一種定向聲波發射陣列裝置的製作方法

2023-10-20 06:51:27 7

專利名稱：一種定向聲波發射陣列裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及強聲定向聲傳輸領域，特別涉及一種定向聲波發射陣列裝置。
背景技術：
定向聲傳輸技術在國民生活中有著廣泛的應用和實際意義。該技術將聲波以集束 的方式傳輸，使聲波的傳播具有指向性，實現在小發射角度遠距離的聲波傳送。目前世界 上所使用的強聲定向聲傳輸技術多採用普通電動式或壓電式揚聲器陣列，由於單個發聲單 元的功率有限，如果希望實現大功率、高聲壓的聲輻射時，只能通過增加揚聲器的個數來實 現。由此帶來的問題是，聲發射體積大，重量大，無法靈活地應用在實際場合中。單一號筒接多個發聲單元的結構能夠有效的提高聲壓，卻無法形成較好的指向 性，使其實際的應用場合有限。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種定向聲波發射陣列裝置，使得有效的在維持聲壓不 變的情況下減小裝置的體積，並具備較好的指向性，以滿足實際中軍警用、商用、民用等各 種需求。為實現上述發明目的，提供一種定向聲波發射陣列裝置，一種定向聲波發射陣列 裝置，該裝置包括若干個發聲結構單元1和固定板4 ；所述的發聲結構單元1排列在固定 板4上；其特徵在於，所述的發聲結構單元1包括若干個發聲裝置3、轉接頭5和號筒2，若 幹個所述的發聲裝置3通過一個所述的轉接頭5與一個所述的號筒2相連接。所述的號筒2為拋物線號筒、指數線號筒或雙曲線號筒。所述的號筒2的開口為圓形結構、矩形結構或六邊形結構。所述的轉接頭5為金屬轉接頭、塑料轉接頭、玻璃鋼轉接頭或有機玻璃轉接頭。所述的發聲裝置3為高音頭、置於共振腔中的壓電材料或氣動揚聲單元。所述的每個發聲裝置3的諧振頻率和幅頻響應相近。所述的發聲結構單元1均勻排列在所述的固定板4上。所述的固定板4是圓形結構、六邊形結構或正方形結構。所述的轉接頭5為十字形連通管路，其中，轉接頭5的一端與所述的號筒2相連， 剩餘的三端分別連接三個發聲裝置3。所述的轉接頭5為立體十字形連通管路，其中，轉接頭5的一端與所述的號筒2相 連，剩餘的五端分別連接五個發聲裝置3。本發明的優點在於，針對現有高聲強定向聲波發射裝置的缺陷，提出了一種利用 複合結構來提高其性能的方法，該方法通過使用多個發聲裝置共同使用一個號筒組成一個 結構單元，由此組成聲發射陣列裝置，有效減小了裝置的體積，提高了裝置的聲壓。在同等 聲壓情況下，可將體積減小為原來的二分之一以下。


