TW462201B - Acoustic device - Google Patents

Description

4 6 2 20 1 五、發明說明（1) 技術領域 本發明係關於音響裝置，更特別但卻非單獨的是，係關 於加入有諧振多模諧振壁音響輻射體的揚聲器，例如，我 們的國際專利申請案W 0 9 7 / 0 9 8 4 2號中所說明的種類是也。 W097/0 9 842中所說明的揚聲器已成為通稱的分佈模（DM)揚 聲器。 一般而言，均係將分佈模揚聲器（DML )與稀薄，輕巧而 扁平的諧振壁相結合，此等面壁均係以一種複數擴散方式 等量地輻射來自各側面的聲能。雖然這是分佈模揚聲器之 一項有用特性，但卻具有各種現實世界的狀況，在這些狀 況中，由於此種應用及其邊界需求採會愛用一種分佈模揚 聲器的單極形式。 在這些應用中，此種具有優點的產品可能為輕巧，稀薄 不易受人注意。 背景技術 從國際專利申請案W 0 9 7 / 0 9 8 4 2號大家都知道係將一多模 諧振音響輻射體安裝在一個比較淺薄的密封箱内，因而， 才會圍堵來自該輻射體之一個表面的音響輻射。在這方面 所應注意的，在本文中的”淺薄M —詞乃係關於一個活塞錐 型揚聲器驅動單元在一有效容積封閉體内的典型比例。一 項典型的容積與活塞隔膜面積比可能為以毫升（m 1 )對平方 公分（c m2)表示的8 0 : 1 。一個諧振壁揚聲器用的淺薄封閉 體可能具有2 0 : 1的比值，在那裡一處集總空氣容積的活塞 式驅動卻很少關連。

4 6 2 20 1 五、發明說明（2) 發明說明 根據本發明，音響裝置由具有對立表面之一諧振多模音 響諧振器或輻射體壁及界定一空腔的裝置組成，該空腔封 閉一處壁面的至少一部並被配置來圍堵來自該壁面部分的 音響輻射，其中此空腔為如此方式，俾修正此輻射體壁之 模式行為表現。空腔被密封起來。可配置一震動激發器， 以便由曲線波震動施加至諧振壁，以產生音響輸出，因 而，使裝置的功能作用為揚聲器。 其空腔大小可為如此方式，俾修正諧振壁之模式行為表 現。 此空腔可能是淺薄的。它可能足夠淺薄，以致使鄰近此 一壁面之内腔面與此其壁面之間的距離充分微小，因而造 成與此諧振壁的流體耦合。空腔内之諧振模式可由與諧振 壁平行的正交模（亦即，沿著諧振壁調變的模式）及與諧振 壁成直角的垂直模組成。就愛用方式言，空腔均充分淺 薄，因而，在修正諧振壁的模式時，正交模（X, Y )比垂直 模（Z)更為顯著。在各具體實例中，垂直模的頻率均可在 重要頻率範圍以外。 空腔容積與諧振壁之比率（m 1 : cm2)可小於1 0 : 1 ，例如， 在大約1 0 : 1至0 . 2 : 1的範圍内。 諧振壁可由——般為傳統式彈性週邊予以終止在其邊緣 處。此周邊可似一傳統式活塞驅動單元的滾形周邊並可由 一條或多條波紋組成。此種彈性週邊可由發泡橡膠條片組 成。

第6頁 462201 五、發明說明（3) 就變換方式言’可將此错振壁的邊緣夾在封閉體内，例 如，和我們1 99 9年4月9曰所提出的共同待命pcT專利權 請案PCT/GB9 9/0 04 04號中所說明的一樣。 可將此種封閉體視為一淺盤，此淺盤含有—種流體，並 可將此種流體表面視為擁有似波浪的功能表現以及$特定 特性則視此種流體（空氣）與其體積或容積箱的幾何形狀^ 者而定。將此諧振壁安放成與此作用波面呈耦合接觸以及 由該譜振壁之表面波激勵來激發流體。反之，流體的自然 波特性與错振壁互動，因而’修正其功能行為表現。這是 本發明領域中具有新穎音響特性的一種複式耦合系統。 自另一項特色言，本發明係關於修正諧振壁音響裝置的 Ϊ ί行為Ϊ 5的方④’包括促使諧振壁與一邊界丄：成為 緊郴’以界疋它們之間的諸振空腔。 1„式_之簡單說明 圖 圖1為密封箱諧振壁揚聲器之第一具體實例之橫斷面 曲線圖 圖2為達-種放大比例之圖i具體實例的橫斷面^ 圖3為密封箱諧振壁之第二具體實例的橫斷面圖。 圖4表示雙側面上自㈣射之分饰模揚聲 圖5表示自由空間内之聲壓水平（實線）與配置離壁部35 厘米之分佈模揚聲器（DML)(虛線）之間的比較。 圖6表不自由空間内之分佈模揚聲器的音 前後部之間的壁部周圍之反射面的比較。力旱（i泉與

