專利名稱：用于擴(kuò)音器的聲負(fù)載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于改變聲音擴(kuò)散(sound dispersion)的裝置的 擴(kuò)音器裝置，特別涉及一種具有用于調(diào)整(steering)聲波傳播路徑(path of sound waves)以便改變從喇BA下游端擴(kuò)散的聲音的裝置的擴(kuò)音器喇叭。
背景技術(shù)：
當(dāng)把擴(kuò)音器連接到喇叭時(shí)，來自擴(kuò)音器的聲音擴(kuò)散會(huì)發(fā)生改變。本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員可以如此方式形成喇叭的形狀，即能夠在很寬的頻率范圍 和在水平和垂直平面內(nèi)的給定角度內(nèi)產(chǎn)生恒定的聲音擴(kuò)散。傳統(tǒng)的喇叭構(gòu) 造在相連的擴(kuò)音器的較高頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)較差，在該較高頻率范圍內(nèi)獲得 的聲音擴(kuò)散易于變窄并且從在低頻獲得的恒定的聲音擴(kuò)散偏離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是擴(kuò)大能夠獲得恒定的聲音擴(kuò)散(方向性)的頻率范圍。 這通過在喇叭上的特定位置增加平面帶(即葉片(vane))來實(shí)現(xiàn)，這己 經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠改進(jìn)聲音擴(kuò)散。通過改變?cè)搸У奈恢?，聲音擴(kuò)散可以在一個(gè)平 面內(nèi)相對(duì)于傳播主軸被調(diào)整(steered)。這具有聲音在離開喇叭時(shí)能夠朝向 任何變化(例如在會(huì)場(chǎng)上的觀眾的位置上的變化)的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠避免 重新移動(dòng)喇叭所連接的擴(kuò)音器設(shè)備(通常很重)的位置。
在一種形式內(nèi)，本發(fā)明是用于擴(kuò)音器的聲負(fù)載裝置，該裝置具有發(fā)散 到嘴部的通道和至少一個(gè)葉片(vane)，該葉片跨過該發(fā)散通道設(shè)置，從 而在操作中影響來自裝置的聲音的擴(kuò)散。
在特別優(yōu)選的實(shí)施例內(nèi)，發(fā)散通道通過一對(duì)相對(duì)的向外展開側(cè)(flared sides)限定，并且在這種情況下，每個(gè)葉片可以定位在向外展開側(cè)之間。
該特別優(yōu)選的實(shí)施例裝置可以具有單個(gè)葉片，該單個(gè)葉片被固定成平 行于在向外展開側(cè)的中間延伸的對(duì)稱軸線延伸，并且葉片可以被固定成在
中間對(duì)稱軸線上延伸。
在該特別優(yōu)選的實(shí)施例裝置內(nèi)，每個(gè)葉片相對(duì)于向外展開側(cè)的方位是 可調(diào)節(jié)的。特別地，每個(gè)葉片可以圍繞平行于向外展開側(cè)延伸的樞轉(zhuǎn)軸樞 轉(zhuǎn)。該裝置可以僅具有單個(gè)葉片，該單個(gè)葉片在向外展開側(cè)中間延伸的對(duì) 稱軸線上或者附近具有樞轉(zhuǎn)軸。可選擇地，該裝置可以僅具有單個(gè)葉片， 該單個(gè)葉片具有位于向外展開側(cè)中的一個(gè)和在向外展開側(cè)的中間延伸的 對(duì)稱軸線之間的樞轉(zhuǎn)軸。在具有一個(gè)或更多個(gè)可樞轉(zhuǎn)的葉片的裝置內(nèi)，每 個(gè)葉片的樞轉(zhuǎn)軸可以靠近葉片的上游端。
每個(gè)葉片的上游端可以是向外展開側(cè)的上游端的下游。 每個(gè)葉片的下游端可以是向外展開側(cè)的下游端的下游。
每個(gè)葉片可以具有不大于由該裝置擴(kuò)散的聲音的最小波長(zhǎng)的大約1/10 的厚度。對(duì)于高頻的特別應(yīng)用，每個(gè)葉片可以具有不超過大約lmm的厚 度。
