專利名稱：板式揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器，尤其涉及含有板式聲發(fā)射元件的揚(yáng)聲器。
在GB-A-2262861中提出了一種板式揚(yáng)聲器，它包括一個(gè)諧振多模式發(fā)射器元件，它是由兩種表層材料制成并有橫向蜂窩結(jié)構(gòu)的間隔芯的單元夾層板，其中板是這樣的，它在所有方向上的彎曲強(qiáng)度(B)相對(duì)于每單位表面積的板質(zhì)量(μ)的立方之比至少為10；一個(gè)安裝裝置，它支持該板或以一種自由無(wú)阻尼方式連接到該板上一支持主體架；及一個(gè)耦合到該板上的機(jī)電式驅(qū)動(dòng)裝置，它用于響應(yīng)揚(yáng)聲器工作頻帶中的電輸入以在發(fā)射板中激勵(lì)多模式諧振。
本發(fā)明的實(shí)施例使用其特性、結(jié)構(gòu)和配置可一般地和/或特殊地通過(guò)履行與此同期的我們的待審的PCT申請(qǐng)?zhí)?我們的案號(hào)為P.5711)的講授而獲得的元件。這樣的元件因而有能力通過(guò)在沿厚度的橫向通常(但不必)延伸到元件邊緣的操作區(qū)域中彎曲波來(lái)保持和傳播輸入的振動(dòng)能；用或不用彎曲強(qiáng)度的各向異性制成，具有在所述的區(qū)域中分布并有益于聲同周圍空氣耦合的諧振模式振動(dòng)部件；并且在所述的區(qū)域中具有預(yù)定的優(yōu)選位置或場(chǎng)所，該位置或場(chǎng)所用于換能器裝置，特別是它的有效有源或運(yùn)動(dòng)零件，該零件對(duì)于所述的區(qū)域中的聲振動(dòng)活動(dòng)及相應(yīng)于這樣的振動(dòng)活動(dòng)的聲含量的信號(hào)，通常是電信號(hào)來(lái)說(shuō)是有效的。在與此同期的待審的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?我們的卷號(hào)為P.5711)中展望了這樣的元件作為或在無(wú)換能器裝置的“無(wú)源”聲器件中的應(yīng)用，諸如用于混響或用于聲過(guò)濾或用于對(duì)一空間聲“調(diào)整”(voicing)的聲器件；及用于帶有換能器裝置的“有源”聲器件中，諸如用于當(dāng)提供將被轉(zhuǎn)換成所述聲音的輸入信號(hào)時(shí)相當(dāng)大范圍的聲源或揚(yáng)聲器中，或用于諸如當(dāng)暴露于將被轉(zhuǎn)換成別的信號(hào)的聲音下的麥克風(fēng)中。
本發(fā)明尤其涉及揚(yáng)聲器形式的有源聲器件。上面的元件這里稱為分布式聲發(fā)射器并打算作為上述的PCT申請(qǐng)和/或其它在此特別提供的特征。
根據(jù)本發(fā)明的一種板式揚(yáng)聲器包括分布式發(fā)射器；一換能器，安裝在發(fā)射器上，使其振動(dòng)而產(chǎn)生諧振，其特征是，發(fā)射器還連接一第二換能器，根據(jù)由于入射聲能形成的發(fā)射器諧振產(chǎn)生一信號(hào)。該分布式聲發(fā)射器可通過(guò)之間的彈性懸架連接在一邊框上。
該板式揚(yáng)聲器的特征是至少有兩個(gè)所述第二換能器位于所述發(fā)射器上的隔開的位置上。
該板式揚(yáng)聲器的特征是在所述發(fā)射器上還有一個(gè)換能器，根據(jù)由于入射聲能形成的發(fā)射器諧振產(chǎn)生一信號(hào)，以及一裝置，用于比較所述還一個(gè)換能器產(chǎn)生的信號(hào)和所述第二換能器產(chǎn)生的信號(hào)。該比較裝置包括信號(hào)接收器、調(diào)整器和信號(hào)輸出器。
通過(guò)舉例方式參考附圖對(duì)本發(fā)明加以圖解說(shuō)明，其中

圖1是顯示我們的與此同期的共同待審的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枴?我們的案號(hào)為P.5711)中所說(shuō)明和要求保護(hù)的分布式揚(yáng)聲器的簡(jiǎn)圖；圖2a是沿圖1A-A線所取的局部截面圖；圖2b是圖2a中所示的分布式發(fā)射器放大的剖視圖，顯示了兩種可替的結(jié)構(gòu)；圖3是按照本發(fā)明的分布式揚(yáng)聲器的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖4是壓電換能器的立體圖。
