具有低音反射埠的揚聲器系統的製作方法

2023-09-22 11:01:25 3

專利名稱：具有低音反射埠的揚聲器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括裝有揚聲器裝置和有兩個開口端的低音反射埠的音箱的揚聲器系統，所述低音反射埠具有縱軸和由所述兩個開口端確定的長度，並具有向所述兩個開口端張開成喇叭形的通道，存在張開成喇叭形的部分，它們伸展在所述埠長度的相當大部分範圍內。
低音反射埠基本上是一個開口的導管，揚聲器音箱的內部空間通過該導管與音箱外面的介質連通，第一開口端位於音箱內，而第二開口端位於音箱外。這種埠增強頻譜較低部分的聲音再現。低音反射埠的作用是基於Helmholtz(亥姆霍茨)諧振器原理，後者本身是已知的，再現的聲音的頻率取決於音箱的容積；所述埠的長度和截面積以及聲音的速度。小的揚聲器音箱要求橫截面較小的埠。但是，為了在小音箱上在Helmholtz頻率上或其附近獲得與大音箱同樣的聲壓，單位時間必須有相同的空氣量流過所述埠。這意味著小音箱所述埠中空氣的流速較高。已經發現，當採用已知的具有恆定橫截面的低音反射埠時，在Helmholtz頻率上或其附近高的聲級總伴有噪聲、聲損耗和聲音的畸變。
從國際公開號為WO-A90/11668的專利申請已經知道一種揚聲器系統，它包括帶有揚聲器和導管的低音反射音箱。導管在音箱的內部和外部之間提供連通，並構成一個會聚-發散縱向段的適配器。所建議的此適配器的形狀是圓錐形、指數曲線形和雙曲線形，要求適配器的漸近線以對縱軸方向成30°至50°之間的角度伸展。用於已知揚聲器系統中的適配器用來取代恆定橫截面的導管。
本發明的一個目的是提出一些其結果是改善開篇中定義的類型的揚聲器系統的措施。
為此目的，按照本發明的揚聲器具有以下特徵在所述埠的縱截面上，所述喇叭形部分具有以相對於所述埠縱軸的3°和12°之間的角度延伸的邊線。於是，這裡所用的所述埠具有相對於所述埠縱軸略微傾斜的內壁。
令人驚奇的是，發現按照本發明的揚聲器系統在低頻下具有較高的再現聲級，與已知的揚聲器系統相比，產生低得多的噪聲。已經證明上述發現的原因是氣流可以在長時間內沿著所述埠的略微傾斜的內壁流動而流通的空氣不與該壁分離。其結果是，可以把使人煩惱的空氣渦流運動和噪聲、聲損耗以及隨之而來的畸變減到最小。所用的其中喇叭形部分伸展到開口端附近的所述埠可以具有圓形或矩形或任何其他適當形狀的橫截面。
按照本發明的揚聲器系統的實施例具有以下特徵所述角度最大6°。試驗表明，3°和6°之間的數值在Helmholt頻率下產生最小的噪聲和聲損耗，若低音反射埠的長度尺寸和最小直徑的數量級分別為13cm2cm，而同時音箱的體積比較小，例如2.5dm3(立方分米)，則尤為如此。
按照本發明的揚聲器系統的實施例具有以下特徵在縱截面上，所述埠具有拋物線形的邊線。因而，在這個實施例中，所述喇叭形部分的邊線具有拋物線形。已經發現，在以此特定方式獲得的橫截面向兩個開口端逐漸增大的情況下，通過所述埠的空氣沿著所述埠的壁流動。
按照本發明的揚聲器系統的實施例具有以下特徵所述埠兩個開口端具有徑向向外呈圓形的端部。圓形端部與上述實施例中的措施結合，保證空氣在離開所述埠時在壁上停留這樣長的時間，以致直至到達空氣速度已經明顯減小的區域之前不發生分離。對於所述埠中的實際空氣速度，這在接近所述埠兩端處只會引起比較輕微的紊流，它只產生最小的噪聲和聲損耗。由於空氣流是脈動的，亦即不斷地改變方向，所以重要的是兩個開口端都呈圓形。已經發現，若圓形端部都具有3至10mm的半徑，則可達到最有利的空氣動力學效果。此外，已經發現，一端呈圓形幾乎不起任何作用。
在按照本發明的揚聲器系統的實施例中，兩開口端處與略微傾斜的內壁相鄰的圓形端部變成處於所述埠外側的法蘭，例如與所述埠縱軸垂直取向的法蘭。本實施例中的措施在給定的聲級下可以產生揚聲器系統進一步的改進。該兩法蘭中的一個可以與音箱的壁部分構成一體。
