声波导及包括该波导的电声系统的制作方法

专利名称：声波导及包括该波导的电声系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及声学扩散的技术领域，具体涉及如第一权利要求的前 序部分所限定的声波导。
背景技术：
在声学扩散的领域中，尤其是在专业使用中，已知使用耦合到各 个声源的声波导，并且已知使用设有合适装置以修正在该波导内传播 的声辐射的波前(wavefront)的声波导。
例如，已知这样的声波导，其接收由具有圆形波前的平面波组成 的声辐射输入，输出由具有通常为矩形的波前的平面波形成的声辐射。 这样的波导例如由欧洲专利申请EP 0 331 566进行了描述。
这些声波导通常用于声学扩散系统中，也就是所谓的"线性阵列"， 其中，设有这样的声波导的电声扩散器垂直地互相堆叠，以便形成线 性一般相干源，从而通过将声学能量辐射集中于垂直平面的适当约束 的部分中，来减少在垂直平面中辐射的声学能量的分散。实际上，由 "线性阵列"扩散系统输出的发射辐射可以被比作相干圆柱波。
EP 0 331 566所公开的具体声波导通常由三个不同的元件形成，其 中的两个关于垂直平面对称。这样的对称元件，当耦合到一起时，限 定了用于声波的内部传播区域或导向管。在导向管内，容纳了第三元 件，提供该第三元件以便将输入球形波前转换为矩形输出波前。
两个对称的元件和第三元件被设计为使得导向管内的最小声学路 径一致(即，具有基本相等的长度)。第三元件的一般形状为扁平的菱形或圆锥形，必须准确且精确地固定在导向管内，这使得声波导的 构造不太容易。
另一种类型的声波导包括用于变换声辐射的波前的内部装置，该
声波导在美国专利申请No. 2003/0188920中进行了描述。特别地，在 该文档中，公开了一种声波导，其设有内部声学透镜，用于变换在波 导内传播的声辐射的波前。更具体地，声学透镜是由具有相对较小厚 度的多个横向板即薄板形成的，其可以将传播区域划分为多个声学路 径，所有路径都具有近似相同的长度。如果这样的横向板是通过例如 使用金属材料沿着声波导的剩余部分模制而成的，则该制造过程包含 了由于该板的相对较小的厚度而造成的缺陷。

发明内容
本发明的目标是提供一种声波导，其表示以上所述现有技术声波 导的替代品，同时允许利用特别简单和经济的过程来制造。
该目标可以利用如所附权利要求1大体限定的声波导而实现。根 据本发明的声波导的有利实施例被限定在所附的从属权利要求中。


通过参考而并非限定本发明的声波导的例子，根据本发明的声波 导的进一步的特征和优点从下面的描述将变得很明显，其中
图1示出根据本发明特定优选实施例的声波导的透视斜视图2示出根据图1的声波导的垂直截面图3更具体地示出图2中所示的截面的一部分；
图4示出表示图1的声波导上的实验测量结果的图；以及
图5示出包括两个图1中所示类型的声波导的电声系统。
在附图中，相同或相似的元件具有相同的参考数字。
具体实施例方式
参看附图，尤其是参看图1和2，通常，将根据本发明特定优选 实施例的声波导示出为1。优选地，但非限定性地，这样的波导被用在 声学扩散系统中，也就是所谓的"线性阵列"，且该波导的频率特性 具有约lkHz的下限截止频率。
声波导1具有内空主体2，提供有进口开口 3或进口，以及出口 开口4或出口。进口开口 3允许将声进入辐射耦合进到声波导中。在 特定优选实施例中，进口开口 3通常是圆形的开口，借助于在所示例 子中的圆形的凸缘，该进口开口 3可以优选地以可移除的方式操作连 接到声源(未示出)。例如，借助于凸缘6，例如，借助于螺丝钉，使 用在凸缘6中提供的相应孔7，可以将压縮驱动器操作连接到进口开口 3。在特定优选实施例中，进口开口 3是具有约25mm的直径的圆形开 □。
出口开口 4，在技术部分中也称为"出口"，允许耦合进所述波 导中的声辐射扩散到声波导2之外。所述出口开口 4的Y轴通常限定 了声辐射离开声波导1的传播方向。
