RU2292128C1

RU2292128C1 - Device for high quality reproduction of sound

Info

Publication number: RU2292128C1
Application number: RU2005116774/28A
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Воженин (RU); Иван Иванович Воженин; Иван Никитич Воженин (RU); Иван Никитич Воженин
Original assignee: Иван Иванович Воженин
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2007-01-20

Abstract

FIELD: acoustic engineering, namely, engineering of devices for reproduction of sound.

SUBSTANCE: device for high quality sound reproduction includes a source of sound and unit for adjusting sound pressure, positioned inside a body with sound-reflective surface. Unit for adjusting sound pressure in the body is made in form of sound-absorbing element, including system liquid - saturated steam with boundary, formed on developed surface of heat accumulator, while aforementioned liquid - saturated steam system is pressurized. Device also contains chamber isolated from environment, provided with heat exchanger and connected to sound absorption chamber with possible movement of gases from sound absorption chamber into additional chamber and return of condensed gases into sound absorption chamber. Device may additionally be provided with evaporator, positioned in the sound absorption chamber in the area where it is connected to additional chamber.

EFFECT: increased sound quality, increased service life of device.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к акустической технике, а именно к области звуковоспроизводящих устройств, и может быть использовано при воспроизведении звуков, особенно в области низких частот, в частности, при изготовлении звуковых колонок, акустических систем, безэховых камер и других приборов, обеспечивающих высококачественное воспроизведение звука.The invention relates to acoustic technology, and in particular to the field of sound reproducing devices, and can be used in reproducing sounds, especially in the field of low frequencies, in particular, in the manufacture of speakers, speakers, anechoic chambers and other devices providing high-quality sound reproduction.

Известно (US, патент 4450929) устройство для высококачественного воспроизведения звука, содержащее звукоотражающие поверхности, ограничивающие объем, в котором размещены источник звука и звукопоглощающее средство, содержащее, по меньшей мере, две камеры, в которых размещены матрицы из микроволокон и система жидкость - газ, с границей раздела, сформированной на матрицах.It is known (US patent 4450929) a device for high-quality sound reproduction, containing sound-reflecting surfaces that limit the volume in which the sound source and sound-absorbing means are located, containing at least two chambers in which the microfibre arrays and the liquid-gas system are placed, with the interface formed on the matrices.

Недостатком известного устройства следует признать малый срок службы устройства из-за отсутствия звукопрозрачных пленок с абсолютными барьерными свойствами по отношению к компонентам воздуха, в том числе и к парам воды.A disadvantage of the known device should be recognized as a short service life of the device due to the absence of soundproof films with absolute barrier properties with respect to air components, including water vapor.

Известно (RU, патент 2107949) устройство для высококачественного воспроизведения звука, содержащее громкоговоритель и узел регулировки звукового давления, размещенные в корпусе со звукоотражающей поверхностью, причем узел регулировки звукового давления выполнен в виде звукопоглощающего элемента, включающего систему жидкость - насыщенный пар с границей раздела, сформированной на развитой поверхности теплового аккумулятора, причем система жидкость - насыщенный пар с границей раздела, сформированной на развитой поверхности теплового аккумулятора, герметизирована. Используемый тепловой аккумулятор выполнен из твердого вещества, развитая поверхность которого смочена этой жидкостью, или из частично закристаллизованного расплава твердого вещества, открытая или закрытая поверхность которого смочена этой жидкостью, или выполнен из вещества с развитой поверхностью - адсорбента жидкости, насыщенного этой жидкостью. В предпочтительном варианте реализации предложено для предотвращения утечки пара герметизацию системы жидкость - насыщенный пар с термостатированной границей раздела осуществлять посредством звукопрозрачной оболочки, или посредством звукопрозрачного сильфона, или посредством газонепроницаемого корпуса и звукопрозрачной мембраны, или посредством использования корпуса и источника звука в газонепроницаемом исполнении.It is known (RU, patent 2107949) a device for high-quality sound reproduction, comprising a loudspeaker and a sound pressure adjustment unit placed in a housing with a sound-reflecting surface, the sound pressure adjustment unit being made in the form of a sound-absorbing element including a liquid-saturated vapor system with an interface formed on a developed surface of a heat accumulator, moreover, a liquid-saturated steam system with an interface formed on a developed surface of a heat accumulator oiler, sealed. The used heat accumulator is made of a solid substance, the developed surface of which is moistened with this liquid, or of a partially crystallized melt of a solid substance, the open or closed surface of which is moistened with this liquid, or made of a substance with a developed surface - an adsorbent of a liquid saturated with this liquid. In a preferred embodiment, it is proposed to prevent the leakage of steam, the sealing of the liquid - saturated steam system with a thermostated interface is carried out by means of a soundproof shell, or by means of a soundproof bellows, or by means of a gas tight housing and a soundproof membrane, or by using a body and sound source in a gas tight design.

