RU2086074C1

RU2086074C1 - Acoustic system

Info

Publication number: RU2086074C1
Application number: RU95110711A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Гроссман
Original assignee: Сергей Юрьевич Гроссман
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: audio equipment. SUBSTANCE: device has housing, low-frequency loud speaker which has diffuser which is mounted in housing, sound reflector which is shaped as sphere and which is located in opposite to front surface of diffuser and spaced from it. Its base is attached to inner side of frontal side of housing along inner radius of its axial hole. Loud speaker is mounted around diffuser edge in hole of hemispheric wall of housing. EFFECT: increased functional capabilities. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к акустической технике, в частности к акустическим колонкам звуковоспроизводящей аппаратуры и может быть использовано преимущественно для выполнения низкочастотной части акустических колонок. The invention relates to acoustic technology, in particular to acoustic speakers of sound reproducing equipment and can be used mainly to perform the low-frequency part of the acoustic speakers.

Известна акустическая колонка в виде прямоугольного ящика, на лицевой панели которого расположен блок громкоговорителей, состоящий из среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей в верхней части панели и низкочастотного громкоговорителя в нижней части [1]
Ее недостатками являются низкий КПД, связанный с излучением громкоговорителями звуковых волн непосредственно в открытое пространство и обусловленный несогласованностью высокого механического сопротивления подвижной головки громкоговорителя с низким сопротивлением открытой воздушной среды, а также значительное искажение частотных характеристик из-за внутренних резонансов параллельных стенок корпуса колонки.A known speaker in the form of a rectangular box, on the front panel of which is a loudspeaker unit, consisting of a mid-frequency and high-frequency speakers in the upper part of the panel and a low-frequency speaker in the lower part [1]
Its disadvantages are low efficiency associated with the emission of sound waves by loudspeakers directly into open space and due to inconsistency of the high mechanical resistance of the moving head of the loudspeaker with low resistance to open air, as well as significant distortion of frequency characteristics due to internal resonances of the parallel walls of the speaker casing.

Известна акустическая колонка, в которой повышение равномерности частотной характеристики и повышение КПД головки громкоговорителя достигается за счет выполнения корпуса сферической формы. При этом звуковые волны, возникающие внутри корпуса, возбуждают его колебания, и он излучает звуковую энергию. Обеспечиваемая сферой плавность прилегающей к диффузору поверхности корпуса значительно ослабляет эффект дифракции [2]
Недостаток данной колонки заключается в том, что ее диаграмма направленности имеет сферическую форму, т.е. является всенаправленной. Это снижает эффективность восприятия и обусловливает специфические условия применения, например, в центре зала дискотеки.A well-known speaker in which increasing the uniformity of the frequency response and increasing the efficiency of the loudspeaker head is achieved by performing a spherical body. At the same time, sound waves that arise inside the body excite its vibrations, and it emits sound energy. The smoothness of the housing surface adjacent to the diffuser provided by the sphere significantly reduces the diffraction effect [2]
The disadvantage of this column is that its radiation pattern has a spherical shape, i.e. is omnidirectional. This reduces the effectiveness of perception and determines the specific conditions of use, for example, in the center of the disco hall.

Прототипом изобретения является акустическая колонка, содержащая корпус, громкоговоритель с диффузором, установленный в корпусе и звукоотражатель, установленный напротив фронтальной поверхности [3]
Недостатком этой колонки является низкий КПД и неравномерность частотной характеристики.The prototype of the invention is an acoustic column containing a housing, a loudspeaker with a diffuser mounted in the housing and a sound reflector mounted opposite the front surface [3]
The disadvantage of this column is the low efficiency and uneven frequency response.

Техническим результатом использования изобретения является повышение КПД, направленности излучения и равномерности частотной характеристики. The technical result of using the invention is to increase the efficiency, directivity of the radiation and the uniformity of the frequency response.

