專利名稱：具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能進(jìn)行電能和聲能轉(zhuǎn)換的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，確切地說，涉及一種利用無源輻射器輔助低頻輻射的四階帶通型揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的四階帶通式的揚(yáng)聲器系統(tǒng)聲學(xué)結(jié)構(gòu)如附圖1所示，是由主動(dòng)揚(yáng)聲器，前、后共振箱，倒相管三大部分組成。揚(yáng)聲器的振動(dòng)膜受驅(qū)動(dòng)后，產(chǎn)生振動(dòng)，并通過與共振箱內(nèi)空氣的耦合，使共振箱內(nèi)空氣產(chǎn)生振動(dòng)，箱內(nèi)空氣與倒相管的耦合向空間輻射聲波，由于前共振箱和倒相管所組成的并聯(lián)聲諧振系統(tǒng)，具有低通的聲學(xué)特性，加上揚(yáng)聲器和后共振箱組成高通系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)四階帶通型響應(yīng)。其聲學(xué)類比線路圖如附圖2所示，附圖2中，Pg為等效聲壓源，Ma為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲質(zhì)量，Ca為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲順，Ra為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲阻，Cbf為前共振箱的等效聲順，Mp為倒相管的等效聲質(zhì)量，Cbr為后共振箱的等效聲順。分析附圖二，可得出該系統(tǒng)的聲壓頻率響應(yīng)函數(shù)為Pv=ρPg4πrMa|Gv(jw)|]]>Gv(jw)=(jw)2Wbs21+jw(1+α)WsQt+(jw)2(1(1+α)Ws2+1+ββWp2)+(jw)3Wp2(1+α)WsQt+(jw)4(1+α)Wp2Ws2]]>其中α=CaCbr;Cab=Ca1+α;Cbf=βCab;Ws=1MaCa;Qt=WsMaRa;Wp=1MpCbf;]]>
可以看出其頻率響應(yīng)為典型的四階帶通型響應(yīng)特性，如要獲得預(yù)期的響應(yīng)特性或響應(yīng)類型，則可根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)的參數(shù)方程來確定箱體參數(shù)及倒相管尺寸和揚(yáng)聲器參數(shù)。
倒相管與共振箱耦合的調(diào)諧頻率決定了系統(tǒng)響應(yīng)的上下限，對于給定的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，調(diào)諧頻率FB是一定的，共振箱的容積也是一定的，由下面的公式FB=1/2πMpCb]]>----------Mp為倒相管聲質(zhì)量，Cb為共振箱等效聲順，Mp＝ρL/Sp---------------L為倒相管長度，Sp為倒相管等效輻射面積，P＝(ρf/2r)Up-----------P為輻射聲壓，Up為空氣體積速度，Up＝VpSp---------------Vp為管內(nèi)的空氣速度，可以看出，要提高低頻輻射聲壓，則必須保證或增大管中傳輸?shù)目諝怏w積速度，而空氣體積速度為管內(nèi)空氣振動(dòng)速度和倒相管的截面積乘積，由于倒相管的截面積取值有一定的局限性(通常遠(yuǎn)小于主動(dòng)揚(yáng)聲器的有效輻射面積)，那么，要提高低頻輻射聲壓，必將導(dǎo)致倒相管中的空氣振動(dòng)速度很高，這將不可避免的帶來空氣摩擦噪聲；因此，我們并不希望空氣振動(dòng)速度太大，相反，希望在保證聲壓輸出的情況下降低空氣振動(dòng)速度，從而降低低頻失真，如此則必須增大倒相管尺寸，必然會導(dǎo)致管子長度變得很長，管子的長度和面積成反比，這在結(jié)構(gòu)上常會遇到一定的困難(在小體積揚(yáng)聲器箱中尤其明顯)。另一方面，該系統(tǒng)箱體內(nèi)外的空氣通過倒相管直接連通，因此箱內(nèi)聲波簡正方式的影響就不可避免，表現(xiàn)在系統(tǒng)的非線性失真較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一直具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用無源輻射器取代了傳統(tǒng)四階帶通式揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的倒相管，性能優(yōu)異、低失真，并在結(jié)構(gòu)安裝方面方便可行。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括共振箱，主動(dòng)揚(yáng)聲器，其特征在于在共振箱上安裝設(shè)置有無源輻射器，無源輻射器固定于共振箱上，并將固定處密封，使無源輻射器與共振箱形成密封的整體。主動(dòng)揚(yáng)聲器受驅(qū)動(dòng)后，產(chǎn)生振動(dòng)并通過與共振箱內(nèi)空氣的耦合，使共振箱內(nèi)空氣產(chǎn)生振動(dòng)，共振箱內(nèi)空氣與用密封安裝于共振箱上的無源輻射器的耦合，導(dǎo)致無源輻射器做活塞振動(dòng)，向空間輻射聲波，從而實(shí)現(xiàn)四階帶通響應(yīng)。
