平板型揚聲器的製作方法

2023-06-15 15:20:06

專利名稱：平板型揚聲器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於平板型(pane-form)揚聲器的共振多模輻射元件。具體地說，所考慮的是這樣的共振多模輻射元件，它能夠通過減少揚聲器的工作帶寬內空氣共振的發生來改進這類揚聲器的聲質量。
美國專利3247925披露了平板型低頻揚聲器，其工作原理是在重量輕的剛性平板內激發彎曲波，該平板在沒有彎曲波的情況下基本上保持靜止。這樣的輻射平板可以由蜂窩結構或類似格狀形狀的蜂窩芯牆(core)構成。
聲失真可能出現在平板型揚聲器中，在這種揚聲器中空氣共振發生在平板的芯牆中。專利申請PCT/GB91/01262公開了這種類型的聲學共振是如何通過確保平板芯牆內出現的第一空氣共振所出現的頻率高於揚聲器的工作頻率上限而得到減少的。該頻率f芯牆是空氣聲速c和平板厚度d的函數，其關係式如下f芯牆＝c/(2*d)該關係式根據揚聲器的期望工作頻率帶寬來確定平板芯牆的厚度，揚聲器的期望工作頻率上限fmax與平板厚度成反比。
可以看出當局部共振出現在緊靠各個芯牆單格(cell)上方的外板(skin)中的時候在平板型揚聲器中在平板內出現具有一定頻率的第二類聲學失真。該局部外板共振的結果是減少平板揚聲器的有效抗彎勁度，並因而降低平板的輻射效率。
本發明提供用於具有工作頻率上限fmax的平板型揚聲器的共振多模輻射器元件，該元件具有外板和以蜂窩為基的芯牆，外板的厚度h，楊氏模量E，泊松比ν和材料密度ρ，芯牆具有單格尺寸lcell，其特徵在於單格尺寸lcell小於h4fmax(E3(1-2))12]]>
可以看出各外板的第一共振頻率fskin可以通過使外板彎曲波長與芯牆單格尺寸的兩倍匹配而被預測。這樣對於抗彎勁度Bskin、每單位面積的質量mskin和單格尺寸lcell，外板的第一共振頻率fskin可以作如下定義fskin=2lcell2Bskinmskin]]>對於厚度h、楊氏模量E、泊松比ν和材料密度ρ的各向同性的外板，這演變為
這樣，通過選擇芯牆單格尺寸以確保fskin大於揚聲器的工作頻率上限fmax，共振效應明顯得到降低。重新排列方程(1)並使之與平板型揚聲器的工作頻率上限相關聯，根據下列方程可預測出適當的單格尺寸lcell
因此單格尺寸的減少可以使外板的第一空氣共振頻率位於揚聲器的工作帶寬之外，從而改進聲音的質量。由於該頻率是反比於單格尺寸的平方，因此對單格尺寸作小的變動就可以獲得明顯的改進。
本發明的又一方面提供包含前文所述的多模輻射器元件的平板揚聲器。揚聲器還包括一個安裝裝置，該裝置以自由無阻尼的方式支撐著輻射器元件或將之固定到支撐體上；以及一個耦合到平板上的機電驅動裝置，該裝置的作用是響應在揚聲器的工作頻段內的輸入電信號而在輻射器元件中激發多模共振。
優選的是，揚聲器的特徵還在於沒有一個外形尺寸小於在揚聲器的工作頻率最低限處的彎曲波長的一半。
儘管在說明根據本發明的輻射器和揚聲器的時候採用術語「揚聲器」作為合宜的術語，應當明白的是這不應被理解為要對其作任何限制的暗示，比如只限制其為高保真揚聲器。相反，本發明可以適用於範圍包括從較小尺寸的揚聲器到使用於比如大範圍公共廣播系統中的非常大的揚聲器在內的各種尺寸的揚聲器。
下面藉助於例子參考由0.5m×0.5m平方的鋁製外板、鋁製蜂窩為芯牆的複合材料，示意說明本發明的具體平板芯牆。芯牆深度是0.02米，每個外板的厚度是0.003米。對於鋁，E＝7×1010，ρ＝2700，並且ν＝0.3(單位mks，即米-千克-秒)，這樣
近似等於3081.7m/s。假設期望的頻率上限是28kHz，並且應用上面的方程(2)，那麼lcell的最大可期望大小變得近似為0.016米。
權利要求
1.用於具有工作頻率上限fmax的平板型揚聲器的共振多模輻射器元件，該元件具有外板和以蜂窩(即，格狀結構)為基的芯牆，外板的厚度h，楊氏模量E，泊松比ν和材料密度ρ，芯牆具有單格尺寸lcell，其特徵在於單格尺寸lcell小於h4fmax(E3(1-2))12]]>
2.包含多模輻射器元件的平板型揚聲器，該揚聲器還包括一個安裝裝置，該裝置以自由無阻尼的方式支撐輻射器元件或將之固定到支撐體上；以及一個耦合到所述元件上的機電驅動裝置，該驅動裝置的作用是響應位於揚聲器的工作頻段內的輸入電信號而在輻射器平板中激發多模共振，其特徵在於該多模輻射器元件是如權利要求1所述的多模輻射器元件。
3.根據權利要求2所述的平板型揚聲器，其特徵還在於沒有一個外形尺寸小於在揚聲器的工作頻率低限處的彎曲波長的一半。
全文摘要
為了克服平板芯牆單格中局部共振所引起的聲學失真,提供了用於具有工作頻率上限f
文檔編號H04R7/00GK1245628SQ9718174
公開日2000年2月23日 申請日期1997年12月8日 優先權日1996年12月11日
發明者K·H·赫倫 申請人:英國國防部