Результат достигается за счет выполнения корпуса с кольцевым отверстием на фронтальной стенке и перегородкой в форме полусферы; громкоговоритель выполнен низкочастотным и установлен по кромке диффузора в отверстии перегородки корпуса, а звукоотражатель имеет форму полусферы, основание которой закреплено на внутренней стороне фронтальной стенки корпуса по внутреннему радиусу ее кольцевого отверстия. The result is achieved by performing a housing with an annular hole on the front wall and a hemispherical partition; the loudspeaker is made low-frequency and is installed along the edge of the diffuser in the hole of the partition wall of the housing, and the sound reflector has the shape of a hemisphere, the base of which is fixed to the inner side of the front wall of the housing along the inner radius of its annular hole.

При этом центральные оси звукоотражателя, перегородки корпуса и громкоговорителя могут совпадать, а зазор между звукоотражателем и перегородкой не являться постоянным. Кроме того, в колонку могут быть введены среднечастотный и высокочастотный громкоговорители с диффузорами, установленные внутри звукоотражателя, причем диффузоры этих громкоговорителей расположены в соответствующих отверстиях на фронтальной стенке корпуса. In this case, the central axes of the sound reflector, the partition walls of the housing and the loudspeaker may coincide, and the gap between the sound reflector and the partition may not be constant. In addition, mid-frequency and high-frequency loudspeakers with diffusers installed inside the sound reflector can be introduced into the column, and the diffusers of these loudspeakers are located in the corresponding holes on the front wall of the housing.

В колонке по крайней мере фронтальная стенка корпуса может быть выполнена округлой. In the column, at least the front wall of the housing may be rounded.

Зазор между перегородкой корпуса и звукоотражателем является лабиринтом, по которому распространяются излучаемые диффузором звуковые волны. При этом за счет плавных переходов поверхностей этих элементов и отсутствия каких-либо углов и выступов, в частности, в месте подвески диффузора, предотвращается дифракция и обусловленные дифракцией нелинейные искажения низших звуковых частот, обеспечивается повышенная равномерность частотной характеристики. The gap between the partition wall and the sound reflector is a maze through which sound waves emitted by the diffuser propagate. Moreover, due to the smooth transitions of the surfaces of these elements and the absence of any angles and protrusions, in particular, in the place of the suspension of the diffuser, diffraction and nonlinear distortions of lower sound frequencies caused by diffraction are prevented, and increased frequency response uniformity is ensured.

Лабиринт является воздушной полостью, обеспечивающей повышенное сопротивление воздушной среды, что уменьшает несогласованность высокого механического сопротивления подвижной головки и сопротивления воздушной среды и повышает КПД громкоговорителя. The labyrinth is an air cavity providing increased air resistance, which reduces the inconsistency of the high mechanical resistance of the moving head and air resistance and increases the efficiency of the loudspeaker.

Наличие кольцевого отверстия на фронтальной стенке корпуса, являющегося выходом лабиринта, обеспечивает повышенную направленность излучения звуковых волн. The presence of an annular hole on the front wall of the housing, which is the exit of the maze, provides an increased directivity of the emission of sound waves.

Совпадение центральных осей звукоотражателя, перегородки корпуса и низкочастотного громкоговорителя при непостоянстве зазора между звукоотражателем и перегородкой исключает образование параллельных друг другу сферических кривых и предотвращает образование резонанса, характерного для параллельных поверхностей. The coincidence of the central axes of the sound reflector, the partition wall of the enclosure and the low-frequency speaker when the gap between the sound reflector and the partition is not constant excludes the formation of spherical curves parallel to each other and prevents the formation of resonance characteristic of parallel surfaces.

Выполнение акустической колонки с разделенной низкочастотной и высокочастотной частями и размещение среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей в полусфере звукоотражателя оптимизирует компановочные решения акустической системы и исключает взаимное воздействие ее элементов друг на друга. The implementation of the speaker with separated low-frequency and high-frequency parts and the placement of mid-frequency and high-frequency speakers in the hemisphere of the sound reflector optimizes the layout of the speaker system and eliminates the mutual influence of its elements on each other.