在使用中該裝置可以定向成使得每個(gè)葉片在大體豎直的方向上延伸。 該裝置可以具有多個(gè)葉片，并且該多個(gè)葉片的樞轉(zhuǎn)軸可以大體相互平 行的延伸。
每個(gè)葉片可以是直的。
每個(gè)向外展開側(cè)可以具有連續(xù)的弓形輪廓或者階梯弓形輪廓。 該裝置可以是喇叭擴(kuò)音器的喇叭。
在另一種形式內(nèi)，本發(fā)明是包括喇叭形式的裝置并且還包括連接到喇 叭上游端的漏斗通道(ftmnel)的喇叭單元。
在一個(gè)維度上(in one dimension),漏斗通道可以是恒定寬度。
在垂直于所述一個(gè)維度的方向上，漏斗通道具有增大的深度，深度隨 著距離喇叭的上游端的距離的減小而增大。
在進(jìn)一步的形式內(nèi)，本發(fā)明是具有任一種前面形式的喇叭或任一種前 面形式的喇叭單元的喇叭擴(kuò)音器。


參考附圖，僅通過示例的方式對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的特征進(jìn)行說明，其中 圖1是本發(fā)明的喇叭單元的第一實(shí)施例的橫截平面，該喇叭單元具有
中心線形葉片，該葉片與喇叭的向外展開側(cè)的中間對(duì)稱軸線成角度地延
伸；
圖2是本發(fā)明的喇叭單元的第二實(shí)施例的橫截平面，第二實(shí)施例與第 一實(shí)施例的不同僅在于中心線形葉片平行于對(duì)稱軸線延伸； 圖3是第一實(shí)施例的喇叭單元的左前透視圖； 圖4是第一實(shí)施例的喇叭單元的右前透視圖5是在沒有葉片的情況下，喇叭的聲壓級(jí)(Sound pressure level, SPL) 相對(duì)于頻率的圖表，SPL在喇叭前的三個(gè)位置處被測(cè)量；以及
圖6是在具有葉片的情況下，喇叭的聲壓級(jí)相對(duì)于頻率的圖表，該葉 片設(shè)置成與對(duì)稱軸線成15°角，SPL在與圖5相同的三個(gè)位置處被測(cè)量。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明的四個(gè)實(shí)施例的性質(zhì)進(jìn)行分析。四個(gè)實(shí)施例中的兩個(gè) (第一和第二)是更加優(yōu)選的，并且隨后將參照附圖得到詳細(xì)說明。不過， 對(duì)分析的第三和第四實(shí)施例也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
圖1， 3和4關(guān)于本發(fā)明的第一實(shí)施例的喇叭單元。在圖1中以平面圖 顯示的喇叭單元包括具有第一弓形向外展開側(cè)22和第二弓形向外展開側(cè) 24的喇叭20，并且還包括位于向外展開側(cè)22和24中間的可樞轉(zhuǎn)的葉片 26。該喇叭單元另外包括連接到喇叭20的上游端的漏斗通道28。如圖3 和4所示，圖1的喇叭20的橫截面在第一 (上)邊界件32和第二 (下) 邊界件34之間保持恒定，并且第一向外展開側(cè)22和第二向外展開側(cè)24 的端部固定到邊界件32和邊界件34上。葉片26是直的并且可樞轉(zhuǎn)地安 裝在邊界件32和34上，從而使得葉片26與在向外展開側(cè)22和24之間 的中間對(duì)稱軸線40成角度地延伸，且葉片26的上游端42在對(duì)稱軸線40 上形成樞轉(zhuǎn)軸。葉片26的樞轉(zhuǎn)角根據(jù)外部條件在連接到的擴(kuò)音器的操作 之前可以被調(diào)節(jié)。這允許根據(jù)觀眾的位置將聲音在會(huì)場(chǎng)內(nèi)重新定向，從而 具有下面的優(yōu)點(diǎn)避免了擴(kuò)音器(通常是一件笨重的設(shè)備)自身的重新定 位。對(duì)來自喇叭的聲波的調(diào)整使得聲級(jí)(特別在高頻處)得以保持。
