TW564655B - Flat panel sound radiator with enhanced audio performance - Google Patents

Description

564655 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於音頻轉換器（aud i 〇 transducers)，並且特別是關於平板聲輻射器，其中藉由 激發器（亦稱為轉換器或者馬達）振動平板而不是振動習知 的圓錐，以再現音頻程式。 【先前技術】 於習知的圓錐形之揚聲器中，以紙、塑膠、鋁、或者 其他合適的材料製作的圓錐以具有彈性的環繞物 (f 1 e.x i b 1 e s u r r 〇u n d )以及周邊呈波浪狀而沿靠近其頂點 之圓錐延伸之支撐物支撐於堅固的結構中。該圓錐，或者 振動膜，為音響輻射狀表面（acoustic radiating surface)，該表面耦合至周圍空氣之機械力，該機械力藉 以流經置於聲音線圈間隙中之強磁場内的聲音線圈之電流 之交互作用而產生。該聲音線圈為在中空圓柱繞線管之螺 旋繞線組件。它貼合至圓錐之頂點並且延伸至磁鐵馬達組 件之環狀間隙，該磁鐵馬達組件裝設至揚聲器構造之背 部。因此，該振動板加上聲音線圈組件可於軸向方向自由 地移動，但是於其他方向則受到限制。 聲音線圈耦合至音頻放大器，該音頻放大器以交流電 流饋入該聲音線圈，其中該交流電流之水平與時間的特性 類比於將會再現之聲音。接著，這些電流產生力而依據公 式F = B 1 i作用（加速）於聲音線圈之質量上，其中F為該 力，B為環繞該線圈之磁通量，1為該聲音線圈之線的長 度，而i為該電流。於該磁場内，該力產生該聲音線圈之

92201.ptd 第7頁 D04655 五、發明說明（2) 轴向加速度。該鼓立 點，該圓錐頂點^ ί圈繞線管輛合這些力至該圓錐頂 並且將立 文圓錐振動，藉以再現初始的音頻程式 :匕才又射至收聽區域。 於低頻揚聲哭+ , 量具有之、皮 时，低音揚聲器（woofer)中，由於聲音能 (Piston/。2亡於圓錐之直徑，該圓錐移動如同活塞 對高於此丄ίϋ而言是對應於小於約1至2kHz之音頻。 揚聲器之Μ I再亦即超過揚聲器之活塞操作範圍），低音 聲器；再i二這以及吵雜。這是因為在低音揚 藉由從兮 、肩率並非是藉由活塞移動所產生，而是 這樣的情況下，圓其周圍之圓錐彈性與連波而產生。於 噪音（s p f ^錐材料本身之音響特性決定圓錐本身的 並且圓鉋i士把士 & 考9響兄號（acoustic signature)， 澤。經特性明顯地貢獻至聲音再現色 在呂之薄片會導^^] 5說明，在空氣中快速產生波動之 聲音之響或者τ轟：J生：波；彈性’其產生可聽見 本身的‘立。者走狄t隆苯」之°呆音的發射。這是該片之 發出「ί Γ性與漣波狀態日夺，即使是紙圓錐亦 巾ΐ際：ί不:；：！反地，於空氣中快速產生波動之絲 I貝丨不上並不會產生本身的噪音。 製作揚聲器、1]錐之材料之物理 顯地影響揚聲器本身的哮立。A 7貝/、、構排歹hb夠明 A 為了避免會激發在低音揚聲 态中之本身嘴音之伸縮動作，昙爲V _ 、 两耸 佥从从人雨「丄 取傳、、先的二道與三道揚聲芎 n“電：叉」網路，t亥電交叉網路包括低通。 器，該低通濾波器僅允許且有如旦 〜 u斤/、有杈長波長之頻率通過該低音

92201.ptd 第8頁 564655 五、發明說明（3) 揚聲器。藉由該交叉，高頻導向該系統之較小的中間範圍 I之揚聲裔及/或南頻揚聲器，該系統產生該音頻程式之中 間範圍與高頻内容。 I 對高頻揚聲器以及用於現今揚聲器系統之其他高頻轉 換器也有同樣的考慮。許多這類轉換器使用小的圓頂狀 物’該小的圓頂狀物係以絲、聚碳酸酯（polycarbonat_ 稱為PC或Lexan )、聚對苯二甲酸乙二醇酯（p〇iyethyiene ^MhthalateK亦稱為pET或Mylar@)、或是金屬（例如鋁 或鈦）。例如若該銘圓了g业輪斗、 揚聲器（tweeter)藉由手#插:聚碳酸酯圓頂狀物高頻 噪音能夠以聽到之方式疚^。而彎曲，圓頂狀物之本身 音。這類圓頂狀物因此$二A =圓頂狀物將發出碎裂聲噪 反地，若絲圓頂狀物高頻揚聲器^目當高的本身噪音。相 將會相當安靜地彎曲。 二振動板以手指插入，它 |低的本身噪音。 、 知兩頻揚聲器可稱為具有 间頻揚聲器之本身噪音在音 在圓頂狀物中引起的振動伸縮而、、舌Ϊ式^現期間亦可藉由 音一般而言僅有高頻揚聲器的 因為本身噪 部分為可聽到，因而當設計習知以2應範圍之一小 |音一般是次要的考慮。一般來的2^統時，本身。桑 系統以將該系統不同的轉換器；二":：品質之揚聲器 1(亦即，設計該系統以WA身：=r聲音特性