所述主動(dòng)揚(yáng)聲器為傳統(tǒng)直接輻射式電動(dòng)揚(yáng)聲器，其安裝的具體位置為共振箱前后腔體中間的隔板上，受驅(qū)動(dòng)后，分別向前后腔體輻射聲波，其安裝必須牢固，不可出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，并在與隔板連接處加墊密封棉，如EVA棉。
所述共振箱，由前、后兩個(gè)共振箱組成，所述的無源輻射器安裝于前共振箱上，兩共振箱通過主動(dòng)揚(yáng)聲器連接，共振箱的箱體材料必須選擇堅(jiān)固不易震動(dòng)材料制成如MDF板材，要求密封。
所述無源輻射器，是由復(fù)合材料制成的，由彈性良好的折環(huán)連接一塊平面或錐面的振動(dòng)發(fā)聲器；折環(huán)必須具有很好的彈性，同時(shí)不易產(chǎn)生非彈性形變；振動(dòng)發(fā)聲器必須具備足夠的剛性，以保證振動(dòng)時(shí)不會產(chǎn)生形變，振動(dòng)為活塞振動(dòng)。
上述的無源輻射器，其具體的結(jié)構(gòu)為中間是振動(dòng)發(fā)聲器，該振動(dòng)發(fā)聲器為平板結(jié)構(gòu)或者是錐形結(jié)構(gòu)，振動(dòng)發(fā)聲器的外緣具有折環(huán)，折環(huán)向外連接有支架，振動(dòng)發(fā)聲器通過支架連接于共振箱上。
本實(shí)用新型采用無源輻射器取代傳統(tǒng)的倒箱管，輻射面積大，同等輸出聲壓情況下，降低了空氣振動(dòng)速度，而改善了低頻輻射失真，表現(xiàn)在系統(tǒng)在做低頻重放時(shí)空氣摩擦噪聲大幅降低；無源輻射器的主要參數(shù)的調(diào)整與結(jié)構(gòu)尺寸沒有必然的關(guān)系，結(jié)構(gòu)尺寸自由度相對比較高，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性，尤其適合于小型聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；同時(shí)，無源輻射器將共振箱和外界空氣隔開，可有效抑制共振箱內(nèi)聲波簡正方式對系統(tǒng)聲輻射的影響，有效降低了系統(tǒng)的非線性失真。


圖1傳統(tǒng)的四階帶通式的揚(yáng)聲器系統(tǒng)聲學(xué)結(jié)構(gòu)圖，圖2傳統(tǒng)的四階帶通式的揚(yáng)聲器系統(tǒng)聲學(xué)類比線路圖，圖3本實(shí)用新型的聲學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4本實(shí)用新型的聲學(xué)類比線路圖，圖5為無源輻射器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為無源輻射器的側(cè)面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步介紹本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征和實(shí)施本實(shí)用新型的聲學(xué)結(jié)構(gòu)及安裝示意圖如附圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施的具有無源輻射器的四階帶通式揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括共振箱，主動(dòng)揚(yáng)聲器，其特征在于在共振箱上安裝設(shè)置有無源輻射器，無源輻射器固定于共振箱上，并將固定處密封，使無源輻射器與共振箱形成密封的整體。
其中，主動(dòng)揚(yáng)聲器為傳統(tǒng)直接輻射式電動(dòng)揚(yáng)聲器，其安裝的具體位置為共振箱前后腔體中間的隔板上，受驅(qū)動(dòng)后，分別向前后腔體輻射聲波，其安裝必須牢固，不可出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，并在與隔板連接處加墊EVA密封棉。
共振箱，由前、后兩個(gè)共振箱組成，上述的無源輻射器安裝于前共振箱上，兩共振箱通過主動(dòng)揚(yáng)聲器連接，共振箱的箱體材料必須選擇堅(jiān)固不易震動(dòng)材料制成如MDF板材，并要求密封。
結(jié)合圖5、圖6，無源輻射器，是由復(fù)合材料制成的，具體地說是由彈性良好的折環(huán)2連接一塊平面的振動(dòng)發(fā)聲器1；振動(dòng)發(fā)聲器1的外緣具有折環(huán)2，折環(huán)2向外連接有支架3，振動(dòng)發(fā)聲器1通過支架3連接于共振箱上。折環(huán)2必須具有很好的彈性，同時(shí)不易產(chǎn)生非彈性形變；振動(dòng)發(fā)聲器1必須具備足夠的剛性，以保證振動(dòng)時(shí)不會產(chǎn)生形變，同時(shí)，無源輻射器與前共振箱固定部位通過螺釘及膠水固定密封，使整個(gè)系統(tǒng)密閉。
