RU2756167C1 - Acoustic system - Google Patents
Acoustic system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756167C1 RU2756167C1 RU2020139971A RU2020139971A RU2756167C1 RU 2756167 C1 RU2756167 C1 RU 2756167C1 RU 2020139971 A RU2020139971 A RU 2020139971A RU 2020139971 A RU2020139971 A RU 2020139971A RU 2756167 C1 RU2756167 C1 RU 2756167C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- head
- closed
- open
- speaker system
- type speaker
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Заявляемое изобретение относится к области электроакустики и может быть использовано для озвучивания помещений и в бытовой электроакустической аппаратуре.The claimed invention relates to the field of electroacoustics and can be used for sounding rooms and in household electroacoustic equipment.
Уровень техникиState of the art
В зависимости от типа акустического оформления акустические системы делятся на системы с открытым акустическим оформлением, закрытым акустическим оформлением, с фазоинверторным оформлением, с акустическим лабиринтом и так далее.Depending on the type of acoustic design, acoustic systems are divided into systems with open acoustic design, closed acoustic design, bass reflex design, acoustic labyrinth, and so on.
Системы открытого типа применяются достаточно давно, но у этих систем есть определенные ограничения, которые не дают им возможности широко их использовать в системах высококачественного звучания, поскольку, чтобы обеспечить комфортное звучание низких частот, без которых современный потребитель уже не представляет звуковоспроизведение, такие системы имеют большие габариты.Open-type systems have been used for a long time, but these systems have certain limitations that prevent them from being widely used in high-quality sound systems, since in order to provide comfortable sounding of low frequencies, without which the modern consumer no longer imagines sound reproduction, such systems have large dimensions.
Известна акустическая система с открытым акустическим оформлением (далее АС открытого типа) (В.К. Иофе, М.В. Лизунков. «Бытовые акустические системы». Стр. 34, рис. 28. Опубликовано 1984 г.) [1]. В известной АС открытого типа (фиг. 1) задняя сторона звукоизлучающей поверхности диффузора электродинамической головки прямого излучения (далее головка) не изолирована акустически от передней. В качестве открытого оформления применяется плоский экран (щит), либо ящик, обычно имеющий форму параллелепипеда без задней стенки (В.К. Иофе, М.В. Лизунков. «Бытовые акустические системы», стр. 41, рис. 36) [1]. Известная АС состоит из головки и открытого акустического оформления, например щита с отверстием в котором закреплена головка. Достоинством известной АС является простота и отсутствие явления повышения основной резонансной частоты головки после её установки в такую АС. Недостатком АС открытого типа является её большие габариты, причем, чем ниже требуемая граница воспроизводимых частот, тем больше должны быть её габариты. Например, для воспроизведения без ослабления звука частотой 50 Гц, длина волны которого равна λ1 = 6.8 м, необходимо, чтобы сторона щита была не менее 0.5λ1 = 3.4 м. Если же сторона щита меньше 0.5λ1, то приходящие, благодаря явлению дифракции, в точку пространства, где находится слушатель, прямая и обратная (от передней и задней стороны диффузора) волны, взаимодействуя одна с другой, благодаря интерференции, будут взаимно уничтожаться, и уровень звукового давления на этих частотах будет частично или полностью снижен. Причем степень такого снижения будет тем больше, чем сторона щита меньше 0.5λ1. При этом вместо того, чтобы возбуждать звуковые волны в окружающем пространстве, АС будет «перегонять» воздух с одной своей стороны на другую. Этот эффект называется акустическим коротким замыканием. Он проявляется на частотах, для которых размер стороны щита меньше 0.5λ1. Для исключения эффекта акустического короткого замыкания АС с расширенным в область низших частот звукового диапазона (30-50 Гц) должна иметь большие габариты (3-5 м). Это является основным недостатком известной АС [1].Known acoustic system with an open acoustic design (hereinafter referred to as an open-type speaker) (VK Iofe, MV Lizunkov. "Household acoustic systems". Page 34, Fig. 28. Published in 1984) [1]. In the known open-type speaker system (Fig. 1), the rear side of the sound-emitting surface of the diffuser of the electrodynamic head of direct radiation (hereinafter referred to as the head) is not acoustically isolated from the front. As an open design, a flat screen (shield) or a box, usually in the shape of a parallelepiped without a back wall, is used (VK Iofe, MV Lizunkov. "Household acoustic systems", p. 41, Fig. 36) [1 ]. The known speaker consists of a head and an open acoustic design, for example, a shield with a hole in which the head is fixed. The advantage of the well-known speaker is the simplicity and the absence of the phenomenon of increasing the main resonant frequency of the head after its installation in such an speaker. The disadvantage of an open-type speaker system is its large dimensions, and the lower the required reproducible frequency limit, the larger its dimensions should be. For example, to reproduce without attenuation of sound with a frequency of 50 Hz, the wavelength of which is λ 1 = 6.8 m, it is necessary that the side of the shield is at least 0.5λ 1 = 3.4 m. If the side of the shield is less than 0.5λ 1 , then the incoming, due to the phenomenon diffraction, to the point in space where the listener is located, forward and backward (from the front and back sides of the diffuser) waves interacting with one another due to interference will mutually cancel, and the sound pressure level at these frequencies will be partially or completely reduced. Moreover, the degree of such a decrease will be the greater, the side of the shield is less than 0.5λ 1 . In this case, instead of exciting sound waves in the surrounding space, the speaker will "distill" the air from one side to the other. This effect is called acoustic short circuit. It manifests itself at frequencies for which the side of the shield is less than 0.5λ 1 . To exclude the effect of an acoustic short circuit, the speaker with an extended audio range (30-50 Hz) should have large dimensions (3-5 m). This is the main disadvantage of the well-known AS [1].
Известны акустические системы АС с закрытым акустическим оформлением (В.К. Иофе, М.В. Лизунков. «Бытовые акустические системы», cтр. 42, рис. 37) [1], в которых отсутствует акустическое короткое замыкание, т.к. исключается выход в окружающее АС пространство звуковой волны, излучаемой задней стороной диффузора её головки. Основным недостатком АС с закрытым акустическим оформлением является то, что упругость находящегося в закрытом ящике такой АС объема воздуха складывается с упругостью подвижной системы головки и повышает её основную резонансную частоту, сужая таким образом рабочую полосу АС со стороны низших частот. Known speaker systems with closed acoustic design (VK Iofe, MV Lizunkov. "Household acoustic systems", p. 42, Fig. 37) [1], in which there is no acoustic short circuit, tk. the exit into the space of the sound wave emitted by the rear side of the diffuser of its head is excluded. The main disadvantage of a speaker with a closed acoustic design is that the elasticity of the air volume in a closed box of such an speaker adds up with the elasticity of the moving head system and increases its fundamental resonant frequency, thus narrowing the working band of the speaker from the lower frequencies.
Устранение акустического короткого замыкания в АС при создании простого и энергетически эффективного устройства АС с открытым акустическим оформлением, практически без потерь звуковой энергии, является в настоящее время важной и нерешенной проблемой.Elimination of acoustic short circuit in the speaker when creating a simple and energy efficient speaker device with open acoustic design, practically without loss of sound energy, is currently an important and unsolved problem.
Проблемы создания АС открытого типа описаны, например, в статье «Открытая акустика. Открывая заново». Интернет-ресурс http://www.salonav.com/arch/2016/05/otkrytaya-akustika.htm. (Размещено 12.05.2016 г.). В публикации говорится о том, что поднятая тема непростая и слабо освещена в литературе. При конструировании приходится руководствоваться эмпирическими расчетами и результатами бесконечных экспериментов и прослушиваний.The problems of creating an open speaker system are described, for example, in the article “Open acoustics. Reopening ”. Internet resource http://www.salonav.com/arch/2016/05/otkrytaya-akustika.htm. (Posted on 05/12/2016). The publication says that the raised topic is not easy and poorly covered in the literature. When designing, you have to be guided by empirical calculations and the results of endless experiments and listening.
