsesform omfatter seks separate lydkilder 1, hvilke i likhet med det foregående utførelseseksempel, omfatter dels en lydf rembringende enhet 3, dels et dermed forbundet horn 4 med en rektangulær endeåpning 8. Hornenes akustiske hovedakser 6 ligger alle i horisontalplanet 7 og skjærer hverandre i et felles punkt 12. I denne variant av oppfinnelsen er et sylindrisk legeme 13 med lydreflekterende mantelflate slik anhragt i rommet mellom hornenes åpne ender 8 og i avstand fra disse, at den fra hornene ved drift av lydsenderen utsendte lyd, bringes til å reflekteres mot sylinderen 13 før uttredning gjennom åpning-ene 9 mellom hornenes åpne ender 8.

Som det fremgår av fig. 4 er de spalteformede åpningers 9 bredde Bg omtrent like stor som endeåpningenes 8 bredde, slik at disse åpninger 8 resp. 9 danner et regelmessig polygon, hvis "diameter", dvs. den diametrale avstand Bq mellom to motstående åpninger 9, også er liten i forhold til den utsendte lyds bølgelengde.

Det skal påpekes at oppfinnelsen ikke er begrenset til de viste og beskrevne utførelseseksempler, og at oppfinnelsen kan modifiseres på flere måter innen den krevede patent-beskyttelse.

De for spredning av lyden nødvendige spalteformede åpninger kan f.eks. avgrenses ved hjelp av andre midler enn hornåpningenes periferikanter, f.eks. med skjermer eller lignende. Med anvendelse av forskjellige spalteforsynte skjermer mellom hornenes 4 åpne ender 8, kan slike skjermer som et alternativ, omfatte mer enn en spalte mellom hvert hornpar. Videre kan oppfinnelsen også tilpasses for slike lydkilder hvis horn ikke har rektangulær åpningsseksjon.

Tilslutt skal det nevnes at man for å oppnå en høyere utsendt effekt endog kan stable konstruksjoner av det i fig. 1-3 eller fig. 4 viste slag på hverandre langs en felles akse i vertikal retning.

Claims (9)

1. Rundstrålende lydsender med separate lydkilder (1,2), som omfatter hvert sitt traktformede horn (4), hvilken lydsender er anordnet til å sende ut akustisk energi over 360° i et forutbestemt plan (7) og hvilke horn (4) har sine respektive lydutsendende endeåpninger (8) rettet mot lydsenderens sentrale parti og anbragt i avstand fra hverandre, karakterisert ved at hornenes (4) akustiske hovedakser er parallelle med det forutbestemte plan (7) og at separate, spalteformede åpninger (9), hvilke strekker seg vinkelrett på det forutbestemte plan (7) og har en bredde (Bg) i planets retning som er liten i forhold til den utsendte lyds bølgelengde, samt en innbyrdes avstand (Bjj, Bp) mellom motstående spalteforemde åpninger (9) som er liten i forhold til den utsendte lyds bølgelengde, er slik anordnet mellom inntil hverandre beliggende endeåpninger (8) ved hornene (4), at fra hornenes (4) endeåpninger (8) utsendt lyd bringes til å passere i retning fra lydsenderen ut gjennom de separate spalteformede åpninger (9) for derved å spres i det forutbestemte plan (7), slik at lydbildet fra lydsenderen tilsvarer den fra en mot planet (7) vinkelrett rettet linjekilde.

2. Lydsender ifølge krav 1, karakterisert ved at de spalteformede åpningers (9) lengdekanter avgrenses av hornenes (4) mot nevnte plan (7) vesentlig vinkelrett rettede periferikanter (10) ved hornenes endeåpninger (8).

3. Lydsender ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hornenes (4) endeåpninger (8) har et hovedsakelig langstrakt tverrsnitt hvis lengdeakse er rettet vesentlig vinkelrett på nevnte plan (7).

4. Lydsender ifølge krav 3, karakterisert ved at hornenes (4) endeåpninger (8) har rektangulært tverrsnitt.

5. Lydsender ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter to og kun to slike lydkilder (1,2), hvis horn (4) har samme tverrsnitt ved sine endeåpninger (8).

6. Lydsender ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at et lydreflekterende legeme (13) er slik anbragt i rommet (Bp) mellom hornenes (4) endeåpninger (8) og i avstand fra disse, at hovedparten av den fra hornene (4) utsendte lyd bringes til å reflekteres mot det lydreflekterende legemet (13) før uttredning gjennom de spalteformede åpninger (9).

7. Lydsender ifølge krav 6, karakterisert ved at hornenes (4) akustiske hovedakser (6) strekker seg gjennom et felles skjæringspunkt (12) i nevnte plan (7), at det lydreflekterende legemet (13) er utstrakt langs og symmetrisk omkring en mot nevnte plan (7) vinkelrett linje gjennom skjæringspunktet (12), og at lydkildene (1) og dertil hørende horn (4) er symmetrisk anbragt i forhold til nevnte linje.

8. Lydsender ifølge krav 7, karakterisert ved at det lydreflekterende legemet (13) har form av en sylinder.

9. Lydsender ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at lydkildene (1) arbeider i fase, slik at lydtrykket ved hver av lydkildenes (1) hornåpninger (8) er vesentlig det samme i hvert øyeblikk.