Przedmiotem wynalazku jest zródlo dzwieku o kardioidalnej charakterystyce promieniowania, którego przestrzenie puste i szczeliny sa uksztal¬ towane tak, ze zródlo, w stosunku do znanych urzadzen o takim samym przeznaczeniu ma szer¬ sza, ewentualnie bardziej równomierna charakte¬ rystyka cisnienia dzwieku w -funkcji czestotli¬ wosci i wolna od znieksztalcen kardioidalna cha¬ rakterystyke kierunkowa.Wiadomo, ze obecnie stosuje sie coraz wiecej tak zwanych kierunkowych przetworników elek¬ troakustycznych. Nie tylko odbiorniki dzwieku, a wiec mikrofony, lecz takze zródla dzwieku, wy¬ posaza sie w takie elementy akustyczne, które dla niskich tonów zwlaszcza tam, gdzie rozmiar prze¬ twornika jest mniejszy od dlugosci fali — moga zapewnic kierunkowosc ukladu. Przetworniki kie¬ runkowe maja szereg zalet w stosunku do nieu- kierunkowanych. Wystepuje pomiedzy nimi umniejszona sklonnosc do samowzbudzamia, mozli¬ wosc selekcji nakierowania dzwieków, oraz zmniejszenie zaklócen powstalych przez odbicia fal dzwiekowych d zwiekszenie zrozumialosci mo¬ wy. Problem ten przedstawiono w puiblikacji „Unidiirektionally radiating loudspeakers", kon¬ ferencja AES, 15 -r- 16.3.1'97i2, Monachium.Dla wyzszych czestotliwosci zródlo dzwieku wykonuje sie o wymiarach powierzchni drgajacej odpowiednich do dlugosci fali, otrzymujac samo- 10 istnie orientacje, której nie trzeba wprowadzac od¬ dzielnie. W zakresie srednich czestotliwosci, a je¬ szcze bardziej niskich czestotliwosci dlugosc fal jest zbyit duza, a(by mozna bylo osiagnac kierun- kowosc charakterystyki przy obecnych wymiarach zródel dzwieku. Dla osiagniecia stosunku kierun¬ kowego wprzód do tylu o wielkosci 9—10 dB przy 100 Hz, jak mozna latwo obliczyc, potrzefbna do tego celu powierzchnia promieniowania wynio¬ slaby okolo 2 m, co opisano w puiblikacji Bera- nak: „Acoustics" Mc Graw Hall, 1954, Londyn, str. 104. 20 Zródla dzwieku o kardioidalnej charakterystyce . promieniowania zapewniaja osiagniecie podanego 15 stosunku wprzód/do tylu przy . znacznie mniej¬ szych rozmiarach, jednak ich stosowanie jest ograniczone z wielu wzgledów. Jednym z ogra¬ niczen jest nachylenie charakterystyki cisnienie dzwieku w funkcji czestotliwosci wystepujace przy zródlach dzwieku o charakterystyce kardio¬ idalnej co omówiono w publikacji Balogh: Aus- gleich der Tieffreauenzuibertragung von Lautspre- chern mit Kardioid^Richitcharakteristik. VI kon¬ ferencja akustyczna, 1976, Budapeszt. 25 Podoibnie nieprzyjemnym zjawiskiem jest znie¬ ksztalcenie charakterystyki kardioidalnej, wyste¬ pujace przy porównywalnosci dlugosci fali z wiel¬ koscia odcinka drgajacego w zródle dzwieku to 30 jest gdy 110 720* 110 •. ¦ •"*• ... • •¦- ••'•'.v : ¦¦-'¦¦ .. ." ,X • * ' d«—^' - . wedlug publikacji Olson: Gradient Loudspeaker, , JAES, t. 21, 19TC3, marzec,-str: 86—03.'.Przy pomiarach charakterystyki kierunkowej znanego urzadzenia kardioidalnego stwierdza sie silne uboczne znieksztalcenia niezalezne od cze¬ stotliwosci. m Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych wad i zapewnienie prostoliniowosei charaktery¬ styki cisnienie dzwieku w funkcji czestotliwosci 'kardioidalnego zródla dzwiejku, szerokosc pa,sma. przenoszenia i wolna od znieksztalcen charaktery¬ styke kierunkowa.Stwierdzono, ze powyzsze wady znanych zródel wynikaja ze wspólmiernosci ich podzespolów z dlugosciami emitowanych fal dzwiekowych, co jest niepozadane równiez z innych przyczyn.