Из источника https://volgograd.pult.ru/product/napolnaya-akustika-pure-audio-project-trio-15-tb (Опубликовано 5 июня 2018 г.) известна акустическая система открытого типа: напольная акустика Pure Audio Project Trio 15 TB.From the source https://volgograd.pult.ru/product/napolnaya-akustika-pure-audio-project-trio-15-tb (Published on June 5, 2018) an open-type speaker system is known: floor acoustics Pure Audio Project Trio 15 TB.
Все модели Trio15 и конфигурации основаны на эксклюзивной, тщательно разработанной открытой раме с лучшими аудиокомпонентами. С момента начала продаж, Trio15TB (с динамиками Tang Band W8-1808 и Eminence Alpha15a) была высоко оценена клиентами и СМИ. Новая алюминиевая рама тщательно спроектирована, отличается отсутствием вибрации и легкостью транспортировки и монтажа. Два НЧ-динамика размером 15", разработанные специально для открытой системы с модульной архитектурой.All Trio15 models and configurations are based on an exclusive, carefully designed open frame with the best audio components. Since its inception, the Trio15TB (with Tang Band W8-1808 and Eminence Alpha15a speakers) has been highly praised by customers and the media. The new aluminum frame is carefully designed to be vibration-free and easy to transport and install. Two 15 "woofers designed specifically for an open system with a modular architecture.
ХарактеристикиSpecifications
Чувствительность, дБ/Вт/м: 93.Sensitivity, dB / W / m: 93.
Частотный диапазон: 36Hz - 20,000Hz.Frequency Response: 36Hz - 20,000Hz.
Сопротивление: от 3,5 до 8 Ом.Resistance: 3.5 to 8 ohms.
Усилитель номинальное сопротивление: 8 Ом. Amplifier nominal impedance: 8 ohms.
Рекомендуемые усилители: 3,5 Вт (Tubes SE) и выше (Tubes, Solid State, Class D).Recommended Amplifiers: 3.5W (Tubes SE) and above (Tubes, Solid State, Class D).
Количество головок 3.Number of
Головки:Heads:
OB-A15se, OB-A15neo.OB-A15se, OB-A15neo.
ТБ W8-1808, Beyma TPL150 / Н, ESS Heil AMT 1.TB W8-1808, Beyma TPL150 / H, ESS Heil AMT 1.
Основными недостатками системы Trio15 являются ее высокая стоимость, сложность и необходимость использования специальных головок.The main disadvantages of the Trio15 system are its high cost, complexity and the need for special heads.
У всех предлагаемых на рынке акустических систем открытого типа в низкочастотном диапазоне наблюдается значительный спад отдачи из-за возникающего именно на низких частотах (от 20 до 300 Гц) акустического замыкания. Для увеличения отдачи в НЧ диапазоне производители вынуждены устанавливать несколько головок на щите и увеличивать площадь щита, что принципиально все равно не решает задачу устранения акустического замыкания и увеличивает габариты. Для уменьшения акустических искажений и расширения диапазона воспроизводимых частот в низкочастотную область применяют «системы с лабиринтом», например: «Акустическая система» (Патент США № 4,930,596, Loudspeaker system, 05.06, 1990, класс США: 181/152, МПК: H04R1/28) ; или «системы с фазоинвертором», например: патент США № 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996, класс США: 381/338, МКИ H04R 1/34, H04R 1/32) и другие конструкции акустического оформления.All open-type acoustic systems offered on the market in the low-frequency range have a significant drop in recoil due to the acoustic short-circuit that occurs precisely at low frequencies (from 20 to 300 Hz). To increase the output in the low-frequency range, manufacturers are forced to install several heads on the shield and increase the shield area, which fundamentally still does not solve the problem of eliminating the acoustic circuit and increases the dimensions. To reduce acoustic distortion and expand the range of reproducible frequencies in the low-frequency region, "systems with a labyrinth" are used, for example: "Acoustic system" (US Patent No. 4,930,596, Loudspeaker system, 05.06, 1990, US class: 181/152, IPC: H04R1 / 28 ); or "bass reflex systems", for example: US Patent No. 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996, USA class: 381/338, MKI H04R 1/34,
Недостатком известных систем, использующих вышеуказанное акустическое оформление головок, является то, что акустические свойства таких оформлений приводят к окраске излучаемого звука (благодаря тому, что их АЧХ имеют большую неравномерность из-за наличия стоячих волн, резонансов, колебаний элементов конструкции и т.д.), а фазоинверторы сложны в настройке и их параметры нестабильны во времени.The disadvantage of the known systems using the above acoustic design of the heads is that the acoustic properties of such designs lead to the color of the emitted sound (due to the fact that their frequency response has a large unevenness due to the presence of standing waves, resonances, vibrations of structural elements, etc. ), and phase inverters are difficult to adjust and their parameters are unstable over time.
Известна акустическая система (варианты) по патенту № 133378 на полезную модель (заявка № 2013133407; МПК H04R 5/02; опубликовано 10.10.2013) [2], техническим результатом которой является исключение окраски звука, вызванной свойствами корпуса, выравнивание частотных характеристик громкоговорителя. Технический результат достигается за счет того, что в акустической системе, содержащей корпус, в котором закреплены, по меньшей мере, один низкочастотный громкоговоритель, установленный над ним, по меньшей мере, один высокочастотный громкоговоритель, или коаксиальный громкоговоритель, причем коаксиальный громкоговоритель представляет собой высокочастотный громкоговоритель, установленный на низкочастотном громкоговорителе и работающий через него, диффузоры громкоговорителей направлены в сторону установленного на верхнем торце корпуса тела, предназначенного для взаимодействия с потоком звуковой энергии, каждое последующее поперечное сечение упомянутого тела в направлении от каждого громкоговорителя больше, чем предыдущее поперечное сечение тела, корпус выполнен открытым со стороны нижнего торца и предназначен для установки на расстоянии от горизонтальной поверхности, между нижним торцом корпуса и обратной стороной диффузора нижнего громкоговорителя установлен блок акустического демпфирования (БАД). Оба корпуса 1 и 8 и рассеивающие конуса соединены между собой несущими элементами. Расстояние от нижнего торца корпуса 1 до горизонтальной поверхности пола и место расположения БАД подбирается экспериментально по качеству воспроизведения низких частот. Стойки 6 задают расстояние до пола.Known acoustic system (options) according to patent No. 133378 for a useful model (application No. 2013133407; IPC
Недостатками данной АС являются сложность в изготовлении и настройке, а также её большие габариты и нестабильность параметров во времени.The disadvantages of this speaker are the complexity in manufacturing and tuning, as well as its large dimensions and instability of parameters over time.
Известно устройство акустической системы, которое состоит из низкочастотного канала, громкоговорителя, прямого звуковода и двух отводов (патент США № 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996, МПК H04R 1/34, H04R 1/32) [3]. В известном устройстве обратная сторона диффузора громкоговорителя излучает звук в фазе 180 градусов по отношению к прямому диффузору. Для того, чтобы излучать звук синфазно с прямым диффузором необходимо пропустить звук по звуководу длиной, равной половине длины волны. Длина звуковой волны на 20 Гц составляет 16 метров. С учетом разнесенности прямого и обратного выходов акустической системы длина прямого звуковода должна быть около 4 метров. В устройстве для этого используется прямой звуковод (короб в виде прямого кругового цилиндра) с общей высотой более 3 метров. Используемый способ крепления неизбежно вызывает механические напряжения в трубе, а это, как известно, приводит к резонированию звуковода на собственной частоте. Поэтому частотный диапазон ограничен только низкими частотами. Кроме того, для уменьшения резонансных эффектов внутренний объем звуковода заполнен полиэфирным волокном. Достоинством устройства являются малые акустические искажения, поскольку акустическая система открыта. Недостаток – большие габариты и большая неравномерность амплитудно-частотной характеристики, сложность в настройке и нестабильность параметров устройства во времени.A known acoustic system device, which consists of a low-frequency channel, a loudspeaker, a direct sound guide and two taps (US patent No. 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996, IPC
В поисках решения проблемы, связанной с явлением акустического замыкания в АС открытого типа, авторы обратились к способам и устройствам активного шумоподавления.In search of a solution to the problem associated with the phenomenon of acoustic closure in an open-type speaker system, the authors turned to methods and devices for active noise cancellation.