92201.ptd 第9頁 (4)564655 五、發明說明 從上 狀物之材 音。一般 厚度、密 等。對振 音之速度 密度之比 # )、或丨 能力以分 構輻射出 敏度與輪 以決定最 器設計者 於最 獲得普及 板」以相 動板不再 度約略是 平板聲輻 度在數毫 至輻射區 大。或是 於其他之 平方公尺 述的討論將明顯地知 料之物理與材料特性 而言，這樣的特性包 度、該材料之楊氏係 動板材料而言，另一 。於均勻之材料中， 值之平方根。該減振 「正切角值」而測量 散能量並且因此衰減 去’如同不要的聲音 出音階提供有效的再 佳的材料以製造揚聲 Γ直以來探求之標的 =幾年，「平的振動 十以作為習知的揚聲 ，之方式用於本文中 ^ 一般的圓錐揚聲器 ^直後。對輻射區域 射器而士 ，3 ，本文中討 ” 等級。於另一實 域=較大厚度，例如 2些平板聲輻射器 、；^中，依比例縮小 之十分之一之等級或 道’製作揚聲器圓錐與圓了貝 大幅地決定揚聲器的本身噪 括材料之硬度、抗拉強度二 數（E)、以及内部減振特" 主要的參數是在該材料中聲 聲音之速度等於揚氏係數 可严「損失因子」（或者 這二者測量材料或結構的 振動，否則該振動將從該姓 或噪音。對特定之頻帶、^ 現與最高的信號—噪音比， 器之圓錐與圓頂狀物是揚聲 〇 板」 器之 並且 ，該 在二 論之 施例 二分 可使 成較 更小 或「 另類 表示 一般 分之 平板 中， 之一 用多 小的 。本 平板」 選擇。事實， 的圓錐 一的平 聲輻射 這可以 的平方 重較薄 輻射器 文中之 聲輻射 用詞「 該事實 揚聲器 方公尺 器保持 依比例 公尺或 的振動 ，也許 平板排 器已 平 為振 之深 等之 之厚 放大 者更 板， 是一 除使

92201.Ptd 第10頁 564655 五、發明說明（5) ' -*- 3聚合物薄祺振動板與使用電動或靜電動力產生之揚聲 裔i以及使用振動板本身作為聲音線圈（繞線管）之揚聲器 或是使用機械力之壓電產生之揚聲器。 抑平板聲輻射器一般包括共振平板，係藉由電—機轉換 器激發f驅動或者藉由激發器以振動該平板而產生聲音。 該，，器往往直接架設至該平板之背側，以及當從音頻放 大為提供音頻振動信號，該激發器傳遞產生的機械振動至 該平板，該平板會振動以耦合該聲音至周圍環境。平板聲 幸S射益具有許多有利之用途，例如安裝在具有習知天花板 之懸掛天花板裝置之格子中以作為在建築物中聲音分配裝 置之單元。 許多之研究已致力於平板聲輻射器之發展，這些公司 如英國新轉換器公司（New Transducers limited of Great Britain，亦稱作NXT)以及菲律賓第一公司 (Dai-Ichi of the Philippines)。已公佈針對不同的平 板聲輻射器技術之實施之許多專利至公司NXT, SLAB, BES， Sound Advance等，以及這類專利之揭示以參考資料 而與本文結合，若其於本文中完全地提出。 於許多案例中，習知技術之平板聲輻射器之平板係從 蜂巢之核心、發泡體（如聚苯乙烯發泡體（polystyrene foam)，或聚苯乙烯發泡體與例如氯丁橡膠（Neoprene)之 混合物）、或是爽層於面表皮之前後之間之其他材料而形 成。對特定總振動板重量而言’夾層於高密度表皮（例如 在發泡體核心上之金屬表皮）之間之低密度核心材料能夠