Выполнение фронтальной стенки корпуса колонки округлой позволяет повысить КПД громкоговорителя и снизить вероятность резонанса стенок корпуса. Звуковые волны внутри корпуса воздействуют преимущественно на фронтальную стенку, вызывая ее колебания с излучением звуковой энергии. При этом непараллельность фронтальной стенки к другим стенкам корпуса предотвращает возникновение резонанса на этих стенках под воздействием ее колебаний. The implementation of the front wall of the round speaker housing allows you to increase the efficiency of the speaker and reduce the likelihood of resonance of the housing walls. Sound waves inside the body act primarily on the front wall, causing it to oscillate with the emission of sound energy. Moreover, the non-parallelism of the front wall to other walls of the body prevents the occurrence of resonance on these walls under the influence of its vibrations.

На фиг. 1 показана акустическая колонка, общий вид; на фиг.2 - акустическая колонка, продольный разрез; на фиг.3 принципиальная схема акустической системы при условном размещении громкоговорителя в центре перегородки корпуса; на фиг. 4 схема лабиринта с непараллельными стенками при взаимном смещении центров, образующих его полусферических элементов. In FIG. 1 shows an acoustic column, general view; figure 2 is an acoustic column, a longitudinal section; figure 3 is a schematic diagram of an acoustic system with conditional placement of a loudspeaker in the center of the partition wall of the housing; in FIG. 4 is a diagram of a labyrinth with non-parallel walls with a mutual displacement of the centers forming its hemispherical elements.

Акустическая колонка содержит корпус 1 с плоскими боковыми 2, тыльной 3 и округлой фронтальной 4 стенками. Внутри корпуса размещен низкочастотный громкоговоритель 5 с диффузором 6, звукоотражатель в форме полусферы 7, установленный напротив фронтальной поверхности диффузора 6 с зазором относительно нее, перегородка корпуса в форме полусферы 8, имеющая отверстие, в котором по кромке раскрыва 9 диффузора 6 установлен громкоговоритель 5. Ограниченное звукоотражателем и перегородкой пространство имеет форму полусферического лабиринта, входным отверстием которого является отверстие в перегородке, где установлен диффузор 6, а выходным кольцевое отверстие на фронтальной стенке 4 корпуса. Громкоговоритель 5 расположен на тыльной стороне полусферической перегородки, а основание полусферы звукоотражателя 7 закреплено на внутренней стороне фронтальной стенки 4 корпуса. Низкочастотный громкоговоритель 5 и лабиринт 10 образуют низкочастотную часть акустической колонки. Высокочастотная часть акустической колонки образована среднечастотным и высокочастотным громкоговорителями 12 и 13, установленными в полусфере звукоотражателя 7. Диффузоры громкоговорителей 12 и 13 выходят наружу через отверстия во фронтальной стенке колонки. The speaker contains a housing 1 with a flat side 2, rear 3 and a rounded front 4 walls. A low-frequency loudspeaker 5 with a diffuser 6, a half-sphere-shaped sound reflector 7 mounted opposite the front surface of the diffuser 6 with a gap relative to it, a partition wall in the form of a hemisphere 8, having a hole in which a loudspeaker 5 is installed along the edge of the opening 9 of the diffuser 6, is placed inside the housing. the sound reflector and the partition, the space has the form of a hemispherical labyrinth, the inlet of which is the hole in the partition where the diffuser 6 is installed, and the output from a hole on the front wall 4 of the housing. The loudspeaker 5 is located on the back of the hemispherical partition, and the base of the hemisphere of the sound reflector 7 is fixed on the inner side of the front wall 4 of the housing. The woofer 5 and the labyrinth 10 form the low-frequency part of the speaker. The high-frequency part of the speaker is formed by mid-frequency and high-frequency speakers 12 and 13 installed in the hemisphere of the sound reflector 7. Diffusers of the speakers 12 and 13 go out through openings in the front wall of the speaker.