Для устранения эффекта акустического короткого замыкания в АС открытого типа авторы предположили, что имеется возможность подавлять звуковую волну, излучаемую задней стороной диффузора её головки, известными способами активного подавления акустических шумов. To eliminate the effect of acoustic short circuit in an open-type speaker system, the authors suggested that it is possible to suppress the sound wave emitted by the rear side of the diffuser of its head using known methods of active suppression of acoustic noise.
Основа активных методов гашения акустических шумов и вибраций состоит в возбуждении таких дополнительных шумовых и вибрационных полей, интерференция которых с первичными полями приводит к заданному снижению остаточного уровня шумов в помещении. Разнообразие систем активного шумо- и виброгашения определяется способами формирования сигналов, обеспечивающих возбуждение дополнительных полей, разнообразием средств их возбуждения, особенностями объектов или характеристиками пространства, в котором обеспечивается активное гашение, и т.п. The basis of active methods for damping acoustic noises and vibrations is the excitation of such additional noise and vibration fields, the interference of which with the primary fields leads to a predetermined reduction in the residual noise level in the room. The variety of systems for active noise and vibration damping is determined by the methods of generating signals that provide excitation of additional fields, a variety of means for their excitation, features of objects or characteristics of the space in which active damping is provided, etc.
При этом наилучшими динамическими характеристиками эффективности обладают активные устройства шумогашения, в которых сигналы для возбуждения дополнительных полей формируются с помощью цепей отрицательной обратной связи. Такие устройства содержат хотя бы один возбудитель акустического поля (громкоговоритель, нагруженный на среду) и соответствующий акустический приемник давления (микрофон), расположенный в непосредственной близости от этого громкоговорителя.At the same time, active noise suppression devices have the best dynamic performance characteristics, in which signals for exciting additional fields are formed using negative feedback circuits. Such devices contain at least one acoustic field exciter (a loudspeaker loaded on the medium) and a corresponding acoustic pressure receiver (microphone) located in the immediate vicinity of this loudspeaker.
Из уровня техники известно большое количество патентов, относящихся к активному шумоподавлению.A large number of patents related to active noise cancellation are known in the art.
Известны устройства для подавления шума (Авторские свидетельства СССР: № 349011, 356819, 590807, 832578, 836655), суть работы которых заключается в том, что звуковой сигнал шума, воспринятый микрофоном, преобразуют в электрический и после обработки подают на динамик, который излучает звуковые волны той же частоты, но с фазой, противоположной падающим на микрофон волнам.Known devices for suppressing noise (USSR Inventor's Certificate: No. 349011, 356819, 590807, 832578, 836655), the essence of which is that the sound signal of the noise, perceived by the microphone, is converted into electrical and after processing is fed to a speaker that emits sound waves of the same frequency, but with a phase opposite to the waves incident on the microphone.
Известно устройство для подавления шума, содержащее микрофон, диффузор для излучения волн в противофазе волнам шума и усилитель, подключенный к микрофону, расположенному с внутренней стороны диффузора, отличающееся тем, что содержит один или несколько вибраторов, расположенных на наружной стороне диффузора со стороны приходящих волн шума, при этом усилитель имеет регулируемый коэффициент усиления и подключен к вибраторам, причем для равномерного подавления шума во всей зоне подавления диффузор имеет форму, близкую форме волнового фронта волн приходящего шума. Патент Российской Федерации № 2115960, МПК G10K 11/16, 1998 г. [4].A device for suppressing noise is known, comprising a microphone, a diffuser for emitting waves in antiphase to the noise waves and an amplifier connected to a microphone located on the inside of the diffuser, characterized in that it contains one or more vibrators located on the outside of the diffuser from the side of the incoming noise waves , while the amplifier has an adjustable gain and is connected to the vibrators, and for uniform noise suppression in the entire suppression zone, the diffuser has a shape close to the wavefront of the incoming noise waves. Patent of the Russian Federation No. 2115960,
Известен способ активного звукогашения, который заключается в том, что в направление распространения подавляемой сигнальной волны совместно и коллинеарно с нею излучают волну накачки с амплитудой, значительно большей амплитуды сигнальной волны, а частота и начальная фаза излучаемой волны больше в два раза частоты и начальной фазы подавляемой волны. В результате увеличивается эффективность звукогашения, обеспечивается подавление низкочастотного сигнала высокочастотной накачкой. Предотвращается попадание накачки в полосу пропускания приемного тракта локатора. Патент Российской Федерации № 2185666, МПК G10K 11/16, 2002 г. [5]. There is a known method of active sound damping, which consists in the fact that in the direction of propagation of the suppressed signal wave, together and collinear with it, a pump wave is emitted with an amplitude much greater than the amplitude of the signal wave, and the frequency and initial phase of the emitted wave are twice the frequency and initial phase of the suppressed waves. As a result, the efficiency of sound damping increases, suppression of the low-frequency signal by high-frequency pumping is provided. The pump is prevented from falling into the passband of the receiving path of the locator. Patent of the Russian Federation No. 2185666,
Известно устройство активного гашения шума, содержащее возбудитель акустического поля (громкоговоритель, нагруженный на среду) и соответствующий акустический приемник давления (микрофон), расположенный напротив этого громкоговорителя. Инвертирующий усилитель и компенсатор включены в цепь отрицательной обратной связи. В состав цепи отрицательной обратной связи входят и громкоговоритель, и микрофон, причем выход микрофона соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом компенсатора, а выход компенсатора - с входом инвертирующего усилителя, к выходу которого подключен громкоговоритель. Патент США № 4527282, МПК G11K 11/00, 1985 [6].Known is an active noise suppression device containing an acoustic field exciter (a loudspeaker loaded on a medium) and a corresponding acoustic pressure receiver (microphone) located opposite this loudspeaker. An inverting amplifier and a compensator are included in the negative feedback circuit. The negative feedback circuit includes both a loudspeaker and a microphone, and the microphone output is connected to the input of the preamplifier, the output of which is connected to the input of the compensator, and the output of the compensator is connected to the input of the inverting amplifier, to the output of which the loudspeaker is connected. US patent No. 4527282,
Известен способ и устройство для активного гашения акустического шума, содержащее возбудитель акустического поля (громкоговоритель), нагруженный на среду, и соответствующий акустический приемник давления (микрофон), расположенный напротив этого громкоговорителя. Инвертирующий усилитель и компенсатор включены в цепь обратной связи, в состав которой входят и громкоговоритель и микрофон, причем выход микрофона соединен с входом предварительного усилителя с электрически управляемым коэффициентом передачи, выход предварительного усилителя соединен с входом компенсатора, выход компенсатора соединен с входом инвертирующего усилителя, к выходу которого подключен громкоговоритель, а управляющий вход предварительного усилителя соединен с выходом формирователя управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом микрофона. Патент США № 5848169, МПК G11К 11/00, 1998 г. [7]. The known method and device for active suppression of acoustic noise, containing an acoustic field exciter (loudspeaker), loaded on the medium, and a corresponding acoustic pressure receiver (microphone) located opposite this loudspeaker. The inverting amplifier and compensator are included in the feedback circuit, which includes both a loudspeaker and a microphone, and the microphone output is connected to the input of the preamplifier with an electrically controlled gain, the output of the preamplifier is connected to the input of the compensator, the output of the compensator is connected to the input of the inverting amplifier, to the output of which is connected to a loudspeaker, and the control input of the preamplifier is connected to the output of the control voltage driver, the input of which is connected to the output of the microphone. US patent No. 5848169,