-Oprócz tego stwierdzono, ze wady te mozna usu¬ nac przez odpowiednie rozwiazanie geometryczne akustycznego ukladu szczelin prowadzacych do zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej kardiodainego zródla dzwieku, oraz przez zastosowanie dalszego ukladu szczelin.Zródlo dzwiejku o kardioidalnej charakterystyce, zawierajace glosnik z cewka drgajaca oraz mem¬ brana do której .sprzezono akustycznie znany czlon odwracajacy faze, przy czym tylna strona , membrany jest polaczona poprzez ten czlon z ze¬ wnetrzna przestrzenia dzwiekowa, wedlug wyna¬ lazku charakteryzuje sie tym, ze pusta prze¬ strzen stykajaca sie z tylna strona memlbrany po¬ przez pierwszy akustyczny uklad szczelin, utwo¬ rzony z akustycznego oporu i/lub akustycznej ma¬ sy, badz siega bezposrednio do zewnetrznej prze¬ strzeni dzwiekowej, i/lu!b do innej pustej prze¬ strzeni, przy czym ta ostatnia poprzez dalszy .uklad szczelin, zlozony z oporu akustycznego i/lub akustycznej masy uchodzi do zewnetrznej prze¬ strzeni dzwiekowej w ten sposób, ze prowadzace do zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej szczeliny na tylnych stronach ewentualnie na sciance tyl¬ nej sa uksztaltowane w poblizu jej krawedzi i od¬ step w kierunku bocznym miedzy szczelinami ma optymalnie podwójny tor przechodzenia dzwieku, jednak wiekszy niz polowa toru przechodzenia dzwieku.W korzystnym wykonaniu wynalazku bardzo ' wazne jest, aby tor przechodzenia dzwieku byl co najwyzej ly2 krotnie wiekszy, niz szerokosc plyty czolowej", na której jest zmontowany glosnik, jednak co- najanniej 0,4 krotnie dluzszy.Niezaklócone uksztaltowanie charakterystyki czestotliwosciowej i kierunkowej wystepuje w przypadku, w którym pierwszy uklad szczelin ma analogiczna geometrie jak druigi uklad szczelin, ewentualnie nie zawiera jednak szczelin o takich samych rozmiarach. Pierwszy uklad szczelin za¬ wiera co na!jmniej dwie szczeliny, które sa pola¬ czone z drugim ukladem poprzez dwie oddzielne puste przestrzenie, przy czym drugi uklad ma co najmniej po jednej szczelinie, uchodzacej badz bezposrednio, badz poprzez akustyczny material oporowy do zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej. 720 < ¦ »- ¦¦ -•c •*.'•¦.. ' ¦ ''"* - ¦ 4r • Przestrzen pusta .jest czesciowo wsunieta do pus¬ tej przestrzeni ,za membrana, i/luib czesciowo Wy¬ sunieta do zewnetrznej "przestrzeni dzwiekowej.Laczaca przestrzen pusta jest wypelniona ma- 5 terialem tlumiacym dzwieki, np, wata lu stancja pienista. W przyblizeniu dokladna, kardio- idalna charakterystyke kierunkowa uzyskuje sie w rozwiazaniu, w którym pojemnosc akustycz¬ na, okreslona przez puste przestrzenie lacznie z io oporami akustycznymi pierwszego i drugiego ukla¬ du szczelin zapewnia taka stala czasu., której wartosc charakteryzuje tor przechodzenia dzwieku.Korzystne jest, gdy masy akustyczne ukladów - szczelin i pojemnosci akustyczne okreslajace pu- 15 ste przestrzenie pozostaja w odpowiednim stosun¬ ku do stalej czasu charakteryzujacej tor przecho¬ dzenia dzwieku. Akustyczne szczeliny sa wykonane* korzystnie z mozliwoscia nastawiania okreslanego nimi oporu akustycznego- i masy akustycznej. 