在特别有利的实施例中，所述出口开口 4具有通常为矩形的形状， 或者类似"槽"的形状，并具有两个垂直主侧4a、 4c和两个水平辅侧 4b、 4d。优选地，主侧4a和4c具有的尺寸是辅侧4b、 4d尺寸的至少 三倍。更优选地，主侧4a、 4c比辅侧4b、 4d长至少四倍。
在示出的特定例子中，前板8环绕出口开口4，该前板8允许声 波导被固定到面板上，或者更优选地，被固定到通常称为"喇叭口" 的终端喇叭部分。如己知的，喇叭口的功能是影响声波导1的水平方 向性。
在特别有利的实施例中，如附图中所示，主垂直侧4a、 4c通常几
乎沿着前板8的整个垂直扩展而延伸。作为所示声波导1的一个合适
的例子，板8的高度约为110.6 mm，出口开口 4的主侧4a为ca. 102 mm 长，并且出口开口 4的辅侧4b为ca.25mm长(注意，相对于主侧4a 的比率为1:4)。
中空主体2在进口开口 3和出口开口 4之间限定了扩口声导管9， 其可以向出口开口 4传播通过开口 3接收到的声辐射。这个声导管9 在图2中示出，其中，以沿着包含图1的Y轴的垂直面的截面来示出 图1的声波导1。
在图中所示的特定优选实施例中，该扩口声导管9最初具有圆形 截面，该圆形界面逐渐地变为矩形。优选地，该扩口声导管9用于借 助于两个相对的壁(图1中，只示出了壁11)将圆形进口开口 3接合 到出口开口 4的主侧4a、 4c，其中两个相对的壁通常互相平行且优选 地接近进口开口3，略微向声导管9内部弯曲，以便提供轻微的阻塞。 而且，扩口声导管9用于借助于两个互相倾斜的壁12、 13将进口开口 3接合到出口开口 4的辅侧，其中这两个互相倾斜的壁12、 13在与开 口3相对的扩口区域之后，通常变得垂直于相对的平行壁11，相反壁 11被接合到出口开口 4的主侧4a和4c。
如图2所示，声导管9内的声波导1包括多个不连续元件， L,，..丄w，其可能干扰在声导管9内传播的声辐射。有利地，如图2所 示，多个声学不连续元件..丄w包括间隔开的管脚5的阵列，其相对 于声导管9横向地布置。
在本说明书中，短语"声学不连续元件"包括具有物理特征(形 状、尺寸、材料)的物体，这些物理特征允许该物体在被声导管9内 传播的声波撞到时修改所述声波的传播路径。
在特定优选实施例中，管脚5被分布在管脚的行Li，…Ln中。例 如，在图2中，可以注意到，管脚5沿着N行(本例中N二7)布置， 其中第一行L,包括九个管脚，第N行Ln (其是"退化"行)只包括一 个管脚。更优选地，管脚5的L,，..丄w行彼此平行。
在图2的特定优选实施例中，从进口开口 3向出口开口 4看去， 管脚行L,,..丄n包括数目增加的管脚5。
图3示出根据不同观察方向的图2中所示的截面的一部分，用来 更清楚地示出管脚5在行L,，..丄n中的排列的特定优选但非限定性的 示例。如该示例所示，属于一行(例如行L2)的管脚5相对于邻近行 的管脚5 (例如，相对于邻近行L2的行L3和Li的管脚)偏移。更优选 地，属于一行(例如L2)的管脚5相对于邻近行(例如，相对于邻近 于行L2的行L3和L,)的管脚5而交错。而且，有利地，在行L，，..丄n 中，行中的管脚5沿着所述行的轴的部分的尺寸Ap基本上等于邻近管 脚行的管脚之间的最小距离。
在有利的实施例中，管脚5具有由在两个顶点处相交的两个弧形 成的外轮廓。优选地，这样的管脚具有基本上为"杏仁"形状的横截 面。
管脚可以具有不同类型的形状例如，管脚可以具有圆形、椭圆 形或菱形的截面。
管脚5的排列可以被设计为使得管脚的阵列L,，..丄w限定在声导 管内部、在进口开口 3和出口开口 4之间的基本上相同长度的多个声 学路径。
要注意的是，由于由相同管脚提供的声学不连续性的存在，其中 布置有管脚阵列L,，..丄n的声导管9的区域可能接近于其中声波传播 速度小于在声导管的其他部分中的该声波的传播速度的声导管9的区
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域。优选地，这些速度之比在1.1到1.4之间。更优选地，在声导管的 剩余部分中的声波传播速度比阵列Lh ..丄N所占据的声导管的部分中
