本發(fā)明屬于音響工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

自從20世紀(jì)70年代schroeder擴(kuò)散器問世以來，在音響工程技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在音樂廳、劇院等有較高音效要求的場所。schroeder擴(kuò)散器將聲能分散，使聲音反射到不同的方向，防止回聲和駐波，在這樣的環(huán)境中，觀眾能大飽耳福，體驗一場視聽盛宴。但是由于設(shè)計原理的局限，schroeder擴(kuò)散器的厚度與聲波波長成正比，所以當(dāng)對低頻聲波提出擴(kuò)散要求時，schroeder擴(kuò)散器的厚度尺寸必然很大。為了解決這一問題，本發(fā)明結(jié)合近幾年發(fā)展起來的變換聲學(xué)理論，公開了一種寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

所述的寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，包括多個聲波擴(kuò)散單元。其中，每個聲波擴(kuò)散單元包括至少一個聲波傳播段，并根據(jù)需要設(shè)置與聲波傳播段相通的聲波匯聚段。

所述的聲波匯聚段，由填充聲學(xué)材料的聲波匯聚型腔構(gòu)成；所述的聲波匯聚型腔為變截面型腔，變截面型腔內(nèi)填充各向同性或各向異性聲學(xué)材料；所述的各向異性聲學(xué)材料由嵌入薄膜或絲網(wǎng)的聲學(xué)材料構(gòu)成。

所述的聲波傳播段，由末端封閉的單連通聲波傳播通道構(gòu)成。

不同的聲波擴(kuò)散單元，其聲波傳播段的單連通聲波傳播通道長度不同；有的聲波擴(kuò)散單元沒有聲波匯聚段，僅包括聲波傳播段；有的聲波擴(kuò)散單元既包括聲波匯聚段，也包括聲波傳播段，且聲波匯聚段的聲波匯聚型腔和聲波傳播段的單連通聲波傳播通道相通；包括有聲波匯聚段和聲波傳播段的聲波擴(kuò)散單元，其聲波傳播段的單連通聲波傳播通道采用單層或多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B等緊密布置措施，占據(jù)寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)中的部分或全部可利用空間。

所述的包括有聲波匯聚段和聲波傳播段的聲波擴(kuò)散單元，其聲波傳播段的單連通聲波傳播通道布置方案如下：

(1)單連通聲波傳播通道采用單層或多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，在本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B緊密布置，占據(jù)聲波匯聚型腔外部的部分或全部可利用空間。

(2)單連通聲波傳播通道采用單層或多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，在超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B緊密布置，除占據(jù)本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部全部可利用空間外，還延伸到其它聲波擴(kuò)散單元，占據(jù)其它聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部的剩余可利用空間，特別是利用單連通聲波傳播通道長度短的聲波擴(kuò)散單元的剩余空間。

所述的薄膜是無孔薄膜或有孔薄膜，包括金屬薄膜、非金屬薄膜、棉布、化纖、絲綢、麻布、呢絨、混紡、皮革等；所述的絲網(wǎng)包括金屬絲網(wǎng)和非金屬絲網(wǎng)；所述的聲學(xué)材料是氣體材料、固體材料或液體材料，包括空氣、氦氣、凝膠、聚氨酯、聚酯纖維、環(huán)氧樹脂、泡沫塑料、泡沫金屬、軟橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、玻璃棉、玻璃纖維、毛氈、絲綢、布、微穿孔板等。

與傳統(tǒng)的schroeder擴(kuò)散器相比，本發(fā)明公開的寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，無論是在設(shè)計原理上還是在結(jié)構(gòu)本身，都有很大的差異。外部聲波進(jìn)入本發(fā)明公開的寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，首先，聲波在聲波匯聚段被匯聚，以保證聲波隨后可以在細(xì)長的通道中傳播；然后，被匯聚的聲波進(jìn)入聲波傳播段，在長度不同的單連通聲波傳播通道中傳播反射。單連通聲波傳播通道可以根據(jù)需要設(shè)計成為細(xì)長的通道，通過迂回、彎曲、盤繞、層疊等緊密布置措施，充分利用寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)中全部可以利用的空間。在本發(fā)明公開的寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)中，單連通聲波傳播通道的最大長度可以達(dá)到聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)厚度的幾十倍甚至上百倍，能最大限度地滿足低頻聲波擴(kuò)散的要求。

附圖說明

圖1是寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)主視圖示意圖。

圖2是寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面示意圖。

圖3是聲波擴(kuò)散單元側(cè)視剖面示意圖。

圖4是聲波擴(kuò)散單元側(cè)視剖面示意圖。

圖5是聲波擴(kuò)散單元側(cè)視剖面示意圖。

圖6是聲波匯聚段的剖面示意圖。

圖7是聲波匯聚段的剖面示意圖。

圖8是聲波匯聚段的剖面示意圖。

圖9是聲波匯聚段的剖面示意圖。

圖10是聲波匯聚段的剖面示意圖。

圖11是聲波傳播段的單層示意圖。

圖12是聲波傳播段的單層示意圖。

圖13是聲波傳播段的單層示意圖。

圖14是聲波傳播段的單層示意圖。

圖15是聲波傳播段的單層示意圖。

圖16是聲波傳播段的單層示意圖。

圖中：1聲波擴(kuò)散單元；2聲波匯聚段；3聲波傳播段；4聲波匯聚型腔中填充的聲學(xué)材料；5聲學(xué)材料中嵌入的薄膜或絲網(wǎng)；6聲波匯聚型腔的壁；7屬于不同聲波擴(kuò)散單元的單連通聲波傳播通道之間的隔壁；8單連通聲波傳播通道；9單連通聲波傳播通道的壁；10層疊布置的單連通聲波傳播通道相鄰層之間的連通孔；

