專利名稱：彎曲波揚聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種揚聲器，包括具有兩個主面的聲平板(acousticpanel)，并包括設置在所述主面之一上的電激勵器，一旦激勵該激勵器，至少隨后由于在板內生成彎曲波的結果，該板產(chǎn)生聲輻射。
背景技術：
PCT專利申請WO 99/67974公開了一種揚聲器，具有各向異性平面或由兩個表層(skin)生成的略微彎曲的膜片和在這些表層之間延伸的結構。該膜片具有大于橫向彎曲強度的縱向彎曲強度。將具有在表層之間延伸的壁(wall)的聚丙烯共聚物的壓制膜片稱作可能的型式。該膜片承載一個或多個激勵器。
PCT專利申請WO 97/09842公開了一種板狀揚聲器，它具有包括剛性蜂窩狀核(core)的類似夾層結構(具體地說，格狀結構)的板，以及密閉該核并粘接到該核的兩個表層。提及輕金屬和合成材料作為用于該核的材料。揚聲器還具有一個或多個激勵器，相對于板被設置在這樣的位置上，以便在給定頻率上在該板內生成彎曲波，這導致具有更多振動活動的區(qū)域和具有更少振動活動的區(qū)域的不規(guī)則圖形，這是該專利文獻所涉及的并且通常被稱作平板(flat-panel)揚聲器類型的揚聲器的特征。
公知的板狀揚聲器具有其聲音性能具有鼻音分量的問題。測量已表明公知的板狀揚聲器的功率響應在大約2kHz和大約8kHz之間的中頻范圍內呈現(xiàn)峰值。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在開頭段落中定義類型的板狀揚聲器，其在使用期間產(chǎn)生中性聲音。
利用根據(jù)本發(fā)明的揚聲器來實現(xiàn)這一目的，其特征在于，該板具有至少部分地相對激勵器延伸的調諧區(qū)域，該調諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內任一類似區(qū)域的基本諧振頻率，如果在相同條件下確定的話。這樣的確定可以是測量或計算。收聽測試已揭示所應用的測量提供再現(xiàn)聲音的顯著改善。測量已經(jīng)表明所應用的測量提供了獲得基本上平坦的能量響應的可能性。這是有利的，因為平衡的能量響應給予更好的聲音性能的事實。
在其周邊上支持的圓形振膜區(qū)域的基本諧振頻率f0利用等式f0≈1r2·Bμ]]>給出，其中r是相關區(qū)域的半徑(單位為米)，B是在該區(qū)域內材料的彎曲剛性(單位為Nm)，μ是該區(qū)域的表面密度(單位為kg/m2)。因而，可用于調諧膜片區(qū)域的基本諧振頻率的參數(shù)是彎曲剛性(B)、表面密度(μ)和半徑(r)。功率降低的效率與相關區(qū)域的半徑成比例。
實驗上已經(jīng)顯現(xiàn)如果調諧區(qū)域即與激勵器相對設置的板區(qū)域的基本諧振頻率低于1.5kHz，則獲得最佳結果。因此，最好選擇B、μ、和r，使得1r2Bμ<1500Hz.]]>在實際的實施例中，該板具有與激勵器相對定位的切口(cut-off)或開口，并包括膜片，該膜片具有分別覆蓋所述切口和開口的膜片部分，其中由膜片部分形成調諧區(qū)域。該膜片可以以箔片的形式在所述切口或開口中或在其上延伸，其中該膜片可以是板的整體部分，或者可以例如通過粘合劑粘附到板的部分上。通常，切口或開口將具有圓柱形狀，并且膜片部分將是盤狀的。
用于膜片部分的合適材料例如是某種熱塑性塑料物質，例如聚氯乙烯、聚對酞酸乙二酯或玻璃纖維(加固)環(huán)氧樹脂。合適的粘合劑例如是聚丙烯粘合劑，并且這樣的粘合劑可以以帶狀的形式加以應用。
已經(jīng)顯現(xiàn)當提供帶有調諧孔(aperture)的調諧區(qū)域時，利用根據(jù)本發(fā)明的揚聲器能夠實現(xiàn)三次諧波失真的降低。在上述的實際實施例的情況下，這意味著膜片部分提供有相對激勵器設置的相對小的開口。
可選擇地，或者除了調諧孔之外，調諧區(qū)域還可以提供有氈制品或類似材料的層。
在所述的實際實施例的情況下，該板最好包括兩個墻壁，其形成該板的主面，并通過在壁之間延伸的平行帶狀隔板的結構相互連接，其中這些壁和隔板由在該板內使用的具有臨界阻尼的材料制成，其中所述臨界阻尼至少是在該板內使用的相關材料的臨界阻尼的2.5％。機械地，這樣的板是各向異性的，其中該板可以圍繞與隔板平行延伸的軸輕易地相對彎曲，并圍繞與之橫向定向的軸相對地剛性彎曲。從PCT專利申請WO 01/18132(在此引用作為參考)中本身公知具有這樣一種板的揚聲器。這種揚聲器已經(jīng)在市場上銷售若干年，并被視為是本領域技術人員所公知的。用于該板的墻和隔板的適當材料是聚丙烯，最好是聚丙烯的共聚物。