$ 7•頁 4 6 2 20 1 五、發明說明（4) 圖7表示根據本發明之揚聲器= 圖8表示一種分佈模揚聲器諧振壁系統。 圖9例示各組件的耦|合。 圖1 0例示一單壁特性函數。 圖11表示首先1 0個真空内諧振壁模式之頻率響應規模。 圖1 2表示根據本發明之具體實例之揚聲器内相同模式的 頻率響應規模。 圖1 3表示封閉物對壁速頻譜的效應。 圖1 4例示兩種模式形狀。 圖1 5表示電抗的頻率響應。 圖1 6例示壁速測量。 圖1 7例示供測量用的微音農置。 圖1 8表示不同壁部的機械阻抗。 圖1 9表示不同壁部的功率響應。 圖2 0表示不同壁部的極性反應。 圖2 1表示用以測量封閉物内部壓力的微音裝置。 圖22表示内部壓力輪廓。 圖2 3表示利用圖2 1陣列所測量之内部壓力。 圖24表示不同壁部的速度及位移。 圖2 5表示自由空間與封閉物内之A 5壁部的速率頻譜。 圖2 6表示自由空間與封閉物内之另一 A 5壁部的速率頻 譜。 圖2 7表示一種雙深度封閉物内之A 2壁部的功率響應。 圖2 8例示採用濾波器之等化。

第8賓 ιχ ό it » Πη n i _案號88105770 年/月（？曰 修正__ 五、發明說明（5) 在此等圖式中並更特別參照圖1及2時，密封箱揚聲器1 由W 0 9 7 / 0 9 8 4 2號申請案中所述種類之一諧振形音響輻射體 5在其前端處所封閉的箱形封閉物2組成。輻射體5被一震 動激發器4所授能且被一彈性懸吊6密封至圍繞其周邊的封 閉物。懸吊6係由例如個別人形部分之框架構件9，1 0内所 安置的發泡橡膠之對立彈性條片7組成，此等框架構件係 被扣件1 1所保持一起的，以形成框架8。封閉物2之後壁3 的内部表面1 4則製有硬化筋條1 2，以使後壁震動減至最 少。此種封閉物可為加入有此種硬化筋條的塑膠模製品或 鑄造品。 本具體實例中之諧振壁可為A 2尺寸以及空腔1 3的深度可 為9 0厘米。 圖3之揚聲器具體實例，一般而言，與圖1及2之具體實 例相同，但這裡卻係將輻射體壁5安裝於***在輻射體5邊 緣與密封空腔的封閉物之間例如發泡橡膠之一單獨彈性條 片懸吊6上。該項輻射體壁尺寸可為A5及其滦度可在3或4 厘米左右。 應知雖然圖1至3的具體實例係關於揚聲器者，但它卻同 樣可利用圖1至3的一般類別裝置生產一音響諧振壁，用以 修正一處空間（例如會客室或大禮堂）的音響行為表現，但 這裡卻省去震動激發器4的說明。 圖中所表示的，為此種配置形式的諧振壁，與活塞揚聲 器相比時，能以隔膜尺寸為準的極小封閉容積提供一項非 常有用的頻帶寬。茲特查驗負責此種界限與分佈模作用之

O:\57\57900.ptc 第9頁 2001.07. 05.009 462201 五、發明說明（6) 最小互動的機構以及圖中所進一步表示的，那就是總而言 之，一種簡單無源等他網路可能為產生一平坦功率響應曲 線所需要的全部。所亦經證明的，為在此項表示中，一具 :分佈模揚聲器能在其工作頻率範圍内將一種近乎理想的半 '球形方向性圖案產生成一處2 .7Γ _空間。 茲提出一種封閉形式的解決方法，此種方法為就此種諧 丨振壁與封閉物組合的辆合系統解答曲線波方程式的結果。 :求得此種系統的音響阻抗函數並順次予以用來計算此種耦 合封閉物對特性頻率的效應，以及預測對屏極模式的相關 轉移和增加量。 調查改變集總參數和大小之若干樣品的實驗性測量資料 ;並將這些測量數與來自分析模式的結果比較。 圖4例示一具自由分佈模揚聲器的典型極性響應。注 丨意，諧振壁平面内之壓力減小係因其邊緣處或附近之音響 丨輻射的抵銷效應所致。當將一具分佈模揚聲器接近與邊界 i表面成特別並行的一處邊界時，於將相去該表面之距離， !就大約5 0 0平方公分表面面積之諸振壁言，予以減小至低 |於大約1 5公分時，音響干擾方面始發生。其效應依其嚴重 1度及性質隨著距邊界的距離以及壁部大小而改變。無論如 何，其結果均以不變方式為低頻延伸的縮小，底部中間範 丨圍區内之響應曲線尖化，以及中間範圍及底部頻率三倍音 丨區内之某些像差，和圖5實例中的表示情形一樣。由於此 ；峯的緣故，不論可易於補償尖峯的事實怎樣，都會使一具 丨：”自由"分佈模揚聲器接近一處邊界的應用變為很受限制。