Недостатком известного устройства следует признать недолговечность устройства из-за отсутствия звукопрозрачных пленок с абсолютными барьерными свойствами по отношению к компонентам воздуха, в том числе и к парам воды.A disadvantage of the known device should be recognized as the fragility of the device due to the absence of soundproof films with absolute barrier properties with respect to air components, including water vapor.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в повышении долговечности работы устройства.The technical problem solved by the present invention is to increase the durability of the device.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной конструкции, состоит в повышении качества звучания при длительной эксплуатации акустической системы.The technical result obtained by the implementation of the proposed design is to improve sound quality during long-term operation of the speaker system.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство для высококачественного воспроизведения звука, содержащее источник звука и узел регулировки звукового давления, размещенные в корпусе со звукоотражающей поверхностью, причем узел регулировки звукового давления в корпусе выполнен в виде звукопоглощающего элемента, включающего систему жидкость - насыщенный пар с границей раздела, сформированной на развитой поверхности теплового аккумулятора, при этом система жидкость - насыщенный пар с границей раздела, сформированной на развитой поверхности теплового аккумулятора, герметизирована, кроме того, устройство дополнительно содержит изолированную от внешней среды камеру, снабженную теплообменником и сообщенную с камерой поглощения звука с обеспечением перекачки газов из объема камеры звукопоглощения в дополнительную камеру, а также с возможностью возврата конденсированных паров в камеру поглощения звука. Обычно сообщение между камерами осуществляют посредством двух каналов, первый из которых выполнен с возможностью перекачки газов из объема камеры звукопоглощения в дополнительную камеру, а второй выполнен с возможностью возврата конденсированных паров в камеру поглощения звука. Количество каналов может быть любым и зависит в основном от величины области соприкосновения камер. В предпочтительном варианте реализации в камере поглощения звука находится испаритель, расположенный в области сообщения камеры поглощения звука и дополнительной камеры, а наиболее предпочтительно в области возврата сконденсированных паров.To achieve the specified technical result, it is proposed to use a device for high-quality sound reproduction, containing a sound source and a sound pressure adjustment unit located in a case with a sound-reflecting surface, the sound pressure adjustment unit in the case being made in the form of a sound-absorbing element including a liquid-saturated vapor system with a boundary section formed on the developed surface of the heat accumulator, while the liquid - saturated steam system with a boundary of times the case formed on the developed surface of the heat accumulator is sealed, in addition, the device further comprises a chamber isolated from the external environment, equipped with a heat exchanger and in communication with the sound absorption chamber to ensure the transfer of gases from the volume of the sound absorption chamber to the additional chamber, as well as the ability to return condensed vapors into the sound absorption chamber. Typically, communication between the cameras is carried out through two channels, the first of which is configured to pump gases from the volume of the sound absorption chamber to an additional chamber, and the second is configured to return condensed vapors to the sound absorption chamber. The number of channels can be any and depends mainly on the size of the area of contact of the cameras. In a preferred embodiment, an evaporator is located in the sound absorption chamber located in the communication region of the sound absorption chamber and the secondary chamber, and most preferably in the region of condensed vapor return.