圖1是本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之一；圖2是本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之二 ；圖3是本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之三；圖4是本發明實施例中定向聲波發射裝置中一個發聲結構單元的示意圖之一；圖5是本發明實施例中定向聲波發射裝置中一個發聲結構單元的示意圖之二 ；圖6是基於圖4的一個發聲結構單元中一個發聲裝置直接連接號筒工作情況下的 幅頻響應圖；圖7是基於圖4的一個發聲結構單元中有三個發聲裝置都工作情況下的幅頻響應 圖。附圖標示1、發聲結構單元2、號筒3、發聲裝置4、固定板5、轉接頭
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細的說明。本發明設計的一種高聲強定向聲波發射陣列裝置，發聲結構單元由一個號筒和多 個發聲裝置組合而成，然後由此結構單元組合成為陣列。在提高聲壓減小體積的同時，最大 限度的維持了原有的高指向性特點。本發明將多個發聲裝置3通過轉接頭5和號筒2相連。轉接頭5與發聲裝置3相 連的端的個數與需要連接的發聲裝置3的個數相同。所說的號筒2可為圓形結構、矩形結構、六邊形結構等。所說的號筒2可為拋物線號筒、指數線號筒、雙曲線號筒、錐形號筒等。所說的轉接頭5可為金屬接頭、塑料接頭、玻璃鋼接頭、有機玻璃接頭等。所說的發聲裝置3可以為高音頭、置於共振腔中的壓電材料、氣動揚聲單元等。本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之一，如圖1所示。發聲結構單元1 為一個個獨立的由一個號筒2和多個發聲裝置3通過轉接頭5組成的。在每個發聲結構單 元1中，發聲裝置3的諧振頻率、幅頻響應和物理尺寸等參數一致。發聲結構單元1均勻的 排列在圓形固定板4上。發聲結構單元1的結構在圖4和圖5中有詳細的描述。本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之二，如圖2所示。固定板4採用的 為六邊形結構。本發明的定向聲波發射陣列裝置的實施方式之三，如圖3所示。在圖3所示的本 發明的實施方案三種，固定板4採用的為正方形結構。本發明實施例中定向聲波發射裝置中一個發聲結構單元的示意圖之一，如圖4所 示。該發聲單元中的號筒2的開口為圓形，轉接頭5有四個連接端。其中，一端連接號筒2， 另外三端各連接一個發聲裝置3。本發明實施例中定向聲波發射裝置中一個發聲結構單元的示意圖之二，如圖5所 示。該發聲單元中的號筒2的開口為矩形，轉接頭5有六個連接端。其中，一端連接號筒2， 另外五端各連接一個發聲裝置3。為了驗證上述實施例的有效性，在半消聲室內對一個發聲結構單元的幅頻響應進行了實際測量。圖6是基於圖4的一個發聲結構單元中一個發聲裝置直接連接號筒工作情 況下的幅頻響應圖。圖7是基於圖4的一個發聲結構單元中有三個發聲裝置都工作情況下 的幅頻響應圖。可以看到，基本上遵循線性疊加的原理，三個發聲裝置同時工作時幅度響應 比一個發聲裝置單獨工作時提高9dB左右。本發明的基本構思是利用複合結構，在相對較小的發射陣列尺寸情況下，實現較 高的幅度響應。傳統陣列方法如果需要提高輸出聲壓級，只能通過增加陣元個數的方法來 實現。本發明突破了傳統方法的限制，提出了新型的複合結構，在陣列尺寸不變的情況下可 以較大幅度提高陣列輸出的聲壓級。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參 照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方 案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明 的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種定向聲波發射陣列裝置，該裝置包括若干個發聲結構單元(1)和固定板(4)， 所述的發聲結構單元(1)排列在固定板(4)上；其特徵在於，所述的發聲結構單元(1)包 括若干個發聲裝置(3)、一個轉接頭(5)和一個號筒(2)，其中，若干個所述的發聲裝置 (3)通過一個所述的轉接頭(5)與一個所述的號筒(2)相連接。
2.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的號筒(2)為拋物 線號筒、指數線號筒或雙曲線號筒。
3.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的號筒(2)的開口 為圓形結構、矩形結構或六邊形結構。
4.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的轉接頭(5)為金 屬轉接頭、塑料轉接頭、玻璃鋼轉接頭或有機玻璃轉接頭。
5.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的發聲裝置(3)為 高音頭、置於共振腔中的壓電材料或氣動揚聲單元。
6.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的每個發聲裝置 (3)的諧振頻率和幅頻響應相近。
7.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的發聲結構單元 (1)均勻排列在所述的固定板(4)上。
8.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的固定板(4)是圓 形結構、六邊形結構或正方形結構。
9.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的轉接頭(5)為十 字形連通管路，其中，轉接頭(5)的一端與所述的號筒(2)相連，剩餘的三端分別連接三個 發聲裝置⑶。
10.根據權利要求1所述的定向聲波發射陣列裝置，其特徵在於，所述的轉接頭(5)為 立體十字形連通管路，其中，轉接頭(5)的一端與所述的號筒(2)相連，剩餘的五端分別連 接五個發聲裝置(3)。
全文摘要
本發明涉及一種定向聲波發射陣列裝置，該裝置包括若干個發聲結構單元(1)和固定板(4)；所述的發聲結構單元(1)排列在固定板(4)上；其特徵在於，所述的發聲結構單元(1)包括若干個發聲裝置(3)、轉接頭(5)和號筒(2)，若干個所述的發聲裝置(3)通過一個所述的轉接頭(5)與一個所述的號筒(2)相連接。針對現有高聲強定向聲波發射裝置的缺陷，提出了一種利用複合結構來提高其性能的方法，該方法通過使用多個發聲裝置共同使用一個號筒組成一個結構單元，由此組成聲發射陣列裝置，有效減小了裝置的體積，提高了裝置的聲壓。在同等聲壓情況下，可將體積減小為原來的二分之一以下。
文檔編號H04R1/32GK102118663SQ201010621149
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者匡正, 張維, 楊軍 申請人:中國科學院聲學研究所