Однако все известные из уровня техники патенты относятся к защите от акустических шумов различного происхождения: в производственных и жилых помещениях, театрах, концертных залах, офисах, а также на открытой местности, от неприятных или мешающих работе звуков. Применение известных патентов для устранения акустического короткого замыкания значительно усложняет АС открытого типа и может приводить к значительным линейным, нелинейным и интермодуляционным искажениям акустического сигнала, излучаемого АС из-за инерционности используемых схем и их нелинейности. However, all patents known from the prior art relate to protection against acoustic noises of various origins: in industrial and residential premises, theaters, concert halls, offices, as well as in open areas, from unpleasant or interfering sounds. The use of known patents to eliminate the acoustic short circuit significantly complicates the open-type speaker system and can lead to significant linear, nonlinear and intermodulation distortions of the acoustic signal emitted by the speaker due to the inertia of the used circuits and their nonlinearity.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого технического решения по совокупности признаков выбрана акустическая система с открытым акустическим оформлением (далее АС открытого типа) (В.К. Иофе, М.В. Лизунков. «Бытовые акустические системы». Стр. 34, рис. 28. Опубликовано 1984 г.) [1], состоящая из головки и открытого акустического оформления в виде щита с отверстием, в котором закреплена головка. Преимуществом известной АС открытого типа является отсутствие увеличения резонансной частоты головки. Недостатком является наличие эффекта акустического короткого замыкания между передней и задней сторонами диффузора, для устранения действия которого приходится увеличивать её габариты, причем, чем ниже требуемая граница воспроизводимых частот, тем больше должны быть её габариты. An acoustic system with an open acoustic design (hereinafter referred to as an open-type speaker) (VK Iofe, MV Lizunkov. "Household acoustic systems". Pages 34, Fig. 28 Published 1984) [1], consisting of a head and an open acoustic design in the form of a shield with a hole in which the head is fixed. The advantage of the known open-type speaker system is that there is no increase in the resonant frequency of the head. The disadvantage is the presence of the effect of an acoustic short circuit between the front and rear sides of the diffuser, to eliminate the effect of which it is necessary to increase its dimensions, and the lower the required reproducible frequency limit, the larger its dimensions should be.
Техническим результатом является создание акустической системы открытого типа, с исключением акустического короткого замыкания между передней и задней сторонами диффузора, и имеющей за счет этого небольшие габариты и расширенный в низкочастотную область диапазон воспроизводимых частот до 20 Гц. The technical result is the creation of an open-type acoustic system, with the elimination of an acoustic short circuit between the front and rear sides of the diffuser, and thus having a small size and a range of reproducible frequencies extended into the low-frequency region up to 20 Hz.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат достигается тем, что акустическая система (АС), содержащая АС открытого типа, включающую электродинамическую головку, закрепленную в отверстии щита, дополнительно содержит устройство поглощения обратной волны, излучаемой задней стороной диффузора головки акустической системы открытого типа, которое представляет собой акустическую систему закрытого типа, состоящую из электродинамической головки, размещенной в закрытом ящике, причем акустическая система закрытого типа расположена с тыльной стороны щита, при этом расстояние между головкой акустической системы открытого типа и головкой акустической системы закрытого типа составляет менее 0.3λ2, где λ2 - длина волны верхней частоты рабочей полосы заявляемой акустической системы;The technical result is achieved by the fact that an acoustic system (AC) containing an open-type speaker, including an electrodynamic head fixed in the shield opening, additionally contains a device for absorbing the backward wave emitted by the rear side of the diffuser of the open-type speaker head, which is a closed-type speaker system , consisting of an electrodynamic head located in a closed box, and the closed-type speaker system is located on the rear side of the shield, while the distance between the open-type speaker system head and the closed-type speaker system head is less than 0.3λ2, where λ2 is the wavelength of the upper frequency of the operating stripes of the claimed acoustic system;
причем головка акустической системы закрытого типа расположена на верхней стенке закрытого ящика, а верхняя стенка закрытого ящика выполнена под углом β от 0 до 80 градусов по отношению к плоскости щита;moreover, the head of the closed-type speaker system is located on the upper wall of the closed box, and the upper wall of the closed box is made at an angle β from 0 to 80 degrees with respect to the plane of the shield;
причем головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры и подключены к источнику электрического сигнала.moreover, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system have the same electro-acoustic parameters and are connected to the source of the electrical signal.
При этом головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа подключены к источнику электрического сигнала параллельно друг другу и синфазно.In this case, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system are connected to the source of the electrical signal in parallel to each other and in phase.
При этом головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа подключены к источнику электрического сигнала последовательно и синфазно.In this case, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system are connected to the source of the electrical signal in series and in phase.
Технический результат достигается также тем, что акустическая система (АС), содержащая акустическую систему открытого типа, включающую электродинамическую головку, закрепленную в отверстии щита, дополнительно содержит устройство поглощения обратной волны, излучаемой задней стороной диффузора головки акустической системы открытого типа, которое представляет собой акустическую систему закрытого типа, состоящую из электродинамической головки, размещенной в закрытом ящике, причем головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа установлены на щите в одной плоскости, вследствие чего их оси параллельны, и на расстоянии менее 0.3λ2, где λ2 - длина волны верхней частоты рабочей полосы заявляемой акустической системы, при этом закрытый ящик акустической системы закрытого типа располагается с фронтальной стороны щита акустической системы;The technical result is also achieved by the fact that an acoustic system (AC) containing an open-type acoustic system, including an electrodynamic head fixed in the shield opening, further comprises a device for absorbing the backward wave emitted by the back side of the diffuser of the open-type acoustic system head, which is an acoustic system closed type, consisting of an electrodynamic head placed in a closed box, and the head of the open type speaker system and the head of the closed type speaker system are installed on the shield in the same plane, as a result of which their axes are parallel, and at a distance of less than 0.3λ2, where λ2 is the wavelength the upper frequency of the working band of the claimed acoustic system, while the closed box of the closed-type speaker system is located on the front side of the speaker panel;
причем головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры и подключены к источнику электрического сигнала.moreover, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system have the same electro-acoustic parameters and are connected to the source of the electrical signal.
При этом головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа подключены к источнику электрического сигнала параллельно друг другу и противофазно.In this case, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system are connected to the source of the electrical signal in parallel to each other and in antiphase.
При этом головка акустической системы открытого типа и головка акустической системы закрытого типа подключены к источнику электрического сигнала последовательно и противофазно.In this case, the head of the open-type speaker system and the head of the closed-type speaker system are connected to the source of the electrical signal in series and in antiphase.
Перечень фигурList of figures
Фиг. 1. Структурная схема акустической системы.FIG. 1. Block diagram of the speaker system.
Фиг. 2. Схема распространения звуковых волн от акустической системы к точке прослушивания.FIG. 2. Scheme of propagation of sound waves from the speaker system to the listening point.
Фиг. 3а. Схема параллельного подключения электродинамических головок 2 и 6 акустической системы.FIG. 3a. Diagram of parallel connection of
Фиг. 3б. Схема последовательного подключения электродинамических головок 2 и 6 акустической системы.FIG. 3b. Diagram of serial connection of
Фиг. 4. Заявляемая акустическая система по примеру 1, вид спереди.FIG. 4. The inventive speaker system according to example 1, front view.
