專利名稱:將薄膜區(qū)劃分成適用于不同頻率范圍的子區(qū)的寬帶揚(yáng)聲器的制作方法
本發(fā)明涉及一種將薄膜區(qū)劃分成適用于不同頻率范圍的子區(qū)的寬帶揚(yáng)聲器。
所有的電動(dòng)揚(yáng)聲器都是機(jī)械振蕩系統(tǒng)，其特性決定于諸如彈性常數(shù)，質(zhì)量，阻尼之類的本征值，此外揚(yáng)聲器的薄膜都是由放大器的電流(例如借助于動(dòng)圈)激勵(lì)而產(chǎn)生受迫振蕩的。
采用德國(guó)專利DE-C-3，418，047中用于對(duì)電動(dòng)(特別是電聲)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行失真校正的方法和電路布線可以防止由電動(dòng)轉(zhuǎn)換器的這種設(shè)計(jì)原理所引起的在振幅和相位頻率響應(yīng)方面的缺點(diǎn)。
盡管采用多路揚(yáng)聲器對(duì)低頻、中頻和高頻進(jìn)行失真校正或補(bǔ)償所導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果及人的主觀感受都是極好的，但是在寬帶揚(yáng)聲器的高頻或高音區(qū)中，由于低頻或低音發(fā)射對(duì)薄膜面積的大小是有一定的要求的，在聲音發(fā)射中會(huì)出現(xiàn)不合需要的方向效應(yīng);此外，由于失真比例較高影響了放音的質(zhì)量。
對(duì)于寬帶聲音發(fā)射來說特別不利的是平面型扁平薄膜。在這種薄膜中，引進(jìn)了與薄膜的表面垂直的外力(參見圖1a)。在這種情況下，除了由動(dòng)圈引起的基頻振蕩之外，外力的性質(zhì)同時(shí)產(chǎn)生撓性振蕩，這種振蕩的能量基本上分布在整個(gè)薄膜區(qū)以致使在基頻振蕩的同時(shí)總是有干擾聲加入到總的發(fā)射聲上。平面薄膜的正態(tài)力(normal force即力N)往往是很較小的(參見圖1b，1c)。
如果平面型扁平的薄膜是輕的和不易彎曲的，例如是由蜂巢狀或泡沫狀材料的圓片制成的，則會(huì)產(chǎn)生上面所提及的顯著的高頻方向效應(yīng)。此外，高頻撓性振蕩不僅伴隨著整個(gè)薄膜區(qū)上的高頻基頻振蕩出現(xiàn)而且還伴隨著低頻基振蕩出現(xiàn)，因相互之間的干擾引起聲音的失真。
然而，即使平面型扁平寬帶薄膜是由“軟性的”(材料)制成的(粘彈性的)，例如按照德國(guó)專利DE-c-2，123，098，當(dāng)薄膜中央受到低頻激勵(lì)時(shí)，高頻撓性波也傳播到夾緊的邊上并再?gòu)膴A緊的邊上返回，而且，即使當(dāng)薄膜中央受到高頻激勵(lì)，這種撓性波也不可能僅僅局限在中央部位。特別是當(dāng)動(dòng)圈偏轉(zhuǎn)較大時(shí)，這些撓性波以較高的強(qiáng)度分布在軟性薄膜中的一個(gè)較大的區(qū)域中，從而使得在這種情況下總是存在聲學(xué)上有方向效應(yīng)的可能性，這種方向效應(yīng)還與激勵(lì)的水平有關(guān)。對(duì)于寬帶發(fā)射系統(tǒng)采用的所謂“軟性”薄膜，還有另一個(gè)缺點(diǎn)，即它幾乎不能夠發(fā)射低音的頻率。如果要它能夠發(fā)出有效的低音，就需要有很大的動(dòng)圈偏移，這種大偏移除了增加機(jī)械的失真之外還將導(dǎo)致無法控制的薄膜的撓性振蕩。
采用當(dāng)今實(shí)際上使用得最為廣泛的紙質(zhì)或纖維質(zhì)的薄膜時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)的振蕩負(fù)載上是三度空間的碟形圓盤型式，撓性矩應(yīng)力(圖中力M)變小，但正態(tài)力的應(yīng)力增加(參見圖2a，2b，2c)。在同樣為人們所熟知的三度空間的稱為NAWI的拱形結(jié)構(gòu)的薄膜中(NAWI意為非可展曲面，在德文中相當(dāng)于nicht-abwickelbar)這種趨勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，從而使這種撓性矩應(yīng)力變得更小，而正態(tài)力N的應(yīng)力變得更大(參見圖3a，3b，3c)。