按照本發明揚聲器系統的實施例具有這樣的特徵所述端部中至少一個是用固定在所述埠的一端的泡沫材料環形元件形成的。由於採用泡沫材料元件，所述埠的一端或兩端可以用成本低廉的方式給出要求的外形。原則上，泡沫材料可以是任何一種普通的泡沫塑料，例如，聚氨基甲酸乙酯，或泡沫橡膠。已經發現，泡沫塑料或泡沫橡膠的透氣性和這種材料表面結構的粗糙部分對消除聲損耗和對噪聲的減少都有有利作用。泡沫塑料或泡沫橡膠零件內表面的給定的粗糙部分的結果是，在空氣流在低流速下已經變成紊流的情況下形成流體邊界層。一方面，由於邊界層的紊流這會引起小的損耗，但另一方面，與完全平滑的表面相比，在較長時間內氣流仍舊保持接觸。由於後一方面的原因，在較大的局部流通孔徑的情況下，因而在較低的局部空氣流速情況下氣流分離，結果減少噪聲和聲損耗。另外，由於泡沫材料的阻尼作用，噪聲、尤其是與諧振器有關的噪聲減少了。
按照本發明的揚聲器系統的實施例具有這樣的特徵所述低音反射埠內部襯有泡沫材料層。在本實施例中，藉助泡沫材料層獲得所述埠內側的要求的外形。應該明白，泡沫材料意指泡沫塑料和泡沫橡膠。這樣的材料略呈多孔性，並具有這樣的氣泡尺寸，使得其表面結構不完全平滑，而略呈粗糙。由於上述特性，所述埠中泡沫材料層的存在導致較小的聲損耗和較小的噪聲。不完全平滑的表面結構導致邊界層中空氣旋渦的較晚分離。由於分離點中局部截面積較大，故空氣旋渦運動的速度較小，其結果是與分離速度密切相關的聲損耗和噪聲都減小了。所加的層表面的輕微粗糙引起某種聲損耗，但在較高聲級的情況，由於空氣旋渦分離較晚，與所能達到的增益相比，這種損耗是小的。適當的泡沫塑料是，例如，聚氨基甲酸乙酯。
本發明還涉及準備用於按照本發明的揚聲器系統並專門構造的低音反射埠。
現將參照附圖以舉例方式比較詳細地描述本發明。附圖中

圖1示意地表示按照本發明的揚聲器系統的實施例；圖2示意地表示用於圖1所示實施例中的低音反射埠；以及圖3至7示意地表示所述埠的各種變型。
圖1所示按照本發明的揚聲器系統包括音箱1，其中裝著本身已知的錐形揚聲器形式的揚聲器裝置2和低音反射埠5。音箱1形成具有給定容積、例如2.5dm3的腔2。埠5在腔和音箱外部的介質之間提供開口的連通，具有縱軸5a，並具有兩個開口端5b和5c，其中一端5b位於音箱內，而另一端5c位於或接近音箱1的壁部分1a。在本實施例中口5具有13cm的長度L，和具有2cm的最小直徑D的圓形橫截面。所述埠可以看作是一個諧振器，所謂1/2λ管道，第一諧振頻率具有大致等於兩倍埠長度的波長。按照本發明的埠5具有向兩個開口端5b和5c張開成喇叭形的通道。在本實施例中，所述埠在縱截面上具有拋物線形邊線7。在本實施例中，這將在所述埠中心M的相反的兩側形成喇叭形部分5d和喇叭形部分5e，喇叭形部分向開口端5b和5c變寬，而且伸展在所述埠長度L的相當大的部分上。拋物形邊線7以相對於縱軸5a的最大12°的角度α伸展。所述喇叭形部分5d和5e伸入具有數值在3°和12°之間的角度α的區域。角度α小於3°的接近中心M的比較小的區域與要求的效果、亦即、具體地說、降低噪聲和畸變的效果無關。
在圖2至5所示的低音反射埠的描述中，已經參照圖1做了描述的部件和另件使用相同的標號。
由於喇叭形部分5d和5e，具有壁8並示於圖2的低音反射埠5分別具有內壁5d1和5e1，它們相對於縱軸5a略微傾斜。在本實施例中，這些壁以相對於埠5的縱軸5a的6°的最大角度α伸展。所述埠在兩個開口端5b和5c分別具有端部5f和5g，它們徑向向外呈圓形伸展，在本實施例中半徑R為5mm。半徑小一點或大一點也合適，最好在3和10mm之間。圓形端部5f和5g分別平滑地鄰接漸漸地傾斜的壁5d1和5e1，在本實施例中端部5g平滑地變化成音箱的壁部分1a。
圖3所示低音反射埠5與圖2所示的埠不同之處在於圓形端部5f和5g在兩個開口端5b和5c處變化成位於所述埠外的法蘭，一個法蘭由音箱1的壁部分1a形成。另一個法蘭取具有中央開口的圓盤9的形式而且與縱軸5a垂直取向。