Фиг. 5. Разрез А-А на фиг. 4.FIG. 5. Section AA in FIG. 4.
Фиг. 6. Заявляемая акустическая система по примеру 5.FIG. 6. The inventive acoustic system according to example 5.
Фиг. 7. Разрез Б-Б на фиг. 6.FIG. 7. Section B-B in Fig. 6.
Фиг. 8. Заявляемая акустическая система по примеру 6.FIG. 8. The claimed acoustic system according to example 6.
Фиг. 9. Разрез В-В на фиг. 8.FIG. 9. Section BB in FIG. eight.
Фиг. 10. Заявляемая акустическая система по примеру 7.FIG. 10. The inventive acoustic system according to example 7.
Фиг. 11. Разрез Г-Г на фиг. 10.FIG. 11. Section G-G in Fig. ten.
Фиг. 12. Заявляемая акустическая система по примеру 8.FIG. 12. The inventive acoustic system according to example 8.
Фиг. 13. Разрез Д-Д на фиг. 12.FIG. 13. Section D-D in Fig. 12.
Фиг. 14а. Схема параллельного подключения электродинамических головок 2 и 6 акустической системы по примеру 8.FIG. 14a. The scheme of parallel connection of the
Фиг. 14б. Схема последовательного подключения электродинамических головок 2 и 6 акустической системы по примеру 8.FIG. 14b. Diagram of the serial connection of the
Фиг. 15. Графики, показывающие эффективность устройства поглощения обратной волны.FIG. 15. Graphs showing the effectiveness of the backward wave absorption device.
Перечень позицийList of positions
1 – акустическая система (АС) открытого типа;1 - an open-type speaker system (AC);
2 – электродинамическая головка прямого излучения (далее головка) АС 1 открытого типа; 2 - electrodynamic head of direct radiation (hereinafter referred to as head)
3 – щит; 3 - shield;
4 – установочное отверстие в щите 3; 4 - an installation hole in the
5 – акустическая система (АС) закрытого типа;5 - closed-type acoustic system (AC);
6 – электродинамическая головка прямого излучения АС 5 закрытого типа;6 - closed-type electrodynamic head of
7 – закрытый ящик АС 5 закрытого типа; 7 - closed
8 – точка прослушивания;8 - listening point;
9 – путь звуковой волны, излучаемой передней стенкой диффузора головки 2, к точке 8 прослушивания (условно);9 - the path of the sound wave emitted by the front wall of the diffuser of the
10 – путь звуковой волны, излучаемой задней стенкой диффузора головки 2, к точке 8 прослушивания (условно);10 - the path of the sound wave emitted by the rear wall of the diffuser of the
11 – путь звуковой волны, излучаемой передней стенкой диффузора головки 6, к точке 8 прослушивания (условно);11 - the path of the sound wave emitted by the front wall of the diffuser of the
12 – заявляемая АС;12 - declared AU;
13 – верхняя стенка закрытого ящика; 13 - top wall of a closed box;
14 – источник электрического сигнала;14 - source of electrical signal;
15 – кабель, обеспечивающий электрическое соединение источника электрического сигнала 14 с головками 2 и 6;15 - cable providing electrical connection of the
16 – блок акустический, включающий среднечастотный и высокочастотный каналы примера 1 выполнения заявляемой АС;16 - acoustic unit, including mid-frequency and high-frequency channels of example 1 of the claimed speaker;
17 – среднечастотная головка примера выполнения заявляемой АС;17 - mid-frequency head of an example of the claimed speaker;
18 – высокочастотная головка примера выполнения заявляемой АС;18 - high-frequency head of an example of the claimed speaker;
19 – элемент жесткости конструкции примера выполнения заявляемой АС;19 - element of rigidity of the structure of an example of the implementation of the inventive AU;
20 – ось электродинамической головки 2; 20 - axis of the
21 – ось электродинамической головки 6; 21 - axis of the
22 – передняя сторона АС 5 для примера 5;22 - front side of
23 – график АЧХ заявляемой АС с включенным устройством поглощения обратной волны. 23 is a graph of the frequency response of the inventive speaker with the included device for absorbing the backward wave.
24 – АЧХ заявляемой АС с выключенным устройством поглощения обратной волны. 24 - AFC of the claimed speaker with switched off backward wave absorption device.
25 – арифметическая разница значений амплитуды в первом и втором случае.25 - arithmetic difference between the amplitude values in the first and second cases.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Заявляемое устройство акустической системы 12 (фиг. 1) содержит акустическую систему АС 1 с открытым акустическим оформлением (далее - АС открытого типа), состоящую из щита 3 с установочным отверстием 4, в котором помещена электродинамическая головка 2 прямого излучения (далее - головка 2).The claimed device of the acoustic system 12 (Fig. 1) contains an
Заявляемая АС 12 содержит также устройство 5 поглощения обратной волны, излучаемой задней стороной диффузора головки 2. Устройство 5 поглощения обратной волны может представлять собой акустическую систему закрытого типа АС 5, состоящую из электродинамической головки 6 прямого излучения (далее головка 6) и закрытого ящика 7. Головка 6 установлена на верхней стенке 13 ящика 7. Верхняя стенка 13 закрытого ящика 7 выполнена под углом β по отношению к плоскости щита 3.The claimed
Заявляемая система 12 может быть выполнена в двух исполнениях: в одном исполнении АС 1 открытого типа и АС 5 закрытого типа объединены в единую конструкцию элементом 19 жесткости (фиг. 4, 5). В другом исполнении АС 1 открытого типа и АС 5 закрытого типа выполнены в виде отдельных устройств (фиг. 6, 7). При этом угол β между осью 20 электродинамической головки 2 и осью 21 электродинамической головки 6 может варьироваться в широких пределах от 0 до 80 градусов. В конструкции на фиг. 4 угол β равен 70 градусам. В конструкции на фиг. 6 оптимальным является соосное расположение электродинамических головок 2 и 6, когда угол β = 0. Также допускается отклонение от соосности до 80 градусов, (пример 6, фиг. 8, 9).The
Ниже будет дано детальное описание каждого из исполнений на конкретных примерах.Below will be given a detailed description of each of the executions with specific examples.
Устройство 5 поглощения обратной волны размещено позади АС 1 с тыльной стороны щита 3, в непосредственной близости от задней стороны диффузора головки 2 АС 1 открытого типа (фиг. 1).The
Расстояние l между головкой 2 АС 1 открытого типа и головкой 6 АС 5 закрытого типа составляет: l < 0.3λ в , где λ в – длина звуковой волны на верхней частоте f в рабочей полосы заявляемой АС 12. Предпочтительно f в = 350 Гц, для которой λ в = 0.97 м. Distancel between the
Головка 2 АС 1 открытого типа и головка 6 АС 5 закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры и с помощью кабеля 15 подключены синфазно к источнику 14 электрического сигнала, при этом головки 2 и 6 могут быть подключены как параллельно друг другу (фиг. 3а), так и последовательно (фиг. 3б).The
В заявляемой АС 12 в качестве головок 2 и 6 могут быть использованы низкочастотные головки, например, 150ГДН45-8 (http://noema.ru/catalog/64/234. Опубликовано 11.04.2020 г.). Диаметр указанных головок 260 мм.In the claimed
Корпус 7 АС 5 и щит 3 АС 1 должны быть выполнены из плотного материала с высоким уровнем внутреннего звукопоглощения. Одним из материалов соответствующим этим требованиям является фанера из твердых пород дерева.