盡管從WO 01/18132A2中公知的揚聲器在寬范圍的頻率上具有良好的聲音性能，但是測試已經(jīng)表明當提供有如權利要求3定義的膜片時，該板具有顯著改進的聲音特性，即有規(guī)律的聲音能量響應。
應當指出，根據(jù)本發(fā)明的揚聲器適于在高保真、家庭、汽車和多媒體音頻系統(tǒng)內的聲音再現(xiàn)。本發(fā)明還涉及顯然將在根據(jù)本發(fā)明的揚聲器內使用的板。
參考權利要求書，注意，在權利要求中定義的特征特性的各種組合是可能的。


現(xiàn)在，將通過例子參見附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖1以剖視圖示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的板狀揚聲器的第一實施例；圖2圖示在圖1的揚聲器中應用的板的第一實施例和公知板上執(zhí)行的聲功率測量的結果的第一圖形表示；圖3圖示在根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的板的兩個不同實施例上執(zhí)行的聲功率測量的結果的第二圖形表示；圖4至圖9以剖視圖示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的若干實施例；圖10圖示在圖4的揚聲器內使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測量的結果的第三圖形表示；圖11圖示在圖5的揚聲器內使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測量的結果的第四圖形表示；圖12示意地圖示測試設備；和圖13示意地圖示提供有平行帶狀隔板結構的一個板。
具體實施例方式
圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的板狀揚聲器的實施例包括板1，在這個例子中為平板，和用于驅動該板1的激勵器3。該板1具有由兩個主壁7A和7B形成的兩個主面5A和5B。中間結構9在兩個主壁7A和7B之間延伸，并相互連接這些壁。在這個實施例中，結構9包括如在上述PCT專利申請WO 01/18132中所公開的被設置和構造的平行帶狀隔板。壁7A和7B和結構9構成通過擠壓聚丙烯共聚物而制造的一個產(chǎn)品。在這個例子中，板1具有大約1.5mm的總體厚度，并且所應用的聚丙烯共聚物具有2.9％的內部阻尼。其它的板和結構在本發(fā)明的范圍內是有可能的。
圖1所示的揚聲器還包括框架11，通過合適的連接裝置將板1固定到該框架上，合適的連接裝置例如是諸如軟橡膠或類似橡膠材料的軟材料的順應性帶狀元件13。位于板1的輪廓上的帶狀元件13具有粘結到板1的壁部分的一個側面，并具有粘結到框架11的框架部分的另一個側面。
激勵器3與主面5A相鄰設置，并且在該例子中，它提供有電磁激勵器系統(tǒng)，包括固定到板1的壁7A的線圈架15上的激勵器線圈3a和用于通過空氣隙與線圈架15配合的磁單元3b。磁單元3b包括永磁鐵和磁軛，并通過彈性懸掛裝置17懸掛在線圈架15上。原理上，激勵器系統(tǒng)可以是公知的系統(tǒng)，例如在上述PCT專利申請WO 01/18132中公開的激勵器系統(tǒng)。
圖1所示的揚聲器具有的特征在于板1包括調諧區(qū)域21，其具有的基本諧振頻率在相同環(huán)境下執(zhí)行測量的條件下低于在該板內其它任一類似區(qū)域的基本諧振頻率。
可以利用圖12中示意表示的設備執(zhí)行這樣的測量。該設備包括固定部分202a以及具有語音線圈104a的空心可移動部分104。兩個部分102和104通過柔性裝置106例如支架(spider)相互柔性連接。可以通過激勵語音線圈104a來測量該設備的電阻抗。在將待測試的膜片部分123a的周圍邊緣123b固定到可移動部分104之后，可以再次測量電阻抗?？梢酝ㄟ^公知的方式根據(jù)兩次測量之間的差值本身推導出膜片部分123a的機械阻抗和因而推導出基本諧振頻率。
作為替代方式，可以計算膜片部分的基本諧振頻率。例如，對于在其輪廓上支持的圓形膜片部分，給出計算條件。