的传播速度快ca. 1.13倍。
实验测量结果证明，上述类型的管脚阵列可以在声导管内限定声 学透镜，尤其是能够将进入的球形声波波前(诸如由压縮驱动器作为 声辐射的输出)变换成基本上平面或圆柱形的波前的声学透镜。在任 何一种情况下，可以根据特定需要而提供形成声学透镜的管脚排列， 其使得在声导管9内传播的波前以不同于前面所述的特定类型的方式 进行变换。
参考图1和2，在特别有利的实施例中，声波导(1)的主体(2) 可以由两个通常为贝壳状的部分形成，这两个部分基本上相同并且彼 此连接。例如，这两个部分中的每一个基本上对应于图2的声波导1 的截面。在这种情况下，管脚5的每一个都可以由连接到所述部分之 一的第一管脚子部件和连接到所述部分的另一个的第二管脚子部件形 成。
这两个部分例如可以使用诸如轻型铝合金的金属材料使用模制而 形成。可选择地，所述部分是由模制塑料材料制成的。两个部分随后 可以通过例如使用固定装置而接合，或者可以被焊接或粘合在一起。 关于声波导的功能性，如果如上所述，每一个管脚都由两个管脚子部 件形成的话，甚至可能容忍在两个管脚子部件之间的小缝隙，以避免 对于用于制造这两个部分的非常精确的模制过程的需要。
实验测试显示出，从功能的观点来看，根据本发明的声波导提供 了上述现有技术波导的有效替代方案，同时只需要非常简单和经济的 制造过程，诸如对两个基本上相同的部件的模制及其后续的粘合。
图4示出了关于实验测量结果的图，该实验测量结果是在到达均
匀分布在声波导1的出口开口 4前面以及近场区域的八个不同点的声 波之间的最大相位之差(纵坐标，单位为度)，作为频率(横坐标，
单位为Hz)的函数。这样的测量结果表示由声波导1输出的波前的距 离平面性条件的偏差。从图4的曲线可以推知， 一直到15kHz，有可 能获得低于90。的最大相位差。还要注意，将最大相位约束在90。以 下的条件表示在线性阵列系统中使用声波导的要求之一。
最后，图5示出了电声系统30的例子，包括 -根据本发明的两个声波导1， -操作连接到各个声波导1的两个压縮驱动器31; -固定在声波导1的前侧的喇叭口 32。
电声系统30可以例如设有谐振箱，以便形成电声扩散器(可能包 括不同类型的附加喇叭)，用于线性阵列类型的扩散系统中。
为了满足偶然和特定的需要，本领域技术人员可以显然地引入对 上述声波导的各种修改和变化，其中，这些修改和变化都被包括在所 附权利要求所限定的保护范围中。
权利要求
1.一种声波导(1)，包括内空的主体(2)，提供有用于进入声辐射的开口(3)和用于扩散所述辐射到所述波导(1)之外的出口开口(4)，所述主体(2)限定扩口声导管(9)，用于在所述进口开口(3)和所述出口开口(4)之间传播所述声辐射，多个声学不连续元件(L1，...，LN)，提供在所述进口开口(3)和所述出口开口(4)之间的所述声导管(9)内，使得与在所述声导管(9)内传播的所述声辐射发生干扰，其特征在于所述多个声学不连续元件包括横贯所述声导管(9)的间隔开的管脚(5)的阵列。
2. 根据权利要求1所述的声波导(1)，其中，所述阵列包括沿 着管脚的行(Llv..，LN)分布的管脚(5)。
3. 根据权利要求2所述的声波导(1)，其中，所述管脚的行 (L!，…,Ln)互相平行。
4. 根据权利要求2或3所述的声波导(1)，其中，从所述进口 开口 (3)朝所述出口开口 (4)，所述管脚的行(L1;...，LN)的管脚(5)的数目在增加。
5. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，在 所述管脚的行(L,，...,Ln)中，属于一行的管脚(5)相对于属于邻近 行的管脚(5)偏移。
6. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，在 所述管脚的行(L,，...,Ln)中，属于一行的管脚(5)相对于属于邻近行的管脚(5)交错。
