RU2068220C1

RU2068220C1 - Acoustic system assembly

Info

Publication number: RU2068220C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Ковалев
Original assignee: Владимир Николаевич Ковалев
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1996-10-20

Abstract

FIELD: acoustic sound-producing equipment. SUBSTANCE: sound-reflection facility introduced in acoustic system assembly has case, sound-reflecting device in the form of two panels inclined to base, first loudspeaker mounted on one of panels. Sound- reflecting device and case walls form horns that join acoustic radiator with environment by means of two output apertures. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к акустической звуковоспроизводящей аппаратуре и может найти применение в составе бытовых стереофонических систем. The invention relates to acoustic sound reproducing equipment and may find application in the composition of household stereo systems.

Одним из главных требований к высококачественному воспроизведению акустических систем (АС) является обеспечение неискаженной передачи динамического диапазона передаваемых сигналов. Исследования по определению слышимости искажений динамического диапазона, проведенные почти 40 лет назад, показали сильную чувствительность слуха к его ограничению. Поскольку КПД современных динамических громкоговорителей составляет примерно 1% то при условии выполнения вышеуказанного требования, громкоговорители должны выдерживать подводимые электрические мощности до 100.200 Вт и обеспечивать большие амплитуды смещений подвижной системы на низких частотах. При этом нелинейные искажения, возникающие из-за нелинейной зависимости деформации подвеса диффузора и центрирующей шайбы от приложенной силы, могут составлять 80% от общего уровня искажений излучаемого громкоговорителем сигнала. One of the main requirements for high-quality reproduction of acoustic systems (AC) is to ensure undistorted transmission of the dynamic range of transmitted signals. Research to determine the audibility of dynamic range distortion, conducted almost 40 years ago, showed a strong sensitivity of hearing to its limitation. Since the efficiency of modern dynamic speakers is approximately 1%, provided that the above requirements are met, the speakers must withstand the input electric power of up to 100.200 W and provide large amplitudes of the displacement of the mobile system at low frequencies. In this case, nonlinear distortions arising due to the nonlinear dependence of the deformation of the suspension of the diffuser and the centering washer on the applied force can be 80% of the total distortion level of the signal emitted by the loudspeaker.

Известен низкочастотный блок (1), содержащий акустический излучатель, состоящий из двух пар низкочастотных громкоговорителей. Излучатель установлен на нижней половине фронтальной стенки корпуса, причем одна пара громкоговорителей излучает фронтальной поверхностью диффузора, а другая - тыльной. Электрически эти пары включены в противофазе. В блоке применен корпус фазоинверсного типа. Отверстие фазоинвертора расположено на фронтальной стенке над излучателем. Блок имеет корректирующий фильтр верхних частот. Known low-frequency unit (1) containing an acoustic emitter consisting of two pairs of low-frequency speakers. The emitter is mounted on the lower half of the front wall of the housing, with one pair of speakers emitting the front surface of the diffuser, and the other rear. Electrically, these pairs are included in antiphase. The block uses a phase-inverted-type housing. The phase inverter hole is located on the front wall above the emitter. The unit has a high-pass filter.

Данный низкочастотный блок имеет следующие недостатки:
повышенный уровень звукоотражения от пола и стен помещения прослушивания, снижающий качество звука,
пониженные эксплуатационные свойства, связанные с выступающими над фронтальной поверхностью корпуса громкоговорителями, излучающими тыльной стороной диффузора,
необходимость использования четырех громкоговорителей с одинаковыми параметрами.This low-frequency unit has the following disadvantages:
increased level of sound reflection from the floor and walls of the listening room, reducing sound quality,
reduced operational properties associated with loudspeakers protruding above the front surface of the housing emitting the back of the diffuser,
the need to use four speakers with the same parameters.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является низкочастотный узел акустической системы (2), содержащий корпус, выходное отверстие на фронтальной стенке, панель, низкочастотные громкоговорители, причем громкоговорители закреплены на панели соосно и навстречу один другому фронтальными поверхностями диффузоров. Первая сторона панели закреплена на фронтальной стенке над выходным отверстием, вторая сторона панели на первой боковой стенке, третья на второй боковой стенке. Четвертая сторона панели закреплена на тыльном ребре основания корпуса. Closest to the technical nature of the present invention is a low-frequency speaker assembly (2), comprising a housing, an outlet on the front wall, a panel, low-frequency speakers, the speakers being mounted coaxially on the panel and facing one another with the front surfaces of the diffusers. The first side of the panel is mounted on the front wall above the outlet, the second side of the panel on the first side wall, the third on the second side wall. The fourth side of the panel is mounted on the back edge of the base of the housing.

К недостаткам известного низкочастотного узла можно отнести:
низкий КПД, связанный с установкой громкоговорителей соосно и навстречу друг другу,
"задержанные" резонансы, обусловленные воздействием на диффузор импульсов, отраженных от тыльной стенки корпуса, приводящие к снижению качества звучания.The disadvantages of the known low-frequency node include:
low efficiency associated with the installation of the speakers coaxially and towards each other,
"delayed" resonances due to the effect on the diffuser of pulses reflected from the back wall of the case, leading to a decrease in sound quality.