第10頁 4 6 2 20 I五、發明說明（7)' 丨 當將一分佈模揚聲器安放在一封閉箱或所謂約大容積之 i π無限反射面”内時，才會圍堵因壁部後方而起之輻射且一 1般而言拿在其中間及低頻響應曲線内加大前方的輻射，此 !等利益均來自兩項特色。第一係因缺乏干擾影響而起，此 ；等干擾效應係由在其空氣t之音響波長可以來自由壁空間 ;的頻率時前後方輻射所造成.；第二則係來自因反射面及輻 I射均在2ττ空間内之中間至低頻邊界強化的緣故，見圖6。 丨這裡，我們可以看出，用一處0,25平方公分表面面積的諧 |振壁才會達成1 0 0赫時之大約2 0分貝強化。 j 雖然這是使頻帶寬達到最大時之一項肯定優點，但是， [它可能實際上並非可以加入，除非此種應用本身對該項解 |決方法有用。各項適合的應用包含平頂揚聲器及定製壁内 丨設施。 f ! 在各種其他應用中，採用此種"無限反射面11結構造型可 !能具有肯定優點而設有諧振壁後大量封閉空氣容積的奢 |侈。這些應用亦可從揚聲器之全般薄度和輕巧獲得好處。 |本發明之目的為對此種形式的配置獲致了解並提供分析性 I解決方法。 大量工作均在支援各種操作模式中的傳統式活塞揚聲 器，特別是在當用於一封閉體内時預測其低頻行為表現方 面。值得一提的是，分佈模揚聲器均為非常新近的發展， 因此，幾乎沒有涉及該等問題的先前知識，以便有助於取 得有關類似分析的解決方法。在下面所跟著的說明中，乃 係採用一種途徑，此種途徑則係對包括裝載有一細小封閉

第U頁 462201 丨五、發明說明（8) |體的各種機械音響接面情況中所配置的分佈模揚聲器提供 i 一組有用的解決方法。 ! 茲將此種分析下的系統以示意圖方式表示在圖7中。在 此實例中，諧振臂的正側面乃係輻射在自由空間内，而其 其他側面則裝有一封閉體。可將此種耦合系統視作為一種 速度及壓力網路和圖8中所表示的情形一樣。各項組件均 I ' I係自左至右；電機驅動部分，諧振壁之模式系統，以及音 i響系統。 ! 一震動壁上面之曲波電磁場的速率乃係負責其音響輻 ί |射。此種輻射順次引起修正諧振壁震動的電抗力。如係從 i兩個側面等量輻射的分佈模揚聲器案例，則為電抗元件的 I輻射阻抗，與諧振壁之機械阻抗比較時，通常均不顯著。 然而，當此諧振壁輻射在二細小封閉體内時，音響阻抗因 其後方輻射而起的效應就會不再微小，並且事實上，對該 j讀振壁形態的比例它卻會修正和增加。

I 根據圖9的表示，此種耦合相當於一種機械音響封閉環 i |路系統，在此系統中，其電抗聲壓係因諧振壁之速度本身 !而起。此項壓力會修正變曲波電磁場的模式分佈，此舉順 |次對聲壓反應及諧振壁的方向性具有影響。 丨 為求計算方向性並檢查此種系統内部的作用力和流路 |計，必須解決屏極速率的問題。而後，才能借助此種速率 的F 〇 u r i e r變換求得此種遠場聲壓響應，和P A N Z E R， J ; HARRIS, N ;所著論文中所說明的一樣，其名稱為”分佈模 揚聲器輻射模擬”，該論文係在舊金山市1 9 9 8年的第10 5屆

第12頁 4 6 2 201 五、發明說明（9) AES會議中提出的編號為4783。因此，才能借助網路分析 求得該等作用力和流路·>可接達此項問題的方法為依據 CREMER，L; HECKL，Μ; UNGAR，E ;所著 1 973 年的 ^ SPRINGER"結構體出生的聲音以及BLEVINS, R. D.所著、

1984年KRIEGER. Publ., MALABAR"自然頻率及模式形狀A 式11等中所說明之真空内諧振壁特性函數（3，4 )來崖生& .^ % it 種全部系統之速率及壓力。例如，可自方程式（1) st开 振壁上任何點處的速率。 c〇 /⑽）= Σ Ypiij^) ' F〇i(it〇) * ^pi(x〇.y〇) ' ^pi(x.y) (1) 當予以耦合至電機集總元件網路及其立即音響邊界時’ 此種系列代表對於說明屏極曲線波之微分方程式的一種解 決方法，方程式（2 )