Поскольку в настоящее время звукопрозрачных пленок с абсолютными барьерными свойствами по отношению к компонентам воздуха нет, сложно защитить объем акустической системы от газов, составляющих воздух, прежде всего от паров воды.Since there are currently no translucent films with absolute barrier properties with respect to air components, it is difficult to protect the volume of the speaker system from the gases that make up the air, primarily from water vapor.

Появление в герметизированной камере звукопоглощения посторонних газов даже в малых количествах снижает амплитудно-частотную характеристику на низких частотах. Так 2...3% посторонних газов снижает амплитудно-частотную характеристику в области 20-25 Гц на 3 дБ. Следовательно, возникает необходимость удаления из герметизированной камеры звукопоглощения проникающих из атмосферы газов.The appearance in the sealed chamber of sound absorption of foreign gases even in small quantities reduces the amplitude-frequency characteristic at low frequencies. So 2 ... 3% of extraneous gases reduces the amplitude-frequency characteristic in the range of 20-25 Hz by 3 dB. Therefore, it becomes necessary to remove sound absorption of gases from the atmosphere from the sealed chamber.

Для этого предложено использовать дополнительную герметизированную камера с диффузионным механизмом перекачки газов из объема звукопоглощения в дополнительную камеру, для чего в этой дополнительной камере температура должна быть ниже температуры испарения рабочей жидкости, и она должна быть соединена с камерой поглощения звука, в наиболее предпочтительном варианте - двумя каналами: одним для засасывания газов из объема поглощения звука, вторым для возврата конденсированных паров в камеру поглощения звука, более точно в испаритель этой камеры.For this purpose, it was proposed to use an additional sealed chamber with a diffusion mechanism for pumping gases from the sound absorption volume into an additional chamber, for which the temperature in this additional chamber should be lower than the temperature of the working fluid evaporation, and it should be connected to the sound absorption chamber, in the most preferred embodiment, two channels: one to suck in gases from the sound absorption volume, the second to return condensed vapors to the sound absorption chamber, more precisely to the evaporator oh camera.

По мере накопления посторонних газов температура в дополнительной камере должна понижаться, т.к. суммарное давление в дополнительной камере меньше, чем в камере поглощения звука, для обеспечения диффузионной перекачки из камеры поглощения звука в дополнительную камеру, а температура при этом должна соответствовать порционному давлению рабочего газа.As the accumulation of extraneous gases, the temperature in the additional chamber should decrease, because the total pressure in the additional chamber is less than in the sound absorption chamber to ensure diffusion pumping from the sound absorption chamber to the additional chamber, and the temperature must correspond to the portioning pressure of the working gas.

Скорость перемещения газов между корпусом и дополнительной камерой будет соответствовать разности давлений в этих камерах или, в конечном счете, разности их температур. Длительность эффективного функционирования этого технического решения будет пропорциональна объему дополнительной камеры, достижимой разности температур между камерами, и обратно пропорциональна скорости натекания атмосферных газов в камеру звукопоглощения.The speed of gas movement between the housing and the additional chamber will correspond to the pressure difference in these chambers or, ultimately, to the difference in their temperatures. The duration of the effective functioning of this technical solution will be proportional to the volume of the additional chamber, the achievable temperature difference between the chambers, and inversely proportional to the rate of leakage of atmospheric gases into the sound absorption chamber.

Как указано ранее, в качестве теплового аккумулятора может быть использовано твердое вещество, развитая поверхность которого смочена используемой жидкостью. Также в качестве теплового аккумулятора может быть использована и сама жидкость системы. В этом случае формирование развитой поверхности границы раздела жидкость - насыщенный пар осуществляют посредством вещества - адсорбента жидкости, насыщенного ею.As indicated earlier, a solid substance can be used as a heat accumulator, the developed surface of which is moistened with the liquid used. Also, the system fluid itself can be used as a heat accumulator. In this case, the formation of a developed surface of the liquid – saturated vapor interface is carried out by means of a substance, the adsorbent of a liquid saturated with it.