盡管如此，因?yàn)檎麄€(gè)薄膜區(qū)在各個(gè)頻段上都必須受到刺激而產(chǎn)生振蕩，故在所有已知的寬帶揚(yáng)聲器中，整個(gè)薄膜的重量和位于薄膜前面的空氣層都成了阻礙薄膜的運(yùn)動(dòng)的慣性質(zhì)量。如果薄膜是足可夠的輕并具有足夠的剛性從而能在不產(chǎn)生過度的變形的條件下出低音響應(yīng)的話，這樣在高頻部分就會(huì)使總面積產(chǎn)生波長(zhǎng)等于激勵(lì)波長(zhǎng)的整數(shù)倍的部分振蕩或局部振蕩。伴隨著高頻的出現(xiàn)，在整個(gè)薄膜區(qū)上產(chǎn)生了帶有相互干擾和方向效應(yīng)這些缺點(diǎn)的局部振蕩(撓性振蕩)。具有平面薄膜型式(按照?qǐng)D1a)和錐形薄膜型式(按照?qǐng)D2a)的寬帶揚(yáng)聲器在這方面甚至比具有NAWI薄膜型式的揚(yáng)聲器(按照?qǐng)D3a)更槽。前文所敘及到的各種揚(yáng)聲器的整個(gè)薄膜表面上的聲壓分布在圖9中連同局部振蕩按低音、中頻和高音分別進(jìn)行了描繪。
因?yàn)樵谝阎膿?jù)圖2a和圖3a所示的寬帶揚(yáng)聲器中，從薄的薄膜到同樣薄的動(dòng)圈支撐件之間的過渡是固定的和剛性的，在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下，撓性矩(局部振蕩)總是傳遞給動(dòng)圈支撐件和安裝在動(dòng)圈之上的圓頂或帽罩。這種傳遞給動(dòng)圈支撐件的撓性振蕩甚至?xí)蛊鸪醯臋C(jī)械薄膜的基頻振蕩發(fā)生畸變，在這種基頻振蕩本身之上則疊加上了發(fā)生在薄膜表面上的額外出現(xiàn)的局部振蕩?？偟慕Y(jié)果是在發(fā)射(傳播)信號(hào)中產(chǎn)生了高比例的技術(shù)失真。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知可借助于頻分網(wǎng)絡(luò)把不同頻段的聲發(fā)射在不同尺寸的薄膜面積上進(jìn)行分布以避免在特定頻段中的方向效應(yīng)。這種用于特定頻段的單獨(dú)的系統(tǒng)又在重量和剛性方面進(jìn)行了優(yōu)選使局部振蕩相對(duì)于激勵(lì)頻率來說仍然保持非常微小。此類用于低音、中音和高音段的單獨(dú)系統(tǒng)由于夾緊邊的存在總是具有某種程度的自由的可移動(dòng)性以及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)限制，這種運(yùn)動(dòng)限制在高頻段只允許微小的薄膜偏移，允許在中頻段有較大的偏移，允許在低頻段有更大的偏移。
從德國(guó)專利DE-A-2，751，700或DE-C-2，927，848中進(jìn)一步得知，可以把只具有一個(gè)動(dòng)圈激勵(lì)的平面的或輕度拱形的紙質(zhì)薄膜劃分成多個(gè)共圓心的適用于各種頻段的薄膜子區(qū)。然而，不可能以這種方法來克服前文所述及的聲學(xué)上或技術(shù)上的缺點(diǎn)。
如果所發(fā)射的是各種頻率的混合，大面積的邊緣部分上的高頻率撓性振蕩將疊加在小的中央部分的高頻基頻振蕩上并導(dǎo)致相互干擾。既便在外邊緣區(qū)域的撓性振蕩通過平面型膜片的構(gòu)造上所采取措施而得以保持在很小的范圍內(nèi)，但這種情況也不能防止。大的發(fā)射面積可達(dá)到很大的音響水平，但聲學(xué)上的方向效應(yīng)再次在高頻發(fā)射中出現(xiàn)，從而在發(fā)射信號(hào)中產(chǎn)生高比例的技術(shù)失真。將膜片制作得越平坦，這種膜片的剛性必定越強(qiáng)。當(dāng)將膜片制作得既平坦又具有靈活性時(shí)，這種膜片就變得不穩(wěn)定。在安裝在彈簧的內(nèi)部和外部的剛性圓片的外部邊緣中，在動(dòng)態(tài)應(yīng)力時(shí)，傾斜振蕩也就會(huì)出現(xiàn)并導(dǎo)致額外的失控的聲音損失和失真(參見圖4a和4b)。
如果以德國(guó)專利DE-C-2，927，848中所提出的方式把阻尼部件放置在單獨(dú)圓片的中央部位，在圓片邊緣處的外力導(dǎo)致傾向的進(jìn)一步增加(參見圖5a和5b)。如果象在同一申請(qǐng)中所提出的那樣，對(duì)于例如在高音區(qū)中的小的偏移，在某一行程后允許終接一自由的可移動(dòng)性因素，則在大的偏移出現(xiàn)時(shí)(參見DE-C-2，927，848中的圖4)，在運(yùn)動(dòng)過程中將形成振動(dòng)應(yīng)力。