圖2中顯示的第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別僅在于葉片26沿著中 間對(duì)稱軸線40延伸。葉片26在該實(shí)施例中可以是固定的，但是也可以是 如同第一實(shí)施例一樣圍繞著上游端可樞轉(zhuǎn)。分析的第三實(shí)施例(未顯示)也具有平行于軸線40延伸的可樞轉(zhuǎn)葉片 26 (與圖2相似)，但是從軸線橫向移位，而不是在軸線上延伸。第四實(shí) 施例(也未顯示)具有與對(duì)稱軸線40成一角度的可樞轉(zhuǎn)葉片26 (與圖1 相似)，但是橫向移位，從而使得葉片26的上游端不再在軸線40上。在第一實(shí)施例中(圖1， 3和4)，發(fā)現(xiàn)葉片26任意一側(cè)的波流(wave streams)在聲音傳播時(shí)具有不同的膨脹率。在葉片的任一側(cè)存在著非對(duì)稱 聲波輸出，且上限頻率大體在兩側(cè)相同。這具有與第二實(shí)施例(圖2)相同 的優(yōu)點(diǎn)，即，在對(duì)稱軸線40的任一側(cè)具有大致相同的頻率響應(yīng)形狀，但 是在軸線的任一側(cè)具有不同的振幅。這意味著喇叭的輸出在一側(cè)更大，因 此輸出在較大的頻率范圍內(nèi)被調(diào)整。在第二實(shí)施例(圖2)中，發(fā)現(xiàn)在葉片26的任一側(cè)的波流在聲音傳播 時(shí)具有相同的膨脹率。由于"觀察角"(也稱為"聽角"，定義為聽者和聲 波傳播的主要的向前軸線之間的水平角)增大，從喇叭20的輸出的頻率 比沒有設(shè)置葉片26時(shí)的情況下增加得更大；這一直是有效的，直到極限 頻率。恒定的擴(kuò)散(定向性)被保持直到極限頻率。另外，該效果圍繞聲 波傳播的主軸線是對(duì)稱的。在第三實(shí)施例(未顯示)中，在葉片26的任一側(cè)的聲波流在聲波傳播 時(shí)具有不同的膨脹率。在主(傳播)軸線上的效果是聲波輸出的減小。由 于在觀察角在一側(cè)增大，效果是逐漸減小聲音輸出。在相反的一側(cè)，由于 觀察角增大，聲音輸出逐漸增大。除了上極限頻率在主軸線的兩側(cè)不同， 即，頻率響應(yīng)的形狀與主軸線的任一側(cè)不相同，該效果的頻率相關(guān) (fr叫uency dependence)與第二實(shí)施例的頻率相關(guān)相似。在第四實(shí)施例(未顯示)中，存在第一和第三實(shí)施例的混合效果。可 以觀察到主軸線的任一側(cè)的非對(duì)稱的頻率響應(yīng)。由于第一和第二實(shí)施例保持了頻率響應(yīng)形狀的對(duì)稱性，因此，發(fā)現(xiàn)第 一和第二實(shí)施例是最有用的位置。在進(jìn)一步擴(kuò)大的頻率范圍內(nèi)(達(dá)到極限 頻率)的連續(xù)擴(kuò)散的效果是這兩個(gè)位置所共有的。兩者之間的不同是，第 一實(shí)施例在擴(kuò)散受到控制的平面內(nèi)圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)聲音軸(定義為最大聲 音輸出軸)。
葉片26具有上游端42 (圖1)和下游端44;這些端也分別被稱為開 始和停止邊。就上游端42而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它必須放置在平面的下游，該 平面延伸通過向外展開側(cè)22和24的上游端。當(dāng)上游邊42放置在向外展 開側(cè)22和24的上游時(shí)，第二實(shí)施例的效應(yīng)迅速減小。就下游端44的位 置而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這影響了第一和第二這兩個(gè)實(shí)施例的頻率范圍的下限。 下游端44越遠(yuǎn)離上游端42，頻率范圍的下限變得越低。如果下游端44 過分遠(yuǎn)離上游端42，也就是葉片26延伸得過遠(yuǎn)，在高頻會(huì)產(chǎn)生不好的效 果。因此，在效果的開始和頻率響應(yīng)的光滑度的保持之間需要進(jìn)行平衡。圖5和6分別顯示了沒有葉片喇叭和具有葉片的喇叭的聲壓級(jí)(SPL) 的測(cè)量。測(cè)試是在喇叭前的三個(gè)位置進(jìn)行的，每個(gè)位置分別具有相對(duì)于中 間對(duì)稱軸線40不同的方位。對(duì)于圖6的測(cè)量，葉片與對(duì)稱軸線40呈15° 角地延伸；對(duì)于圖1， 3和4中的葉片，當(dāng)從喇叭的前面看時(shí)，葉片處于 對(duì)稱軸線的"左手側(cè)"。測(cè)量設(shè)備在喇叭前的三個(gè)位置是(a)下游的對(duì) 稱(主)軸線上，即，位于0°角；(b)在對(duì)稱軸線40的右手側(cè)的45。