Герметизация системы жидкость - насыщенный пар с границей раздела на поверхности теплового аккумулятора может быть осуществлена посредством звукопрозрачных: оболочки, сильфона, мембраны, или посредством корпуса и источника звука в газонепроницаемом исполнении.Sealing the liquid - saturated steam system with a boundary on the surface of the heat accumulator can be carried out using soundproof: shell, bellows, membrane, or through the housing and sound source in a gas-tight design.

Известно, что давление насыщенного пара над жидкостью в замкнутом объеме зависит только от температуры системы. Увеличение давления насыщенного пара приводит к переходу его части в жидкую фазу, и наоборот, уменьшение - к испарению части жидкости, поэтому граница раздела жидкость - насыщенный пар с фиксированной температурой является практически идеальным поглотителем любого отклонения давления от термодинамически равновесного, в частности, давления звукового поля. Вместе с тем конденсация и испарение жидкости сопровождаются отдачей или поглощением тепла, следовательно, изменением температуры этой границы. Вышеизложенное обуславливает необходимость термостатирования этой границы при использовании фазового перехода пар - жидкость в качестве поглотителя звукового поля в корпусе.It is known that the pressure of saturated vapor over a liquid in a closed volume depends only on the temperature of the system. An increase in the pressure of saturated vapor leads to the transition of its part to the liquid phase, and vice versa, a decrease to evaporation of part of the liquid, therefore, the liquid – saturated vapor interface with a fixed temperature is an almost ideal absorber of any deviation of pressure from thermodynamically equilibrium, in particular, sound field pressure . At the same time, condensation and evaporation of the liquid are accompanied by the release or absorption of heat, therefore, a change in the temperature of this boundary. The foregoing necessitates thermostating of this boundary when using the phase transition of the vapor - liquid as an absorber of the sound field in the housing.

Граница раздела жидкость - насыщенный пар образована на поверхности теплового аккумулятора смачиванием его поверхности за счет конденсации или сил адгезии.The liquid – saturated vapor interface is formed on the surface of a heat accumulator by wetting its surface due to condensation or adhesion forces.

На фиг.1 представлено устройство для высококачественного воспроизведения звука по данному изобретению (предпочтительный вариант реализации); на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика излучения устройства, при этом на фиг.1 использованы следующие обозначения: герметичный корпус 1, образованный звукоотражающими поверхностями, ограничивающими замкнутый объем, источник звука 2, узел регулировки звукового давления в корпусе, включающий тепловой аккумулятор 3, поверхность которого покрыта конденсирующим паром, испаряющаяся жидкость 4, насыщенный пар с газом 5, газонепроницаемая звукопрозрачная мембрана 6, дополнительная камера 7, теплообменник 8, канал 9 перекачки паров, канал 10 возврата конденсата.Figure 1 shows a device for high-quality sound reproduction according to this invention (preferred embodiment); figure 2 is the amplitude-frequency characteristic of the radiation of the device, while figure 1 uses the following notation: a sealed enclosure 1 formed by sound-reflecting surfaces that limit the closed volume, the sound source 2, the unit for adjusting the sound pressure in the housing, including a heat accumulator 3, the surface of which is covered with condensing vapor, evaporating liquid 4, saturated steam with gas 5, gas-tight sound-transparent membrane 6, additional chamber 7, heat exchanger 8, vapor transfer channel 9, channel 10 return condensate.