92201.ptd 第11頁 564655 五、發明說明（6) 非常堅固。對既定重量而言，相當高之硬度（特定硬度）意 指對既定硬度而言，振動板可以是較輕的。較輕的振動板 於轉換電輸入成聲音的輸出是更為有效的，往往視為明顯 的效能優點。合成的結構可以是非常堅固的，堅固到當該 結構之運動變得非活塞性，平板的解體與本身的噪音可能 是不尋常地嚴重。這種解體為非控制的並且是不可預期 的，會導致非常不規則的頻率與時間響應、高諧次與非諧 次失真、低信號-噪音比特性、以及刺耳主觀的聲音。該 解體問題可藉由堅固的環繞物（支撐應允結構）而惡化。 不像習知的圓錐與圓頂狀物揚聲器經由揚聲器圓錐之 活塞運動產生大量聲音，有些等級之平板聲輻射器藉由已 知之「分散模式」（distributed mode)再現之機制以再造 聲音。因此有時將平板聲輻射器稱為分散模式聲輻射器。 一般而言於此類聲輻射器中，激發器（ex iter)(—般為習 知的電-動聲音線圈與磁鐵型式，但亦可為壓電陶瓷單元〕 於特定位置可操作性地耦合至平板輻射器。當從放大器提 供音頻信號，該激發器於音頻分散局部的振動彎曲至該平 板。這些彎曲模式（b e n d i n g m 〇 d e )振動傳遞至該平板之邊 緣或經由該平板從該激發器之位置朝向以及也許是該平板 之邊緣而分散。彎曲波動經由該平板傳遞，一般是波速隨 著頻率變化。擴展波前（其從激發器之位置移開）之形狀並 不需要保存為圓形共心波之平順擴展系列，如同在理想化 的習知圓錐揚聲器中的圓形共心波。於該平板之結構中會 激發不同的彎曲模式，其部分地根據該平板之邊緣之邊界

92201.ptd 第12頁 564655 五、發明說明（7) |條件以及實體形狀（方形平板之振動不同於矩形、橢圓形 “板）。此外，可處理平板的形狀以強調插入合適的彎曲 |模式。於任何事件中，於大部分該平板之區域，振動之丘 振模式之分佈以聲音的方式耦合至周圍空氣以在基本^ |活塞動作再現音頻程式之聲音。 聲音再現之分散模式，亦為平板聲輻射器之特徵提供 被視為優於經由習知揚聲器之活塞運動所再現之聲音之 些明確的優點。例如，由於從整個平板表面進入周^ ^ I之聲音輻射為有效的’所以產生的聲音場於音頻之寬 圍上易於高度地擴散並且為非方向性的。再者，固有^乾 |近與方向的分散（dispersion^習知的活塞揚聲器（其、妾 僅有一些好的收聽位置或者於室内之良好位置（s^/t、、 要負很大的責，）之特徵並且是平板分散模式聲 射：基本上所免除。取冑，當使用平板聲輻射器，由於田 :二振’將用以強化或抵消底音階頻率(並且因此根據人 咸=2 ?位，:乎較大聲或較柔軟）之習知揚聲器之傾向 立體印象、頻率内容、聲音場以大幅地維持 量特徵。這此聲學之優吨；：：f;何位置實施上相對容 與在懸吊天花板中之習知天花板究碑區分\ I應用I r…學上怡悦的外觀使得它們適用在廣泛不同的 丨極，輕射器之發展步調已經非常積 十扳耳輻射器仍有數個基本的問題與缺點。

92201.ptd 第13頁 564655 五、發明說明（8)

這些缺點大多县關M 特徵與聲學性質。如以作平板聲輻射器之材料之物理 示，-般二是Μ以上提到之許多NXT專利中所教 於平板之整個表面T為：^ Ϊ有”度以加強聲波分佈 計者已使用堅固或堅硬;;二：：:票’平板：輻射器設 =4:該相對的面表皮之間夾層該核心。再者【 、黏合劑以貼合該表皮至該核心。例如，已細α 一如目士 系之輊重里板製作一些平板聲輻射器。這類板 仿i s ί 表皮與紹蜂巢核心，該紹面表皮與該銘蜂巢 /二1堅固的樹脂以及環氧樹脂固定在一起以強化硬戶。 於/、他案例中’已使用用於紙板工業之蜂巢核心平板：及 爽層於發泡體或紙核心之紙或塑膠面表皮。 凡、雖然這類面板具有效能並且確實再現聲音，但它們一 般並^產生具有良好低頻内容之高品質的聲音亦不是能夠 ，，高的音量層級再造聲音。導致不良的低音響應之原因 是習知技術的平板聲輻射器之高平板硬度導致在較低的音 頻之南機械阻抗（high mechanical impedance)。這意指 該平板於音頻内容之較低頻率範圍内增加地抵抗與抑制激 發器之移動。良好低音響應（bass response)需要相當大 的平板面域（e X c u r s i ο η )。然而，習知技術的平板於較低 頻率藉由激發器而抗拒移動，因此於這類平板中會導致特 徵的低音響應偏差。於聲音品質是重要之應用中’這類低 音響應越離有時是以提供習知活塞低音揚聲器與平板聲輕 射器來處理。該低音揚聲器於約4 0 0 Η ζ之交叉頻率以下再