Цель изобретения повышение качества звучания за счет расширения динамического диапазона и снижения влияния отраженных звуковых импульсов на излучатель. The purpose of the invention is improving sound quality by expanding the dynamic range and reducing the effect of reflected sound pulses on the emitter.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом узле АС, содержащем корпус со средством звукоотражения, выполненного в виде наклонной к основанию корпуса и закрепленной на нем панели, на которой установлен первый громкоговоритель акустического излучателя, в средство звукоотражения введена дополнительная наклонная к основанию и закрепленная на нем панель, причем средство звукоотражения вместе со стенками корпуса образует рупоры, связывающие акустический излучатель с окружающим пространством посредством двух выходных отверстий. Кроме того второй громкоговоритель акустического излучателя установлен на дополнительной панели средства звукоотражения, причем один громкоговоритель направлен диффузором внутрь корпуса, а другой наружу. This goal is achieved by the fact that in the proposed AC unit comprising a housing with sound reflection means made in the form of an inclined panel to the base of the housing and a panel mounted on it, on which the first speaker of the acoustic emitter is mounted, an additional inclined to the base and mounted on it base is introduced a panel, and the sound reflecting means, together with the walls of the body, form horns connecting the acoustic emitter with the surrounding space through two outlet openings . In addition, the second loudspeaker of the acoustic emitter is mounted on an additional panel of the sound reflection means, with one loudspeaker directed by the diffuser inside the housing and the other out.

На фиг. 1 представлен чертеж узла акустической системы, на фиг. 2 узел акустической системы в помещении прослушивания. In FIG. 1 is a drawing of a speaker assembly; FIG. 2 node speaker system in the listening room.

Как показано на фиг. 1 узел АС состоит из корпуса, средства звукоотражения 2, излучателя 3. Корпус 1 образован фронтальной, тыльной, боковыми стенками, верхней панелью и панелями средства звукоотражения 2. Корпус 1 совместно со средством 2 образует акустическое оформление излучателя 3. Средство 2 состоит из двух отражательных панелей с отверстиями для установки громкоговорителей. Средство 2 совместно с основанием и тыльной панелью образуют рупоры, предназначенные для согласования механического сопротивления подвижной системы громкоговорителей с воздушной средой. Излучатель 3 состоит из двух громкоговорителей, электрически включенных в противофазе. С целью уменьшения четных гармоник, возникающих при больших амплитудах смещений диффузоров, один громкоговоритель излучает фронтальной поверхностью диффузора, а другой тыльной. Панели средства звукоотражения закреплены на основании корпуса вдоль оси симметрии основания своей общей стороной. As shown in FIG. 1 AC node consists of a housing, sound reflecting means 2, emitter 3. Housing 1 is formed by the front, back, side walls, top panel and panels of sound reflecting means 2. Housing 1 together with means 2 forms the acoustic design of the emitter 3. Means 2 consists of two reflective panels with holes for installing speakers. Means 2 together with the base and the back panel form horns designed to coordinate the mechanical resistance of the moving loudspeaker system with the air. The emitter 3 consists of two loudspeakers electrically switched in antiphase. In order to reduce the even harmonics arising at large amplitudes of the displacements of the diffusers, one loudspeaker emits the front surface of the diffuser and the other back. The sound reflection panels are fixed to the base of the housing along the axis of symmetry of the base with their common side.

Акустическое оформление излучателя 3 выполнено в виде закрытого ящика, но также может быть выполнено в виде фазоинвертора, в том числе, с использованием пассивного излучателя. Для реализации предлагаемого узла АС могут быть использованы традиционные материалы: фанера, древесно-стружечная плита, а в качестве излучателя 3 могут быть использованы низкочастотные динамические громкоговорители типа 75ГДН и другие. The acoustic design of the emitter 3 is made in the form of a closed box, but can also be made in the form of a phase inverter, including using a passive emitter. For the implementation of the proposed AC unit, traditional materials can be used: plywood, chipboard, and low-frequency dynamic speakers such as 75GDN and others can be used as emitter 3.