參照附圖中的圖1，顯示了一個(gè)在與此同期的我們的共同待審的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?我們的案號(hào)為P.5711)中所說(shuō)明和要求的板式揚(yáng)聲器81，它包括帶有彈性懸架3的長(zhǎng)方形框架1，所述懸架圍繞其內(nèi)周支撐著一分布式聲發(fā)射板2。諸如參照與此同期的我們的待審的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?我們的案號(hào)為P.56831415)中詳細(xì)說(shuō)明的換能器9，完整地且獨(dú)占地安裝在板2上或其中由x和y限定的預(yù)定方位，其方位的位置按與此同期的我們的待審的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?我們的案號(hào)為P.5711)中說(shuō)明的計(jì)算，以發(fā)射彎曲波到板中，使板諧振來(lái)發(fā)射一聲輸出。
換能器9由一個(gè)通過(guò)導(dǎo)體28連接到換能器上的諸如音頻放大器的信號(hào)放大器10驅(qū)動(dòng)。放大器的負(fù)載和功率需求完全可以是標(biāo)準(zhǔn)的，類似于通常的錐型揚(yáng)聲器，在室內(nèi)加載的條件下其靈敏度級(jí)是86-88dB/watt。放大器負(fù)載阻抗大體為6ohms，功率處理為20-80watts。其中板芯和/或表層由金屬制成，它們可以為換能器起散熱器的作用，將換能器的電機(jī)線圈的熱量散去并因此改善功率處理。
圖2a和2b是圖1的揚(yáng)聲器81的局部典型的剖視圖。圖2a顯示了框架1、圍繞物3和板2通過(guò)各自的膠粘接頭20連接在一起。合適的框架材料包含輕重量框架，例如由諸如鋁合金的擠壓金屬或塑料制成的像框架。合適的圍繞物材料包括諸如泡沫橡膠和泡沫塑料的彈性材料。合適的接頭20的粘膠包括環(huán)氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘膠。
圖2b在放大的比例上說(shuō)明了板2是一個(gè)具有諸如剛性塑料泡沫97所制成的芯22的剛性輕重量板，該剛性塑料泡沫例如是交鏈聚氯乙烯或金屬箔、塑料或類似物制成的網(wǎng)格狀基體98，其小室橫向延伸到板平面，并且由諸如紙、卡、塑料或金屬箔或薄板所制成的對(duì)立的表層21所圍。其中表層由塑料制成時(shí)，可以由用諸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或類似的纖維以一種熟知的方式來(lái)增強(qiáng)以提高它們的模量。
可展望的表層層材料和增強(qiáng)物包括紙、粘合紙層、三聚氰膠以及諸如聚酯薄膜、卡普頓、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相關(guān)的塑料、纖維增強(qiáng)塑料等以及金屬薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)、Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各種捻線(lays)和織物狀的纖維。對(duì)液晶聚合物熱塑塑料的Vectra級(jí)的調(diào)查表明它們對(duì)于注塑諸如直徑30cm以下的超薄性表層或更小尺寸的表層是有用的。這種材料在噴射的方向上自身形成了一個(gè)定向的晶體結(jié)構(gòu)，該定向是將高頻能量從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)很好地傳播到板周圍的優(yōu)選方位。
附加的這種和其它熱塑塑料的注塑使注塑模具具有諸如溝槽或環(huán)的定位和套準(zhǔn)特征，用以精確定位諸如電機(jī)線圈和磁體懸架的換能器部件。附加的一些較弱的芯材料據(jù)計(jì)算有利于增加諸如達(dá)到換能器直徑的150％的區(qū)域或環(huán)形中局部的表層厚度，增強(qiáng)那塊區(qū)域并有利于將振動(dòng)能耦合到板中。高頻率響應(yīng)將會(huì)通過(guò)這種裝置用較軟的泡沫材料加以改善。
可展望的芯層材料既包括發(fā)泡塑料或泡沫塑料或紙漿材料，甚至于如果是合適的低密度的氣溶膠金屬，又包括制造的網(wǎng)格狀或波紋狀鋁合金薄板或箔，或Kevlar(RTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的紙、及各種合成塑料膜。一些合適的芯層材料在其制造過(guò)程中有效地展示了其有用的自生表層和/或具有天然的足夠的強(qiáng)度以用于無(wú)迭片的表層層間。已知的一種高性能的網(wǎng)格狀芯材料其商標(biāo)名為‘Rohacell’，它可用作發(fā)射板并且無(wú)表層。從實(shí)際的方面講，其目的是獲得適合于特別的用途的全面的光潔度和強(qiáng)度，特別是包括芯和表層層的最佳成分和它們之間的傳導(dǎo)。