第13頁 4 62 20 1 五、發明說明（ίο) 特性。0 p;的正交特性就是對微分方程式（2 )具有適當解決 方法的一項必需條件。自方程式（2)的均質形式求出該組 特性函數及其參數，亦即，在關掉此等驅動力以後。在此 |案例中，諧振壁只能以其自然頻率或所謂特性頻率（;) ；震動，以求滿足邊界條件。.. 在方程式（2)中，0pi(x,y)犹是在那裡觀察此種速率時的 位置處之第i項屏極特性函數的數值。0pi(XQ.yc))則為在那裡 I將驅動力Fpi(jt0)加至諧振壁時的位置處之特性函數。該項 ：驅動力並包含有關在（X。，y。）時之驅動調速控制器之機電組 丨件的轉移功能，舉例說吧，諸如激發器，懸吊等。由於此

I :種驅動力視驅動點處之諧振壁速率而定，故具有諸如關於 :機械音響耦合的類似反饋狀況為在於驅動點處，雖然，這 種效應實際上非常微小。

I 圖1 0提供分佈模揚聲器壁上面之一單獨特性函數之速率 大小分佈的實例。該等黑線均為其間速率為零時的波節 線。於增加模式指數時，則速率圖案會成為更加複雜。就 中度尺寸的諧振壁言，必定會總和大約2 0 0個模，以期涵 蓋音頻範圍。 模式導納〔YpKj ω〕為此等模式之權衡函數並且隨著那 一種幅度而決定以及在那一種相位時，第i模式才會加入 !方程式（1 )的總和中。根據方程式（3 )的說明，Ypi視驅動頻 率，屏極特性值，以及，在本文件之本文中最重要的，視 封閉體之音響阻抗以及因自由電磁場輻射而起之阻抗而 定。

第14頁 462201 五、發明說明（11) Y,

Sn * dr pi(s) ?pi Sp + Sp-dpi + γ^ι (3) 31) = 3/%為對基本諧振壁頻率（0[))所正常化的1^?13〇6頻 率變數（ωρ)，此變數則視諧振壁之彎曲硬度!^及質量Mp而 定，亦即ωρ2 = Κρ/Μρ。Rpi為因材料損失而起之模式電阻並係 Sp= λρί時之諧振來說明Ypi(jw)的數值。Api為一定比因素並 為第i屏極特性值λ pi以及總輻射阻抗Zmai的函數，和方程 式（4)中所說明的一樣。

Tpi(s) = . λρί +sp-Zmai(j〇>) 、p · iVlp 在真空情形（2mai = 0 )時，方程式（3 )中之第二項隨著減幅 因素dpi變為二次通頻帶轉移函數。圖1 1表示當在邊緣處被 夾住時之一諧振壁之首先1 0個模式的真空内Ypi(jft〇之頻率 響應規模。諧振壁特性頻率均與此等曲線的尖峯吻合。 如果現在將同一諧振壁安裝在一封閉體上，不僅按頻率 轉移此等模式，而且也根據圖1 2所見的予以修正。此舉之 發生乃係由於諧振壁與封閉體的兩種模式系統之間的互動 結果，此處全系統的模式導納就不再像真空内案例中一樣 為一種二次函數。事實上，可以一種高次多項式來擴大方 程式（3 )的分母，此舉將會顯示其合成擴大的特性函數。 圖1 3之頻率響應圖表乃係表示封閉體對諧振壁速率頻譜 的效應。在相同驅動條件下來計算兩條頻率響應曲線，不

mm

第15頁 4 6 2 2 0 1 五、發明說明（12) 過，左方曲線顯示真空内案例，而右方曲線則表示將此諧 振壁之兩個側面都裝載有一封閉體時的速率。曾將一雙封 閉體使用在此實例中，以求排除空氣的輻射阻抗。觀測點 乃係在激發器之驅動點處。清晰可見的為此種諧振壁特性 頻率轉移對也在圖1 2中所見的右圖中之較高頻率的影響。 值得一提的是，由於封閉體.影響以及模式數目和密度上的 後來增加結果，才會獲得說明速率頻譜的一條更均勻分佈 曲線。 其機械輻射阻抗則為因輻射而起之電抗作用力與諧振壁 速率的比值。就一單獨模式言，可將此種輻射阻抗（視為 諧振壁面積上面的常數並可以一種單獨模式之音響輻射功 率Pai的字眼表示之。這樣，才可由方程式（5 )來說明第i模 式之模式輻射阻抗。 z 2

Zma i - 2 Jr < V] > (5) < Vi >為關於第i模式之諧振壁上面的平均速率。由於將 此數值施以平方，所以永遠為正值及實數，故輻射阻抗 zmai的特性均與音響功率之特性發生直接關連，此種阻抗 一般而言均為一複數值。Pai之實值部分等於輻射遠場功 率，此功率對zmai之電阻性部分具有貢獻，以造成諧振壁 之速率場的減輻。Pai的想像部分係由耦合系統之能量儲存 機構所造成，以便對z„ai之電抗正值或負值讓步。 一項正值電抗係由音響質量的出現所造成。舉例說吧，

