WO1990016135A1

WO1990016135A1 - Lautsprechervorrichtung

Info

Publication number: WO1990016135A1
Application number: PCT/EP1990/000890
Authority: WO
Inventors: Krister Amnéus
Original assignee: Amnéus Engineering
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1990-12-27
Also published as: AU5748390A; AP9000184A0; AP146A; DE3920041C1

Abstract

Eine Lautsprechervorrichtung hat wenigstens einen in einer dafür bestimmten Öffnung (15) in einem Gehäuse angebrachten Lautsprecher. Eine zusätzliche Öffnung (16) im Gehäuse ist eine Resonatorpforte gegen die Umgebung und hat eine Grösse, die mit dem Gehäusevolumen (Vb) Resonanz gibt bei einer Frequenz, die wesentlich grösser ist als die Eigenfrequenz des Lautsprechers. Die Resonatorpforte enthält ein strömungsbegrenzendes Material (24, 25). An die Resonatorpforte (16) schliesst sich ein akustischer Tunnel (17) unter Bildung einer Abstimmungseinheit (17, 24, 25) an, die die Resonanz abwärts bis im wesentlichen auf die Eigenfrequenz (fs) des Lautsprechers oder darunter dadurch verschiebt, dass ihre Länge etwa gleich der grössten Erstreckung des Gehäusevolumens (Vb) oder grösser ist und dass er wenigstens einmal seiner Länge entlang geknickt ist. Das strömungsbegrenzende Material bildet einen dämpfenden Pfropfen in der Tunnelmündung.

Description

L a u t s p r e c h e r v o r r i c h t u n g

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Lautsprechervorrichtung mit wenigstens einem in einer Öffnung eines Gehäuses angebrachten Lautsprecher, mit mindestens einer eine Resonatorpforte bildenden Gehäuseöffnung, die eine Größe hat, die mit dem Gehäusevolumen Resonanz bei einer Frequenz gibt, die wesentlich größer ist als die Eigenfrequenz (f_s) des Lautsprechers und ein Strömungsbegrenzendes Material enthält, wobei sich an die Resonatorpforte ein akustischer Tunnel unter Bildung einer Abstimmeinheit anschließt, die die Resonanz abwärts bis im wesentlichen auf die Eigenfrequenz (f_s) des Lautsprechers oder darunter verschiebt, wobei das strömungsbegrenzende Material einen dämpfenden Pfropfen in der Tunnelmündung bildet. STAND DER TECHNIK

Aus der DE 27 08 872 A1 ist eine gattungsgemäße Lautsprechervorrichtung bekannt mit wenigstens einem in einer Öffnung eines Gehäuses angebrachten Lautsprecher, mit mindestens einer eine Resonatorpforte bildenden Gehäuseöffnung (vgl. Patentanspruch 1), die eine Größe hat, die mit dem Gehäusevolumen Resonanz bei einer Frequenz gibt, die wesentlich größer ist (Figur 4 und zugehörige

Beschreibung) als die Eigenfrequenz des Lautsprechers (Seite 13, 10. Zeile von unten) und ein Strömungsbegrenzendes Material (Figuren 2 und 3, Bezugszeichen 59) enthält.

Bei dieser bekannten Lautsprechervorrichtung schließt sich an die Resonatorpforte ein akustischer Tunnel

(Patentanspruch 5 und Figuren 2 und 3, Bezugszeichen 57) an unter Bildung einer Abstimmungseinheit, die die

Resonanz abwärts bis im wesentlichen auf die Eigenfrequenz des Lautsprechers oder darunter verschiebt

(Seite 17, letzter Absatz bis Seite 18, erster Absatz), wobei das stromungsbegrenzende Material einen dämpfenden Pfropfen in der Tunnelmündung bildet (Figur 3) .

Die DE-GM 78 21 830 beschreibt eine geschlossene Lautsprecherbox, deren Vorderwand neben der Öffnung für das Lautsprechersystem noch mindestens eine Öffnung zum

Austritt akustischer Reflexstrahlung von der Rückwand aufweist, wobei diese Öffnung oder Öffnungen in der

Vorderwand kreisförmigen (alternativ auch rechteckigen) Querschnitt besitzen und je ein zylindrisches (ggf. auch rechteckiges), nach innen ragendes offenes Rohr tragen. Durchmesser und Länge eines Rohres ist einem Frequenzbereich angepaßt. Insbesondere kann die Länge größer als der Durchmesser sein, dieser soll wieder kleiner als der Durchmesser des Lautsprechers sein . Die Rohre sollen zur Schallverstärkung durch Reflexwirkung dienen, es handelt sich somit um eine Abwandlung des Bassreflexsystems.

Die DE 29 11 849 B2 beschreibt eine Lautsprecherbox, an deren den Lautsprecher tragenden Wand noch ein Tunnel angeordnet ist, dessen Wände aus porösem Material hergestellt bzw. damit ausgekleidet sind, um stehende Wellen im Tunnel, der eine Verbindung zwischen Kasteninnern und Außenraum herstellt, zu dämpfen, wobei offenbar nur

Frequenzen oberhalb 500 Herz von Interesse sind.

Die DE 31 13 281 C2 beschreibt schematisch eine als

Baßreflexgehäuse ausgebildete Lautsprecherbox, bei der die Baßreflexöffnungsflache in der den Lautsprecher tragenden Vorderwand auf zwei Öffnungen verteilt ist und jeder

Öffnung ein richtungsabhängiger Strömungswiderstand, gebildet durch ein rohrförmiges Hohlprofil bestimmter Länge zugeordnet ist, wobei dieses Rohr durch Trichtereinrichtungen Ventilwirkung haben soll. Es wird das

Baßreflexsystem, bei dem die Öffnung bzw. der Tunnel von einer solchen Größe ist, daß das einen Hohlraumresonator bildende Boxengehäuse auf eine definierte Resonanzfrequenz abgestimmt ist, dahingehend verbessert, daß Wärme besser abgeführt werden kann, indem durch die zwei Öffnungen Luft zirkuliert.

In der Druckschrift Burr, Hans Martin, Vergleichstest: Sechs Standboxen um 600 Mark, veröffentlicht in "Audio" 9/1988, Seiten 82-84, 88-89, wird eine mit MB Quart 350 bezeichnete Box beschrieben, die eine mit Schaumstoff bedämpfte Austrittsöffnung - nach Firmenangabe keine

Baßreflexöffnung - besitzen soll. Vielmehr soll es sich um eine "Ausgleichöffnung" handeln, in der ein mit dämpfendem Schaumstoff gestopfter Kunststoffeinsatz steckt. Gemäß dem Autor der Druckschrift handelt es sich aber doch um eine Baßreflexöffnung, allerdings mit

"viel zu tief" liegender Resonanzfrequenz. In einer

fotografischen Abbildung der Vorderseite dieser Box ist der Einsatz demontiert dargestellt, sodaß zum einen die

Wandöffnung mit bestimmter Wandstärke erkennbar wird, zum anderen das Hinterende des in diese Öfnnung zu schiebenden rohrartigen Ansatzes des Kunstoffeinsatzes, welcher Ansatz offenbar etwas länger ist als die Wandstärke der Box.