564655 五、發明說明（9) 現聲音，以及 頻内容。不幸 之應用上是不 導入以上討論 生的音頻程式 域特徵之固有 聲。因此，習 量與較低聲音 於一些習 發泡物體形成 與低音量限制 拉強度。當曝 時，這類材料 限制。 除了不良 揚聲器，習知 比之特徵。換 式之間的分貝 或污染。如同 膠、甚至是紙 係數，但具有 代表的薄片而 分散頻率，於 少，以此方式 :平板聲輻射器僅於該交叉頻 可行的。#者，活夷射器是最適用 夕、士采§、去a * 土低曰揚聲器之引入會再 ί 器之許多缺點。相較於可再 ，相同的有對習知括他 仰权％』丹 阻力，亦f舌从技術之堅硬平板之較大面 阻力，亦嚴重地限制 知技術之平板聲轄：：頻，式的音量或大 品質之應用。射时―般已應用至較低音 知技術平板聲輕射51也 而不具備任何結構表例片平板係由 露至低音頻率之較=平板之材料之低抗 易於撕裂或裂開及較高音壓層級 因此導致這些特性的固有 的低音響應與低音量限，J，相較於習知活夷 f術平板聲輻射器亦已受困於低信號-噪音* 言之丨在揚聲器之本身噪音與再現的音頻程 (decibel)差異低，而導致聲音品質之改變 以上所討論，直到現在一般使用以鋁、塑 ，製作之薄片材料，雖然也許存在高的揚氏 =的本身噪音，這可藉由在空氣快速地拍打 4明。藉由在低音揚聲器與高頻揚聲器之間 習知揚聲器中，，可將這種本身噪音減至最 各個驅動器基本上是以活塞模式操作，並且

564655 i、發明説明（10) 般而言設计该產品以避免產生it娘& At / i 一奴 王共振杨：態（resonant m〇de)’其存在於/、振板本身或者懸吊單元中，如同該環 繞物。然而，於省知，術平板聲輻射器中，實際上分佈在 整個頻率範圍之所有，音會藉以經由平板之本體而傳遞彎 曲波動以再現該所有聲音於分散模式。分佈於整個頻率範 圍之聲音輸出是藉由該平板的彎曲與伸縮而產生，而非活 塞運動。彎曲與伸縮會導致本身噪音。因此可了解，當相 較於再生的音頻信號時，常常用於製造習知技術的平板之 材料之較高本身噪音是明顯的。換言之，這類系統之信號 -嗓音比一般低，也許約2 5 dB。這是相較於4 0 dB之信號— 嗓音比並且在優良的習知揚聲器系統中是較高的。最後的 結果是低品質、吵雜、並且是可聽到的刺耳聲音再現。 於是，需要改良的平板聲輻射器，其能夠成功地處理 習知技術的平板聲輻射器之問題與缺點。這樣的聲輻射器 應有效地以及清楚地產生音頻程式材料之低頻範圍（如同 藉由在頻譜混雜試驗（spectral contamination test)中 優良之表現所定義），並且相較於習知技術，應該能夠於 明顯地更高的音壓層級再現聲音，包括在較低頻率中之較 高音階（亦即，良好的低音響應）。該聲輻射器應呈現類似 習知優良揚聲器系統之低本身噪音，同時呈現平板聲輻射 器之尺寸與美學優點。本發明主要是提供這樣的平板聲輻 射器。 【發明内容】 簡言之，本發明包括改良的平板，以用於平板聲輻射

92201.ptd 第16頁 564655 五、發明說明（11) 器，能處理並且克服習知技術的問題與缺點。於較佳實施 例中，該平板之構造是以蜂巢核心夾層於前面表皮與後面 表皮之間，並且以黏接劑將該前前面表皮與該後面表皮固 定至該核心。小心地選擇製造該核心、表皮、與黏接劑之 材料以最佳化剛性、強度、彈性特性（如靜態與動態彎曲 硬度）、以及聲音特性以滿足低本身噪音、優良的低音響 應、高音壓層級能力、優良的聲音衰減、以及可與習知平 板與圓錐振動板揚聲器系統相比之高信號-噪音比。 於一較佳的實施例中，以牛皮紙製造平板的蜂巢核 心，而不是如同在一些習知技術之平板中使用鋁。由於硬 度與尺寸之穩定性，牛皮紙核心是浸紛的，特別是關於對 濕氣吸收之抵抗增加。牛皮紙提供高彈性與呈現異常低的 本身噪音。 較佳實施例之平板之前與後面表皮係以芳香族聚醯胺 (aramid polyamide)如 Kevlar或者 Dupont NomeX製造，其 同時呈現高楊氏係數以用於穿經該平板之聲波的快速分 散，用於大的振動領域之較優的減振之異常能量分散特 徵，以及非常低的本身噪音（後二個特性由表皮指示-如同 本文中討論的核心-具有高「損失因子」）。此外，這些材 料呈現極佳地彈性強度以於聲音再造期間忍受彎曲與伸 縮，特別是在較高的音量，而沒有碎裂、凹陷、或摺痕。 該芳香族聚醯胺表皮以具有優良的衰減特性之彈性黏合劑 (例如，以水為主之丙烯酸、橡膠接合劑、或者矽酮黏合 劑）固定至該核心。