可以看出無源輻射器能將箱內(nèi)外的空氣隔開，可以有效的抑制箱內(nèi)聲波簡正方式對系統(tǒng)聲輻射的影響，有效降低了系統(tǒng)的非線性失真。
根據(jù)聲學(xué)類比原理可以畫出本實(shí)用新型的聲學(xué)類比線路圖，如圖4所示。其中Pg為等效聲壓源，Ma為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲質(zhì)量，Ca為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲順，Ra為主動(dòng)揚(yáng)聲器的等效聲阻，Cbf為前共振箱的等效聲順，Mp為無源輻射器的等效聲質(zhì)量，Cp為無源輻射器的等效聲順，Cbr為后共振箱的等效聲順。由此可以推導(dǎo)出本實(shí)用新型的聲學(xué)系統(tǒng)所輻射的聲壓頻率響應(yīng)函數(shù)如下Ppr=ρPg4πrMa|Gpr(jw)|]]>Cpr(s)=(jwW0)2WpCpWbs(Cp+Cab+Cbf)Cbf1+sWpWbs(Cp+Cbf)QbtCbf(Cp+Cab+Cbf)34+s3WpWbsCbf4QbtCbf(Cp+Cab+Cbf)34+s4+s2[WpWbsCp+Cbf(Cp+Cab+Cbf)Cbf+WbsWpCbf+Cab(Cp+Cab+Cbf)Cbf]]]>其中α=CaCbr;Cab=Ca1+α;Ws=1MaCa;Qt=WsMaRa;Wp=1MpCp;]]>WbsWs=QbtQt=1+α;W0=Wbs2Wp2Cp+Cab+CbfCbf4;s=jwW0]]>可以看出，本使用新型的系統(tǒng)函數(shù)特性和傳統(tǒng)的四階帶通系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)的特性非常相似的，是典型的四階帶通函數(shù)，四階帶通響應(yīng)系統(tǒng)函數(shù)有如下一般形式G(s)=A1b1Q2s21+a1b1Qs+(2+1b1Q2)s2+a1b1Qs3+s4]]>其中A1為系統(tǒng)函數(shù)增益，通帶品質(zhì)因數(shù)Q＝1/Δs；Δs＝sH-sL；Δs=sH-sL;sL=1+4Q2-1/2Q,sH=1/sL;]]>sL和sH分別對應(yīng)通帶中心頻率點(diǎn)幅值下降3dB，所對應(yīng)的頻點(diǎn)；a1和b1為二階低同函數(shù)所對應(yīng)的系數(shù)值，幾種典型的響應(yīng)(如Butterworth，Chebyshev)值是一定的。解系數(shù)方程可得箱體參數(shù)Cbr=Ca(b1Qa1Qt)2(A1b1Q2+A1-b1Q2A1b1Q2)-1;Cbf=A1Ca(a1Qtb1Q)2]]>無源輻射器參數(shù)Wp=Wsb1(b1Q2-A1)a1Qt;Cp=(a1Qtb1Q)2(A12b1Q2-A1)Ca]]>對于特定的預(yù)期響應(yīng)無源輻射器的參數(shù)是一定的，也就是無源輻射器的諧振頻率及無源輻射器的順性值可以通過對響應(yīng)特性分析而得出。無源輻射器的諧振頻率由以下公式給出fp=12πMmpCmp=12πMpCp;Mp=MmpSp2;Cp=CmpSp2;]]>LLMmp為無源輻射器的等效質(zhì)量，單位為Kg，Mp為無源輻射器的等效聲質(zhì)量LLCmp為無源輻射器的等效力順，單位為m/N，Cp為無源輻射器的等效聲順可以看出，調(diào)整無源輻射器的諧振頻率可以通過改變振動(dòng)發(fā)聲器的重量和折環(huán)的彈性系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，這在實(shí)際使用過程中非常容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)無源輻射器諧振頻率的調(diào)整完全可以在不改變其結(jié)構(gòu)尺寸的情況下進(jìn)行，這使其具有安裝及調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。
同時(shí)可以看出在條件允許的情況下，振動(dòng)發(fā)聲器的面積可以盡可能的做大(一般都大于主動(dòng)揚(yáng)聲器的有效輻射面積)，只要保證等效聲質(zhì)量及等效聲順不變，則不會改變無源輻射器的諧振頻率，面積增大只需要調(diào)整振動(dòng)發(fā)聲器的重量及折環(huán)的順性即可，不會導(dǎo)致無影響安裝的縱向尺寸的增加，相較于傳統(tǒng)的六階帶通系統(tǒng)，本實(shí)用新型在小型系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