即使是采用如同歐州專利0039，740中所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)也不可能獲得所希望的效應(yīng)，在這種系統(tǒng)中，即使對(duì)于低頻來說卡片紙質(zhì)的錐形體也是可移動(dòng)地連接在動(dòng)圈上，薄膜的驅(qū)動(dòng)主要是在空氣層上進(jìn)行，該空氣層覆蓋在動(dòng)圈蓋的上部。這僅僅能夠防止諸如低音揚(yáng)聲器中的高頻發(fā)射，但它基本上不是一個(gè)寬帶發(fā)射系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)寬帶發(fā)射系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，在低頻或低音段，振蕩基本上不帶撓性振蕩而是作為一個(gè)整體以活塞方式進(jìn)行振蕩;在高頻或高音段，振蕩基本上僅僅發(fā)生在帽罩形或圓頂動(dòng)圈蓋的中央，與此同時(shí)降低薄膜的外部圓頂和在動(dòng)圈支持件中的局部振蕩。
上述目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的在該揚(yáng)聲器中，薄膜中心區(qū)包括固定地連接到動(dòng)圈支撐件上的動(dòng)圈蓋，薄膜外區(qū)通過與頻率有關(guān)的可彎曲的連接耦合到薄膜中心部分，連接件的彈性是這樣選擇的，即在聲頻的高頻段，薄膜外區(qū)至少大致保持靜止，而在聲頻的低頻段，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接把薄膜外區(qū)至少幾乎固定地連接在薄膜的中心區(qū)，在聲頻的中頻段，有一段逐步過渡區(qū)，本發(fā)明的特征在于;
薄膜外區(qū)通過與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件連接到動(dòng)圈支撐件1上，連接件的材料除了具有彈性或彈力特性之外還具有阻尼振蕩特性，也就是說，具有內(nèi)部的摩擦力;
薄膜外區(qū)制成錐形薄膜，NAWI薄膜或成型或模壓成型體，該成型件前部是平坦的，而后部也是具有錐形或NAWI薄膜的形狀，薄膜外區(qū)具有相對(duì)于薄膜來說某一最低高度H，該高度能保證能作為三度空間的殼體支撐結(jié)構(gòu)或作為三度空間的成型或模壓成型的部分的薄膜處區(qū)不受到撓性矩或傾斜的應(yīng)力作用而只受到正態(tài)作用力的應(yīng)力作用。
此外，可以將動(dòng)圈蓋制成圓頂形，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件可以是由均勻的材料組成，或者可以由具有不同特性的各種材料組成，或者還可以由在三度空間上具有不同特征的材料組成。該連接件可以是預(yù)應(yīng)力地安裝在動(dòng)圈支撐件上，或者是由薄膜外區(qū)壓到動(dòng)圈支撐件上。
這種振聲器不再需要一個(gè)頻分網(wǎng)絡(luò)。這種頻分網(wǎng)絡(luò)本身往往是使電信號(hào)受到損害的根源。
在多路系統(tǒng)中的多路揚(yáng)聲器盒中，由于各個(gè)揚(yáng)聲器在空間上是隔開的，在收聽者改變其位置時(shí)，方位角發(fā)生變化因而使音響效果下降，特別是在垂直方向上更是如此。因?yàn)楦咭纛l率與低音頻率疊加到了一起。根據(jù)本發(fā)明的寬帶揚(yáng)聲器給出了一種不依賴于收聽者相對(duì)于揚(yáng)聲器的位置的良好的音響效果。
根據(jù)本發(fā)明把裝有帽罩形蓋的動(dòng)圈支持件連接到外部薄膜部分的連接結(jié)構(gòu)，在高頻段允許有小的相對(duì)位移，(參見圖8a)，但是在低頻段則實(shí)際上是剛性的(參見圖8c)。在中頻段的兩個(gè)極值之間它有一與頻率有關(guān)的逐步過渡區(qū)。
結(jié)果，在高頻段，只有在整個(gè)薄膜區(qū)的小小的中心部份即圓頂區(qū)發(fā)射出聲音而不帶有聲學(xué)上的方向效應(yīng)的缺點(diǎn)，而薄膜外區(qū)是不振蕩的。在低頻段，整個(gè)薄膜不論是中心區(qū)還是外區(qū)都象活塞那樣進(jìn)行振蕩。
供助于提出的在動(dòng)圈支撐件和制成錐形或NAWI形的薄膜的邊部之間的連接方式，在整個(gè)發(fā)射頻段的范圍內(nèi)，不僅避免了產(chǎn)生局部振蕩的撓性矩從薄膜外區(qū)傳送到動(dòng)圈支撐件和圓頂(聲罩)中，而且重要的是避免了它們的形成。這樣就在電動(dòng)式寬帶揚(yáng)聲器還原或再現(xiàn)的聲音中顯著降低了失真度。