7. 根据权利要求6所述的声波导(1)，其中，行中管脚沿着所 述行的轴的部分的尺寸(Ap)基本上对应于在邻近行的管脚之间的最小距离(Ap)。
8. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，所 述管脚(5)具有由在两个顶点处相交的两个弧所形成的外轮廓。
9. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，所 述管脚(5)具有基本上为杏仁形状的横截面。
10. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1),其中，在 所述声导管(9)内的管脚的所述阵列在所述进口开口 (3)和所述出 口开口 (4)之间限定了具有基本上相等长度的多个声学路径。
11. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，里 面布置有所述阵列的所述声导管(9)的区域可能接近于这样的导管区 域在所述区域中的声波传播速度小于在所述声导管的剩余部分中的 所述声波的传播速度。
12. 根据权利要求11所述的声波导(1)，其中，在所述声导管 的所述剩余部分中的声波的传播速度与在里面布置有所述阵列的所述 区域中的所述声波的传播速度之间的比率在1.1到1.4之间。
13. 根据权利要求12所述的声波导，其中，所述比率约为1.13。
14. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，所 述管脚的阵列在所述声导管内限定声学透镜。
15. 根据权利要求14所述的声波导(1)，其中，所述声学透镜 将进入声辐射的球形波前变换成基本上平面的或圆柱形的波前。
16. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，所 述主体由两个互相连接且基本上相同的贝壳形部分形成。
17. 根据权利要求16所述的声波导(1)，其中，管脚(5)的每一个都由连接到所述部分之一的管脚子部件和连接到所述部分的另一 个的第二管脚子部件形成。
18. 根据前面权利要求中任意一项所述的声波导(1)，其中，所 述出口开口 (4)是矩形开口，包括两个辅侧(4b、 4d)和两个主侧(4a、 4c)，并且其中，所述管脚(5)垂直于所述主侧(4a、 4c)。
19. 根据权利要求18所述的声波导，其中，所述主体(2)包括 两个内部相对的壁(11)，其分别在所述出口开口 (4)附近，基本上 平坦且平行，并且被连接到所述主侧(4a、 4c)，而且其中，所述管脚 在所述内部相对的壁之间延伸且连接到所述内部相对的壁。
20. 包括电声换能器的电声系统，其特征在于，其包括根据前面 权利要求中任何一项所述的声波导(1)，所述声波导(1)具有操作 连接到所述电声换能器的所述进口开口 (3)。
21. "线性阵列"型声学扩散系统，包括多个声波导(1)，所述 多个声波导(1)垂直排列且根据权利要求1 19中任意一项而形成。
22. —种根据前面权利要求1~19中任意一项所述的声波导(1) 在"线性阵列"型声学扩散系统中的使用。
全文摘要
本发明公开一种声波导及包括该波导的电声系统。声波导(1)包括内空的主体(2)，提供有用于进入声辐射的开口(3)和用于扩散所述辐射到所述波导(1)之外的出口开口(4)，所述主体(2)限定扩口声导管(9)，用于在进口开口(3)和出口开口(4)之间传播所述声辐射；多个声学不连续元件(L₁，…，L_N)，提供在进口开口(3)和出口开口(4)之间的声导管(9)内，以致于与在声导管(9)内传播的所述声辐射发生干扰；其特征在于所述多个声学不连续元件包括横贯声导管(9)的间隔开的管脚(5)的阵列。
文档编号G10K11/00GK101192403SQ200710196619
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月29日 优先权日2006年11月30日
发明者罗伯托·马加洛蒂 申请人:B&C扬声器股份公司