而輻射聲壓與輻射面積及振動(dòng)速度有這樣的關(guān)系P=ρf2rVpSp]]>------P為輻射聲壓，Vp為輻射器振動(dòng)速度，Sp為輻射器有效輻射面積輻射面積的增大意味著在輸出同樣的聲壓級的情況下，本實(shí)用新型所采用的無源輻射器所驅(qū)動(dòng)的空氣的速度將大為降低，而無源輻射器的有效輻射面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的倒相管的面積，這就意味著在輸出同樣聲壓級的情況下，本實(shí)用新型所推動(dòng)空氣的振動(dòng)速度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)六階帶通式系統(tǒng)，因此本實(shí)用新型可以有效降低低頻輻射失真，表現(xiàn)在系統(tǒng)在做低頻重放時(shí)空氣摩擦噪聲大幅降低。
綜上所述，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)1、用無源輻射器輻射面積大的特征，同等輸出聲壓情況下，降低了空氣振動(dòng)速度，而改善了低頻輻射失真，表現(xiàn)在系統(tǒng)在做低頻重放時(shí)空氣摩擦噪聲大幅降低；2、由于無源輻射器的主要參數(shù)的調(diào)整與結(jié)構(gòu)尺寸沒有必然的關(guān)系，結(jié)夠尺寸自由度相對比較高，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性，尤其適合于小型聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；3、因?yàn)闊o源輻射器將共振箱和外界空氣隔開，可有效抑制共振箱內(nèi)聲波簡正方式對系統(tǒng)聲輻射的影響，有效降低了系統(tǒng)的非線性失真；4、具有和傳統(tǒng)四階帶通式揚(yáng)聲器系統(tǒng)相似的頻響特性。
權(quán)利要求1.一種具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括共振箱，主動(dòng)揚(yáng)聲器，其特征在于在共振箱上安裝設(shè)置有無源輻射器，無源輻射器固定于共振箱上，并將固定處密封，使無源輻射器與共振箱形成密封的整體。
2.如權(quán)利要求1所述的具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于主動(dòng)揚(yáng)聲器為傳統(tǒng)直接輻射式電動(dòng)揚(yáng)聲器，其安裝的具體位置為共振箱前后腔體中間的隔板上，分別向前后腔體輻射聲波。
3.如權(quán)利要求2所述的具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于主動(dòng)揚(yáng)聲器與隔板連接處加墊有密封棉。
4.如權(quán)利要求1所述的具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于主動(dòng)揚(yáng)聲器所述共振箱，由前、后兩個(gè)共振箱組成，所述的無源輻射器安裝于前共振箱上，兩共振箱通過主動(dòng)揚(yáng)聲器連接。
5.如權(quán)利要求1或4所述的具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于主動(dòng)揚(yáng)聲器所述無源輻射器，是由復(fù)合材料制成的，由彈性良好的折環(huán)連接一塊平面或錐面的振動(dòng)發(fā)聲器；折環(huán)具有很好的彈性，振動(dòng)發(fā)聲器具備足夠的剛性。
6.如權(quán)利要求5所述的具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于主動(dòng)揚(yáng)聲器上述的無源輻射器，其具體的結(jié)構(gòu)為中間是振動(dòng)發(fā)聲器，該振動(dòng)發(fā)聲器為平板結(jié)構(gòu)或者是錐形結(jié)構(gòu)，振動(dòng)發(fā)聲器的外緣具有折環(huán)，折環(huán)向外連接有支架，振動(dòng)發(fā)聲器通過支架連接于共振箱上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種具有無源輻射器的四階帶通揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括共振箱，主動(dòng)揚(yáng)聲器，其特征在于在共振箱上安裝設(shè)置有無源輻射器，無源輻射器固定于共振箱上，并將固定處密封，使無源輻射器與共振箱形成密封的整體。本實(shí)用新型輻射面積大，同等輸出聲壓情況下，降低了空氣振動(dòng)速度，而改善了低頻輻射失真，無源輻射器將共振箱和外界空氣隔開，可有效抑制共振箱內(nèi)聲波簡正方式對系統(tǒng)聲輻射的影響，有效降低了系統(tǒng)的非線性失真。
文檔編號H04R9/06GK2774059SQ200520053989
公開日2006年4月19日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者盧斯榮 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司