CN1351813A - 声音装置 - Google Patents
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Abstract
一种声音装置,具有一板(11)及安装于板上的换能器(19),该板能支持共振弯曲波模式。有时,板及换能器的声音响应可能在一特别的频率上有一整体共振尖峰。为控制这种情况,可将一质量体(21)加至板上,例如,设置于一个顺从耦合器(23)上。
Description
技术领域
本发明涉及的是声音装置，特别是涉及使用板中分布型共振弯曲波模式的声音装置。
背景技术
WO 97/09842中描述了分布模式扬声器。弯曲波换能器激励出分布在一板上的共振模式，并且藉此产生声音。
但是，这种扬声器会受到来自整体模式的不利影响。这些整体模式是板作为一个整体运动时产生的低频振动。当板被置于一浅围腔内时，此种模式的一种情况即可能发生。如果板的外部边缘被固定不动，那么，板的中部能前后振动。振动频率会受到被围腔围住的空气垫的影响，并发生在大约1000Hz的频率处。这对于声音的生成相当重要。整体模式的另一个例子是与在弹性悬承处振动的板相关联的振动模式。
由整体模式产生的离散共振会在频率响应中引起峰值。这是很不利的，因此分布模式装置一半涉及成在整体模式的频率范围外工作。但是，这样做并非总是可行的，因此，需要减少这种模式对分布模式声音装置的影响。
发明内容
按照发明，提供了一种声音装置，包括：
一个板，能支持弯曲波，并在整体共振频率处能够发生整体共振；
一个换能器，能够在板中激励出分布弯曲波模式而使板发出声音；及
一个质量体，固定在板上与换能器分开的位置，控制整体的共振。
该质量体最好通过一种耦合器固定在板上，这种耦合器能够在高频时去掉质量体与板的耦合。这种耦合器可以是一种顺从耦合器，诸如弹簧或顺从金属片，能够在频率远大于整体共振频率时基本上去掉质量体和共振弯曲波的耦合。这种顺从性也可以得自于板的表层和芯体的弹性。作为另外的一种方案或者作为补充，顺从粘结剂也可以形成将质量体固定于板的顺从耦合器。当频率远大于位于顺从耦合器上的质量体的共振频率时，质量体基本上从板上去耦。选择顺从耦合体的顺从性时，位于顺从耦合体上的质量体的共振频率要适合于所期望的声音结果，质量体-顺从耦合器的共振频率可以高于整体模式频率。
弯曲波模式的基频在各向同性的情况下，由下式给出：
此处A为板面积，B为弯曲刚度，及μ为面积密度，Kg/m2。在先前的分布型模式扬声器中将基频设置得适当地低一些，这样板在工作频率范围内就会具有充分分布的模式。然而，在某些应用场合中也可能出现，板需要比最佳的刚度还要硬些，也就是说，板需要“过硬”，其弯曲刚度值B大于为减小基频而通常选择的刚度。在这种情况下，减少整体模式的影响尤其有用。
固定至板的质量体可与板运动质量成正比，即约为有效运动质量的百分之10或百分之20到有效运动质量的百分之200或百分之300。例如，轻多媒体扬声器的有效运动板质量为8克。在这种情况下，需要将1到10克的质量体固定在板上。但是，质量体值一定要根据多个参数而变，诸如***的质量、相关的弹性系数及组合体实际的整体机械连接。
质量体最好固定于板的近中心位置。这种选择与模式驱动无关，而是考虑了应该将质量体设置在离板的质心较近的位置，使添加的质量体能够控制整体模式。优选的位置可以是这样的一个位置：该位置与低共振模式的耦合与整体模式的耦合要弱得多。通过***试验或者对板机械连接的计算机分析，可以找到这个位置。
在板后可设置一个围腔，该围腔可以是开放的或者封闭的，尤其是围腔为方便起见可以较浅。围腔可以用作隔音件。
本发明还涉及一种制造声音装置的方法，步骤如下：提供一个能够支持弯曲波的板，在该板上设置一个换能器，使用该换能器在板中激励分布共振弯曲波模式而使板发出声音，确定板的频率响应，找出整体共振频率处的整体共振，将一个质量体加在一特定位置控制整体共振。
通过***分析或者数学计算，可以确定板的频率响应。一旦制成了一个声音装置，就可以通过使用类似的板、以类似方式安装在板上的类似换能器和质量体来简单地复制声音装置，而不必在制作每个单元时都要确定整体共振频率。
使用一个顺从耦合器可以完成将质量体固定在板上的步骤。
附图说明
下面，参照附图纯粹以举例的方式来描述本发明的一个具体实施例。其中，