還應(yīng)當(dāng)提及的是，按照本發(fā)明的寬帶揚(yáng)聲器能夠用通常的生產(chǎn)設(shè)備方便地加以制作。
德國(guó)專利DE-3-3，418，047的揚(yáng)聲器在頻率校正方面的優(yōu)點(diǎn)也表現(xiàn)在按照本發(fā)明的寬帶揚(yáng)聲器的質(zhì)量系統(tǒng)中。
下文，將借助于示意圖，結(jié)合寬帶揚(yáng)聲器的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述圖1a表示一種已知的扁平型薄膜轉(zhuǎn)換器的示意性結(jié)構(gòu);
圖1b表示靜態(tài)系統(tǒng)和負(fù)載;
圖1c表示應(yīng)力類型;
圖2a表示一種已知的具有錐形薄膜的轉(zhuǎn)換器的示意性結(jié)構(gòu);
圖2b表示靜態(tài)系統(tǒng)和負(fù)載;
圖2c表示應(yīng)力類型;
圖3a表示一種已知的具有NAWI薄膜的轉(zhuǎn)換器的示意性結(jié)構(gòu);
圖3b表示靜態(tài)系統(tǒng)和負(fù)載;
圖3c表示應(yīng)力類型;
圖4a表示按照德國(guó)專利DE-A-2，751，700的寬帶揚(yáng)聲器;
圖4b表示靜態(tài)系統(tǒng)，負(fù)載，畸變和應(yīng)力類型;
圖5a表示按照德國(guó)專利DE-C-2，927，848的寬帶揚(yáng)聲器;
圖5b表示靜態(tài)系統(tǒng)，負(fù)載，畸變和應(yīng)力類型;
圖6a表示按照本發(fā)明的具有錐形薄膜的寬帶揚(yáng)聲器的示意性結(jié)構(gòu);
圖6b表示按照本發(fā)明的具有NAWI薄膜的寬帶揚(yáng)聲器的示意性結(jié)構(gòu);
圖6c表示按照本發(fā)明的具有錐形模制或成形錐形部分的寬帶揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6d表示按照本發(fā)明的具有成型部件的寬帶揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，該部件后面的限止面被制成象NAWI膜片的形狀;
圖7a表示按照本發(fā)明的在高音頻率負(fù)載下具有NAWI薄膜的實(shí)施例的寬帶揚(yáng)聲器的靜態(tài)系統(tǒng);
圖7b表示在高音或高頻負(fù)載下的應(yīng)力類型;
圖7c表示按照本發(fā)明的在低頻或低音負(fù)載下具有NAWI薄膜的實(shí)施例的寬帶揚(yáng)聲器的靜態(tài)系統(tǒng);
圖7d表示在低音負(fù)載下的應(yīng)力類型;
圖8示意性地表示在已知的按照?qǐng)D3a的轉(zhuǎn)換器中穿過薄膜直徑的橫剖面的薄膜表面上，低音，中音和高音聲壓的分布。在該分布曲線中，基頻振蕩的大小和分布是用實(shí)線加以表示的，局部振蕩的極大值和極小值是用虛線加以表示的;
圖9示意性地表示在按照本發(fā)明圖6b的轉(zhuǎn)換器中沿薄膜直徑的橫截面處的薄膜表面上，低音，中音和高音聲壓的分布。在該分布曲線中，其頻振蕩的幅值和分布是用實(shí)線加以表示的，局部振蕩的極大值和極小值是用虛線加以表示的;
圖10表示在按照?qǐng)D3a的已知的寬帶揚(yáng)聲器的中心區(qū)及按30°的偏心度測(cè)得的頻率響應(yīng);
圖11表示在按照本發(fā)明的，與給出圖10的曲線形式的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)不同的寬帶揚(yáng)聲器的中心區(qū)及按30°的偏心度測(cè)得的頻率響應(yīng);
圖12表示示意性地表示按照?qǐng)D6b中的本發(fā)明并結(jié)合德國(guó)專利DE-C-3，418，047的電子校正系系的轉(zhuǎn)換器的中心區(qū)及按30°的偏心度測(cè)得的頻率響應(yīng);
圖13示意性地表示按照?qǐng)D6b中的本發(fā)明的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的中心區(qū)測(cè)得的頻率響應(yīng)，這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的外部直徑相同但是動(dòng)圈的直徑分別為19毫米和25毫米，動(dòng)圈支撐件的圓蓋頂則與動(dòng)圈的直徑相對(duì)應(yīng);