Центральные оси звукоотражателя 7, перегородки 8 и громкоговорителя 5 совпадают. При этом предпочтительный вариант выполнения (фиг.4) предполагает расположение центров образующих полусферических элементов на этой оси со сдвигом друг относительно друга таким образом, что эти элементы не имеют параллельных друг другу поверхностей. Эту непараллельность обеспечивают изменением радиуса R₁ полусферы звукоотражателя без изменения радиуса R₂ окружности, проходящей через кромки раскрыва диффузора с сохранением расстояния между вершинами полусфер А. Расстояние между вершинами зависит от типа громкоговорителя и может быть привязано к радиусу R окружности раскрыва диффузора. Определенное расчетным путем оптимальное расстояние А составляет А 0,618R.The Central axis of the sound reflector 7, the partition 8 and the loudspeaker 5 are the same. Moreover, the preferred embodiment (figure 4) involves the location of the centers of the forming hemispherical elements on this axis with a shift relative to each other so that these elements do not have parallel surfaces to each other. This non-parallelism is provided by changing the radius R _{1 of the} sound reflector hemisphere without changing the radius R _{2 of the} circle passing through the edges of the diffuser aperture while maintaining the distance between the vertices of the hemispheres A. The distance between the vertices depends on the type of loudspeaker and can be tied to the radius R of the circle of the diffuser aperture. The optimal distance A determined by calculation is A 0.618R.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче электрических сигналов звуковой частоты на катушку громкоговорителя 5 возбуждение последней вызывает колебания диффузора, преобразующего электрические колебания в звуковые колебания частиц воздуха. Излучаемые диффузором звуковые волны распространяются по ограниченному, в виде полусферического лабиринта 10, пространству и, частично отражаясь от боковых стенок и поверхности звукоотражателя и огибая его, выходят наружу через кольцевое отверстие во фронтальной стенке корпуса колонки. При этом, за счет плавных переходов внутренних поверхностей и отсутствия каких-либо углов и выступов, в частности в месте подвески диффузора, предотвращается дифракция и обусловленные дифракцией нелинейные искажения на низких частотах. When applying electrical signals of sound frequency to the coil of the loudspeaker 5, the excitation of the latter causes oscillations of the diffuser, which converts electrical vibrations into sound vibrations of air particles. Sound waves emitted by the diffuser propagate through a limited space, in the form of a hemispherical labyrinth 10, and, partially reflecting from the side walls and the surface of the sound reflector and going around it, go outside through an annular hole in the front wall of the column body. In this case, due to the smooth transitions of the internal surfaces and the absence of any angles and protrusions, in particular at the place of suspension of the diffuser, diffraction and nonlinear distortions due to diffraction at low frequencies are prevented.

Claims

1. An acoustic column comprising a housing, a loudspeaker with a diffuser installed in the housing, and a sound reflector mounted opposite the front surface of the diffuser with a gap relative to it, characterized in that the housing is made with an annular hole on the front wall and has a hemisphere-shaped partition, the loudspeaker is made low-frequency and is installed along the edge of the diffuser in the hole of the partition wall of the housing, and the sound reflector has the shape of a hemisphere, the base of which is fixed on the inner side of the front Tenkai body on the inner radius of its annular opening.

2. The column according to claim 1, characterized in that the central axes of the sound reflector, the partition wall of the housing and the loudspeaker are the same, and the gap between the sound reflector and the partition is not constant.

3. The column according to claim 1, characterized in that mid-frequency and high-frequency loudspeakers with diffusers installed inside the sound reflector are introduced into it, and the diffusers of these loudspeakers are located in the corresponding holes on the front wall of the housing.

4. The column according to claim 1 or 2, characterized in that at least the front wall of the housing is rounded.