第16頁 此 電 理 動 簧 462201 五、發明說明（13) 乃輻射在自由空間内之實例。在另一方面，z 抗可表不具有等量硬度之一密封封閉體的存在 犖名稱’一項"質量"式輻射阻抗係由沒有壓縮 所造成’而當壓縮空氣且並未轉移它時，則有 n式阻抗存在。 輻射阻抗之想像部分的主要效應為諧振壁之真 頻率的轉移。一項Zmai的正值電抗（質量）會造成屑 頻率之下移’而—項負值電抗（硬度）則將特性頻 在已灰頻率抑’窗玻璃模式（pane mode)本身| 一種效應將$掂± ^ 7 主旱握主控杻。此種現象係由圖1 4之圖 ，彈V:】解ΐ示對稱的模式形狀會造成空氣的壓 移，以i Π: ϊ 對稱的模式形狀則使空氣 則並未在任一=響的”質量"行為表現。當它們 體電抗之互動=ί統中出現的新模式均係由諧振 反動所產生的。 圖1 5表示此種球 線。左方圖表顯/閉肢輻射阻抗之想像部分的頻 "彈簧式1'電2二=由=對稱窗玻璃模式所典型地 部分均為負i1向，第一封閉體特性頻率時，此 内特性頻率。在並係上移均在此頻區以内之諧振 玻璃模式所典细t比時，右方圖表則顯出由一種 如果封閉體是密2的"質量式二電抗行為表現 部，和這裡我’，且具有與窗玻璃表面平行 轄射阻抗為方程H)例—樣，那麼，第i屏極模 之負值 。依據物 的空氣運 一項”彈 空内特性 極特性 率上移。 1指揮那 解來澄 縮，即 作左右轉 分開時， 壁與封閉 率響應曲 產生的 種電抗大 璧的真空 #對稱窗 〇 之剛性壁 尤的機械 462201 五、發明說明（14) Zjnai = 一 .ω·ρ3 Σ (6} W(i.k,u為考慮橫斷面邊界條件並涉及屏極和封閉體特性 函數的耦合積分。方程式（6)中的指數i為屏極模數目；Lri 為封閉體的深度；以及kz為z方向（與窗玻璃垂直）内之模 式波數目成分。就一具剛性矩形封閉體言，kz係由方程式 (7 )說明的： kz{k.l)=

| 指數k及1均為X和y方向内之封閉禮正交模數目，此處Ldx I及Ldy均為此平面内之封閉體尺寸。Ao為窗玻璃的面積及Ad 為X及y平面内之封閉體的橫斷面積。 方程式（6 )為一種複雜函數，該函數詳細說明窗玻璃模 與封閉體模之互動。為求了解此項公式的性質計，讓我們 將它予以簡化，其法為只將此系統限制於窗玻璃之第一模 式及封閉體之Z模而已（k = 1二0 ) β此舉將會產生下刊簡化關 係。 ^maO = -j' Cot {kz · Ldz) 丨 Ad ,( ⑻ 方程式（8 )為一條封閉管之熟悉驅動點—阻抗，〔即方程 46-201 五、發明說明（15) 才可完成進一步簡化如 I式（6)〕。如若其乘積K: j 下 0

Z

maO A； 1 (9) 式中，c ab /(p： )為容積vh之封閉體的音響依從。方 程式（9 )為封閉物之低頻集總元件模式。如果其來源為質 量Mms的剛性活塞並係以懸吊具有依從Cms，那麼，其基本” 模式"具有特性值λ pc>= 1以及方程式（4 )之耦合系統的定比 因素才會成為根據方程式（1 0 )，（ 1 )所表示的熟悉關係， 並具有封閉體空氣容積Cmb = Cab/A()2的等值機械依從。 ϊρο 1 +

Cr (10) 已完成各種測試，以調 聲器的效應。除了在封閉 表現外，並曾設計各項實 測一分佈模揚聲器諧振壁 表現時，確立此類模式均 曾選擇不同尺寸及大部 壁作為我們的測試目標。 應為充分的不同尺寸及另 用的差別，以便按比例涵 查一淺薄背部封閉體對分佈模揚 體中一般查出DNM諧振壁的行為 驗來證明該項理論模式以及在預 與其封閉體之耦合模系統的行為 為精確所達到的限度。 分特性的兩個分佈模揚聲器諧振 所已決定的是，這些項目一方面 一方面在其大部分特性中都是有 蓋一種良好範圍。曾將第一組