圖14表示在在高頻段薄膜外區(qū)和動(dòng)圈支撐件之間的連接是如何形變的;
圖15表示在薄膜外區(qū)和動(dòng)圈支撐件之間的按照本發(fā)明的不同的連接方式的實(shí)例a至k。
在圖中，相同的或相應(yīng)的已知部件或參數(shù)采用相同的編號(hào)。這些編號(hào)分別表示1為動(dòng)圈支撐件;2為動(dòng)圈支撐件的蓋，這種蓋最好為帽罩形或圓頂形;3為NAWI薄膜的形狀;4為錐形薄膜的形狀;5為邊焊道;7為動(dòng)圈的引線;8為極板;9為動(dòng)圈;10為磁性體;11為揚(yáng)聲器盆體;12為中心網(wǎng)狀物;13為三度空間拱形成形或模制部分;14為三度空間錐形成形或模制件;P為由動(dòng)圈和激勵(lì)電流產(chǎn)生的并作用在動(dòng)圈的支撐件上的作用力;P為阻止這種運(yùn)動(dòng)的慣性力;F為彈性夾;N為在橫截面方向的正態(tài)力;Q為垂直于橫截面方向的橫向力;M為垂直于截面方向的彎曲力矩;SD為振蕩阻尼部件;V為經(jīng)過形變產(chǎn)生的位移;D為薄膜的外徑;H為薄膜的外部的空間總高度。
圖6a和圖6b示意性地表示揚(yáng)聲器的兩個(gè)部分，每一個(gè)都是通過對(duì)稱軸的并在動(dòng)圈支撐件1和薄膜外區(qū)3或4之間都具有符合本發(fā)明的連接件;按照?qǐng)D6a的薄膜外區(qū)4由錐形薄膜，構(gòu)成，而按照?qǐng)D6b的薄膜中心之外的部分3由NAWI薄膜構(gòu)成;磁鐵系統(tǒng)，與動(dòng)圈在一起的圓頂或帽罩形的動(dòng)圈支撐件、中心網(wǎng)狀物以及揚(yáng)聲器盆體都是用通常的方式制作的，所以不必作專門的解釋。
在由圓頂2覆蓋的動(dòng)圈支撐件1和薄膜外區(qū)3或4之間的連接或耦聯(lián)部件6是由具有高內(nèi)摩擦的彈性材料構(gòu)成的。下文將結(jié)合圖15對(duì)實(shí)例加以解釋。聲音的高頻部分只通過圓頂帽發(fā)射，實(shí)際上一點(diǎn)也沒有傳到薄膜外區(qū)，從而也就不能在那兒觸發(fā)任何局部振蕩。如果處于極大的動(dòng)態(tài)負(fù)載狀況下還是被激發(fā)起來的話，連接件6的內(nèi)摩擦就能對(duì)所述的揚(yáng)蕩起阻尼作用。連接件6還能對(duì)動(dòng)圈支撐件1和圓頂2中的撓性振蕩起到阻尼作用。
在低音范圍中的低頻段，連接件6在動(dòng)圈支撐件1和薄膜外區(qū)3或4之間起到了剛性連接的作用。因此低頻振蕩就能完全通過動(dòng)圈支撐件傳送給薄膜外區(qū)3或4而不會(huì)產(chǎn)生撓性力矩。
按照本發(fā)明，將動(dòng)圈支撐件連接到薄膜外區(qū)所起到的作用就象是一個(gè)在高頻段允許微小的位移(參見圖7a)但在低頻段是不能位移的(參見圖7c)接頭。的中頻段，在兩個(gè)極端情況之間出現(xiàn)與頻率有關(guān)的逐步過渡區(qū)。
與圖6a和圖6b的說明相類似，圖6c和圖6d表示作為本發(fā)明又一實(shí)施例的寬帶揚(yáng)聲器的兩個(gè)部分的截面圖。圖6c和圖6d具有較長(zhǎng)的動(dòng)圈支撐件1，該支撐件過渡到封密的圓頂形2的程度幾乎達(dá)到由邊焊道5的夾緊部位所限定的平面。連接件6也相應(yīng)地被延長(zhǎng)。由連接件的外周、薄膜和所述平面所限定的空間是由成形或模壓成型體13或14來填充的。這種成型體13或14是由諸如泡沫狀的聚苯乙烯或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的這樣一類既輕但又盡可能地堅(jiān)固的材料構(gòu)成。
如果一小的耳機(jī)探頭駐極體麥克風(fēng)沿著振蕩的薄膜表面移動(dòng)，整個(gè)薄膜上的振蕩狀態(tài)和振蕩的薄膜內(nèi)的局部振蕩的極大和極小值的分布能夠非常迅速和精確地表示出來。
圖8是按照已知的圖3a制作的轉(zhuǎn)換器的振蕩狀態(tài)及聲壓分布的說明圖。從圖中可以看到分布在整個(gè)區(qū)域上的聲音發(fā)射不僅有低頻段而且還有中頻段和高頻段，局部振蕩(由撓性力矩引起的)也在聲音發(fā)射中占有較高的比例。