準備用在按照本發明的揚聲器系統上的圖4和5所示的低音反射埠5包括兩個喇叭形部分5d和5e，後者在所述埠的縱截面上具有以相對於所述埠的縱軸5a的7°的恆定角度α伸展的邊線7。在3°和12°之間的大一點或小一點的角度亦合適。圓柱形部分5h伸展在兩個喇叭形部分5d和5e之間的中心區。在本實施例中，部分5d,5e和5h之中的每一個都伸展在所述埠長度的1/3左右的長度上。兩個喇叭形部分5d和5e分別以壁5d1和5e1為邊界，在所述埠的開口端5b和5c處分別變成圓形的端部5f和5g，最好具有3和10mm之間的半徑R，在本實施例中為6mm。在圖4中所示的變型中，端部5f和5g分別平滑地變成法蘭9f和9g。在圖5中所示的變型中，端部5g平滑地變成音箱的壁部分1a。另外，端部5f平滑地變成法蘭9。
下面將參照圖4描述用於按照本發明的揚聲器系統的低音反射埠的可能的製造方法。埠5基本上是對稱的，其最小截面在其長度的中點。埠5可以利用塑料注射成型法和塑模來實現，該塑模在與縱軸5a垂直取向的所述埠的中心處分開。另一種可能性是分兩個生產步驟實現埠5。在第一步驟用塑料注射成型法形成中間產品，該中間產品具有所要求的埠5的一半的特徵，這一半與所述埠的臨時呈管狀的一半鄰接。在第二步驟用熱成形法使所述埠管狀的一半具有所要求的形狀。與後述方法相比，由於塑模要分割，上述第一種方法的缺點是所述埠形狀可能不規則。
圖6所示準備用於按照本發明的揚聲器系統的埠5在兩個開口部分5b,5c具有徑向向外呈圓形的端部5f,5g，端部5f用聚氨基甲酸乙酯的環形零件6形成。該零件6用，例如，夾緊或粘合連接的方法固定到埠5的壁8上。
圖7所示的埠5在其內壁5d1,5e1上襯有泡沫橡膠層10，在本實施例中該層10伸展到開口端5b,5c中，並形成圓形端部5f,5g。
應該指出，與所示不同，但符合權利要求書所定義的準則的低音反射埠都是可能的。例如，具有非圓形橫截面的埠的各種變型也是可能的。
權利要求
1．一種包括裝有揚聲器裝置和具有兩個開口端的低音反射埠的音箱的揚聲器系統，所述埠具有縱向軸和由所述兩個開口端確定的長度，並具有向所述兩個開口端張開成喇叭形的通道，存在喇叭形部分，它們伸展在所述埠長度的相當大部分範圍內，其特徵在於在所述埠的縱截面上，所述喇叭形部分具有以相對於所述埠的縱軸的數值在3°和12°之間的角度伸展的邊線。
2．權利要求1的揚聲器系統，其特徵在於所述角度最大6°。
3．權利要求1的揚聲器系統，其特徵在於所述埠在縱截面上具有呈拋物線形的邊線。
4．權利要求1的揚聲器系統，其特徵在於在所述埠的兩個開口端都具有徑向向外呈圓形的端部。
5．權利要求4的揚聲器系統，其特徵在於所述圓形的端部具有3和10mm之間的半徑。
6．權利要求4的揚聲器系統，其特徵在於所述圓形的端部平滑地變成所述埠外的法蘭。
7．權利要求4的揚聲器系統，其特徵在於所述端部中至少一個是用固定在所述埠的一端的泡沫材料環形元件形成的。
8．權利要求1的揚聲器系統，其特徵在於所述低音反射埠內部襯有泡沫材料層。
9．適合上述權利要求中任何一個的揚聲器系統用的、並且如權利要求1至8中任何一個所定義的低音反射埠。
全文摘要
一種揚聲器系統包括音箱(1),後者裝有揚聲器裝置(3)和具有兩個開口端(5b,5c)的低音反射埠(5)。所述埠具有縱向軸(5a)和由所述兩個開口端確定的長度(L),並且具有向所述兩個開口端張開成喇叭形的通道。這形成了喇叭形部分(5d,5e),它們伸展在所述埠長度的相當大部分範圍內。為了把不希望有的噪聲和畸變降到最低,在所述埠的縱截面上,所述喇叭形部分具有以相對於所還埠的縱軸的數值在3°和12°之間的角度α伸展的邊線(7)。
文檔編號H04R1/02GK1234955SQ98801027
公開日1999年11月10日 申請日期1998年6月11日 優先權日1997年7月26日
發明者N·B·羅岑, J·E·M·維爾, J·A·M·尼烏溫迪克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司