Hinsichtlich der Meßdaten wird davon gesprochen, daß bei dieser Box im Tiefbaßbereich Phasendrehungen (bis 50

Grad) festgestellt wurden.

Eine Vorrichtung zur Bewirkung einer Druckregulierung

bei Lautsprechervorrichtungen vom Drucksystemtyp ist

durch die DE-C-17 62 237 bereits bekannt geworden. Sie weist eine mit einer schweren Glasfaserlage wieder

verschlossene Öffnung auf. Als kennzeichnend für eine solche Vorrichtung ist in der DE-C-17 62 237 angegeben, daß ihre Wirkung wesentlich derart ist, daß über eine bestimmte und bedeutende, allmählich gegen niedrige

Frequenzen wirksame Druckreduktion hinaus auch eine

Reduktion des bei der Systemresonanzfrequenz f_b auftretenden Druckmaximums von bis zu 6 dB (also ungefähr 50 %) bewirkt wird, bei dem das Maximum der entwickelten elektrischen Impedanzkurve statisch so sehr ausgedämpft wird, daß auch eine weitgehende Verbreiterung des

akustischen Güte- oder Q-Faktors bei der genannten

Systemresonanzfrequenz erreicht wird.

Das in der DE-C-17 62 237 vorgeschiebene Systemabstimmungsverhältnis bringt es bei der bekannten Vorrichtung mit sich, daß eine Abweichung von der Frequenzlinearität der Schalldruckkurve gegen niedrige Frequenzen erhalten wird - mit anderen Worten: Man erhält einen unterhalb von ca. 200 Hz ziemlich schnell abfallenden Frequenzverlauf, wenn ein Baßlautsprecher benutzt wird.

Eine andere charakteristische Eigenschaft des in DE-C-17 62 237 angegebenen akustischen Systems ist an das darin bezweckte Abstimmverhältnis zwischen der Größe der

Gehäuseöffnung und der Eigenfrequenz des benutzten

Lautsprechers gebunden, und zwar der Resonanzfrequenz der Öffnung mit dem Gehäusevolumen, das mit Notwendigkeit so hoch zu wählen ist, daß es die bezweckte Druckregulierung um die Systemresonanz f_d ergeben kann.

Über den früher genannten Verlust an Schalldruck im

Niedrigfrequenzgebiet hinaus wird nämlich mit dem oben erwähnten Dimensionierungsverhältnis auch bewirkt, daß die erhaltene Druckreduktion zu umfassend bei wirklich niedriger Frequenz werden kann. Dadurch kann die für die lineare Kegelausschwingung so notwendige entgegengerichtete Druckwirkung zu gering werden und eine kräftige, nicht lineare,- akustische Distorsion (trianguläre

Wellenentwicklung) sowie auch Blasenschalldistorsion entstehen, welche, wenn sie auftritt, von der mit porösem Material ganz gedeckten Resonatoröffnung herrührt. .

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß zur Erzielung einer nach der DE-C-17 62 237 bezweckten weitgehenden

Ausdämpfung des Frequenzgebiets bei f_b selbst, als notwendige Abstimmungsfrequenz nach der Formel für

Helmholtzresonanz (siehe Gleichung 10 auf Seite 26) eine

Öffnungsfrequenz f_p zu wählen ist, die deutlich über der normalen nach der Beziehung f_H<≈f_s liegt (siehe

Gleichung 5 und 6 auf Seite 26 und f_H-Definition auf

Seite 24). Die f_p soll >> f_s sein und Z wird um so kleiner als f_p die Eigenfrequenz überschreitet .

Es handelt sich bei diesem System wie auch bei den anderen Systemen insgesamt um Versuche, den Frequenzgang der abgestrahlten Schalleistung zu verbessern, wobei dies aber nur teilweise und nur unter erheblicher Reduktion des gesamten akustischen Wirkungsgrad gelingt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine besondere

Ausführung der Anordnung der Resonatoröffnung einer

Lautsprechervorrichtung gemäß der eingangs genannten Art eine verbesserte, wesentlich bei der Grenzfrequenz f₁ des Lautsprechers wirksame dynamisch regulierte Dämpfung zu verleihen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lautsprechervorrichtung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tunnellänge mindestens etwa gleich der größten Erstreckung des Gehäusevolumens (V,) ist und daß der Tunnel über seine Länge hin wenigstens einmal abgewinkelt ist.

Die Erfindung schafft ein akustisches System, bei dem der erfindungsgemäß erzielte dynamische Regelungseffekt das System bis zur Grenzfrequenz f₁ kontrollieren kann und bis gegen D.C. (Gleichströmung mit Frequenz nahezu 0 Hz) wirksam ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion verträgt hohe Signalniveaus auch bei sehr niedriger Frequenz, wenn ein Tiefton-Lautsprecher benutzt wird, und besitzt einen hohen akustischen Wirkungsgrad sowie geringe Distorsion. Sie ist für Reihenfertigung wesentlich identisch

wirkender Einheiten sehr geeignet, was u. a. zur Stereophonie wichtig ist. Die Vorrichtung hat Druckkammercharakter.

Weitere für die erfindungsgemäße Anlage kennzeichnende Merkmale werden in den U.nteransprüchen angegeben. KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Abstimmanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte

Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 Eine Stirnansicht auf ein Lautsprechergehäuse für eine Lautsprechervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem die äußere Mündung des Tunnels abdeckenden, strömungsresistiven Einsatz (nicht dargestellt);

Figur 2 eine längs der Linie II-II in Fig.1 genommene Schnittansicht, bei der der

strömungsresistive Einsatz noch nicht in die Tunnelmündung eingebracht ist;

Figur 3-8 in Endansicht und Axialschnittansicht

eine erste, zweite bzw. dritte Ausführung einer weiteren Abstimmeinheit, die z. B.

auf die bei der Lautsprechervorrichtung auftretende Grenzfrequenz abgestimmt sind.

Figur 9 eine weitere, mit strömungsbegrenzendem

Material gefüllte Abstimmeinheit; Figur 10-18 bei einer Lautsprecheranlage nach Fig. 1 und 2 erhaltene Kurven unter Verwendung eines FFT-Analysators, Typ 2033 Brüel & Kjaer, sowie eines XY-Schreibers, Typ 2308 Brüel & Kjaer, mit

Fig. 10 dem Nachgiebigkeitsverhalten einer erfindungsgemäßen Lautsprechervorrichtung;

Fig. 11 dem Nachgiebigkeitsverhalten der gleichen Lautsprechervorrichtung mit ungefüllter Öffnung (Helmholtzcharakter);

Fig. 12 dem Nachgiebigkeitsverhalten bei mit Klebefilm verklebter Öffnung (Druckkammernäherung);

Fig. 13 der Kurve der Fig. 10 (als

Kurve 1) im Vergleich mit einer abgeklebten f₁-Abstimmeinheit;

Fig. 14 der relativen Bewegungsgeschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Lautsprechervorrichtung entsprechend Fig.10; Fig. 15 der relativen Bewegungsgeschwindigkeit bei einer Vorrichtung entsprechend Fig.11;

Fig. 16 dem Schalldruckniveauunterschied zwischen äußerem (P_e) und innerem (Pfc) Schalldruck des Erfindungssystems nach

Fig. 10;

Fig. 17 einer axial gemessenen Schalldruckniveaukurve der erfindungsgemäß ausgestalteten Lautsprechervorrichtung;

Fig. 18 der Impedanzkurve der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figuren

19 bis 22 "tone-burst"-Meßkurven.