角， 和(c)在對(duì)稱軸線40的左手側(cè)的70。角。從圖5和6可以看到的是，對(duì) 于正在研究的特定的喇叭，葉片的存在改進(jìn)了在頻率在大約2X103Hz以 上的來自喇叭的聲音傳播，且隨著頻率的增大而改進(jìn)；在l(^Hz處的改進(jìn) 非常顯著。SPL測(cè)量是以分貝(db)來測(cè)量的。對(duì)于成比例增加的喇叭采用其它的測(cè)量；當(dāng)相應(yīng)地按比例增加時(shí)，喇 叭的葉片的厚度是6mm。在這些測(cè)量中，SPL增加延伸到位于2X103Hz以下的區(qū)域內(nèi)。因此，得出的結(jié)論是，葉片的厚度與正在擴(kuò)散的聲音的最 小波長(zhǎng)有關(guān)，并且關(guān)系是，葉片的厚度應(yīng)該設(shè)置為不大于通過喇叭擴(kuò)散的 聲音的波長(zhǎng)的最小波長(zhǎng)的大約1/10。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，葉片26的上游端42和下游端44的邊沿的形狀和各種 輪廓與上面討論的參數(shù)相比對(duì)葉片26的性能的影響較小。對(duì)于給定的擴(kuò)散角和上限頻率的規(guī)格，對(duì)于喇叭20的下游端，第二實(shí) 施例允許大體更大的區(qū)域。這具有減小在漏斗通道28內(nèi)的絕對(duì)壓力的優(yōu) 點(diǎn)，由此降低由于空氣的非線性而造成的總失真(overall distortion)。第一實(shí)施例包括在上一段中提到的優(yōu)點(diǎn)，另外在不移動(dòng)擴(kuò)音器的外殼 時(shí)允許聲音軸被移動(dòng)(調(diào)整)。聲波的調(diào)整度有效地寬并且可平滑地變化。
盡管本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例的方式進(jìn)行了說明，應(yīng)該理解的是所使 用的用語是用于說明而不是限制，并且在不背離如隨附的權(quán)利要求所限定 的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。在該說明書(其術(shù)語包括權(quán)利要求書)中披露的和/或在附圖中所公開 的每一個(gè)特征可以與所公開的和/或所圖示的其它特征無關(guān)地合并進(jìn)本發(fā) 明。一同提交的摘要的內(nèi)容作為說明書的一部分在這里重復(fù)說明。 擴(kuò)音器喇叭包括一對(duì)相對(duì)的向外展開側(cè)，該向外展開側(cè)限定了發(fā)散到嘴部的通道；以及位于通道內(nèi)的葉片，用于調(diào)整通過通道的聲波。葉片可 以具有直的構(gòu)造，可以是或者在向外展開側(cè)之間中心地定位，或者在發(fā)散 通道中橫向移位。葉片可以固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，或者更?yōu)選地可樞轉(zhuǎn)，從 而在每次新的使用之前根據(jù)該使用的條件可進(jìn)行調(diào)節(jié)。喇叭可以是包括用 于將聲音傳遞到喇叭的漏斗通道的喇叭單元的一部分，喇叭或者喇叭單元 可以是喇叭擴(kuò)音器的一部分。
權(quán)利要求
1.一種用于擴(kuò)音器的聲負(fù)載裝置，該裝置具有發(fā)散到嘴部的通道并且具有至少一個(gè)方位可調(diào)節(jié)的葉片，該葉片跨過所述發(fā)散通道設(shè)置，以在操作中影響來自該裝置的聲音的擴(kuò)散。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述發(fā)散通道由一對(duì)相對(duì)的向外 展開側(cè)限定。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片位于向外展開側(cè)之間。
4. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片可圍 繞平行于所述向外展開側(cè)延伸的樞轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述裝置具有單個(gè)葉片，該單個(gè) 葉片在所述向外展開側(cè)的中間延伸的對(duì)稱軸線上或者附近具有樞轉(zhuǎn)軸。
6. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述裝置具有單個(gè)葉片，該單個(gè) 葉片具有位于向外展開側(cè)中的一個(gè)與在向外展開側(cè)的中間延伸的對(duì)稱軸 線之間的樞轉(zhuǎn)軸。
7. 如權(quán)利要求4、 5或6所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片的所述樞 轉(zhuǎn)軸靠近所述葉片的上游端。
8. 如權(quán)利要求2至7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片的 上游端是向外展開側(cè)的上游端的下游。
9. 如權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片的 下游端是所述向外展開側(cè)的下游端的下游。
10. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片具 有不大于由該裝置擴(kuò)散的聲音的最小波長(zhǎng)的大約1/10的厚度。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片具有不超過lmm 左右的厚度。
12. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述裝置在使用 中被定向成使得所述每個(gè)葉片在大體豎直的方向上延伸。
13. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述裝置具有多 個(gè)葉片。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述多個(gè)葉片的樞轉(zhuǎn)軸大體互 相平行地延伸。
15. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述每個(gè)葉片是 直的。
16. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，每個(gè)向外展開側(cè) 具有連續(xù)的弓形輪廓或者階梯的弓形輪廓。
17.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述裝置是用于 喇叭擴(kuò)音器的喇叭。
18. —種喇叭單元，包括權(quán)利要求17所述的喇叭，并且還包括連接到 所述喇叭的上游端的漏斗通道。
19. 如權(quán)利要求18所述的喇叭單元，其中，所述漏斗通道在一個(gè)維度 上是恒定的寬度。
20. 如權(quán)利要求19所述的喇叭單元，其中，所述漏斗通道在垂直于所 述一個(gè)維度的方向上具有增大的深度，所述深度隨著從喇叭的上游端的距 離減小而增大。
21. —種喇叭擴(kuò)音器，具有如權(quán)利要求17所述的喇叭或者如權(quán)利要求 18至20中的任一項(xiàng)所述的喇叭單元。全文摘要
一種擴(kuò)音器喇叭包括一對(duì)相對(duì)的向外展開側(cè)，該向外展開側(cè)限定了發(fā)散到嘴部的通道，以及設(shè)置在通道內(nèi)的葉片，用于調(diào)整通過通道的聲波。葉片可以具有直的構(gòu)造，可以是或者在向外展開側(cè)之間中心地定位，或者在發(fā)散通道橫向地移位。葉片可以固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫蛘吒鼉?yōu)選地可樞轉(zhuǎn)，從而在每次新的使用之前根據(jù)該使用的條件可進(jìn)行調(diào)節(jié)。喇叭可以是包括用于將聲音傳遞到喇叭的漏斗通道的喇叭單元的一部分，喇叭或者喇叭單元可以是喇叭擴(kuò)音器的一部分。
文檔編號(hào)H04R1/22GK101164368SQ200680013270
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者安布羅斯·湯普森 申請(qǐng)人:瑪田音箱有限公司