在圖9中，表示出按照本發(fā)明的具有NAWI薄膜的轉(zhuǎn)換器的聲壓分布，該轉(zhuǎn)換器不僅在低頻、中頻和高頻段給出與避免不希望有的聲學(xué)方向效應(yīng)的頻率相對(duì)應(yīng)的正確的發(fā)射區(qū)，而且在整個(gè)薄膜區(qū)上降低了局部振蕩。對(duì)于按照本發(fā)明的圖7a、c、d的寬帶揚(yáng)聲器也具有這種聲壓分布。
按照本發(fā)明，通過在動(dòng)圈支撐件和薄膜外區(qū)之間的連接件，具有正態(tài)作用力被引進(jìn)薄膜外區(qū)。這種薄膜材料本身能夠由于彈性模量和內(nèi)部阻尼對(duì)正態(tài)作用力很好地進(jìn)行處理。
此外，在薄膜材料之內(nèi)的依賴于頻率的正態(tài)作用力負(fù)載是不起大的作用的，因薄膜中的撓性振蕩對(duì)聲音發(fā)射產(chǎn)生顯著的影響并使信號(hào)發(fā)生畸變。
與平面型的，從一開始就受到撓性的應(yīng)力作用并由于材料的彈性模量和橫斷面的慣性總是會(huì)引起撓性振蕩的寬帶薄膜相比較，采用本發(fā)明的連接方式，正有正態(tài)作用力被引入薄膜外區(qū)的橫斷面上，而且這些力僅僅有效到引入的能量被熱消滅為止的程。
由于薄膜外區(qū)具有錐形或NAWI薄膜(圖7a和圖7c)的喇叭似的形狀，其總高度H包括從低過渡區(qū)到動(dòng)圈支撐件和通過焊道到揚(yáng)聲器盆體的高過渡區(qū)，人們可以得到三度空間的寬體或成形支撐結(jié)構(gòu)，與圖4a，4b和圖5a，5b中具有低的高度和高傾斜趨勢(shì)的薄膜部分的平面型寬帶薄膜相比，上述支撐結(jié)構(gòu)對(duì)傾斜是不敏感的。
按照本發(fā)明所作的薄膜部分的連接，其改進(jìn)的優(yōu)越性還能夠采用常用的沿著中心軸以及30°偏心，在揚(yáng)聲器前1米的位置所進(jìn)行的頻率響應(yīng)測(cè)量來加以證明。在按照?qǐng)D3a的通常的揚(yáng)聲器中，中心處和偏心處的高頻聲壓有顯著的區(qū)別(圖10)。這種區(qū)別在其它方面結(jié)構(gòu)相同。但在動(dòng)圈支撐件和薄膜外區(qū)用本發(fā)明的連接件連接的揚(yáng)聲器中(參見圖11)就完全消失。盡管采用此步驟使高頻段的聲壓在軸向上有所降低，因而從表面看來似乎存在效率不高的缺點(diǎn)，但精確的研究表明，這僅僅是由于薄膜外區(qū)上的局部振蕩不再參與聲音發(fā)射的結(jié)果，而這是能夠提高技術(shù)上的發(fā)聲質(zhì)量的，而且由于在高頻范圍內(nèi)只有有限的發(fā)射區(qū)之故，方向效應(yīng)也不會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)由于局部振蕩消滅而使高音區(qū)的電平降低的情況通過增加供電使其得到彌補(bǔ)時(shí)，偏心電平也增加到正確的值。此外，還能獲得聲學(xué)上聲能在空間上的正確分布。
圖13表示如何通過結(jié)構(gòu)上的步驟，例如改變直接安裝在動(dòng)圈上的圓頂蓋相對(duì)于恒定不變的總薄膜直徑的面積的改變，來影響頻率的響應(yīng)。據(jù)此，較大的圓頂蓋在高頻或高音的較低段的聲音較響，而在較高的高音段聲音較輕并還具有某種集中效應(yīng)，較小的圓頂蓋在較低的高音區(qū)聲音較輕，但在較高的高音區(qū)聲音較響并還具具有稍小的集中趨勢(shì)。
根據(jù)本發(fā)明，依賴于頻率的順從的或可彎曲的連接件的寬度和厚度在高音區(qū)起圓頂蓋和動(dòng)圈支撐件夾緊的邊夾V的作用，而在頻率范圍較低的區(qū)段起將振蕩發(fā)射到薄膜外區(qū)的與頻率有關(guān)的發(fā)射器的作用。對(duì)厚度應(yīng)該根據(jù)情況采取一定的折中方案厚度大的連接件相當(dāng)于軟的圓頂夾，該圓頂夾在頻率很低時(shí)才開始與薄膜外區(qū)構(gòu)成剛性的連接;厚度小的連接相當(dāng)于比較硬的圓頂夾，該圓頂夾即使是在中頻段也會(huì)與薄膜外區(qū)構(gòu)成固定的連接。如保持連接的厚度不變而增加圓頂和薄膜外區(qū)之間的連接的寬度，也會(huì)導(dǎo)致在發(fā)射特性上發(fā)生相應(yīng)的變化。此外，根據(jù)本發(fā)明，圓頂蓋，薄膜外區(qū)和動(dòng)圈支撐件中對(duì)局部振蕩的阻尼特性也與連接的寬度和厚度有關(guān)。在這方面材料的預(yù)應(yīng)力也可以考慮在內(nèi)。