92201.ptd 第17頁 (12) 564655 五、發明說明 根據 平板聲輻 於它的低 比，對於 的習知揚 術之平板 受即使是 他的降級 以導致延 比、加強 本發明之 提出之詳 更為清楚 【實施方 本發明所製造的平板聲輻射器相較於 明顯，延伸的低音響應。此：術: 85 =音，已/測的聲音輻射器之信號、噪立 ^ 之輸入^號，其高於約40 dB，這可、愈曰 奪為系統相比較。音頻程式材 /、優良 聲輻射器更高的音量屛級以及兮工f見比習知技 取嚴厲的音頻再現，而沒有碎裂、 材枓能承 。因此，本發明之精華是平爽、或者其 伸的低音再現、加強的音量能；S古器，其具有 的堅固之物理與聲音特徵之材料所:彳§號-噪音 這些與其它特徵、目的、以及優=作的平板。 細說明並且結合所附圖式（如以下自&檢閱以下所 。 簡短說明）將 式】 ，在更詳細地參照圖式，第1圖例式說明 輻射器，其以較佳的型式具體化本發明的〜種平板聲 據該平板所需要的終端使用，該聲輻射器ς里。應了解根 ί: ί H f任何一種呈現。再者，心應：：多種類之 輪射益之平板可以是並且常常裝設在支撐結1之需要，聲 内。例如’為了在懸吊天花板袼子之開口内a，其它構造 射器，該平板可裴設在方形或矩形金屬結構=裝平板聲輻 構支撐該平板聲輻射器之邊緣並且用以支撐，該金屬結 架（gr 1 1 1 )，該鐵格架覆蓋該平板並且可製作。日傳迗鐵格 是環繞天花板平板之曝露表面位於該格子内。、看起來像

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第18頁 564655 五、發明說明（13) 平板聲輻射器11一般包含平板1 2，該平板丨2具有側邊 緣1 3與1 4，終端邊緣1 6與1 7。平板1 2以核心1 8形成，該核 心1 8夾層於前面片1 9與後面片2 1之間。該核心可以不同的 實體形狀呈現，但是如同以下更詳細地說明，較佳地是設 計成具有六邊形開口之巢格結構（cell structure)，通常 稱為「蜂巢」結構。各該前面片！ 9與後面片2 i以黏接劑2 6 固定至蜂巢核心18(第2圖）。 裝設電-機驅動益（electro-mechanical driver)或者 激發器（exciter )2 2至平板12之背側21並且以電線23電耗 合至音頻功率放大器（未顯示），該音頻功率放大器用於以 對應至由該聲輕射器所再現的音頻程式之交流電電流而驅 動該激發器。該激器2 2可以任何不同的外形呈現以分散振 動的彎曲至該平板1 2。於以上之參考的N X T專利中揭示一 些激發器之外形，並且可能是其它外形。再者，雖然於第 1圖中例式說明激發器2 2直接貼合至該平板1 2並且以該平 板1 2支撐’驅動器亦有可能以橋或其它支撐結構所支撐並 且應視為本發明之範嘴内。 第2圖為部分的平板1 2之部分放大剖面圖。所看到的 平板係以核心1 8建構，於例式說明的實施例中，該核心i 8 以蜂巢外形形成。具體而言，形成核心1 8以呈現複數個互 連的六邊形巢格2 4，該六邊形巢格2 4之整體類似蜜蜂蜂巢 之巢格。例如，因為當該核心夾層於面薄片之間時該結構 的整體性與4結構的輕重量，這樣的核心結構已用於飛機 工業之組合平板有_段時候。