BESTE WEGE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein kastenförmiges Lautsprechergehäuse mit einem Boden 10, einer Stirnwand 11, einer Rückwand 12, Seitenwänden 13 und einer oberen Deckwand 14. In der Stirnwand 11 ist eine Öffnung 15 für einen nicht .gezeigten Lautsprecher sowie eine zweite, verhältnismäßig große spaltenförmige Pforte 16 ausgebildet, die sich über die ganze Breite der Stirnwand erstreckt. Die Pforte 16 bildet die äußere Mündung eines langen Tunnels 17, der, wie gezeigt, sich entlang des Bodens 10 der Rückwand 12 und entlang eines Teils der Oberseite 14 erstreckt. Der Tunnel 17 wird durch den Boden 10, die Wände 12 und 14, die Seitenwände 13 sowie Wandelementen begrenzt, welche sich zwischen den Seitenwänden 13 erstrecken. Der Tunnel 17 hat einen im wesentlichen konstanten Querschnitt und ein Volumen V_t, das sich bei der inneren Mündung 21 des Tunnels an die eigentliche Lautsprecherkammer oder das Volumen des

Lautsprechergehäuses anschließt. Die eigentliche

Lautsprecherkammer V_b, die von dem Tunnel 17, den

Seitenwänden 13 und der Stirnwand 11 umschlossen ist, ist auf allen Seiten inwendig mit Scheiben 22 aus

Dämpfungsmaterial, z.B. Mineralfasermatte, ausgekleidet.

24 bezeichnet einen verhältnismäßig dicken Streifen aus akustisch strömungsresistivem Material, z.B. Mineralfasermaterial und 25 bezeichnet zwei einander entsprechende

Gitter aus z.B. Streckmetall. Ein Einsatz zur Bewirkung einer Strömungsresistenz in der Pforte 16 wird durch

Verdichtung des Streifens 24 zwischen den steifen Gittern

25 zur Dichte 26 sowie luftdichten Einsatz der so erhaltenen Einheit in die Pforte 16 bewirkt. Man kann gegebenenfalls erlauben, daß der Tunnel 17 ganz oder teilweise mit Fasermaterial, z.B. Acrylfasern, jedoch mit sehr niedriger Dichte und geringem Strömungswiderstand gefüllt oder ausgekleidet ist. Mit 23 ist in Figur 2

eine rohrförmige Abstimmeinheit bezeichnet, die unter

Hinweis auf Fig. 7 und 8 näher beschrieben wird.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Abstimmeinheit 27 weist ein, beispielsweise aus Aluminium bestehendes, verhältnismäßig dickes Rohr 28 ein. An einem Ende des Rohres ist ein Pfropfen 29 aus strömungsbegrenzendem Material, zweckmäßig aus

Mineralfasern oder akustischem Schaumkunststoff, angeordnet, der sich an die Innenseite des Rohres 28 luftdicht anschließt und eine Druckdifferenzzone im Rohr bildet, wobei die Länge des Pfropfens zu einer wesentlichen Differenzzeit dt Veranlassung gibt, welche viel größer ist als was der

Fall in Abwesenheit des Pfropfens sein würde. Die Differenz zeit beinhaltet die Zeit, die ein Schallzustand (z.B.

Verdichtung) zum Durchwandern des Pfropfens benötigt.

Die Differenzzeit dt entsteht infolge des Vorkommens des Strömungsbegrenzenden Pfropfens im Mündungsgebiet des akustischen Tunnels gegen die Umgebung und dadurch, daß er ein wohl definierter Körper mit nur beschränkter Erstrekkung im Verhältnis zur totalen körperlichen Länge des akustischen Tunnels ist, wobei die Größe von dt proportional zur Erstreckung des Pfropfens und zu dessen wirksamem Strömungswiderstand ist. Dadurch, daß der Pfropfen in dem Tunnel eingesetzt ist, erhält er außer seiner gegebenen Längsdimension auch eine in der physischen Längserstreckung des Tunnels wirksame, akustisch komplexe Funktion. Die in dieser Weise erhaltene dynamische Begrenzungskomponente hat eine komplexe Dimension, die anders beschaffen ist, als die reine resistive Strömungsbegrenzung, die der Pfropfen alleine hat. Die Größe der genannten Dimension ist frequenzabhängig und abhängig von der Strömung, die durch den gepfropften Tunnel pro Zeiteinheit stattfinden kann.

Mit 30 und 31 sind perforierte, hinsichtlich ihrer Lage fixierte Schichten, z.B. aus Streckmetall oder perforiertem Blech, mit großer, prozentueller Lochfläche bezeichnet. Das mit einem Pfropfen versehene Ende des Rohres

28 kann in einer Lautsprechergehäuseöffnung aufgenommen werden und weist eine Absatzfläche 32 zum luftdichten

Leimen gegen die Innenseite des Lautsprechergehäuses auf. In der Praxis soll der Pfropfen 29 eine axiale Erstrekkung von 15 bis 30 mm, zweckmäßig eine Erstreckung in der Größenordnung des 1,0-fachen (oder mehr) des Rohrdurchmessers aufweisen. Das Rohr 28 endet zweckmäßig in einem Abstand von der dem Pfropfen 29 entgegengesetzten Seite des Lautsprechergehäuses von wenigstens dem 1,6-fachen des Innendurchmessers des Rohres. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Abstimmeinheit 33 in Form eines Rohres 34 aus beispielsweise Aluminium mit luftdurchlässlichem Pfropfen 35 mit viel geringerer Strömungsbegrenzungsfähigkeit als der Pfropfen 29. Beispielsweise besteht der Pfropfen 35 aus offenporigem Schaumkunststoff mit der. Dichte 30-80 ppi, zweckmäßig der Größenordnung 45 ppi. Der Pfropfen 35 sowie auch der Pfropfen 29 können an ihrem einen Ende oder an beiden Enden mit gegen ihre Begrenzungsflächen in mechanisch fixierter Weise anliegenden dünnen Schichten aus dichtstrukturiertem Material, wie Stapelfaserschichten oder feinmaschigem Metalldrahtnetz, versehen sein. Der Propfen 35 schließt sich an die Innenseite des Rohres 34 luftdicht an und soll eine ausreichende Länge haben, damit er zu einer Differenzzeit Veranlassung gibt und nicht oszilliert oder um seine Gleichgewichtslage verschoben wird. Die Länge kann beispielsweise dem Rohrinnendurchmesser entsprechen. Alternativ kann der Pfropfen durch Streckmetallnetz oder ähnlich ausgesteift sein. Die Einheit 33 ist derart ausgebildet, daß sie in einer Lautsprechergehäuseöffnung festgeleimt werden kann, wobei eine Absatzfläche 36 auf dem Rohr 34 dazu bestimmt ist, gegen die Innenseite des Lautsprechergehäuses anzuliegen. Die Abstimmeinheit 33 kann auf eine Frequenz abgestimmt werden, die wesentlich unter.der Eigenfrequenz des Lautsprechers liegt, zweckmäßig auf eine Frequenz, die sich der unteren Grenzfrequenz f₁ des Lautsprechers (nach Gleichung 8 der Seite 26) in der das Lautsprechergehäuse mit dazugehörendem Lautsprecher umfassenden Lautsprechervorrichtung nähert oder diese