第19頁 4 6 2 2 0 1 五、發明說明（16) "A"選擇為具有三種不同大部分機械特性之U9厘来χ21〇 厘米之細小Α5尺寸諸振壁。具有聚碳酸酯蜂窩上之Α5_ 1聚 碳酸S旨膜；Rohacel 1上之Α5-2碳纖維；以及設有皮膚的 A5-3 Rohacell。曾經選擇’’B"組為更大的8件，大約達42〇 厘米X 5 9 2厘米的A2尺寸。並.曾.以聚碳賴蜂窩°核上的.玻璃 纖維膜製造A 2-1 ，而A2-2則為鋁質蜂窩上的碳纖維膜。表 i列舉這些東西的大部分特性。1由 激發器 在最佳情況點處完成調速控制作用。曾採用兩種型式的激 發器’在這裡它所曾最適合測試下⑼振壁尺寸。在則 振壁案例中，曾以Bl = 2. 3 丁m ，Re = 3. 7 在以Β1=1· 0 Tm，Re = 7. 3 Ω 及Le = 36 以 η 6" ^ 例中則採用-種U厘純式。小

Zm 尺寸 _(Ns/m) (mm) 一 24.3 5X592X420 ^ 60.0 7.2X592X420 _ 7.5 2X210X 149 _1Ι·8 2X210X149 2.7 3X210X149 曾利用懸吊及音響密封用之 諧振壁安裝在具有可調整深度 28，40上將封閉體深度製造為 mm以及在20，50，95上製造1 測量均係就每項測試案例以不 木軟聚氦基曱酸乙酯泡沫將 的背部封閉體上。曾於1 6， 可調整與"A11組諧振壁的5 3 組错振壁的130 mm。各種 @ #閉體深度予以完成並將

諧振壁 型式 B (Nm) Α2-1 PC核上有玻璃 10.4 Α2-2 A1核上有碳 57.6 Α5^1 PC核上有PC 1.39 Α5-2___. Rohacell上有破 3.33 Α5-3 Rohacell 核心 0.33 第20頁 4 6 2 20 1 五、發明說明（17) 結果製成文件 曾利用雷射震動計測量错振壁速率及位移。並係用16〇〇 點的線性頻率音階涵盖重要頻率範圍。曾採用圖16中所表 示的裝置來測量错振壁機械阻抗，其方法為計算驅動點處 所施加的作用力與諧振壁速率的比值。 Ζ. Τ 依此種程序，自激發器的集總參數資訊計算所施加的作 同力。雖然其本身的諧振壁速率反饋在電機電路内’但直 耗合則十分微弱。式中所能表示的，為就激發gB1之微 小數值（1至3 Tm )言，假定㈣放A器輸出阻抗微小（常數 電壓Η反饋至此種電㈣統的模式轉合就會充分微弱 :難以使此種假定令人雀躍。所以，彳會將來自此種近似 =微小誤差略而不計。圖18ay表示错振壁 :機械阻抗…員資料均係得自由雷射震動計所測量之諸 及施加作用力的測量值。注意，每項封閉體深度 的阻抗最小值均係發生在系統諧振模式處。 J種諧振壁之聲壓水平及極性響應;句：在3 5 〇立方公尺 ^大空間内所測得的並係利用視測量而定之MLSSA就消 H 1 2至1 4 MS予以閘控的。根據圖丨7d中的表示及圖 =所示之裝置利用-種9微音陣列系統完成功率測量。就 各種封閉體深度將此等測量數繪製在圖l9a至f中。由圖表 上的標記來凸顯系統證振。

第21頁 462201 五、發明說明（18) 就一個28厘米深度封閉體來測量該等A5-1及A5-2諧振壁 之極丨生響應並將其結果表示在圖及2〇b中。當與圖1中 之自由分佈模揚聲器的極性響應比較時，它們證明了封閉 背部分佈模揚聲器在其改良方向性方面的意義β 為進一步調查封閉體對諧振臂行為表現的影響計，特別 是在組合系統諧振時，曾完成一項特別耦合，以容許在9 個預定點處測量封閉内的内部壓力，和圖21中所表示的一 樣。將微音器插在以一項預定深度所設在一 A 5封閉體耦合 之背部屏極内部的洞口中，同時用硬橡膠索環緊密地堵塞 其他8個位置洞口《在測量期間内’則由一適當橡膠索環 將微音器與封閉體施以機械隔離。 從此種資料曾產生一輪廟圖形’以表示系統t皆振時之壓 力分佈以及在此頻率之任意一邊均和圖22a至c中所表示的 情形一樣。就圖27中所表示之9個位置亦繪製壓力頻率響 應曲線。此種曲線圖乃係就有關封閉體内之測量點的全部 曲線展現諧振區内之良好清晰度。但是’其壓力卻係隨著 增加頻率在封閉體橫斷面面積上具有改變的傾向。 以掃描雷射震動計測量此等諧振壁上面的速率及位移之 垂直成分》並繪製此等諧振壁上面之速率及位移分佈曲 線，以調查此種耦合系統諧振壁周圍之諧振壁的行為表 現。將其結果製成文件龙將若干案例表示在圖24a至d中。 此等結果乃係以諧振壁移動的全部建議該譜振壁在諧振時 之定普鼓模式行為表現，雖然當我們移向错振壁邊緣時， 都是用較小的速率和位移°