一些用于板的優(yōu)選配方使用金屬和金屬合金表層，或可替為碳纖維增強(qiáng)物。所有這些，以及合金氣溶膠或金屬網(wǎng)格狀芯的設(shè)計(jì)，都將有實(shí)際的射頻屏蔽特征，該特征在一些EMC應(yīng)用中是重要的。通常的板或錐形揚(yáng)聲器沒(méi)有固有的EMC屏蔽能力。
另外，優(yōu)選的壓電動(dòng)態(tài)換能器有可忽略的電磁發(fā)射或漏磁場(chǎng)。通常的揚(yáng)聲器有一個(gè)大的磁場(chǎng)，若非采用特別的補(bǔ)償對(duì)策將達(dá)到1米的距離。
在應(yīng)用中需保持屏蔽的部位，可以為適當(dāng)?shù)腄ML板的傳導(dǎo)部分制造一個(gè)電接插件或可在安裝邊緣時(shí)使用一種電傳導(dǎo)泡沫或類似的連接體。
懸架3可以阻尼板2的邊緣以防該板過(guò)多的邊緣運(yùn)動(dòng)。可附加或替換采用其它阻尼，諸如接線，可連接到板中選好的位置來(lái)阻尼過(guò)多的運(yùn)動(dòng)以利于板上的均勻諧振。該接線可以是瀝青基地材料制成，如同在通常的揚(yáng)聲器殼體中所使用的一樣，或者可以由彈性或剛性聚合薄板材料制成。一些材料，特別是紙和卡及一些芯可以自阻尼，如果需要，可通過(guò)使用彈性裝配粘膠而非剛性裝配粘膠在板的機(jī)構(gòu)中增加阻尼。
有效的所述的可選擇阻尼包括對(duì)板以及永久性與其連接的裝置的薄板材料的特別的應(yīng)用。邊緣和角對(duì)主要的且少量分散的其板的低頻振動(dòng)模式是特別有意義的。阻尼裝置的沿邊固定有利于產(chǎn)生一塊其所述的薄板材料完全裝好框架的板，盡管其角可能會(huì)經(jīng)常相對(duì)地自由，比如為了所需的低頻工作。連接物可以用粘膠或自粘材料。別的有用的阻尼形式，特別地在更精細(xì)的效果和/或中頻和高頻方面，可以借助合適的物質(zhì)或固接到薄板材料上所述區(qū)域中預(yù)定有效的中央的局部位置上的物質(zhì)。
象上面所說(shuō)明的聲板是雙向的。從后面發(fā)出的聲能同前面發(fā)出的聲能在相位上并沒(méi)有很強(qiáng)的關(guān)系。結(jié)果是有利于聲功率在該房間中全面累加、等頻率的聲能的傳播、減少了反射和駐波效果并且有利于在重放聲記錄中優(yōu)質(zhì)地再現(xiàn)自然空間和環(huán)境。
盡管從聲板發(fā)出的發(fā)射主要是無(wú)定向的，與相位相關(guān)的信息的百分比軸外增加。因?yàn)榧傧肓Ⅲw圖象的改善后的焦點(diǎn)、揚(yáng)聲器的方位，同圖畫一樣，在通常人直立時(shí)的高度上，因而提供有利的適度的軸外方位，為通常坐著的聽眾提供最佳的立體效果。同樣，相對(duì)于聽眾的三角形左/右?guī)缀螆D形提供了另一角分量。好的立體聲就是這樣獲得的。
同通常的揚(yáng)聲器再現(xiàn)相比，本發(fā)明還有針對(duì)一群聽眾的優(yōu)點(diǎn)。聲板聲音發(fā)射的內(nèi)在傳播特性給予了它一個(gè)并不遵守相同點(diǎn)源的距離平方反比律的聲量。因?yàn)殡S距離減少的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于由平方反比律所預(yù)測(cè)的強(qiáng)度，結(jié)果對(duì)于偏離中心和位置不好的聽者來(lái)說(shuō)，板揚(yáng)聲器同通常的揚(yáng)聲器相比其強(qiáng)度場(chǎng)增進(jìn)了一更優(yōu)良的立體聲效果。這是因?yàn)槠x中心的聽者并不會(huì)由于接近于附近的揚(yáng)聲器而遭受雙重問(wèn)題；首先附近的揚(yáng)聲器的響度大大增加，然后較遠(yuǎn)的揚(yáng)聲器的響度相應(yīng)減小。
平板狀的、輕重量的板式揚(yáng)聲器也具有優(yōu)點(diǎn)，它在視覺上吸引人，具有好的聲音品質(zhì)并且只需要一個(gè)換能器以及從每個(gè)板膜發(fā)出的全音域聲音沒(méi)有重疊。