Узел работает следующим образом. При подведении сигнала к излучателю 3, звуковые колебания, создаваемые громкоговорителями, отражаются от основания и панелей, образующих средство 2. Форма отверстий на фронтальной и боковых стенках выбрана с таким расчетом, чтобы в пределах зоны прослушивания обеспечивалось равномерное звуковое поле. При работе однотипных громкоговорителей на общую акустическую камеру механическая гибкость излучателя уменьшается в 2 раза (в случае равенства гибкостей громкоговорителей). В отличие от наиболее близкого аналога в предлагаемом узле АС излучатель 3 имеет в 2 раза большую эффективную площадь излучения, так как громкоговорители установлены отдельно, а не соосно. Известно, что КПД узла АС:

, (1)
где f_S резонансная частота громкоговорителя,
С_MS механическая гибкость подвеса громкоговорителя,
S_D эффективная площадь диффузора громкоговорителя,
Q_ES электрическая добротность громкоговорителя,
C скорость звука в воздуха,
ρ_o плотность воздуха.The node operates as follows. When the signal is supplied to the emitter 3, the sound vibrations created by the loudspeakers are reflected from the base and the panels forming the means 2. The shape of the holes on the front and side walls is selected so that within the listening area a uniform sound field is ensured. When the loudspeakers of the same type work on a common acoustic chamber, the mechanical flexibility of the emitter is reduced by 2 times (in case of equal loudspeaker flexibility). Unlike the closest analogue in the proposed AC unit, the emitter 3 has a 2 times larger effective radiation area, since the speakers are installed separately, and not coaxially. It is known that the efficiency of the AC node:

, (1)
where f _{S is the} resonant frequency of the speaker,
With _MS mechanical loudspeaker suspension flexibility,
S _D effective area of the speaker cone,
Q _ES loudspeaker Q factor,
C is the speed of sound in air,
ρ _{o the} density of air.

В наиболее близком аналоге эффективная площадь излучателя равна эффективной площади одиночного громкоговорителя, поэтому в соответствии с [1] КПД предлагаемого узла АС в 4 раза больше по сравнению с известным. In the closest analogue, the effective area of the emitter is equal to the effective area of a single loudspeaker, therefore, in accordance with [1], the efficiency of the proposed AC unit is 4 times higher than the known one.

Максимальный уровень звукового давления, создаваемый узлом АС:

, (2)
где Р_E электрическая мощность, подводимая к излучателю 3,
η_o КПД,
r расстояние, на котором определяется уровень звукового давления.The maximum sound pressure level generated by the speaker unit:

, (2)
where P _{E is the} electric power supplied to the emitter 3,
η _o efficiency,
r distance at which the sound pressure level is determined.

Четырехкратное увеличение КПД обеспечивает расширение динамического диапазона по сравнению с наиболее близким аналогом на 6 дБ. A four-fold increase in efficiency provides an extension of the dynamic range compared to the closest analogue by 6 dB.

Принципиально новая ориентация рупоров позволяет увеличить глубину акустической камеры за счет увеличения расстояния между боковыми стенками. Это благоприятно сказывается на работе излучателя 3, так как значительная часть энергии, отраженной от боковых стенок звуковой волны, успевает рассеяться внутри камеры. A fundamentally new orientation of the horns allows you to increase the depth of the acoustic chamber by increasing the distance between the side walls. This favorably affects the operation of the emitter 3, since a significant part of the energy reflected from the side walls of the sound wave has time to dissipate inside the chamber.

На фиг. 2 представлен предлагаемый узел АС в помещении прослушивания. Здесь узел АС используется в качестве низкочастотного блока трифонической системы, который обеспечивает широкую диаграмму направленности излучения в горизонтальной плоскости. In FIG. 2 shows the proposed speaker unit in the listening room. Here, the speaker assembly is used as a low-frequency block of the trifon system, which provides a wide radiation pattern in the horizontal plane.

Как видно из приведенного описания и графических материалов, предлагаемый узел АС по сравнению с прототипом, за счет полного использования эффективной площади диффузоров громкоговорителей и лучшего согласования их с воздушной средой, позволяет увеличить КПД, расширить динамический диапазон воспроизведения, а также благодаря принципиально новой ориентации отражательных панелей, увеличивающей расстояние между диффузором громкоговорителя и противоположной отражающей поверхностью, уменьшить мощность отраженного импульса, воздействующего на диффузор, тем самым снизить отрицательное влияние "задержанных" резонансов на качество звучания. As can be seen from the above description and graphic materials, the proposed speaker assembly is compared with the prototype, due to the full use of the effective area of the speaker cones and their better coordination with the air, it allows to increase the efficiency, expand the dynamic range of reproduction, and also thanks to a fundamentally new orientation of the reflective panels , increasing the distance between the speaker cone and the opposite reflective surface, reduce the power of the reflected pulse, pressure on the diffuser, thereby reducing the negative effect of “delayed” resonances on sound quality.

Claims

1. The speaker system, comprising a housing with sound reflection means made in the form of a panel inclined to the base of the housing and mounted on it, on which a first speaker of an acoustic emitter is installed, characterized in that an additional angle inclined to the base and fixed thereto panel is inserted into the sound reflection means moreover, the sound reflection means together with the walls of the body forms horns connecting the acoustic emitter with the surrounding space by means of two outlet openings.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the second loudspeaker of the acoustic emitter is mounted on an additional panel of the sound reflection means, one loudspeaker directed by the diffuser inside the housing and the other outward, while the sound reflection panels are fixed to the base of the housing along the axis of symmetry of its common base side.