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五、發明說明（19) 實際上’此種行為表現就諧振壁之全部條件言均属 致’雖然模式形狀均會逐例改變’但卻視一纟且複雜參數 定，包括諧振壁硬度，質量，尺寸以及邊界條件萁。 而 、 τ。依其 限度及就一無限剛性諧振壁言，當活塞之基本剛性本體模 式作用於諧振壁空氣容積的剛性時，才會看到此種系統^ 振的情況。曾發現將此種分佈模揚聲器系統諧振稱為，，全^ 部本體模式”或WBM頗為便利。 已由新轉換器有限公司在一套軟體中實施了此種耦合系 統之全部理論導出。此項計劃之一種型式曾被用來模擬本 文中我們測試目標的機械音響行為表現。此種包裹確能考 慮關於一諧振壁’激發器及有關一框架或一封閉體的機械 丨音響介面之全部電氣，機械和音響變數以及在其他參數中 |間預測遠場聲音響壓力，功率和全系統之方向性。 圖2 5 a表示被夾住在一框架内用以自兩侧等量韓射在— f由空間中之A 5 -1諧振壁的一種自由輻射之對數速率頻 1 °貫線代表模擬曲線以及虛線為測量速率頻譜。在低頻 卞，遠諧振壁隨著激發器進入諧振。1 〇 〇 0赫以上之頻率範 圍中的缺點係因模擬模式内缺乏自由場輻射阻抗所致。 | 圖2 5 b表示和圖2 5 &中一樣的相同諧振壁，但此時卻加栽 |有兩個相同封閉體，馆振壁之每一側面上均有_個封閉 丨收’其橫斷面和諧振壁相同並有2 4厘米的深度。設計並採 |用—種雙封閉體，以期排除諧振壁之一個側面上的自由電 丨磁场的輪射阻抗並使實驗成為與此種自由場輪射阻抗無 I關°要注意這一點頗為重要，那就是只將此種實驗室設備

第23頁 462201 ' 五、發明說明（20) ^ 使用於理論證實而已。 為期促成此種諧振壁的速率測量計，曾以一種透明材料 製造兩個封閉體之後壁，以容許雷射光束按達諧振壁表^ |面。曾利用t皆振壁A 5 - 3使有皮膚但不同大部分特性的 Rohacell重覆此種試驗並將某转果表示在圖26a及b中。在 兩個案例中，均使用2 0 0點的對數範圍完成模擬，而雷射 測量則使用1 6 0 0點的線性範圍。 自前述理論及工作看來，顯然，適合分佈模揚聲器的細 小封閉體隨著它在若干好處中間帶有一項奇異缺點。由於 根據圖27a及b中所表示之系統諧振時之WBM的緣故，此舉 顯示過大的功率。值得一提的是，除了此項尖峯外，在全 部其他特色中，此種封閉式分佈模揚聲器均能貢獻一項真 正改良的性能，包括全部增加功率頻帶寬在内。 所已發現的是，在大多數案例中，均可設計一種適當Q 值的簡單二次帶停等化網路。以等化此種響應尖峯，該項 Q值則係匹配該項功率響應尖峯的Q值。而篡’在有些案例 中，一具單極高通濾波器常常會調節此種情況，其方法為 傾斜低頻區，以提供一項寬廣平坦的功率響應。由於分佈 模揚聲器諧振壁之獨特性質及其電阻性電氣阻抗響應的緣 故，無論濾波器為主動或被動，其設計仍將維持非常簡單 樸素。圖28a表示在其中加入一帶停被動濾波器供等化用 的位置。也可在在圖2 8b及c中見到另外實例’該圖表示單 極EQ作為與揚聲器成串聯的所使用之一電容器β 我們已在本文中表示，當使用的分佈模揚聲器接迎並平

第24頁 462201 五、發明說明（21) 行於壁部時，必須特 極特性而起之最小互 數，所以，無法予以 射面，在延伸此種系 是，此舉卻可能並非 所亦在圖中表示的 |封閉體將會使它成為 !音響性能上成為可以 ；一種分佈模揚聲器用 j產生了分佈模揚聲器 ]之間的一項尖銳對比 然可由比較簡單的計 !内錐形體之機械音響 II I封閉體之機械音響特 j關係在設有適當工具 I 所觀察到的是，系 丨化β在將其深度與諧 ;都非常顯著。可是， '時，低頻響應中的增 :一封閉體内之剛性活 特複雜雙 離之函 之完整反 優點，可 器的極小 系統在其 證明了將 。此舉卻 輻射體者 的是雖 現一種箱 聲器及其 係，此種 能預測。 時的變 情形中， 度以外 ，這是與 別小心來確保與後者因其獨 動。此種互動為距邊界的距 普偏性地固定起來》諧振壁 統之低頻響應時，具有肯定 許多應用上的實用提議。 是，使用於一種分佈模揚聲 與其立即環境無關並使此種 預測。所開發的數學模式則 在耦合系統中的複雜性程度 之預測及設計與傳統式活塞 。自此項工作看來非常清晰 算（甚至由一手用計算機）發 特性，但有關一種分佈模揚 性卻係受制於複雜的互動關 時就會使此種系統成為不可 統性能隨著改變封閉體容積 振壁尺寸比較時微不足道的 也會看到的是，在某一種深 加就會成為邊緣性了。當然 塞相符一致的。舉例說吧，可設計一 種具有50厘米封閉體深度呈Α2尺寸諧振壁擁有向下伸至大 約1 2 0赫的頻帶寬，圖2 4。 看到一種具有細小封閉體之分佈模揚聲器的另一特色就 是此種系統之中間及高頻響應中的一項顯著改良。此種情