圖3示出了一種根據(jù)本發(fā)明的分布式板2，如圖1和2所示的那種，可用于揚(yáng)聲器或用于如交互環(huán)境中的聲接收器或麥克風(fēng)。雖然圖3中沒(méi)有示出，但是板2安裝在邊框1上，并經(jīng)過(guò)一彈性懸架以圖1和2中所示的方式連接到該框上。該框懸掛在如天花板上的一對(duì)繩33上，或懸掛在地板立架(未示出)上。
所述板由換能器9驅(qū)動(dòng)諧振而產(chǎn)生一聲輸出。換能器9為上述參照申請(qǐng)人同時(shí)待審的國(guó)際申請(qǐng)(卷號(hào)P5683/4/5)，其接到一放大器10并由該放大器驅(qū)動(dòng)。
該板還有一對(duì)圖4所示壓電換能器類的振動(dòng)換能器63，該對(duì)換能器63并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)聯(lián)在一輸出66上的信號(hào)接收器和調(diào)整器。板2上另一如圖4所示的振動(dòng)換能器63連接并驅(qū)動(dòng)一濾波/相關(guān)器，該濾波/相關(guān)器的輸出被送到信號(hào)接收器和調(diào)整器65，進(jìn)行信號(hào)校正。
圖4示出了一種用于分布式板2的換能器9，其為安裝在如黃銅等圓盤118上的晶狀壓電彎曲器27，并通過(guò)例如粘結(jié)劑20粘結(jié)到板2的一個(gè)面上。在工作中，聲信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線28加到換能器9上，使壓電圓盤27彎曲，而造成板2局部變形，從而向板內(nèi)發(fā)射彎曲波。
因此，本發(fā)明提供了一種用于如交互環(huán)境中的簡(jiǎn)單的揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)。
權(quán)利要求
1.一種板式揚(yáng)聲器，包括分布式聲發(fā)射器和安裝在發(fā)射器上用以使其諧振的換能器，其特征為發(fā)射器上連接有第二換能器，根據(jù)由于入射聲能形成的發(fā)射器諧振產(chǎn)生一信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述發(fā)射器通過(guò)其間的一彈性懸架安裝在一邊框中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述發(fā)射器包括一剛性輕板，在其表層間夾有多孔的芯。
4.按照權(quán)利要求3所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述懸架連接在所述板的邊緣。
5.按照上述任一權(quán)利要求所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述所述第一、二換能器完全并獨(dú)占地安裝在所述發(fā)射器上。
6.按照上述任一權(quán)利要求所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，至少兩個(gè)所述第二換能器位于所述發(fā)射器上隔開的位置上。
7.按照權(quán)利要求6所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述發(fā)射器上還有一個(gè)換能器，根據(jù)由于入射聲能形成的發(fā)射器諧振產(chǎn)生一信號(hào)，以及一裝置，用于比較所述還一個(gè)換能器產(chǎn)生的信號(hào)和所述第二換能器產(chǎn)生的信號(hào)。
8.按照權(quán)利要求7所述的板式揚(yáng)聲器，其特征在于，所述比較裝置包括信號(hào)接收器、調(diào)整器和信號(hào)輸出器。
全文摘要
一種板式揚(yáng)聲器(81),包括分布式聲發(fā)射器(2)和安裝在發(fā)射器上用以使其諧振的換能器(9),其特征為發(fā)射器上連接有第二換能器(9),根據(jù)由于入射聲能形成的發(fā)射器諧振產(chǎn)生一信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK1195459SQ9619671
公開日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1996年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月2日
發(fā)明者亨利·阿茲瑪, 馬丁·科洛姆斯, 尼爾·哈里斯 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司