Примеры конкретного выполненияExamples of specific implementation
Пример 1. Ниже приведен пример конкретного выполнения заявляемой акустической системы 12 в исполнении, изготовленном авторами опытным путем, когда АС 1 открытого типа и АС 5 закрытого типа объединены в единую конструкцию (фиг. 4, 5). Example 1 . Below is an example of a specific implementation of the inventive
На фиг. 4 показан вид спереди, а на фиг. 5 показан в разрезе А-А изготовленного авторами образца. FIG. 4 is a front view and FIG. 5 is shown in section A-A of a sample made by the authors.
Акустическая система 1 открытого типа выполнена состоящей из щита 3 с установочным отверстием 4, в котором помещена электродинамическая головка 2 прямого излучения (далее головка 2). Позади АС 1, в непосредственной близости от задней стороны диффузора головки 2 АС открытого типа, размещено устройство 5 поглощения обратной волны, излучаемой задней стороной диффузора головки 2. Устройство поглощения обратной волны представляет собой акустическую систему АС 5 закрытого типа, состоящую из электродинамической головки 6 прямого излучения (далее головка 6) и закрытого ящика 7. Головка 6 АС 5 закрытого типа расположена на верхней стороне 13 закрытого ящика 7, передняя стенка которого является продолжением щита 3. Верхняя сторона 13 закрытого ящика 7 расположена наклонно к горизонтальной плоскости. При этом угол β между осью 20 электродинамической головки 2 и осью 21 электродинамической головки 6 находится в диапазоне от 0 до 80 градусов. В примере 1 угол β равен 70 градусов. Расстояние l между центрами диффузоров головки 2 и головки 6 АС 5 закрытого типа равно 255 мм.The open-
Диапазон воспроизводимых заявляемой АС 12 частот - рабочий диапазон частот - расположен в пределах 20-350 Гц. Диапазон слышимых человеческим ухом частот распространяется от 20 до 20 000 Гц. Поэтому заявляемая АС 12 является низкочастотным каналом звуковоспроизводящей системы. Для расширения диапазона воспроизводимых частот до 20 000 Гц, образец практической реализации заявляемой АС 12 дополнен блоком 16 акустическим, содержащим среднечастотный (головка 17) и высокочастотный (головка 18) каналы (фиг. 4 и 5). Блок 16 конструктивно расположен в верхней части образца практической реализации, над заявляемой АС 12. The reproducible range of the claimed
Щит 3 АС 1 открытого типа и закрытый ящик 7 АС 5 закрытого типа в примере 1 представляют собой единую конструкцию. Элементы жесткости 19 обеспечивают целостность конструкции АС 12, являясь при этом ее боковыми стенками. Фронтальный щит 3 имеет размеры: ширина b = 360 мм; высота h = 1077 мм. Размеры заявляемой АС определяются жесткостью крепления головки 2 и размерами АС 5. Поэтому высота h заявляемой АС может иметь значение, равное 900-1600 мм, ширина b=350-450 мм.The
В данном примере высота АС от пола до верхней плоскости дана с учетом высоты блока 16 акустического и равна =1573 мм. Высота h заявляемой АС 12, без учета блока 16, равна 1077 мм. Глубина k закрытой АС = 450 мм.In this example, the speaker height from the floor to the upper plane is given taking into account the height of the
В качестве материала использована березовая фанера толщиной 22 мм.The material used is
Головка 2 АС открытого типа и головка 6 АС закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры. В качестве этих головок могут быть использованы, например, головки 150ГДН45-8 (http://noema.ru/catalog/64/234. Опубликовано 11.04.2020 г.). Диаметр головок 260 мм.The open-
Головки 2 и 6 включены параллельно друг другу и подключены с помощью кабеля 15 к источнику 14 электрического сигнала синфазно (фиг. 3а). Источник 14 сигнала представляет собой усилитель мощности низкой частоты, обладающий достаточной мощностью для работы с головками 2 и 6.
В качестве среднечастотной головки 17 может быть использована широкополосная головка фирмы «Ноэма» например 100ГДШ65-4 (http://noema.ru/catalog/81/226. Опубликовано 11.04.2020 г). В качестве головки 18 для воспроизведения высоких частот может быть использована широкополосная головка фирмы «Ноэма», например, 50ГДШ83-4 (http://noema.ru/catalog/81/216. Опубликовано 11.04.2020 г). Т.к. акустическое короткое замыкание в среднечастотном и высокочастотном каналах блока 16 акустического отсутствует из-за малых длин волн, возбуждаемых их головками, в них применено акустическое оформление открытого типа. As a
Пример 2. Пример выполнен аналогично примеру 1, однако угол β между осью 20 электродинамической головки 2 и осью 21 электродинамической головки 6 равен 40 градусам. Example 2. The example is similar to example 1, but the angle β between the
Пример 3. Пример выполнен аналогично примеру 1, однако угол β между осью 20 электродинамической головки 2 и осью 21 электродинамической головки 6 равен 80 градусам, а электродинамические головки 2 и 6, подключенные к источнику 14 электрического сигнала, включены, последовательно друг с другом и синфазно (фиг. 3б). Example 3. The example is made similarly to example 1, but the angle β between the
Пример 4. Пример выполнен аналогично примеру 1, однако без дополнения блоком 16 акустическим, содержащим среднечастотный (головка 17) и высокочастотный (головка 18) каналы 16, при этом высота h заявляемой АС равна 1077 мм, ширина b=350 мм. В качестве материала использована березовая фанера толщиной 16 мм. Example 4. The example is made similarly to example 1, but without the addition of an
Пример 5. В заявляемой акустической системе АС открытого типа 1 и АС закрытого типа 5 выполнены в виде отдельных устройств, как показано на фиг. 6, 7. Example 5. In the inventive speaker system, the open-
Акустическая система 1 открытого типа выполнена состоящей из щита 3 с установочным отверстием 4, в котором помещена электродинамическая головка 2 прямого излучения (далее головка 2). При этом щит 3 может быть выполнен с некоторым наклоном по отношению к горизонтальной плоскости (фиг. 7). Позади АС 1, в непосредственной близости от задней стороны диффузора головки 2 АС открытого типа, размещено устройство 5 поглощения обратной волны, излучаемой задней стороной диффузора головки 2. Устройство поглощения обратной волны представляет собой акустическую систему АС 5 закрытого типа, состоящую из электродинамической головки 6 прямого излучения (далее головка 6) и закрытого ящика 7. The open-
Головка 6 АС 5 закрытого типа расположена на передней стороне 22 закрытого ящика 7, которая расположена к горизонтальной плоскости под тем же углом, что и щит 3, для обеспечения соосности головок 2 и 6. В данном примере используется соосное их расположение, т.е. угол β=0. The
При соосном расположении достигается минимальное расстояние l между головкой 2 и головкой 6 АС 5 закрытого типа менее 300 мм.With a coaxial arrangement, a minimum distance l between the
Таким образом расстояние l между головкой 2 АС открытого типа и головкой 6 АС закрытого типа составляет: l < 0.3λ в , где λ в - длина волны верхней частоты f в рабочей полосы заявляемой АС. Предпочтительно f в = 350 Гц, для которой λ в = 0.97 м. So the distancel between the
Головка 2 АС открытого типа и головка 6 АС закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры и подключены к источнику 14 электрического сигнала синфазно и последовательно (фиг. 3а).The open-
В заявляемой АС 12 в качестве головок 2 и 6 могут быть использованы низкочастотные головки, например, 150ГДН45-8 (http://noema.ru/catalog/64/234. Опубликовано 11.04.2020 г.). Диаметр указанных головок 260 мм.In the claimed
Корпус 7 АС 5 и Щит 3 АС 1 выполнены из плотного материала с высоким уровнем внутреннего звукопоглощения, а именно из фанеры толщиной 42 мм. The