Устройство работает следующим образом. Звуковое поле от источника звука 2, расположенного в корпусе 1, через звукопрозрачную мембрану 6 распространяется в среде насыщенного пара 5. Достигнув границы раздела жидкость - насыщенный пар, сформированной на поверхности теплового аккумулятора 3 путем смачивания его поверхности конденсатом за счет разности температур жидкости 4 и теплового аккумулятора 3, звуковые колебания поглощаются на этой границе раздела, насыщенный пар, проходя через канал 9 в дополнительную камеру 7, будет конденсироваться на теплообменнике, в качестве которого могут быть использованы стенки дополнительной камеры 7, охлаждаемые снаружи окружающим воздухом, при этом конденсат через канал 10 возвращается в корпус 1.The device operates as follows. The sound field from the sound source 2, located in the housing 1, propagates through the soundproof membrane 6 in the medium of saturated steam 5. Having reached the interface between liquid and saturated steam formed on the surface of heat accumulator 3 by wetting its surface with condensate due to the temperature difference between liquid 4 and heat battery 3, sound vibrations are absorbed at this interface, saturated steam passing through channel 9 into additional chamber 7 will condense on the heat exchanger, as Oguta be used additional chamber wall 7 cooled by outside ambient air, the condensate is returned via conduit 10 to the casing 1.

Устройство в соответствии с изобретением реализовано в образце, состоящем из герметичного корпуса объемом 2 дм³, в отверстие передней стенки которого вмонтирован стандартный громкоговоритель с диффузором диаметром 200 мм, отделенный от остальной части объема звукопрозрачной мембраной, тепловой аккумулятор в форме радиатора из вертикальных алюминиевых пластин был прикреплен к потолку корпуса, на дне корпуса размещалась испаряемая жидкость - с погруженным в нее испарителем.The device in accordance with the invention is implemented in a sample consisting of a 2 dm ³ sealed enclosure, a standard loudspeaker with a diffuser of 200 mm in diameter, separated from the rest of the volume by a transparent membrane, mounted in a hole in the front wall, a heat accumulator in the form of a radiator made of vertical aluminum plates attached to the ceiling of the body, the bottom of the body housed an evaporated liquid - with an evaporator immersed in it.

Результаты эксперимента иллюстрируются графиком на фиг.2: кривая 1 получена при использовании узла звукопоглощения, кривая 2 - без него.The results of the experiment are illustrated in the graph in figure 2: curve 1 is obtained using the sound absorption unit, curve 2 without it.

В качестве материала для звукопрозрачной мембраны удовлетворяют лавсановые, LCP, EVAL пленки.As a material for a translucent membrane, lavsan, LCP, EVAL films satisfy.

В качестве жидкостей предпочтительно могут быть использованы предельные углеводородные соединения, а также фреоны, достаточно безопасные в эксплуатации и пригодные для использования в широком интервале температуре.Preferred hydrocarbon fluids, as well as freons, are sufficiently safe to operate and suitable for use over a wide temperature range as liquids.

Устройство для высококачественного воспроизведения звука не имеет ограничений на габариты и форму, на температурные условия использования, на величину звукового давления, обеспечивает высокий уровень поглощения звуковых колебаний. Оно значительно проще в части аппаратурной реализации по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения. В силу отмеченных преимуществ устройство для высококачественного воспроизведения звука в соответствии с изобретением получит широкое использование в современной электронной технике, обеспечивающей высококачественное воспроизведение звука.A device for high-quality sound reproduction has no restrictions on dimensions and shape, on temperature conditions of use, on the value of sound pressure, provides a high level of absorption of sound vibrations. It is much simpler in terms of hardware implementation compared to known devices of a similar purpose. Due to the noted advantages, the device for high-quality sound reproduction in accordance with the invention will be widely used in modern electronic technology that provides high-quality sound reproduction.

Claims

1. A device for high-quality sound reproduction, comprising a sound source and a sound pressure adjustment unit located in a housing with a sound-reflecting surface, the sound pressure adjustment unit in the housing being made in the form of a sound-absorbing element including a liquid-saturated vapor system with an interface formed on a developed the surface of the heat accumulator, while the liquid - saturated steam system with an interface formed on the developed surface of the heat accumulator germ It is characterized by the fact that it further comprises a chamber isolated from the external environment, equipped with a heat exchanger and communicated with the sound absorption chamber with the possibility of moving gases from the sound absorption chamber to the additional chamber and returning the condensed vapors to the sound absorption chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises an evaporator in the sound absorption chamber located in the communication area of the sound absorption chamber and the additional camera.