如果根據(jù)本發(fā)明在動(dòng)圈支撐件和薄膜外區(qū)之間進(jìn)行的連接是純彈性的，則將產(chǎn)生與頻率有關(guān)的振蕩狀態(tài)，即與質(zhì)量分布有關(guān)的兩個(gè)薄膜部分可以以相同的相位振蕩也可以以相反的相位振蕩。為了避免這一點(diǎn)，連接方式必須這樣設(shè)計(jì)，即這種連接僅僅是在高頻范圍中是可彎曲的，并只允許兩個(gè)薄膜部分有微小的偏移而不會(huì)引起相互之間的自由位移V。在低頻段，這種連接必須是沒有位移。這一點(diǎn)可以通過對(duì)材料和連接的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇來實(shí)現(xiàn)的。
按照德國(guó)專利DE-C-3，418，047，電子校正也能對(duì)連接的工作方式產(chǎn)生影響。例如在高音區(qū)段增加的供電電源也能提供小偏移所必需的形變能量。然而，這種能量不是通過根據(jù)本發(fā)明的連接裝置傳導(dǎo)到薄膜外區(qū)而是在連接中被處理和轉(zhuǎn)化為熱。到了中頻段增加的能量就非常迅速地下降，到了低頻段增加的能量就不再有效了。
所有在結(jié)構(gòu)方面的步驟，例如改變薄膜外區(qū)到揚(yáng)聲器盆體的彈性邊夾的硬度，按照本發(fā)明在薄膜外區(qū)和動(dòng)圈支撐件之間的連接和薄膜外區(qū)的總硬度及其重量都是對(duì)寬帶揚(yáng)聲器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)氖侄危瑧?yīng)盡可能加以利用以獲得線性的頻率響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的連接主要把來自動(dòng)圈支撐件的基本上是正態(tài)的作用力作為正作用力引入薄膜外區(qū)。對(duì)于按照本發(fā)明的連接來說，這種來自動(dòng)圈支撐件的正態(tài)作用力起到了作為剪切應(yīng)力的橫向力的作用。這種剪切應(yīng)力(參見圖14)對(duì)于張應(yīng)力或壓應(yīng)力來說，在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間中是更為穩(wěn)定的。
作為一種最佳的方式，應(yīng)采用橫斷面為矩形的連接方式，它即可以直接固定在動(dòng)圈支撐件上，也可以固定在熱絕緣層上，后者再固定在導(dǎo)熱的動(dòng)圈支撐件上。這種連接也可以牢固地依附在薄膜外區(qū)或者甚至于硫化在上面。圖15表示幾種可能的連接件的制作方法。作為一種方案，這種連接也可以加在已經(jīng)加了很大預(yù)應(yīng)力的動(dòng)圈支撐件上從而利用施加的壓力更加有效地避免共振。根據(jù)本發(fā)明(參見圖15)還可以在薄膜外區(qū)的較低的邊上用一彈性的或有彈力的帶夾緊以便把這種薄膜緊壓到連接件上。不用矩形橫斷面的其它實(shí)施例也是可能的。例如是圓形或橢圓形或舌狀和槽形連接。連接可以制成一片或分開的兩片，分開的兩片可以制成不同的特性，例如一個(gè)可以是最佳的正態(tài)作用力傳送者另一個(gè)可以最佳的振蕩阻尼者。連接可以粘在上面，也可以拉在上面。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以采用保持彎曲性的粘性部件來建立這種連接。
根據(jù)本發(fā)明，作為連接的材料可以是橡膠，氯丁橡膠，聚氯乙烯(PVC)，硅樹脂或者類似的合成橡膠。這種合成橡膠的彈性或阻尼特性是由其分子結(jié)構(gòu)決定的，但是也能通過分子的交聯(lián)和通過填充料和增強(qiáng)劑的性質(zhì)和數(shù)量對(duì)其作進(jìn)一步的最選化處理。由于例如內(nèi)alia光氧醇橡膠(內(nèi)alia epichlorhydrin rubber，ECO)，聚降冰片烯橡膠(polynorbornent rubber，PNR)聚?；a(chǎn)物橡膠(polyacrylate rubber，ACM)和丁基橡膠(butylrubbe IIR)中都存在很高的阻尼，故它們都是很適用的材料。分子鏈的中等程度的交聯(lián)也已證明是具有優(yōu)越性的。即使在寬的溫度范圍內(nèi)也能確保有穩(wěn)定的阻尼特性的理想的填充料和加強(qiáng)劑是石墨或石英粉。也可以采用與帶有或不帶有用纖維作為增強(qiáng)劑的部分彈性部分塑性的材料混合的產(chǎn)品，同樣也可以采用具有塑性成型特征的軟管。輕木(Balsa木)或泡沫材料也具有能很好地吸收高頻振蕩并能無損耗地傳導(dǎo)低頻振蕩的特性。可以采用臌脹率，剛性，形變性和阻尼在三度空間上具有相同或不同特性的材料。