92201.ptd 第19頁 564655 五、發明說明（14) 然而在飛機工業至少該核心一般係鋁製的 射板之用途，由於上述之理由當鋁片撓曲時有 本身噪音（self-noise)，而該本身噪音即導致 音比，而不適用。相對地，本發明之核心i 8係 身噪音之材料形成而多少具有彈性，而具有優 減特性。因此，已發現牛皮紙製成的蜂巢核心 性而增強聲音反射板所再現之聲音。只要是能 討論之所需要之特性之其他材料，也可以選擇 一般而言，該蜂巢核心材料愈薄愈好，但 支撑一面要減少整體平板之質量而有效地在平 傳達振動。核心之整體厚度愈薄愈好但要足以 所需要之機械性支撐（亦即防止下垂）一面使平 最小。最後，考量蜂巢之剛性與彈性之平衡以 尺寸。於較佳之貫施例中，牛皮紙具有壁厚為 格（c e 1 1 s )，而核心本身具有大約7 m m之高度: (cel 1 core)直徑（個別六角形巢格之平二 較好是大約4_。 牛皮紙核心1 8係夾設於前面片1 9與後面片 後面片1 9與2 1係如核心由具有高楊氏係數、高 (t a n d e 11 a )以及低本身噪音之材料所製成。\ 楊氏係數與高正切角值之材料並不尋常。如 平板之典型的表皮係由銘或鈦製造，這種 係數但其正切角值很低。而且，這種材料二曲 噪音。然而本發明之發明人已發現有幾種^醯 。在聲音輻 高度的固有 低信號-嗓 由低固有本 異之聲音消 顯現這種特 顯現以上所 〇 一面要足以 板前後片間 對平板提供 板之剛性為 決定其大小 〇 . 〇 7 m m之巢 巢格核心 間之距離） 21之間。前 正切角值 I兼具有高 ，輕量蜂巢 具有兩楊氏 時本質上有 胺材料種

564655 五、發明說明（15) ^ 類’如Dupont公司的Nomax， Kevlar,帝人公司的c〇 、 及Technora兼具高楊氏係數，高正切角值或損 fnex以 , 、八因數 (loss factor)，以及低固有本身噪音。這些材料尚具 南固有抗拉強度（tensile strength)而在大音 至丹現動作 中能耐大面域而不會發生撕破、裂紋或摺紋，而有諸夕 點。 夕支 在較佳實施例中，前面與後面表皮係由如Kev丨ar等 (meta-aramid)材料製成而具有大約〇· 127mm厚度。Kevlar 之楊氏係數為大約lx 1 〇 1 / m，正切角值為大約0 · 0 5，而 其加工方向之抗拉強度為大約137N/cm而交差方向之抗拉 強度為大約6 6 N / c m。K e v 1 a r在音響振動而撓曲時顯現極低 的本身噪音。大概言之，前面與後面片之厚度應小於約0 · 2mm 〇 前面與後面片1 9與2 1係以黏接劑2 6固定於蜂巢核心。 黏接劑係選用具備彈性（f 1 e X i b i 1 i t y )，高音響減振特 性，以及高耐衝擊強度（經長期振動不會裂開或產生裂 紋）。符合這些基準要件之黏接劑之例有水質 (water-based)丙烯酸類黏接劑、橡膠糊劑及矽酮類黏接 劑，但也可使用其他適合之黏接劑。

由如上述之各組件組合而成之獨特架構製成之平板聲 音輻射器，當承受到一連串之有次序的音調之激動時，顯 現對於85dB輸入信號大於40dB之信號-噪音比之特性。此 效果能與傳統高品質揚聲器（擴音機喇。八）相比美。再且， 本發明之平板之適當剛性特別在低頻率增強其頻率響應

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五、發明說明（16) 性。最後’芳醯胺、聚醯胺表 黏接劑之彈性抵住在高面域狀 本發明之聲音輻射器能比先前 更顯著地增加音壓高度。 【實施例】 皮之高抗拉強度及韌性以 態下之結構性破壞。於是 技術之平板聲音輻射器產生 以下列之材料建構本發明之平板聲音輻射器並經 譜混雜及頻率響應試驗。將試驗結果表示於第3圖與’員 圖。 .輻射板本身之尺寸為大約半公尺見方，其建構規範如 核心： · 以牛皮紙製造試驗用輻射板之蜂巢核心，其整體厚度 (測量垂直於轄射板之平面之方向之尺寸）為7匪，巢格 (cel 1 )直徑為4mm，而巢格壁厚度為大約〇. 〇7mm。 表皮——_· 以Nomex (商品名）製造試驗用輻射板之表皮，其厚度 為5米爾（m i 1 s ’千分之5英忖，相當於〇 . 1 )。 此Nomex具備抗拉強度l37N/cni，密度〇· 87g/cc，楊氏 係數2x 101Gdyn/cm平方，正切角值（無量單位之參數）大約 0· 0 5 0。而且，Nomex為一種類似布類材料，固有本身噪音 _ 低，抗拉強度南’而且财火。 |占接劑： 該Nomex表皮以具有彈性之水質丙烯基類黏接劑固定 於牛皮紙核心。