20 Zaleta wynalazku polega ,na tym, ze mozna sto¬ sunkowo prosto, otrzymac równomierna, pozba¬ wiona odchylen charakterystyke cisnienia i cze¬ stotliwosci dzwieku, a charakterystyka kierunko¬ wa nie jest zaklócana równiez wtedy, gdy dlugosc 25 fali dzwiekowej jest mniejsza, niz podwójny tor przejscia dzwieku. Równoczesnie mozna stoso¬ wac dluzsze tory przejscia dzwieku, niz w zna¬ nych rozwiazaniach, przez co szerokosc pasma przenoszenia jest wieksza, a dolna granica prze- 30 noszonego pasma jest nizsza. Informacja przeno¬ szona przez zródlo dzwieku wedlug wynalazku jest jasniejsza, jej zrozumialosc lepsza, a niebez¬ pieczenstwo samowzbudzeniia akustycznego zmniej¬ szone. 35 Wynalazek wyjasniono blizej w przykladach wykonania uwidocznionych na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia schematycznie znany kar- dioidalny uklad emitowania dzwieku, fig. 2 — charakterystyke cisnienia dzwieku w funkcji cze- 40 stoitliwosci zmierzona w ukladzie wedlug fig. 1, fig. 3 — charakterystyke kierunkowa, mierzona dla kilku czestotliwosci, zródla dzwieku wedlug fig. 1, fig. 4 — schematycznie przyklad wykonania wynalazku, fig. 5 — zastepczy uklad elektryczny ufrzadlzenia, 45 wedlug fig. 1, fig. 6 — charakterystyke pomiaro¬ wa cisnienie dzwieku w funkcji czestotliwosci kardioidalnego zródla dzwieku wedlug fig. 4, fig. 7 — charakterystyke kierunkowa mierzona dla kil¬ ku czestotliwosci dla zródla, wedlug wynalazku,, 50 fig. 8 — drugi przyklad wykonania wynalazku, fig. 9 — trzeci przyklad wykonania wynalazku,. a fig. 10 przedstawia czwarty przyklad wykonania wynalazku.Znane urzadzenie kardioidalnego zródla dzwie- 55 ku wedlug fig. 1 zawiera glosnik dynamiczny z cewka drgajaca, zamocowTany na plycie azoiowej o szerokosci S. Glosnik ma membrane o srednicy D i irnpedamcji akustycznej Zlt która w pasmie dzialania jest blokowana masa M^ eo Za tylna strona memlbrany znajduje sie pusta przestrzen, okreslona pojemnoscia akustyczna CQ.Do zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej uchodzi uklad szczelin akustycznych okreslony opornoscia akustyczna R2 i akustyczna masa M2. Tor prze- 05 chodzenia dzwieku, który wlasciwie jest odstepem110 720 fr miedzy olboma torami dzwieku, jest oznaczony symbolem d.Z charakterystyki cisnienia dzwieku w funkcji czestotliwosci wedlug fig. 2 widac, ze dla niitezych % czestotliwosci, okolo 1000 Hz, poziom cisnienia dzwieku jest o 6 dB nizszy, niz dla czestotliwosci wysokich.Charakterystyka kierunkowa urzadzenia wedlug fig. 1 jest jak to- widac z fig. 3 silnie znieksztalco¬ na, zwlaszcza przy czestotliwosci 20O0 Hz. il?;:" x* W urzadzeniu wedlug wynalazku uwidocznio¬ nym na fig. 4 glosnik dynamiczny z cewka drga- jaca jest osadzony na plycie czolowej o szero¬ kosci S. Membrana ma srednice D i impedancje akustyczna Zi, Mr Za tylna strona membrany znajdiuje sie puista przestrzen o pojemnosci aku¬ stycznej CQ. Miedzy pierwsza pusta przestrzenia a druga pusta przestrzenia C2 znajduje sie uklad szczelin akustycznych o olpornosci akustycznej R2 i masie akustycznej M2. Drugi, uchodzacy do ze¬ wnetrznej przestrzeni dzwiekowej uklad szczelin ma opornosc akustyczna Rj i mase akustyczna M*.Nie znieksztalcone charakterystyki cisnienie dzwie¬ ku — czestotliwosc i kierunkowa sa uzyskane przez zastosowanie w urzadzeniu warunków wedlug wy¬ nalazku, to jest rozmieszczeniu otworów h = 2d, d a co najmniej h —. Tor przechodzenia dzwieku d 2 wybrano równoczesnie równy szerokosci plyty czo¬ lowej. Odpowiednio- do tego przecietny odstep h szczelin drugiego ukladu jest zapewniony przez. 3_ czworokatny ich uklad geometryczny, przy czym korzystnie h = h'.