图1示出按照发明的一个扬声器的侧视图；
图2示出按照发明的一个扬声器的示意图；
图3示出在未加上质量体时扬声器的频率响应；
图4示出加上质量体时扬声器的频率响应。
具体实施方式
在一个框架13上安装有一个板11，该板11的厚度为0.35毫米，长度为206.5毫米，宽度为147毫米，机械阻抗为6.22牛顿米，基频为203赫及重合频率(coincidence frequency)为7.8赫。框架13有一个背部结构，界定并围起了一个容积为0.6升的围腔。
相同材料的最佳板厚度为0.35毫米，机械阻抗为6.22牛顿米，长333毫米，宽284毫米，基频为78赫及重合频率为7.8千赫。按照本发明的板的基频为203赫，比78赫高得多。
板11通过粘合于板11周边上的4毫米厚的双面泡沫胶带17，弹性支承在框架13上，而形成较顺从的支承。如果有用，可以设置其他的边缘支承，例如夹紧支承、简单支承的支承。
如图2所示，在按照WO 97/09842的教导为有利的位置上，安装了两个激励器9。这两个激励器为25毫米激励器，串联接线，直流电组为9欧姆阻。也可以采用并联连接。
图3示出在距板1米处测得的作为频率函数的声压级测量结果。在500-1KHz处出现的一个明显的峰值被认为是表明了板11在围腔15中的空气垫上振动引起的整体模式效应。该整体模式受到围腔中空气的顺从性的控制。
接着，将一个质量体21，即小配重，加在板上顺着板的侧边方向88mm而距板的侧边63mm处。该质量体用类似于传统的粘结带的一片两面带胶的薄顺从塑料固定。质量体为3.1克。
从图4中可以看出，尖峰基本上受到控制，而在高频处没有发生显著的变化。
本发明为，质量体21有选择地控制输出，充分地降低敏感性，使共振频率大大低于整体模式频率。在高频处，随着板变成更加密集的模态，质量体21逐渐与板11去耦。
质量体的位置对于微调这种控制，显然是很重要的。可以调节位置、质量以及将质量体安装在板上的顺从性，来控制***的响应，例如以提供作为频率函数的更均匀的声音响应。
Claims (12)
1.一种声音装置，包括：
一个板，能支持弯曲波，并在整体共振频率处能够发生整体共振；
一个换能器，能够在板中激励出分布弯曲波模式而使板发出声音；及
一个质量体，固定在板上，这样，质量体能够控制整体共振。
2.如权利要求1所述的声音装置，其特征在于，该质量体通过一个耦合器固定在板上，该耦合器能够在高频时去掉质量体与板的耦合。
3.如权利要求2所述的声音装置，其特征在于，该耦合器是一种顺从耦合器，能够在频率远大于整体共振频率时基本上去掉质量体和共振弯曲波的耦合。
4.如前述任一权利要求所述的声音装置，其特征在于，在没有所述的质量体时，板的频率响应在整体频率处有一个峰值，该峰值在板上固定有所述质量体的声音装置中，被基本平整掉。
5.如前述任一权利要求所述的声音装置，其特征在于，该质量体为板的有效运动质量的百分之10至百分之300之间。
6.如前述任一权利要求所述的声音装置，其特征在于，该质量***于板上靠近板的质心的位置。
7.如前述任一权利要求所述的声音装置，其特征在于，还包括在板背后界定一围腔的背部结构。
8.如前述任一权利要求所述的声音装置，其特征在于，还包括一个绕着板四周边缘的隔音件。
9.一种制造声音装置的方法，步骤如下：
提供一个能够支持弯曲波的板，在该板上设置一个换能器，
使用该换能器在板中激励分布共振弯曲波模式而使板发出声音，
确定板的频率响应，
找出整体共振频率处的整体共振，
将一个质量体加在一特定位置以控制整体共振。
10.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：通过基本上对带有质量体和施加的换能器的所述板进行复制，以制造另外的声音装置。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中，固定质量体于板的步骤利用一顺从耦合器来达成。
12.如权利要求9到11任一项所述的方法，其中，在没有所述的质量体时，板的频率响应在整体频率处有一个峰值，该峰值在板上固定有所述质量体的声音装置中，被基本平整掉。
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