Пример 6. Заявляемая акустическая система выполнена по примеру 5, однако угол β между осями электродинамических головок 2 и 6 в исполнении, показанном на фиг. 8 и 9, имеет значение 80 градусов. Головки 2 и 6 подключены с помощью кабеля 15 к источнику 14 электрического сигнала синфазно, с последовательным включением (фиг. 3б). Высота щита 3 значительно увеличена, при этом головка 6 расположена на верхней грани АС закрытого типа. В качестве материала использована березовая фанера толщиной 22 мм. Example 6. The claimed acoustic system is made according to example 5, however, the angle β between the axes of the
Пример 7. Заявляемая акустическая система выполнена по примеру 5, однако щит 3 АС 1 открытого типа и закрытый ящик 7 АС 5 закрытого типа связаны между собой соединительными элементами, типа планок или резьбовых втулок (не показаны), для фиксации оптимального расстояния между АС открытого типа 1 и АС закрытого типа 5. Угол β между осями электродинамических головок 2 и 6 в исполнении, показанном на фиг. 10 и 11, имеет значение 0 градусов (соосное расположение головок 2 и 6). Example 7. The claimed acoustic system is made according to example 5, however, the
Пример 8. Заявляемая акустическая система выполнена по примеру 1, однако динамические головки 2 и 6 установлены на щите 3 в одной плоскости, на расстоянии немного превышающем их диаметр. Вследствие чего оси 20 и 21 головок 2 и 6 параллельны (сонаправленное расположение головок 2 и 6, β = 0 градусов). При этом закрытый ящик 7 АС 5 располагается с фронтальной стороны акустической системы (со стороны слушателя). Example 8. The claimed acoustic system is made according to example 1, however, the
Головка 2 АС 1 открытого типа и головка 6 АС 5 закрытого типа имеют одинаковые электроакустические параметры и с помощью кабеля 15 подключены к источнику 14 электрического сигнала противофазно, при этом головки 2 и 6 могут быть подключены как параллельно друг другу (фиг. 14а), так и последовательно (фиг. 14б).The
Данная конструкция является наиболее выгодной с точки зрения верности звучания и способности закрытой АС 5 поглощать обратную волну АС 1, поскольку геометрические длины пути звуковых волн от обратной стороны головки 2 и обратной стороны головки 6 до слушателя практически одинаковы, а диффузоры движутся противофазно. Следовательно, две противофазные, интерферирующие, волны в точке прослушивания практически гасят друг друга. This design is the most advantageous in terms of sound fidelity and the ability of a
РаботаWork
Устранение акустического короткого замыкания в открытой АС 1 заявляемого устройства достигается за счет уничтожения звуковой волны, излучаемой задней стороной диффузора головки 2 АС 1, т.е. обратной волны. Достигается это за счет включения в заявляемое устройство дополнительного источника звука, расположенного в непосредственной близости от задней стороны диффузора головки 2 АС 1. При этом дополнительный источник звука и задняя сторона диффузора головки 2, в рабочем диапазоне частот, излучают в окружающее пространство звуковые волны, равные по амплитуде, но противоположные по фазе. Такое соотношение этих волн приводит к их взаимному уничтожению в окружающем пространстве благодаря их интерференции. Сказанное справедливо для звуковых волн, длина которых значительно больше расстояния между дополнительным источником и задней стороной диффузора головки 2, что имеет место в области низких частот звукового диапазона (20-350 Гц), для которого и предназначена заявляемая акустическая система 12. Для указанного диапазона частот, при скорости звука в воздухе 340 м/с, звуковые волны имеют длину от 0.97 м до 17 м. Дополнительным источником звука в заявляемом устройстве 12 является АС 5 закрытого типа (фиг. 1). При этом на головку 2 и на головку 6 поступает один и тот же электрический сигнал от источника 14 (фиг. 3).Elimination of the acoustic short circuit in the
Работает заявляемое устройство 12 следующим образом. При подаче электрического сигнала от источника 14 на головки 2 и 6 (фиг. 3), их диффузоры начинают синфазно колебаться в соответствии с формой подаваемого звукового сигнала. Спектр указанного сигнала не выходит за пределы рабочего диапазона частот заявляемого устройства 12. При этом в окружающее пространство излучаются звуковые волны тремя излучателями, а именно: передней и задней сторонами диффузора головки 2 и передней стороной диффузора головки 6 (фиг. 2). Минимальную длину λ в эти волны имеют на верхней частоте f в = 350 Гц рабочего диапазона частот заявляемой АС 12, где λ в = 0.97 м, что значительно больше размеров головок 2 и 6, благодаря чему диаграмма направленности каждого из трех указанных выше излучателей во всем диапазоне рабочих частот имеет форму сферы. При этом передняя стенка диффузора головки 2 излучает звуковую волну 9 (фиг. 2), задняя стенка этого диффузора, излучает звуковую волну 10, а передняя стенка диффузора головки 6 излучает звуковую волну 11. Благодаря дифракции этих волн и большой их длине по сравнению с размерами огибаемых ими препятствий, эти волны достигают точки 8 прослушивания практически с одинаковыми фазовой задержкой и затуханием. При этом в точке 8 расположения слушателя звуковые волны 9, 10 и 11 имеют звуковые давления B8, C8, D8, соответственно. Т.к. головки 2 и 6 подключены синфазно, то и колебания их диффузоров синфазны. Кроме того, электроакустические параметры головок 2 и 6 одинаковы, поэтому для звуковых давлений C8 и D8 справедливо равенство:The claimed
В точке 8 прослушивания (фиг. 2) результатом интерференции волн 9, 10 и 11 будет их сумма. Следовательно, звуковое давление А8 в точке 8 прослушивания имеет вид:At the listening point 8 (Fig. 2), the result of the interference of
т.к. из (1) следует, что выражение в скобках (C8 + D8) равно нулю.since from (1) it follows that the expression in brackets (C 8 + D 8 ) is equal to zero.
Из (2) видно, что в точке 8 прослушивания, волны, излучаемые задней стороной диффузора головки 2 и передней стороной диффузора головки 6, благодаря интерференции, полностью погасили друг друга, и слушатель слышит только волну 9, излученную передней стенкой диффузора головки 2. Аналогичные результаты будут при изменении точки прослушивания. Таким образом достигнута цель создания АС открытого типа с малыми габаритами, позволяющим использовать заявляемую АС 12 в помещении небольших размеров, в т.ч. в обычных квартирах. Для работы заявляемой акустической системы щит 3 не должен иметь размеры, сопоставимые с длиной волны. Он может иметь размеры значительно меньше, достаточные для жесткого крепления головки 2, и при этом диапазон воспроизводимых частот в низкочастотной области, заявляемой АС, распространяется до нижней границы воспроизводимых головкой 2 частот.From (2) it can be seen that at the
На фиг. 15 представлены графики, показывающие эффективность устройства поглощения обратной волны. Зависимость звукового давления в децибелах от частоты сигнала в диапазоне от 20 до 440 Гц.FIG. 15 is a graph showing the efficiency of the backward wave absorption device. The dependence of the sound pressure in decibels on the signal frequency in the range from 20 to 440 Hz.
График 1 23 - АЧХ заявляемой АС с включенным устройством поглощения обратной волны. График 2 24 - АЧХ заявляемой АС с выключенным устройством поглощения обратной волны. График 3 25- арифметическая разница значений амплитуды в первом и втором случае, показывающая эффективность применения устройства поглощения обратной волны. На частоте 20 Гц эффективность заявляемого устройства составляет 24 дБ, что существенно повышает уровень воспроизведения низких частот звукового диапазона.