92201.ptd 第22頁 564655 五、發明說明（17) n (exciter)： 用以施加音響振動於輕射板之激發器係一種先前技術 常用之典型平板聲音輻射系統之電機械式驅動器 (electro-mechanical driver)0 难I#混雜試驗： 就此平板聲音輻射器進行標準光學系混雜試驗 (standard spectral contamination test)如下 ° 將聲音 輻射器連接於音頻放大器並以經選擇之1 2種離散頻率 (discrete frequencies)之正弦波試驗音調激動，以使這 些頻率畸變（失真）部分重疊最少。以sys i d音響分析系統 以及以信號-噪音比為1 2〇dB以上之高解析度FFT分析器在 2 0 Η z至2 0 Κ Η z間之多數之頻率，大約在離散試驗音調之間 之頻率’计：ϊ聲音輪射器之音頻響應（audi〇 response)。 試驗結果表示於第3圖之頻譜混雜圖表。如圖所示， 所測試之聲音輻射器對85dB輸入信號顯現高於40dB之信號 -嗓音比，而且在很多頻率處高於5 〇dB之信號-噪音比。尤 其要注意的是，在大約IKHz與大約1 OKHz間之重要聽覺領 域顯現低位階之畸變（失真）部分（在丨2種試驗音調間之聲 音位階）。裝備本發明之試驗輻射平板之信號-噪音比之性 能大致上比先前技術之傳統平板聲音輻射器要好2 〇 dB以 上。 頻—率—I复越1: 就文試驗之輻射平板進行標準1 / 3八度音階（1 / 3 〇 c t a v e )頻率響應试驗。以微音器（爪i c『〇 p卜〇 n e )計量平板

92201.ptd 第23頁 564655 五、發明說明（18) 之2 0Hz至ΙΟΚΗζ之間之多數頻率之頻率響應，對整個頻率 領域之一定值之輸入信號之響應以dB表示。將試驗結果表 示於第4圖。由圖可看出，該輻射平板之性能測試結果良 好’尤其是在ΙΚΗζ至1 〇KHz範圍之性能特別優異。而且， 此輻射平板之低音響應（bass resp0nse)遠比能期望於先

前技術之傳統平板聲音輻射器者更優異，只有大、 開始有偏差。 # iUHZ 由上述之試驗結果及第3圖與第4圖所示之性能 由本發明之材料組合建構之平板聲音輻射器顯現實三二 士 ^能。更具體言之，本發明之平板聲音輻射器由二且 高信號-噪音比特性以及產生清晰而完整之低音再、/、 延伸頻率響應’能產生清晰而不含雜音以 I峻喜夕級立 貝貝上减少本 以上之說明，表示本發明之較佳實施例，在此應 這些較佳實施例可在本發明之範圍内作種種改變。^ = 之’在較佳實施例中，巢格壁厚度為〇 · 〇 7mm。事實牛例： 巢格壁厚度可依各種特定應用之約束可在大約〇 . 2上、’ 6亥 之任意壁厚度。同理，整體核心之總厚度（實施例^二' 可依實際平板之需要設在大約70匪以下之任意值/、、 厚度可從較佳實施例之Kevlar表皮之〇· 127mm變更、之 小於I 5mm之範圍内。最後，所使用之材料之特性: 表之抗拉強度、揚氏係數、正切角值，以及本身噪立σ 特性值’也可不同於較佳實施例中之計量值。大^二之 材料之正切角值及楊氏係數以及其抗拉強度二， ^應與較佳

92201.ptd 第24頁 564655 五、發明說明（19) 實施例相等之高數值，俾使表皮材料顯現能量之迅速分散 而使音波迅速減振，以及促成平板之高信號-噪音比之低 本身噪音之特性。在不脫越申請專利範圍所定義之範圍 内，對所揭示之實施例可作各種其他之附加、刪減，以及 變更。

92201.ptd 第25頁 564655 圖式簡單說明 【圖 式 簡單說明】 第 1圖顯示平板聲輻射器之 透視圖，為本發明之一較 佳實 施 例。 第 2圖顯示第1圖之平 板聲輕射 器之部分放大切斷透視 圖， 例 式說明以黏合劑固 定在- -起 的蜂巢核心與面表皮。 第 3圖為dB位準與頻率之圖 式， ，顯示於本發明之平板 聲輻 射 器所施行的頻譜混 雜試驗之 結果並且例式說明其較 優越 的 信號-噪音特性。 第 4圖為dB位準與頻率之圖 式， 1顯示於本發明之平板 聲幸畐 射 器所施行的頻率響 應試驗之 結果並且例式說明其改 善的 響 應。 11 平 板聲音輕射器 12 平 板、輻射平板 13> 14 側邊緣 16 、1] Ϊ 終端邊緣 18 核 心 19 前 面片 21 後 面片 22 激 發器 23 電 線 24 巢 格 26 黏 接劑

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Claims (1)