f0≈0,3.tr2Eρ(1-v2)]]>或f0≈1r2·Bμ,]]>B=E.t312.(1-v2)]]>和μ＝p.tE楊氏模數(shù)，單位為N/m2(Pa)；B彎曲剛性，單位為Nm；ρ體積密度，單位為kg/m3；μ表面密度，單位為kg/m2；t厚度，單位為m；r有效膜片半徑，單位為m；v泊松比(～0，3)。
在當前實施例中，調諧區(qū)域21由膜片部分23a構成，該膜片部分23a是利用粘結劑固定到板1的主壁7B的膜片23的一部分。該膜片部分23a覆蓋在板1中提供的切口25，并相對激勵器3定位。以這樣的方式，調諧區(qū)域21相對激勵器3延伸。膜片23和因而其部分23a由聚氯乙烯的薄片構成。調諧區(qū)域21的基本諧振在這種情況下是89Hz；因此，1r2Bμ=89Hz.]]>一旦激勵該激勵器線圈3a，則將彎曲波發(fā)射到板1內，以使諧振生成聲輸出。
在圖2中的圖形表示圖示了在圖1所示的實施例上在不同頻率上執(zhí)行的聲功率測量的結果，即在包括由聚氯乙烯薄片形成并具有89Hz的基本諧振的調諧區(qū)域的揚聲器上以及在PCT專利申請WO 01/18132中公開類型的揚聲器即沒有調諧區(qū)域的揚聲器上的結果。除了公知的揚聲器的板沒有調諧區(qū)域的事實之外，兩個板是相同的，即它們具有相同的尺寸、相同的結構和由相同的板材料制成。與根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的調諧區(qū)域相對應的公知板的虛構區(qū)域的基本諧振頻率是4465Hz。在該表示中，單位為dB/W的聲能量(AP)沿著垂直軸來繪制，單位為kHz的頻率沿著水平軸來繪制。曲線A表示對根據(jù)本發(fā)明的揚聲器執(zhí)行的測量，而(虛)曲線B表示對公知揚聲器執(zhí)行的測量。圖2清楚地圖示曲線A在2kHz和8kHz之間的頻率范圍內，具有比曲線B明顯更規(guī)則的形狀。在大約2.5和6kHz的頻率上在曲線B內出現(xiàn)的功率峰值在曲線A內并未出現(xiàn)。由于不存在這樣的功率峰值，所以利用揚聲器生成的聲音具有中性特性。
圖3中的圖形表示描述了基于對根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的實施例在不同頻率上執(zhí)行的聲功率測量的結果的曲線C，所述揚聲器提供有由聚對酞酸乙二酯薄片形成的調諧區(qū)域。該調諧區(qū)域具有584Hz的基本諧振頻率。與圖1類似，聲功率沿著縱軸來繪制，而頻率沿著水平軸來繪制。圖3還圖示圖1所示的曲線A，然而，現(xiàn)在是以虛線來繪制。
除了膜片以及因而膜片部分是由不同材料制成的事實之外，兩個實施例的板是相同的。曲線A和B之間進行的比較表明它們的形狀實際上是相同的。這意味著在聲音性能方面幾乎沒有任何差別，換句話說，根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的兩個實施例能夠生成自然發(fā)聲輸出。
在下文中將參考圖4-圖9描述根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的若干實施例。對于類似于圖1所示的實施例的對應單元的構造單元而言，將應用圖1的實施例描述所使用的相同參考符號。
圖4中圖示的實施例包括板1和固定到板1的主壁7A的激勵器3。板1安裝有與激勵器3相對設置的圓柱切口25，覆蓋該切口25的膜片23。膜片25被密封到板1，并包括盤狀膜片部分23a，其具有的基本諧振頻率低于在板1的其余部分內任何類似區(qū)域的基本諧振頻率，并因而構成調諧區(qū)域21。除了在膜片部分23a內以開口的形式具體地說以中央開口的形式存在調諧孔27之外，圖5所示的可選實施例與圖4所示的實施例相同。該實施例還在圖13中以透視圖進行圖示。如圖13所示，板1包括兩個主壁7A和7B以及在主壁之間延伸和連接這些主壁的中間結構9。結構9包括平行帶狀隔板9a。
圖6所示的實施例包括板1和連接到板1的主壁7A的激勵器3，該板1具有與激勵器3相對設置的開口25。覆蓋開口25的膜片23具有與激勵器3相對設置的膜片部分23a。在粘接載體29上提供膜片23，通過粘接載體29將其粘接到板1。膜片部分23a具有的特性是其基本諧振頻率足夠低以符合權利要求1中定義的要求。圖7所示的替代實施例類似于圖6的實施例，但是具有開口形式的在膜片部分23a內的調諧孔27。
圖8和圖9所示的實施例分別類似于圖6和圖7的實施例，但是現(xiàn)在利用類似于氈制品的材料層31來覆蓋膜片23。
尚未提及的圖4至圖9所示的揚聲器的部分可以具有類似于圖1的實施例內相應部分的結構。