— = R2C0 + R8 (C0 + C2) 30 Korzystne jest wykonanie, w którym boki czwo¬ rokata h i h' sa usytuowane jednakowo w ana¬ logicznie rozmieszczonym pierwszym ukladzie szcze¬ lin, jakkolwiek ten pierwszy uklad moze miec ele¬ menty akustyczne o innych wartosciach i szcze¬ liny o innej srednicy.W elektrycznym ukladzie zastepczym urzadze- 45 nia wedlug wynalazku uwidocznionym na fig. 5 impedancje membrany okreslono przez Zgi, drugi zas tor dzwieku przez Z^, co stanowi wlasciwie impedancje emisji dzfwieku ukladu szczelin pro¬ wadzacych do zewnetrznej przestrzeni dzwieko- 50 wej. Dla uzyskania* dokladnej charakterystyki d kardioidalnej stala czasu — toru przechodzenia c dzwieku powinna byc analogiczna do wypadko- 55 wej stalej czasu czlonków odwracajacych faze, zgodnie ze wzorem: 60 Dla uzyskania charakterystyki nadkardioidalnej', lufo niedokladnie kardioidalnej, nalezy odejsc od wartosci wynikajacej z powyziszegO' równania. Ba- 65 dania podstawowe i praktyczne wykazaly, ze dla uzyskania lepszej wartosci masy akustycznej na¬ lezy stosowac nierównosc: 1 d - (-)t M2C0 + M8 2 c W praktyce uzyskuje sie dofore wyniki, gdy R2 R3 i M2 < M3, przy czym czesto R3 = O T M2 = O.Zródlo dzwieku wedlug fig. 4 ma takie same wy¬ miary jak zródlo wedlug fig. 1, przy czym glosnik jest wykonany analogicznie. Pomierzona charak¬ terystyka wykazuje mniejsze niz w znanej kon¬ strukcji odchylki, zwlaszcza przy 1000 Hz. Cha¬ rakterystyka kierunkowa dla 2000 Hz nie tworzy juz ósemki, lecz kardioide.W przykladzie wykonania wedlug fig. 8 pier¬ wszy uklad szczelin jest rozmieszczony równo¬ miernie na wewnetrznej sciance podzialowej.Szczeliny prowadzace dó zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej sa wykonane w plaszczu. Tor prze¬ chodzenia dzwieków d, szerokosc S plyty czolowej, stanowiaca jednoczesnie srednice i boczny od¬ step otworów h sa okreslone na rysunku.Inny przyklad wykonania wynalazku uwidocz¬ niony na fig. 9 ma pierwszy uklad szczelin, utwo¬ rzony przez liczne otwory i jest okreslony przez akustyczna opornosc R^ i mase' ~M2, przy czym tworzy^ on na wewnetrznej sciance cztery swo^ bodnie przepustowe puste przestrzenie. Pojemnosc pustej przestrzeni okreslono przez C4 a mase przez M4. Puste przestrzenie siegaja do przestrzeni o pojemnosci C0. Jesli stosuje sie czworokatna plyte czolowa, to dla otrzymania jednakowych charakte¬ rystyk poziomej i pionowej stosuje sie h = h'» W dalszym przykladzie wykonania wedlug fig. 10, zastosowano- dwa glosniki. Zaopatrzone w pier¬ wszy uklad szczelin (R2, M2) rurowe przestrzenie puste (C4, M4) przechodza przez scianke zródla dzwieku do zewnetrznej' przestrzeni dzwiekowej.W ten sposób mozna przy stosunkowo malej obu¬ dowie uzyskac warunek optymalny h = 2d. W tym przykladzie wykonania przestrzenie sa wy- • pelnione wata lub srodkiem, pienistym, Drugi uklad szczelin jest okreslony impedancja emisji dzwieku, wynikajaca z wartosci R3, i masa Ma swobodnego konca rury. Równiez w tym przy¬ padku korzystne jest, gdy h = h\ Zastrzezenia patentowe 1. Zródlo dzwieku o kardioidalnej charaktery¬ styce, z glosnikiem dynamicznym, wyposazonym w cewke drgajaca — zawierajace czlony odwra¬ cajace faze typu RC^ poprzez które stykajaca sie z nimi tylna strona membrany laczy sie z ze¬ wnetrzna przestrzenia dzwiekowa,, znamienne tym, ze pusta przestrzen (C0) styka sie z tylna strona membrany poprzez pierwszy akustyczny uklad szczelin, utworzony z akustycznego oporu (Ra) i/luib akustycznej masy (M2), badz