Grenzfrequenz unterschreitet. In der Praxis soll die

Abstimmfrequenz die Frequenz f₁ nicht überschreiten und sie beträgt vorteilhaft etwa das 0,5-fache von f₁ oder weniger. Das Rohr 34 kann im übrigen wie unter Hinweis auf das Rohr 28 oben beschrieben ausgebildet und angeordnet sein.

In den Fig. 7 und 8 ist eine alternative Ausführungsform der Abstimmeinheit nach den Fig. 5 und 6 gezeigt. Der Mündungspfropfen des Rohrs ist jedoch durch ein wie ein akustischer Widerstand wirkendes, sehr dünnes (z. B. 0,4 bis 0,015 mm), gespanntes feinmaschiges Netz 38 aus z. B. Metall, z. B. mit der Maschenweite 30-400 mesh, ersetzt. Darin wird eine Differenzzeit mit einem kleinen dt im Verhältnis zu der Einheit nach Fig. 5 und 6 mit dem

Strömungsbegrenzenden Pfropfen 35 entwickelt. Das Rohr 37 besitzt eine Ansatzfläche 39.

Die Abstimmeinheiten 33 und 23 können einen anderen als cirkularen Querschnitt haben und können im Tunnel 17 oder 28, zweckmäßig parallel und besonders koaxial zu dem

Tunnel 17 bzw. 28 angeordnet sein, obwohl dies eine weniger günstige Ausbildung im Vergleich dazu ist, die Einheiten 33 oder 23 außerhalb des Tunnels 17 bzw. 28 anzuordnen. Beispielsweise kann besonders bei kleinen Lautsprechergehäusen die Abstimmeinheit 33 oder 23 ein schlitzähnlich langer Kanal sein, der diametral oberhalb des Querschnitts des Kanals 16 oder des Rohres 28 - wie bei 23' in Fig. 1 angedeutet - angeordnet ist. Auch das Rohr 28 kann eine andere als runde Querschnittsform haben.

Nach einer aus akustischen Gründen bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein parallelepipedisches Lautsprechergehäuse gewählt, dessen Breite (der Stirnseite) gleich der dritten Wurzel aus dem Gehäusevolumen ist, während die Höhe 1,25 mal der Stirnbreite und die Tiefe 0,8 mal der Stirnbreite gewählt werden. Der Baßlautsprecher wird mit seinem Zentrum in einem Abstand vom Boden angeordnet, der ein Drittel der Höhe ist, zweckmäßig etwas exzentrisch gegenüber der senkrechten Mittellinie der Stirnseite. Das Dämpfungsmaterial 22 ist zweckmäßig wenigstens doppelt so dick an der hinteren Wand des Gehäuses, wie am Boden, an der Decke und den Seiten des Gehäuses, wobei als Dämpfungsmaterial mit Vorteil Glasfaserwolle mit einer Dichte von etwa 24 kgm -3 gewählt werden kann. Die abteilenden Wände des Gehäuses können mit Vorteil vibrationshindernde Versteifungsleisten tragen. Beispielsweise kann sich zwischen den Wänden 10 und 18 in der Längsrichtung des Kanals 17 eine mit den genannten Wänden verleimte Versteifungsleiste (nicht dargestellt) erstrecken bzw. kann die Wand 10 am inneren Tunnelende auf ihrer Oberseite mit einer die akustische Länge des Tunnels vermehrenden, querlaufenden Versteifungsleiste versehen sein.

Das Gehäusevolumen V_b wird zweckmäßig auf wenigstens 50 % mit akustisch absorbierendem Material ausgefüllt. Die etwaige weitere Abstimmeinheit 23 oder 33 wird beispielsweise nahe dem Lautsprecher in der Nähe einer Ecke

zwischen dem Boden und der Seitenwand des Volumens V_b angeordnet (Fig. 1). Dem Lautsprecher kann durch eine optimal eingestellte Abstimmeinheit 33 oder 23 momentan Luft zugeführt werden, und er kann daher schneller und besser einem dynamisch variierten und/oder transientreichen Signalprogramm, wie hin- und hergehenden

Saitenpassagen auf einem Kontrabaß, wie einer Großtrommel und ähnlichen Schallkonturen, noch besser folgen. In

Konstruktionen für den Mitteltonbereich erhält der Lautsprecher aufgrund der dynamischen Bedämpfung der Resonanzfrequenz eine verminderte, negative, akustische "Färbung" und die Ausschaltzeit wird positiverweise verkürzt.

In Fig. 9 ist eine zum Einsatz in einer Lautsprechergehäuseöffnung bestimmte weitere Einheit 41 gezeigt, welche einen verhältnismäßig kurzen Tunnel 42 aufweist, der mit einem Pfropfen aus strömungsbegrenzendem Material 43 ausgefüllt ist, das ausreichend strömungsbegrenzend ist, um einen Druckkammercharakter des Lautsprechergehäuses sicherzustellen. Mit 44 und 45 sind die Lage fixierende, luftdurchläßliche Schichten, beispielsweise aus Streckiuetall oder perforiertem Blech, bezeichnet. Die Pforte oder der Tunnel 42 weist eine Absatzfläche 46 zum luftdichten Festleimen gegen die Innenseite des Lautsprechergehäuses auf. Der Tunnel 42 ist derart dimensioniert, daß er mit dem Gehäusevoluπien Resonanz bei einer Frequenz gibt, die wenigstens ebenso hoch wie die Eigenfrequenz bzw. höher ist als die von einer der Abstimmeinheiten 17,24,25;27;33;23 bewirkten Resonanzfrequenz; zweckmäßig ist der Tunnel 42 in die Nähe der oder über die Frequenz f₂ abgestimmt, die bei dem Tunnel 16,17 in dem Helmholtzresonanzkreis entwickelt wird.

Es gibt einen Grund dafür, hier spezifischer anzugeben, auf welche Weise die Optimierung der Frequenzeinstellung nach der Erfindung zweckmäßig stattfinden soll. Es kann günstig sein, die Abstimmeinheiten nach einer der Fig. 1 bis 9 bei einer Frequenz abzustimmen, die viel niedriger ist als die nach den Formeln ( Seite 26 ) berechenbaren -z.B. durch Verschieben von berechneter f₁ abwärts gegen etwa 0,5 × f₁ sowie Verschieben auch von f_s gegen ein f'_s oder sogar abwärts gegen 0,7 × f'_s. Die bei der

jeweiligen Abstiimnvorrichtung wirksame effektive Strömungsbegrenzung soll eher reichlich groß gewählt werden als zu gering. Dies hängt damit zusammen, daß es unzweckmäßig ist, daß der dynamische Druckfaktor in dem erfindungsgemäßen System so viel vermindert wird, daß die Lautsprechereinheit in einer akustisch unkontrollierten Weise überschwingen kann. Mit anderen Worten muß sich bei der Erfindung die der Auslenkung des Lautsprechers dynamisch entgegengerichtete Druckkraft der Größe nähern, die bei einer als Druckkammeräquivalent ausgeführten Konstruktion herrschen würde. Wenn man wünscht, Systemcharakteristiken bei transienten Schallpassagen niedrigfrequenter Natur, wie saitengezupften Kontrabaß und Baßtrommel, zu verändern, kann nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung eine solche Veränderung dadurch bewirkt werden, daß dem akustischen System Ilyperventilation zugeführt wird. Die einzige Weise, wodurch eine solche Hyperventilation bewirkt werden kann, ist durch Öffnen des akustischen Systems, so daß der eingeschlossenen Luft theoretisch ungehinderte Strömungsmöglichkeit zur Umgebung gegeben werden kann. Damit dieses Öffnen ohne gleichzeitige wesentliche Nachteile hinsichtlich der dynamisch wirksamen Regelung des Lautsprechersystems erfolgen kann, wird erfindungsgemäß in das akustische System eine weitere Abstimmeinheit 23 eingesetzt, die als Rohr oder Tunnel mit sehr großer Länge gegenüber ihrer Querschnittsfläche ausgeführt wird und nach Gleichung 10. der Seite 26 theoretisch von 0 Hz bis in der Nähe von f₁ nach Gleichung 8 der Seite 26 abgestimmt ist.

Wenn eine solche Einheit in das akustische System eingesetzt ist, findet die vorhandene Dämpfung des bewegliehen Teils des akustischen Systems, und zwar der Lautsprechereinheit, in folgender Weise statt: Die im Kanal eingeschlossene Luftsäule kann man als von dem

akustischen System im übrigen getrennt ansehen. Die die Luftsäule darstellende Masse wird als Funktion des bei der Lautsprechereinheit vorkommenden Beschleunigungsniveaus entlang der Erstreckung des Kanals dynamisch hin und her verschoben, wobei das Verschiebungsniveau mathematisch berechenbar ist. Theoretisch gilt, daß, wenn das von der Lautsprechereinheit im akustischen System entwickelte Druckniveau p konstant (z.B. bei 1 Nm^-2)gehalten wird, auch das Beschleunigungsniveau (a ms^-2) bei theoretisch 0 Hz und aufwärts konstant ist. Infolgedessen wird das Geschwindigkeitsniveau (v ms^-1) der Lautsprechereinheit für jede Frequenzhalbierung verdoppelt sowie das Verschie bungsniveau (d m) der genannten Lautsprechereinheit quadratisch mit dem Beschleunigungsniveau erhöht.

Bei höherer Frequenz als die Abstimmfrequenz wirkt die Luftsäule im Kanal akustisch immer mehr sperrend, während bei der Abstimmfrequenz ein Grenzpunkt gegeben ist, von dem ab der Kanal immer mehr akustisch öffnend wirkt, wodurch immer mehr dynamische Bewegungsenergie zugelassen wird, sich durch den Kanal pro Zeiteinheit zu bewegen.

Die Wirkung dieser Gegebenheiten auf den Lautsprecher ist derart, daß in dem durch den genannten Kanal gegebenenen Regelungsgebiet sich die auf den Lautsprecher im akustischen System einwirkende Dämpfung der Bewegungsamplitude in der Weise entwickelt, daß sie einen gegen

0 Hz umgekehrt progressiven, d.h. sich vermindernden Verlauf annehmen kann. Mit anderen Worten bedeutet die in bevorzugter Ausgestaltung ermöglichte, erfindungsgemäße Hyperventilation, daß eine Luftsäule mit veränderlicher Verschiebungsgeschwindigkeit teils die Ausschwingung der Lautsprechereinheit dynamisch belastet, teils die Ausschwingungsfähigkeit der Lautsprechereinheit bei kurzen Verlaufen vergrößert, d.h. daß die Start- und Stoppzeiten des Lautsprechers in einer besonders günstigen Weise gleichförmig dynamisch reguliert werden. Dem Lautsprecher kann somit Luft momentan zugeführt werden, d.h. er kann "atmen". Mit der Hyperventilation als Ergänzung wird somit ein noch vollwertigeres und schnellreagierendes Lautsprechersystem geschaffen. Die Hyperventilation kann bei verschiedenen Eingriffniveaus in Funktion gesetzt werden, wobei eine oder mehrere als Hyperventilator wirkende Einheiten gewählt werden können. Wenn wenigstens zwei solche Vorrichtungen verwendet werden, so soll eine von diesen nach Anspruch 3 oder 4 ausgeführt sein, cirkulare Querschnittsflächen besitzen, besondere Länge haben, mit einem Pfropfen 35 aus angepaßtem, offenporigem Schaumstoff versehen sein sowie auf eine niedrigere Frequenz abgestimmt sein, z.B. auf f₁ (Gleichung 8 auf

Seite 26).

Die weitere Vorrichtung 47 (Fig.1) kann nach Anspruch

6 oder 7 schlitzförmig ausgebildet werden und wird dann als hyper-hyper-ventilierend im Vergleich mit der Ventilation der erstgenannten Vorrichtung wirksam. Die

letztgenannte Vorrichtung soll, auch wenn sie als einziger Hyperventilator im System vorkommt, eine außerordentlieh geringe Schlitzhöhe haben, z.B. von der Größenordnung

0,1 bis 2 mm, die Breite z.B. etwa 10 mal der Höhe (z.B. 20 m sein kann, wobei sie sich automatisch nahe Null Hz, auf jeden Fall unter f-j , abstimmt. Um eine vernachlässigbare Schallabstrahlung sicherzustellen, wird die Öffnung schmal und lang gewählt. Die Anwendung der Hyperventilation ist auch mit Bezug darauf wirksam, daß die LautspreChereinheit bei dicht wiederholten, stark transienten Schallpassagen sonst einen stationären, im Volumen des Gehäuses entwickelten, mittelwertgebildeten Luftdruck aufbauen kann, der eine Verschiebung des symmetrischen Arbeitsnullpunktes des Schwingpols ergeben kann - mit anderen Worten kann sich die Mittellage des Lautsprecherkegels im Gehäusevolumen in die eine oder. andere Richtung verschieben, was in funktioneller Hinsicht ungünstig ist,

Auch wenn ein System mit Hyperventilation nach der Erfindung durch einfache Maßnahmen mittels Einsetzen einer rohrförmigen Einheit bewirkt werden kann, welche keine Form mechanischer Strömungsbegrenzung einschließt, d.h.

mit einem Netz 38 nach Fig. 7 und 8 oder einem Pfropfen 35 nach Fig. 5 und 6, so ist das Einsetzen eines Netzes 38 vor der ansonsten offenen Ventilationseinheit vorzuziehen. Ein ganz offener Kanal kann nämlich ein Pfeifen oder ein Strömungsgeräusch verursachen, dessen Frequenz sich bei der natürlichen Abstimmfrequenz des Rohres hörbar machen kann. Zur Modifizierung der Dämpfungsverhältnisse, die bei der Resonanzfrequenz f_d herrschen werden, kann eine weitere Abstimmungseinheit nach Fig. 4 oder 9 verwendet werden, die auf eine viel höhere Frequenz abgestimmt ist als die Abstimmfrequenz der erstgenannten Einheit 23 oder 33, wobei ein somit synergistisch wirksames Abstimmverhältnis durch Variieren der Eingrifffrequenz der Abstimmeinheit 27 oder 41 oder ihres Strömungsbegrenzenden Teiles 29 oder 43 erzielt werden kann. Die Verwendung einer solchen weiteren und auf synergistischen Weise druckregulierenden Vorrichtung setzt voraus, daß der Strömungswiderstand in den weiteren Einheiten nach Fig. 4 oder 9 hoch gehalten wird. Die Einwirkung der genannten Vorrichtung auf das akustische System kann am einfachsten durch Studium der elektrischen Impedanzcharakteristik bei der Resonanzfrequenz f_d des

Systems kontrolliert werden. Eine derartige druckregulierende Einheit bewirkt eine eventuell gewünschte Ausdämpfung von und in unmittelbarer Nähe von f_d sowohl impedanzmäßig als auch frequenzgangmäßig.

Man kann in der beschriebenen Weise dadurch den Frequenzgang des Lautsprechers beeinflussen und verändern sowie eine gewisse Abflachung ab etwa 100 Hz gegen niedrige

Frequenzen erhalten, was in gewissen Anwendungsfällen wünschenswert sein kann. Mit anderen Worten stellt die Vorrichtung 41 im Unterschied der akustischen Funktion der eigentlichen Abstimmeinheiten 23,27,33 ein akustisches "Loch" oder "Leck" dar. Die Änderung des Frequenzgangs ist eigentlich eine Funktion davon, daß die akustische Güte Q reguliert wird. Die Formel für die Güte Q wird generell als Gleichung 12 auf Seite 26 wiedergefunden.

Eine andere Weise, die Funktion des akustischen Systems weiterzuentwickeln, ist durch Verwendung der im Anspruch 9 angegebenen synergistischen Abstimmmöglichkeit gegeben, wobei der geknickte lange Tunnel 17 auf f₁ oder bei noch niedrigerer Frequenz abgestimmt ist, in synergistischer Weise mit wenigstens einem v/eiteren, dann auf eine wesentlich getrennte, höhere Frequenz - z.B. bis in der Nähe von f_s oder auf höhere Frequenz - abgestimmten, kürzeren

Tunnel 23;27;33 oder 41 zusammenwirken.

Bei einer solchen Konstruktion kann eine Optimierung der

Strömungsbegrenzenden Komponente für die jeweiligen, verwendeten Abstimmeinheiten durch Ausprobieren erreicht

werden, wobei jedoch die stromungsbegrenzende Komponente der bei der niedrigsten Frequenz abgestimmten Vorrichtung derart beschaffen werden soll, daß diese einen geringen bis verschwindenden Widerstand aufweist.

Zur Veranschaulichung, wie in einem mit großen Volumenparametern ausgeführten Modellsystem ein 10"-Lautsprecher sich meßtechnisch darstellt, sind Fig. 10 - 22 beigefügt, wobei Fig. 19 - 22 "tone-burst"-Analysen betreffen.

Seite 26 zeigt Gleichungen, welche der Fachmann nach

vorliegender Erfindung für dynamische Systemkonstruktionen anwenden kann.

Fig. 18 zeigt die üblicherweise am meisten verwendete

meßtechnische Darstellung von Lautsprecherauslegungen.

Die gezeigte Kurve betrifft die elektrische Impedanz,

welche mit der 10"-Hochnachgiebigkeitslautsprechereinheit (f_s = 24 Hz) des Modells gemessen wurde, wobei

der Lautsprecher in ein mit akustisch dämpfendem Mineralfasermaterial bis auf etwa 70 % ausgefülltes Lautsprechergehäuse mit einem totalen (V_b + V_t). Volumen

von etwa 70 dm³ eingesetzt war. Wie der Charakteristik der Impedanzkurve unmittelbar entnehmbar ist, handelt

es sich um eine normale (einpolige) Impedanzfunktion,

welche im wesentlichen mit der Charakteristik übereinstimmt, welche auch vorliegen würde, wenn das Modell

als ein konventionelles Drucksystem ausgeführt gewesen wäre. Bei der Messung wurde ein langer Tunnel 17 nach Ansprüchen 1 bis 3 zusammen mit einer geraden, rohrförmigen Vorrichtung benutzt, ausgeführt wie die in Fig. 2 sowie

Fig. 7 und 8 gezeigte Abstimmeinheit 23 (das Netz 38 bestand aus 50 mesh Messingnetz). In der Mündung 16 der hauptsächlichen Abstimmeinheit 17,24,25 wurden zwei Streckmetallnetze 25 sowie ein Mineralfaserpfropfen 24 von 40 mm freier Dicke und mit der Dichte 24 kgm~3 eingesetzt. Durch das Einsetzen des genannten Pfropfenarragements wurde eine Verdichtung des Teils 24 zu der Länge 26 von 20 mm bewirkt.

Als kennzeichnend dafür, wie die Transientcharakteristik in einem erfindungsgemäßen, dynamisch akustischen System werden kann, wird in den Fig. 19 und 21 die akustische, an der akustischen Mündung des Lautsprechers mit einem Meßmikrophon 4165 der Fa. Brüel & Kjaer (B & K) gemessene Signalantwort auf die in Fig. 20 bzw. 22 gezeigten, der Lautsprechereinheit zugeführten elektrischen Signale gezeigt. Bei der Messung wurden der Lautsprechereinheit

(8 mCL Impedanz) 10 Sinusperioden bei der Frequenz f_d = 42 Hz (Fig. 19 und 20) bzw. bei der charakteristischen Frequenz f_s = 24 Hz (Fig. 21 und 22) zugeführt. Das Signalspannungsniveau wurde konstant und in beiden Meßfällen gleich groß gehalten.

Wie ersichtlich sind die Transientantworten außerordentlich gut, was bedeutet, daß sowohl Einschwingungs- als auch Ausschwingungsfunktionen vorbildlich kurz und stark gedämpft sind - der Charakter ist als aperiodisch anzusehen, worunter verstanden wird, daß das System lediglich eine Sinusperiode als Transientresultant über die elektrisch zugeführte "bursf'-Periode hinaus - bei f_d und niedrigerer Frequenz - aufweisen darf. Dieser Umstand mit einer unerläßlichen, zu der Signalspannung addierten Sinusschwingung ist darauf zurückzuführen, daß das akustische System als solches eine resonante Periode hat, und zwar bei der Systemresonanzfrequenz f_d.

Fortgeschrittene Meßtechnik mit einem FFT-Analysatorsystem B & K 2033 hat es möglich gemacht, auch Messungen von

komplexen, bei dem Konstruktionsmodell auftretenden Impedanzwerten, darzustellen. Diese werden in Fig. 10 bis

17 gezeigt, wobei die Kurven in den Fig. 10 und 13 mittels eines im Inneren (V_b + V_t) des Systems angeordneten

Meßmikrophons und eines auf der Lautsprechereinheit angebrachten Beschleunigungsmesser (4375 B & K) gewonnen wurden. Dabei wurde das Beschleunigungssignal durch einen

Vorverstärker (2635 B & K) zu einem Geschwindigkeits- oder ₄₁₆₅₎ Verschiebungspegelsignal integriert, das Mikrophonsignal (von) durch einen Mikrophonverstärker (2619 B & K) geführt und die Kurven der Fig. 10 bis 13 mittels Fourieranalyse (FFT-Differenzanalyse) bestimmt.

Die Kurven in Fig. 10 bis 13 sind in der gemessenen spezifischen Systemnachgiebigkeit (Komplianz) M_c(m3 N^-1 )

kalibriert, welche hier für O-dB-Niveau 1,6 × 10^-2 m³

N^-1 ist. Das Verschiebungssignal wurde verwendet.

Fig. 10 zeigt das erfindungsgemäß (mit zwei wirksamen

Abstimmeinheiten) ausgeführte System, wobei deutlich wird, daß es sich um eine variierte Druckkammerausführung handelt: Die Kurve zeigt, daß die Beweglichkeit der Lautsprechereinheit, nachdem diese annähernd konstant gehalten worden war, durch die dynamische Regelungsfunktion der Konstruktion ein variiertes Nachgiebigkeitsverhältnis erhält, wobei die Nachgiebigkeit zu niedrigeren Frequenzen ansteigt und einer definierten Systemcharakteristik von 17 Hz bis zu D.

C. (also nahe-0 Hz) folgt. Die Fig. 11 zeigt, wie die Nachgiebigkeitsfunktion verläuft, wenn die beiden Abstimmorgane von ihrem strömungsbegrenzenden Teil 24 sowie dem äußeren der Gitter 25 bzw.

dem Netz 38 befreit (Helmholtznäherung) sind. Darin findet sich fp die Einheit für 23 bei mit f_p = 4 Hz ein Impedanzmaximum.

Die Fig. 12 zeigt eine der Funktion in Fig. 10 entsprechende Impedanzkurve. Nun sind aber die Mündungen der beiden Abstimmeinheiten gegen die Umgebung mit Klebefilm ganz verschlossen (Druckkammercharakter). Die in der Kurve zwischen 32 Hz und 80 Hz befindliche Inflexionscharakteristik bzw. die geringe, aber scharf definierte untere Absperrungsfrequenz ("cut-off") bei Minimum-Impedanz zeigt ein akustisches System, das weder dynamisch ist noch eine definierte Druckcharakteristik hat - mit anderen Worten entsteht ein "Randomsystem". Die maximale Nachgiebigkeit wurde bei -15 dB gemessen.

Die Fig. 13 zeigt mit Kurve 2 was geschieht, wenn die eine Abstimmeinheit 23 allein versiegelt ist, während die Kurve 1 mit der Kurve in Fig. 10 identisch ist. Aus dieser Betrachtung ist es für die Konstruktion möglich, die Komplianzerhohung durch die Hyperventilationseinheit zu beurteilen, um Dekompressionsneigungen bei höheren Frequenzen als f_s zu vermeiden. Die maximale Nachgiebigkeit ergibt sich hier (Fig. 10, Kurve 1 der Fig. 13), erhöht auf etwa -10 dB, als Resultat der Erfindung. Dies entspricht einer 3,16-fachen Nachgiebigkeit gegenüber derjenigen der Fig. 12. Die Spannung wurde dabei jeweils konstant gehalten, um 1 Watt bei 8 Ohm zu entwickeln.

Die Fig. 14 und 15, welche mit den in Fig. 10 und 11 gezeigten Nachgiebigkeitsfunktionen zu vergleichen

sind, zeigen das im erfindungsgemäßen System (Fig. 14) bzw. bei Helmholtzcharakteristik (Fig.15) erhaltene

Geschwindigkeitsniveau (v_s), wenn die zugeführte Lautsprecherspannung (u_s) konstant gehalten wurde. Das

Dämpfungsniveau, η = 20 log v_s/u_s, das in dem akustischen System entsprechend Fig. 10 vorlag, wird in

Fig. 14 gezeigt, während Fig. 15 das im akustischen System nach Fig. 11 vorliegende Dämpfungsniveau zeigt.

Daß die erfindungsgemäße Modellkonstruktion tatsächlich ein in angegebener Weise variiertes Drucksystem darstellt, wird dadurch bestätigt, daß sich das Dämpfungsminimum (Geschwindigkeitsmaximum) der Kurve in Fig. 14 bei f_d = 42 Hz befindet. Dabei wurde das Beschleunigungssignal in ein Geschwindigkeitssignal umwandelt.

Die Fig. 16 und 17 zeigen Schalldruckniveaus. Fig. 16 zeigt das Unterschiedsniveau, das zwischen äußerem

Schalldruck (p_e) und innerem Schalldruck (p_b) meßbar

war. Fig. 17 zeigt den Schalldruckpegel bei konstantem, zugeführten elektrischem Signal (p_e Nm^-2W_e ^-1), das axial mit dem Kegel des Lautsprechers in einem auf demselben

Niveau wie dessen Mündungsgebiet gegen die Umgebung gelegenen Punkt gemessen werden konnte. Wie ersichtlich, ist der Frequenzgang derselbe wie bei einem gut ausgeführten Drucksystem und nimmt gut kontrolliert gegen die Absperrungsfrequenz um 4 ä 5 Hz ab.

GEWERBLICHE AUSWERTBARKEIT

Lautsprechervorrichtungen der beschriebenen Art sind im Bereich der Beschallungstechnik gewerblich auswertbar, beispielsweise in Ton-Studios.

DEFINITION DER KURZBEZEICHNUNGEN

A_P: Pfortenfläche in Helmholtzresonatorsystemen; f_H: Helmholtzresonanzfrequenz in einem Helmholtzresonatorsystem; ist gewöhnlich gleich f '_s < f_s f₁ : untere Grenzfrequenz in Helraholtzresonatorsystemen; f₂ : obere" Grenzfrequenz in Helmholtzresonatorsystemen; f(f_b): Systemresonanzfrequenz in einem Druckkammersystem; f_s: Eigenfrequenz bei einer elektroakustischen Lautsprechereinheit; fp: Pfortenresonanzfrequenz in einem Helmholtzresonatorsystem; liegt gewöhnlich bei f'_s<f_s; f'_s: durch akustische Belastung der Lautsprechereinheit gegen niedrige Frequenz verschobene Eigenfrequenz f_s ; f_d: in dem dynamisch akustisch regulierten System

auftretende neue und frequenzverschobene (+ oder -) f_b.

V_AS: Luftvolumen, das bei Belastung einer elektroakustischen Lautsprechereinheit mit der Eigenfrequenz f_s ein KomplianzVerhältnis s = 1,0 ergibt, aus dem sich auch f_b und f_d berechnen lassen;

V_b: Volumen eines Druckkammersystems;

V_t.: durch die Länge l_t eines Tunnels bestimmtes

körperliches Volumen für die Querschnittsfläche des Tunnels;

l_t.: körperliche Länge eines akustischen Tunnels; s: KomplianzVerhältnis, wenn die

elektroakustische Lautsprechereinheit von einem Druckkammervolumen akustisch so belastet ist, daß f_b gilt (unendliche Stirnwand) . s_b: KomplianzVerhältnis, das für eine unendliche V_b+V_t

Baffelkonstruktion gilt, in deren Kompressionsvolumen V_t substrahiert ist. s_d: fällt für erfindungsgemäße Systeme normalerweise bei s_d (0,9 s_b ein und stellt die durch dynamische, akustische Regulierung normalerweise erhaltene vermehrte Nachgiebigkeit dar (siehe Gleichung 4. auf Seite 26);

Q: Q = f₀ / (f₂ - f₁) ist die Gütezahl eines akustischen Kreises, aus dem der Dämpfungsfaktor desselben Systems als umgekehrter Wert berechnet werden kann. Messung von f₁ und f₂ erfolgt bei einem Niveau, das 3 dB niedriger gegenüber dem Niveau bei Resonanzfrequenz f_o ist. η = Q^-1 Dämpfungsfaktor

;

Claims

Patentansprüche

Lautsprechervorrichtung mit wenigstens einem in einer Öffnung (15) eines Gehäuses angebrachten

Lautsprecher, mit mindestens einer eine Resonatorpforte (16) bildenden Gehäuseöffnung, die eine Größe hat, die mit dem Gehäusevolumen (V_b) Resonanz bei einer Frequenz gibt, die wesentlich größer ist als die Eigenfrequenz (fs) des Lautsprechers und ein

Strömungsbegrenzendes Material (24, 25) enthält, wobei sich an die Resonatorpforte (16) ein akustischer

Tunnel (17) unter Bildung einer Abstimmungseinheit

(17, 24, 25) anschließt, die die Resonanz abwärts bis im wesentlichen auf die Eigenfrequenz (f_s) des

Lautsprechers oder darunter verschiebt, wobei das stromungsbegrenzende Material einen dämpfenden

Pfropfen in der Tunnelmündung bildet, dadurch

gekennzeichnet, daß die Tunnellänge mindestens etwa gleich der größten Erstreckung des Gehäusevolumens (V_b) ist und daß der Tunnel über seine Länge hin wenigstens einmal abgewinkelt ist.

2. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (17) das den

Lautsprecher enthaltende, eigentliche Gehäusevolumen

(V_b) von dem Boden (10) und der Rückseite (12) des

Lautsprechergehäuses sowie gegebenenfalls von dessen Oberseite (14) abschirmt.

3. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (17) in dem den Lautsprecher enthaltenden, eigentlichen Gehäusevolumen (V_b) bei einer nahe der Front des Gehäuses

(11) gelegenen Stelle mündet.

4. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens noch eine aus einer Pforte mit akustischem Tunnel (34; 37) und gegebenenfalls strömungsbegrenzendem oder akustisch resistivem Material (35; 38) gebildete, zweite Abstimmungseinheit (33, Fig. 4; 23, Fig. 6) aufweist, die auf eine Frequenz abgestimmt ist, die von der erstgenannten Abstimmungseinheit bewirkten Resonanzfrequenz wesentlich verschieden ist und die wesentlich unter der Eigenfrequenz des Lautsprechers liegt und sich der Grenzfrequenz (f₁) des Lautsprechers in der Lautsprechervorrichtung nähert oder diese Grenzfrequenz unterschreitet.

5. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stromungsbegrenzende Material Schaumstoff, vorzugsweise akustischer Schaumstoff, ist.

6. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet, daß sie eine zweite und eine dritte zusätzliche Abstimmungseinheit (23 bzw. 47 in Fig. 9) einschließt, von denen die zweite Abstimmungsein heit so abgestimmt und mit Bezug auf die strömende Luftmenge pro Zeiteinheit so angepaßt ist, daß sie eine kontrollierte, gegen niedrigere Frequenz gerichtete Steigerung der bereits von der erstgenannten Abstimmungseinheit (17, 24, 25) verursachten Nachgiebigkeitsvermehrung gegen sehr niedrige Frequenzen bewirkt, während die dritte Abstimmungseinheit (47) so abgestimmt und mit Bezug auf die strömende Luftmenge pro Zeiteinheit so angepaßt ist, daß sie gegenüber der zweiten Einheit (23) eine ebenso kontrollierte und gegen noch niedrigere Frequenz zusätzliche progressive Vermehrung der sowohl von der erstgenannten als auch von der zweiten Abstimmungseinheit verursachten gesamten Nachgiebigkeitsvermehrung bewirkt.

7. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Abstimmungseinheit (47) aus einem schmalen, durchgehenden Schlitz in der den Lautsprecher tragenden Gehäusewand besteht, und daß die Schlitzmündung in wesentlich derselben Ebene wie der Mündungsteil des Lautsprechers und vorzugsweise in der Nähe des Lautsprechers gelegen ist.

8. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (47) bei seiner Mündung gegen die Umgebung oder gegen das Gehäusevolumen mit einer die Strömung begrenzenden Komponente, beispielsweise aus feinmaschigem Metallnetz, feinstrukturiertem Gewebe, einer dünnen Schicht aus Stapelfasern oder bestehend aus vorzugsweise

Schaumstoff (43), versehen ist.

9. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine zusätzliche Pforte oder Tunnel (42) ein schließt, die bzw. der eine Größe hat, die Resonanz gibt bei einer Frequenz, die wesentlich größer ist als die Abstimmungsfrequenz der erstgenannten

Abstimmungseinheit (17, 24, 25), und die bzw. der Strömungsbegrenzendes Material enthält.

10. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen aus strömungsbegrenzendem Material auf einer oder beiden Stirnseiten mit einer oder mehreren dünnen,

scheibenförmigen Schichten aus Material (Stapelfaserschicht oder feinmaschiges Metalldrahtnetz) versehen ist, das akustische Resistenz aufweist.

11. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnel der zweiten Abstimmungseinheit (23, 33) in dem Tunnel der ersten Abstimmeinheit (17, 28), zweckmäßig parallel und insbesondere koaxial mit der letzteren angeordnet ist.

12. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnel der zweiten Abstimmeinheit (23, 33) einen schlitzförmigen Querschnitt aufweist.

13. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lautsprecher enthaltende, eigentliche Gehäusevolumen (V_b) inwendig mit akustisch absorbierendem Material (22), wie Mineralfasermatte, ausgekleidet ist, das vorzugsweise wenigstens 50 % des Gehäusevolumens (V_b) ausfüllt.