Эксплуатация образца заявляемой АС 12 в составе стереофонической системы показала, что образец обеспечивает высокое качество звучания. Эксперты отметили, что низкие частоты звучат эффектно, без бубнения и с хорошей динамикой. Звучание низких частот образца предпочтительней звучанию АС с другим акустическим оформлением, например с таким как фазоинвертор. Прослушивались музыкальные произведения разных стилей: классика, джаз, рок, оркестр, электронные инструменты, орган, мужской и женский вокал, опера. Также оценивалось звучание отдельных инструментов: фортепиано, ударные, духовые (саксофон, труба), струнные (скрипка, виолончель, контрабас). Ни один из нескольких независимых экспертов не указал каких-либо отрицательных ощущений при восприятии услышанных произведений. Напротив, все отметили очень правильное, легкое, ровное, естественное звучание. Бас звучит объемно, низкие частоты как бы возникают сразу во всем объеме комнаты, при этом не «давят» на слушателя. Контрабас, как и бас гитара, прослушиваются во всем диапазоне ровно, без усиления отдельных нот (как это часто бывает при прослушивании АС фазоинверторного типа). Ударные инструменты звучат ярко. Отчетливо слышны звуки мембран барабанов. Звук очень объемный. Впечатление, будто он порождается не в колонках, а непосредственно в пространстве комнаты. При прослушивании оркестровых произведений эксперты отмечали, что звучание очень напоминает звук живых инструментов.Operation of the sample of the claimed
Важной характеристикой предлагаемой конструкции АС является отсутствие внутренних резонансов. АС 1 открытого типа не способна порождать резонансы в силу отсутствия параллельно расположенных, отражающих звук, поверхностей. Внутри корпуса АС 5 закрытого типа резонансы не возникают, поскольку его собственные резонансные частоты находятся за пределами диапазона воспроизводимого электродинамической головкой 6. An important characteristic of the proposed speaker design is the absence of internal resonances.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Заявляемая акустическая система изготовлена из промышленно применимых компонентов (комплектующих) и материалов.The claimed acoustic system is made of industrially applicable components (components) and materials.
Опытный образец показал возможность достижения технического результата: исключение акустического короткого замыкания между передней и задней сторонами диффузора головки открытой АС, и имеющей за счет этого небольшие габариты и расширенный в низкочастотную область диапазон воспроизводимых частот до 20 Гц. The prototype showed the possibility of achieving the technical result: the elimination of an acoustic short circuit between the front and rear sides of the diffuser of the open speaker head, and due to this, having a small size and expanded into the low-frequency region, the reproducible frequency range up to 20 Hz.
Заявляемая акустическая система может найти применение в бытовой электроакустической аппаратуре.The claimed acoustic system can be used in household electro-acoustic equipment.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. В.К. Иофе, М.В. Лизунков. «Бытовые акустические системы». Опубликовано 1984 г. - наиболее близкий аналог.1. V.K. Iofe, M.V. Lizunkov. "Household acoustic systems". Published in 1984 - the closest analogue.
2. Патент на полезную модель № 133378 «Акустическая система (варианты)» (заявка № 2013133407; МПК H04R 5/02; опубликовано 10.10.2013).2. Patent for utility model No. 133378 "Acoustic system (options)" (application No. 2013133407;
3. Патент США № 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996, МПК H04R 1/34, H04R 1/32.3. US Patent No. 5,535,284 Woofer speaker and acoustically coupled sub-woofer speaker system; July 9, 1996,
4. Патент Российской Федерации № 2115960, МПК G10K 11/16, 1998 г.4. Patent of the Russian Federation No. 2115960,
5. Патент Российской Федерации № 2185666, МПК G10K 11/16, 2002 г.5. Patent of the Russian Federation No. 2185666,
6. Патент США № 4527282, МПК G11K 11/00, 1985 г.6. US patent No. 4527282,
7. Патент США № 5848169, МПК G11К 11/00, 1998 г.7. US patent No. 5848169,
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139971A RU2756167C1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Acoustic system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139971A RU2756167C1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Acoustic system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2756167C1 true RU2756167C1 (en) | 2021-09-28 |
Family
ID=77999841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020139971A RU2756167C1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Acoustic system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756167C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB442678A (en) * | 1934-08-13 | 1936-02-13 | Frederick Reginald Farrant | Improvements in or relating to sound receiving, sound transmitting or sound reproducing means |
US5812686A (en) * | 1992-03-24 | 1998-09-22 | Hobelsberger; Maximilian Hans | Device for active simultation of an acoustical impedance |
JP2000069581A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Sony Corp | Speaker device |
US20080056516A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Locksley Christian | Compact open baffle speaker system |
US20080063225A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-13 | Lg Electronics Inc. | Speaker system |
JP2011009990A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Audio Technica Corp | Speaker apparatus |
US10542347B2 (en) * | 2017-06-03 | 2020-01-21 | Don Petracek | Speaker cabinet to effectively amplify the full and natural sound of an acoustic guitar |
US20200213694A1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Helikon Acoustics Llc | Compact speaker system with controlled directivity |
-
2020
- 2020-12-04 RU RU2020139971A patent/RU2756167C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB442678A (en) * | 1934-08-13 | 1936-02-13 | Frederick Reginald Farrant | Improvements in or relating to sound receiving, sound transmitting or sound reproducing means |
US5812686A (en) * | 1992-03-24 | 1998-09-22 | Hobelsberger; Maximilian Hans | Device for active simultation of an acoustical impedance |
JP2000069581A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Sony Corp | Speaker device |
US20080056516A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Locksley Christian | Compact open baffle speaker system |
US20080063225A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-13 | Lg Electronics Inc. | Speaker system |
JP2011009990A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Audio Technica Corp | Speaker apparatus |
US10542347B2 (en) * | 2017-06-03 | 2020-01-21 | Don Petracek | Speaker cabinet to effectively amplify the full and natural sound of an acoustic guitar |
US20200213694A1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Helikon Acoustics Llc | Compact speaker system with controlled directivity |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
https://www.lencoheaven.net/forum/index.php?topic=31371.0, 24.02.2019. Technical Spec Bastanis Mandala and Prometheus 18.04.2019 // URL:http://web.archive.org/web/20190418085823/http://www.beautyofsound.com/resources/bastanisspecs.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1098450A (en) | Small dimension low frequency folded exponential horn loudspeaker with unitary sound path and loudspeaker system including same | |
EP3162084B9 (en) | A compact wideband bass and midrange horn-loaded speaker system | |
US9930443B1 (en) | Active acoustic meta material loudspeaker system and the process to make the same | |
US4237340A (en) | Crossover network for optimizing efficiency and improving response of loudspeaker system | |
TW201136330A (en) | Speaker | |
US9226061B2 (en) | Speaker assembly | |
JP2023065649A (en) | Compact speaker system with controlled directivity | |
US4437541A (en) | Controlled dispersion speaker configuration | |
JP3929808B2 (en) | Sound emission device | |
US3712411A (en) | Loud speaker cabinet | |
RU2756167C1 (en) | Acoustic system | |
US6298140B1 (en) | Electroacoustic transducer with improved tonal quality | |
KR101583967B1 (en) | Full range speaker device and encloser for the same | |
JP2011009990A (en) | Speaker apparatus | |
JP7415129B2 (en) | Speaker mounting member, speaker equipped with the same, and electronic musical instrument | |
US9247339B2 (en) | Loudspeaker design | |
RU2718126C1 (en) | Acoustic system | |
JPH1079993A (en) | Seat audio system | |
US20220264220A1 (en) | Sound Emitting Apparatus | |
JP3521488B2 (en) | Speaker device | |
WO2023280356A1 (en) | Method and transducer array system for directionally reproducing an input audio signal | |
WO2021064896A1 (en) | Speaker device and method for manufacturing speaker device | |
US9913025B2 (en) | High musical definition acoustic resonator | |
JP2002291082A (en) | Enclosure | |
US20190246199A1 (en) | Open-back linear bi-directional cabinet for speaker driver |