siega bezpo¬ srednio do zewnetrznej! przestrzeni dzwiekowej,110 720 i/lub do innej pustej przestrzeni (C2), przy czym ta ostatnia poprzez dalszy uklad szczelin, zlozony z oporu akustycznego (Rs) i/lub akustycznej ma¬ sy' (Ms) uchodzi do zewnetrznej przestrzeni dzwie¬ kowej w ten sposób, ze prowadzace do zewnetrz- . nej przestrzeni- dzwiekowej szczeliny, na tylnycn stronach, ewentualnie na sciance tylnej sa uksztal¬ towane w pobdiizu jej krawedzi i odstep w kie¬ runku bocznym miedzy szczelinami jest równy optymalnie podwajmemu torowi przechodzenia dzwieku d przechodzenia dzwieku, to jest h —. 2 2. Zródlo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze tor przechodzenia - dzwieku (d) jest co najwyzej 1,2 krotnie dluzszy od szerokosci (S) plyty czolo¬ wej,, a co najmniej wynosi 0,4 tej szerokosci, to jest 0,4S < d < 1,2 S. 3. Zródlo wedluig zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, ze pierwszy akustyczny uklad szczelin (R2 M2) jest wykonany na wewnetrznej, sciance po¬ dzialowej, przy czym otwory pierwszego ukladu szczelin maja taki sam uklad geometryczny, jak uklad szczelin (Rs, M3) umiejscowiony na tylnej sciance. 4. Zródlo wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, ze pierwszy akustyczny uklad szczelin (R2 M2) ma co najmniej dwie szczeliny, które poprzez co najmniej dwie oddzielne przestrzenie laczace (C4, M4) sa polaczone z drugim akustycznym ukladem szczelin (Rs, Ms), który ma co najmniej po jednym otworze, uchodzacym badz bezposred¬ nio, badz poprzez opór akustyczny do zewnetrznej przestrzeni dzwiekowej, przy czym przestrzenie laczace (C4, M4) siegaja czesciowo do przestrzeni o pojemnosci akustycznej (C0) stykajacej sie z membrana,, i/lub czesciowo wystaja do zewnetrz¬ nej przestrzeni dzwiekowej. 5. Zródlo wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze przestrzen laczaca (C4, M4) jest wypelniona ma- j terialem tlumiacym dzwieki. 6. Zródlo wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze opornosc akustyczna (R2) pierwszego ukladu szcze¬ lin, opornosc akustyczna (Rs) drugiego ukladu d i0 szczelin i stala czasu (—) okreslona torem prze- c chodzenia dzwieku spelniaja nastepujacy waru¬ nek: d — = R2 C0 + R8 (C0 + C2), c gdzie: CQ — pojemnosc akustyczna przestrzeni stykajacej sie z membrana.C2 — pojemnosc akustyczna pustej przestrzeni na¬ stepnej po C0 7. Zródlo wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze masa akustyczna (M2) pierwszego ukladu szczelin, d 25 oraz stala czasu (—) okreslona torem przecliodze- c nia dzwieku (d) spelniaja nastepujacy warunek: Id - (-)* M2 C0 + M, (C0 + C2), 30 2 C gdzie: M3 — akustyczna masa drugiej szszeliny lub ukla-' du szczelin. 8. Zródlo wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze 35 akustyczne szczeliny sa wykonane z mozliwoscia nastawiania okreslonego nimi oporu akustycznego i masy akustycznej. 15 20 M2 V 2I i r, 77777777777777/ P- l % /) a* / ix 3* i P V - D J,H) i% r \ ?7/7/A////;A \_ Fig/l o o o o o o o o \ o o o o o o o o 50dB 30 20 10 0 s \ /\ d-d/n 100 200 400 1000 2000 4000 6000 Hz.Fig.2110 720 2100Hz —1600 Hz ty*3 d ooooo o o ° 8 o o ooooo tzzzzi Fig. A- Fig 5 dB 50 40 30 20 10 0 -— ^^ /[ / .__. „.I. __.. [ —u +"™"" ^V-f | i *s—\f<\ / S\\ 1 d=0,1m 100 200 W0 1000 2000 U)00 8000Hz Fig.6110 720 d-0,1m ICOOHz i50 — 200Hz — 1200Hz Fig. 7 Figa • jgpzzzg R3M3 (C.% \t\ Co Fig. 9 Fig. 10 PZGraf. Koszalin D-368 105 egz. A-4 Cena 45 zl PL