第25頁 4 6 2 20 1 :五、發明說明（22) ；況已出現在本文的許多測量及模擬曲線中，當然，也是該 !項理論所預期的。顯然，此種諧振壁系統模式性的增加乃 I係對此種改良擔負大部分的責任，不過，封閉體損失亦可 !能藉增加此種系統的全面減幅而影響此種情況。 ! 將含有此種諧振壁之背後輻射視為一種自然結局時，則 ：此種封閉系統之方向性實質上會自一種雙極形狀改變為圖 1 7中所振示的近乎心形行為表現的態勢。所預期的是，有 '關一種封閉背部的分佈模揚聲器的方向性可能會在某些應 ;用上找到用途，那裡較強的橫向涵蓋範圍卻是合意的。 ! 當與封閉式分佈模系統工作時，才發現功率響應測量數

I !最為有用，以期觀察可能需要補償之過多能量區。此點均 !與對分佈模揚聲器所完成的其他工作一致，在其中所發現

I |的是，其功率響應則為正好係關於分佈模揚聲器之主觀性 |能的最富代表性音響測量。採用此種功率響應時，所曾發 ;現的是，實施的，一個簡單通頻帶或一單極高通濾波器才 :是將此區内之功率響應等化所必需的全部。 丨 值得一提的是，這裡所進行的各種試驗，在識別此種系 ;統之完整本體模式及其附帶特性時，均已表現了良好程度 I的相互關連。

第26頁 462201 案號1 88105770 (7 C年、7月台曰 修正 元件符號說明 五、發明說明（23) 1 密封箱揚聲器 2 箱形封閉物 3 後壁 4 震動激發器 5 諧振形音響輻射體 6 彈性懸吊 7 對立彈性條片 8 框架 9 > 1 0 框架構件 11 扣件 12 硬化筋條 13 空腔 14 内部表面

O:\57\57900.ptc 第26a頁 2001.07. 05. 027

Claims (1)

1. 4 6 2

   Jj__ B8105770 q〇洋2 月 7 修正 .¾充‘ 裝置，由具有對立表面之一諧振多模音響壁 ，此種裝置乃係界定一個諧振壁表面的至少一部分之 ，其配置乃在圍堵來自該諧振壁表面部分的音響輅 其中該空腔為如此方式，俾修正諧振壁之模式行為表 修 正 Μ 有 Μ 請 委 諧振 根據申請專 為如此方式 根據申請專 的。 根據申請專 分淺薄，以 壁的流體耦 5，根據申請專 f 内 % 是 否 准 子 修 JE 〇 明模式 t v6. > -7. 3其中 日Ο，2 : 所 8 提νΰ· 夂其t 裝置 9, 有彈 一般而言均 根據申請專 係將該空腔 根據申請專 空腔容積與 1範圍内。 根據申請專 係由一周邊 利範圍第1項的音響裝置，其令該空腔之 ，俾修正諧振壁之模式行為表現。 利範圍第2項的音響裝置，其中該空腔是 利範圍第3項的音響裝置，其中該空腔均 致面對該一諧振壁表面的空腔背面造成與 合。 利範圍第4項的音響裝置，其中X及Y正交 為主模部分。 利範圍第1、2、3、4或5項的音響裝置， 密封起來。 利範圍第1 、2、3、4或5項的音響裝置， 諧振壁面積之比值（m 1 : c m2)乃係在1 0 : 1至 利範圍第1、2、3、4或5項的音響裝置， 圍層將此空腔安裝在内並密封至空腔界定 根據申請專利範圍第8項的音響裝置，其中該圍層富 性。

   O:\57\579QO.ptc 第27頁 2001. 02.12. 028 4 6 2 20 t 案號肋105770 %年厶月Z 曰 修正 ~、申請專利範圍 、2 '3 '4 其配置用 10. —種揚聲器，其包括如申請專利範圍第i 或5項所述的音響裝置，並具有一震動激發器， 來使彎曲波震動加至諧振壁，以產生音響輸出。 、 1 1. 一種倍增諸振壁音響裝置之模式行為表現的方法， 此種方法包括將諧振壁帶入與一邊界表面成密接鄰近，以 便界定它們之間的諧振空腔。

   O:\57\57900.ptc 第28頁 2001.02.12. 029