圖10中的圖形表示圖示在圖4的揚聲器內使用的板上執(zhí)行的聲壓電平測量的結果。該板的調諧區(qū)域具有200Hz的基本諧振頻率。
在該表示中，單位為dB/W/m的聲壓電平(SPL)沿著縱軸來描繪，而單位為kHz的頻率沿著水平軸來表示。該表示包括分別涉及基波、二次諧波和三次諧波的三個曲線C1、C2和C3。利用提供給揚聲器的1W的功率(Pref＝20μPa)在距離揚聲器1米的距離上執(zhí)行這些測量。
在圖5的實施例的板上執(zhí)行相同的測量。這些測量的結果表示在圖11中的圖形表示中。與圖10類似，聲壓電平沿著縱軸來描繪，而頻率沿著水平軸來表示。該表示包括對應于圖10中的曲線C1、C2和C3的三條曲線，但是現(xiàn)在分別用參考符號T1、T2和T3來標記。曲線C1至C3與曲線T1至T3之間的比較表明調諧孔的存在降低了三次諧波失真，并因而進一步提高了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器的聲音質量。
應當指出本發(fā)明并不限于所示的實施例。例如，在本發(fā)明的范圍內可以進行若干變化，尤其例如在板和膜片的尺寸、結構和材料方面。此外，也可以使用不同類型例如壓電類型的激勵器來替代電磁激勵器。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種揚聲器，包括具有兩個基本平行的主面(5A，5B)的聲平板(1)，并包括設置在所述主面之一上的電激勵器(3)，一旦激勵器被激勵，至少隨后由于在該板內產(chǎn)生彎曲波的結果，該板產(chǎn)生聲輻射，其中該板具有相對該激勵器延伸的調諧區(qū)域(21)，如果在相同條件下確定的話，該調諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內任一類似區(qū)域的基本諧振頻率，其中該板具有相對該激勵器設置的切口(25)，并包括具有覆蓋所述切口的膜片部分(23a)的膜片(23)，該調諧區(qū)域由該膜片部分形成，并且其中該調諧區(qū)域具有調諧孔。
2.如權利要求1的揚聲器，其中該調諧區(qū)域的基本諧振頻率低于1500Hz。
3.如權利要求1或2的揚聲器，其中該調諧區(qū)域具有類似于氈制品材料的層。
4.如權利要求1的揚聲器，其中該板具有兩個壁，這兩個壁形成主面并利用在這些壁之間延伸的平行帶狀隔板的中間結構相互連接，這些壁和隔板利用在該板內使用的具有內部阻尼的材料制成，其中所述內部阻尼至少是在該板內使用的相關材料的臨界阻尼的2.5％。
5.一種面板，呈現(xiàn)在任何一項前面權利要求中公開的板的特征，并因而被構造和顯然將用于任何一項前面權利要求中的揚聲器內。
權利要求
1.一種揚聲器，包括具有兩個基本平行的主面(5A，5B)的聲平板(1)，并包括設置在所述主面之一上的電激勵器(3)，一旦激勵器被激勵，至少隨后由于在該板內產(chǎn)生彎曲波的結果，該板產(chǎn)生聲輻射，其中該板具有相對該激勵器延伸的調諧區(qū)域(21)，如果在相同條件下確定的話，該調諧區(qū)域具有的基本諧振頻率低于在該板的其余部分內任一類似區(qū)域的基本諧振頻率。
2.如權利要求1的揚聲器，其中該調諧區(qū)域的基本諧振頻率低于1500Hz。
3.如權利要求1或2的揚聲器，其中該板提供有相對該激勵器設置的切口(25)，并包括膜片(23)，該膜片具有覆蓋所述切口的膜片部分(23a)，該調諧區(qū)域由該膜片部分形成。
4.如權利要求1或2的揚聲器，其中該調諧區(qū)域提供有調諧孔。
5.如權利要求1或2的揚聲器，其中該調諧區(qū)域提供有類似于氈制品材料的層。
6.如權利要求3的揚聲器，其中該板具有兩個壁，這兩個壁形成主面并利用在這些壁之間延伸的平行帶狀隔板的中間結構相互連接，這些壁和隔板由在該板內使用的具有內部阻尼的材料制成，其中所述內部阻尼至少是在該板內使用的相關材料的臨界阻尼的2.5％。
7.一種板，呈現(xiàn)在任一前面權利要求中公開的板的特征，并因而被構造和顯然將用于如任一前面權利要求的揚聲器內。
全文摘要
一種揚聲器，包括具有兩個基本平行的主面(5A，5B)的聲平板(
文檔編號H04R7/04GK1894998SQ200480006099
公開日2007年1月10日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權日2003年3月7日
發(fā)明者D·M·E·科里南 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司