1. 564655 六、申請專利範圍 1. 一種增進音效之平板聲輻射器，包括： 平板，該平板具有以第一材料製作之核心，該核 心以夾層方式置於以第二材料製作之面表皮之間，該 面表皮以黏接劑固定至該核心； 激發器，該激發器耦合至該平板以施加對應至音 頻程式材料之振動至該平板； 該第二材料具有足夠高的楊氏係數與正切角植， 以使得當該平板聲輻射器經過頻譜混雜試驗時，該平 板聲輻射器在頻率範圍從約11^2至101^2内，對85(16之 輸入信號呈現大於40dB之信號-噪音比。 2. 如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中該第二材 料具有楊氏係數約大於1 X 1 0 1G N/m並且正切角植約大 於 0· 05 〇 3. 如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中該第二材 料具有抗拉強度約大於6 6 N / m。 4. 如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中該面表皮 具有厚度約少於0 · 5 m m。 5. 如申請專利範圍第4項之平板聲輻射器，其中該面表皮 具有厚度約0.127mm。 6. 如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中該第二材 料為芳香族聚醯胺。 7. 如申請專利範圍第6項之平板聲輻射器，其中該第二材 料為 Nomex®。 8. 如申請專利範圍第6項之平板聲輻射器，其中該第二材

   92201.ptd 第27頁 564655 六、申請專利範圍 料為 K e v 1 a r。 9.如申請專利範圍第6項之平板聲輻射器，其中該第二材 料為 Conex®。 1 0 .如申請專利範圍第6項之平板聲輻射器，其中該第二材 料為 Technora®。 1 1.如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中該核心具 有蜂巢結構。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之平板聲輻射器，其中該核心 以牛皮紙製成。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之平板聲輻射器，其中該蜂巢 核心具有厚度少於約7 0 m m。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之平板聲輻射器，其中該蜂巢 核心具有厚度約7 m m。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之平板聲輻射器，其中該蜂巢 核心具有巢格直徑約4mm。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之平板聲輻射器，其中該蜂巢 核心具有巢格壁厚度少於約0 . 5 m m。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之平板聲輻射器，其中該蜂巢 核心具有巢格壁厚度約0 . 0 7 m m。 1 8 .如申請專利範圍第1項之平板聲輻射器，其中選擇該黏 接劑係由於它的相當高彈性、相當高音響減振特性、 以及相當高耐衝擊強度。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之平板聲輻射器，其中該黏接 劑為矽酮黏接劑。

   92201.ptd 第28頁 564655 範圍第 丙烯酸 範圍第 合劑。 板聲輻 心，該 核心被 定至該 皮以具 作； 預先選擇該具有第一材 第一材料與該具有第二材料 二材料’以使得當該平板經 該平板在預定之音頻範圍内 大於40dB之信號-噪音比。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之平 牛皮紙。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之平 (aramid Polyamide)0 2 5 ·如申請專利範圍第2 4項之平 質丙細酸勒接劑。 2 6 ·如申請專利範圍第2 4項之平 板聲輻射器 板聲輻射器 板，包括： 具有厚度、 具有第一材 表皮之間並 料特性與第 料特性與第 特性與第二 過音響頻譜 ，對85dB之 板，其中該 板，其中該 板，其中該 六、申請專利範圍 2 0 ·如申請專利 劑為以水冑 2 1 ·如申請專利 劑為橡膠接 2 2 · —種用於平 蜂巢核 巢格壁厚度 音響特性之 該蜂巢 以黏接劑固 該面表 第二材料製 1 8項之平 黏接劑。 1 8項之平 射器之平 蜂巢核心 ，該蜂巢核心以 第一材料製作； 夾層於面 面表皮； 有第二材 ，其中該黏接 ，其中該黏接 巢袼直彳f、與 料特性與第一 且該蜂巢核心 二音響特性之 一音響特性之 =響特性之第 作匕雜試驗時， 輪入信號呈現 第一材料包抟 第二材料包拉 黏接劑為以水 黏接劑為從包 板，其中該

   92201.ptd 第29頁 564655 六、申請專利範圍 含矽酮黏接劑與橡膠糊劑之群組選擇。 2 7. —種平板聲輻射器，包括平板與激發器，其中該平板 具有以第一材料製作之核心，該核心以夾層方式置於 以第二材料製作之面表皮之間，該激發器耦合至該平 板以施加聲音振動至該平板以再現（reproduction); 該第一與第二材料具有預先選擇的材料與音響特性以 使得當該平板聲輻射器經過頻譜混雜試驗時，該平板 聲輻射器在頻率範圍從約1kHz至1 0kHz内，對85dB之輸 入信號呈現大於40dB之信號-噪音比。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之平板聲輻射器，其中該第二 材料為（aramid polyamide)0 2 9 .如申請專利範圍第2 8項之平板聲輻射器，其中該第一 材料為牛皮紙。 3 0 .如申請專利範圍第2 9項之平板聲輻射器，其中該核心 為蜂巢核心。 3 1.如申請專利範圍第2 7項之平板聲輻射器，其中該面表 皮以黏接劑固定至該核心。 3 2 .如申請專利範圍第3 1項之平板聲輻射器，其中該黏接 劑為以水質丙烯酸黏接劑。 3 3 .如申請專利範圍第3 1項之平板聲輻射器，其中該黏接 劑為矽酮黏接劑。 3 4.如申請專利範圍第3 1項之平板聲輻射器，其中該黏接 劑為橡膠糊劑。

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