圖中的箭頭表示聲波的傳播方向，其中帶箭頭的實線表示聲波在本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部的聲波匯聚型腔和單連通聲波傳播通道8中傳播；帶箭頭的虛線表示當(dāng)其它聲波擴(kuò)散單元的單連通聲波傳播通道8延伸到本聲波擴(kuò)散單元中時，聲波在其中的傳播。

具體實施方式

實施例1：

多個聲波擴(kuò)散單元沿物體表面排布，構(gòu)成寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示。其中，每個聲波擴(kuò)散單元1包括至少一個聲波傳播段3，并根據(jù)需要設(shè)置與聲波傳播段3相通的聲波匯聚段2。

聲波匯聚段2由填充聲學(xué)材料的聲波匯聚型腔構(gòu)成，其剖面示意圖如圖6所示。聲波匯聚型腔為變截面型腔，型腔端面為六邊形，變截面型腔內(nèi)填充一般聲學(xué)材料4，并在其中按照等間距嵌入多層薄膜5。

聲波傳播段3由末端封閉的單連通聲波傳播通道8構(gòu)成，其單層示意圖如圖11和圖12所示。不同的聲波擴(kuò)散單元1，其聲波傳播段的單連通聲波傳播通道8長度不同。

在寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)中，不同聲波擴(kuò)散單元的單連通聲波傳播通道8布置方案如下：

(1)有的聲波擴(kuò)散單元1，其單連通聲波傳播通道8的長度短，如圖5中帶箭頭的實線所占據(jù)的淺腔區(qū)域。這些聲波擴(kuò)散單元1沒有聲波匯聚段2，僅包括聲波傳播段3，且聲波傳播段3僅占據(jù)聲波擴(kuò)散單元1的部分可利用空間；

(2)有的聲波擴(kuò)散單元1包括聲波匯聚段2和聲波傳播段3，其單連通聲波傳播通道8的長度長，這些單連通聲波傳播通道8被設(shè)計成為細(xì)長的通道，采用單層或多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，在本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B緊密布置，占據(jù)聲波匯聚型腔外部的部分可利用空間，如圖3和圖12的聲波傳播段3中帶箭頭的實線所占據(jù)的區(qū)域。圖中，10是層疊布置的單連通聲波傳播通道8相鄰層之間的連通孔；

(3)有的聲波擴(kuò)散單元1包括聲波匯聚段2和聲波傳播段3，其單連通聲波傳播通道8的長度較長，這些單連通聲波傳播通道8被設(shè)計成為細(xì)長的通道，采用多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，在本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B緊密布置，占據(jù)聲波匯聚型腔外部的全部可利用空間，如圖4和圖11所示。圖中，10是層疊布置的單連通聲波傳播通道8相鄰層之間的連通孔；

(4)有的聲波擴(kuò)散單元1包括聲波匯聚段2和聲波傳播段3，其單連通聲波傳播通道8的長度更長，這些單連通聲波傳播通道8被設(shè)計成為細(xì)長的通道，采用多層或空間螺旋的結(jié)構(gòu)型式，在超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過迂回、彎曲、盤繞或?qū)盈B緊密布置，除占據(jù)本聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部全部可利用空間外，還延伸到其它聲波擴(kuò)散單元，占據(jù)其它聲波擴(kuò)散單元內(nèi)部的剩余可利用空間，特別是利用單連通聲波傳播通道8長度短的聲波擴(kuò)散單元的剩余空間，如圖2、圖3、圖5和圖12所示，其中在聲波傳播段3中帶箭頭的虛線所占據(jù)的區(qū)域，就是其它聲波擴(kuò)散單元的單連通聲波傳播通道8在本聲波擴(kuò)散單元中的延伸。圖中，7是本聲波擴(kuò)散單元和其它聲波擴(kuò)散單元的單連通聲波傳播通道8之間的隔壁。

對于本寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，首先，外部聲波進(jìn)入聲波匯聚段2，經(jīng)過聲波匯聚型腔和腔內(nèi)填充的聲學(xué)材料，被匯聚；然后，被匯聚的聲波進(jìn)入聲波傳播段3，在長度不同的單連通聲波傳播通道8中傳播反射，其中單連通聲波傳播通道8最大的長度可以是寬帶超薄聲波擴(kuò)散結(jié)構(gòu)厚度的幾十倍。

實施例2：

本實施例與實施例1大致相同，區(qū)別是：(1)聲波匯聚段如圖7所示，型腔端面為四邊形，型腔中填充的材料為一般聲學(xué)材料4，并在其中按照相同間距嵌入多層化纖5；(2)聲波傳播段3的單連通聲波傳播通道8，其單層示意圖如圖13和圖14所示。

實施例3：

本實施例與實施例1大致相同，區(qū)別是：(1)聲波匯聚段如圖8所示，型腔端面為圓形，型腔中填充的材料為一般聲學(xué)材料4，并在其中按照不同間距嵌入多層絲綢5；(2)聲波傳播段3的單連通聲波傳播通道8，其單層示意圖如圖15和圖16所示。

實施例4：

本實施例與實施例1大致相同，區(qū)別是：聲波匯聚段如圖9所示，型腔端面為五邊形，型腔中填充的材料為一般聲學(xué)材料4，并在其中按照相同間距嵌入多層金屬絲網(wǎng)5。

實施例5：

本實施例與實施例1大致相同，區(qū)別是：聲波匯聚段如圖10所示，型腔端面為橢圓形，型腔中填充的材料為一般聲學(xué)材料4，并在其中按照不同間距嵌入多層布5。