把動(dòng)圈支撐件連接到圓頂蓋上的連接應(yīng)該做成固定的和剛性的，而圓頂蓋本身最好用金屬材料制成以便有較好的散熱性能。在圓頂蓋和動(dòng)圈支撐件之間的粘結(jié)劑也最好具有熱傳導(dǎo)性能。
薄膜外區(qū)的周邊可以是圓形或橢圓形，但是到動(dòng)圈支撐件的過渡區(qū)，其內(nèi)邊應(yīng)是圓形的。
權(quán)利要求
1.將薄膜區(qū)劃分成適用于不同頻率范圍的子區(qū)的寬帶揚(yáng)聲器，在該揚(yáng)聲器中，薄膜中心區(qū)包括固定地連接到動(dòng)圈支撐件上的動(dòng)圈蓋，薄膜外區(qū)通過與頻率有關(guān)的可彎曲的連接耦合到薄膜中心區(qū)，連接件的彈性是這樣選擇的，即在聲頻的高頻段，薄膜外區(qū)至少大致保持靜止，而在聲頻的低頻段，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接把薄膜外區(qū)至少幾乎固定地連接在薄膜的中心區(qū)上，在聲頻的中頻段，有一段逐步過渡區(qū)，本發(fā)明的特征在于薄膜外區(qū)3、4、13、14通過與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6連接到動(dòng)圈支撐件1上，連接件6的材料除了具有彈性或彈力特性之外還具有阻尼振蕩特性，也就是說，具有內(nèi)部的摩擦力；薄膜外區(qū)3、4、13、14制成錐形薄膜4，NAW-I薄膜3或成型或模壓成型體13、14，該成型體前部是平坦的，而后部邊界具有錐形或NAW-I薄膜的形狀。薄膜外區(qū)3、4、13、14具有相對(duì)于薄膜來說某一最低高度H，該高度能保證能作為三度空間的殼體支撐結(jié)構(gòu)或作為三度空間的成型或模壓成型的部分的薄膜外區(qū)3、4、13、14不受到撓性矩或傾斜的應(yīng)力作用而只受到正態(tài)作用力的應(yīng)力作用。
2.據(jù)權(quán)利要求
1所述的寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，將動(dòng)圈蓋2制成圓頂形。
3.據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6是由均勻的材料組成。
4.據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6可以由具有不同特性的各種材料組成。
5.據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6可以由在三度空間上具有不同特征在材料組成。
6.據(jù)權(quán)利要求
3至5中任一寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6是預(yù)應(yīng)力地安裝在動(dòng)圈支撐件1上。
7.據(jù)權(quán)利要求
3至5中任一寬帶揚(yáng)聲器，其特征在于，與頻率有關(guān)的可彎曲的連接件6是由薄膜外區(qū)3、4、13、14壓到動(dòng)圈支撐件1上。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種把整個(gè)薄膜劃分成中心區(qū)和外區(qū)兩部分的寬帶揚(yáng)聲器。薄膜中心區(qū)最好是由動(dòng)圈支撐件的圓頂形蓋構(gòu)成。薄膜外區(qū)可以制成錐形或NAWI薄膜或制成成型或模壓成型體，這種成型體具有至少是大致平坦的前部和具有錐形或NAWI薄膜形的后部邊界。通過與頻率有關(guān)的可彎曲的及具有高阻尼的連接件將薄膜外區(qū)連接到動(dòng)圈支撐件上。上述連接件在聲頻的高頻段實(shí)際上使薄膜外區(qū)與動(dòng)圈支撐件不相耦合，但在聲頻的低頻段，則起類似剛性連接件的作用。
文檔編號(hào)H04R7/00GK87100528SQ87100528
公開日1987年10月7日 申請(qǐng)日期1987年1月26日
發(fā)明者彼特·普雷特 申請(qǐng)人:普雷特 沃勞雨馬科斯迪克股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan