声学结构和音响板的制作方法

本发明涉及具有腔体的声学结构，在所述腔体中传播声波。

背景技术：

声学结构的一个例子是扬声器的后腔室。在具有特定频率的声波在这种声学结构的腔体中传播的情况下，通过声波和限定腔体的壁表面上的反射波的重合产生驻波，由此造成对声学结构的频率特性干扰的风险。在驻波的频率落入扬声器的重现范围中(即通过输入扬声器的音频信号所代表的声音的频率下限和上限限定的频率范围)的情况下，与驻波频率相适应的波峰和波谷出现在本应是平坦的扬声器的频率特性中。有鉴于此，已经提出各种技术来抑制驻波引起的频率特性的干扰。例如，以下的非专利文献1和2，US专利No.4,127,751，和JP-56-140799A提出了这种技术。

非专利文献1和2公开了一种声学结构(具有作为扬声器的后腔室)，其是圆锥形管的形式，用于抑制声波的反射且因此抑制驻波的产生。声学结构形成为锥形管，以用于避免腔体中产生造成声阻抗突然改变的部分的目的，因为声波的反射会在声阻抗突然改变的那些部分处发生。US专利No.4,127,751和JP-56-140799A提出通过在声学结构的腔体中提供声音吸收装置而抑制驻波产生的技术。

非专利文献1：Bowers-Wilkins,于2015年4月21日访问,[在线],<URL:http://www.bowers-wilkins.jp/Discover/Discover/Technologies/nautilus-ta pering-tubes.html>

非专利文献2：:Norh,于2015年5月6日访问,[在线],<URL:http://www.norh.com/Norh_Loudspeakers/Technlogy.html>

专利文献US专利No.4,127,751

专利文献2：JP-56-140799A

专利文献3：JP-2014-175807A

技术实现要素：

在非专利文献1和2、US专利No.4,127,751和JP-56-140799A中公开的技术中，存在的风险是，在宽的频率范围内，声学结构或包括声学结构的声学设备的频率特性受到影响。进一步地，在非专利文献1和2、US专利No.4,127,751、和JP-56-140799A公开的技术中，难以仅控制具有特定频率的声波的传播，因为在声学结构的腔体中传播的所有频率的声波都受到影响。此外，非专利文献1和2中公开的技术不能抑制因壁表面上的反射波引起的驻波，因此怀疑是否能获得充分的效果。US专利No.4,127,751和JP-56-140799A公开的技术由于设置声音吸收装置而造成声学结构(或包括声学结构的声学设备)的制造成本增加。

本发明的一个方面涉及控制具有传播声波腔体的声学结构中驻波的产生的技术。

在本发明的一个方面中，声学结构限定传播声波的腔体，其中基本上与腔体中产生的驻波的波节或波腹位置对应的腔体第一部分具有的面积与除第一部分以外的腔体第二部分的面积不同，所述面积在与声波传播方向正交的平面上上。

在基本上与驻波(在腔体面积均匀时在腔体中产生)的波节位置对应的第一部分在所述平面上具有的面积比基本上与其他位置对应的腔体第二部分在所述平面上的面积小的情况下，即在声学结构具有在波节位置处直径减小的管状形状的情况下，对应于驻波的共振频率朝向低频侧移动。相反，在基本上与驻波波腹位置对应的腔体第一部分在所述平面具有的面积比基本上与其他位置对应的腔体第二部分在所述平面上的面积小的情况下，即在声学结构具有在波腹位置处直径减小的管状形状的情况下，对应于驻波的共振频率略微朝向高频侧移动。进一步地，在基本上与驻波波腹位置对应的腔体第一部分在所述平面上具有的面积比基本上与其他位置对应的腔体第二部分在所述平面上的面积大的情况下，即在声学结构具有在波腹位置处直径增加的管状形状的情况下，对应于驻波的共振频率略微朝向低频侧移动。换句话说，基本上与驻波(在腔体面积均匀时在腔体中产生)的波节或波腹的位置对应的腔体第一部分在所述平面上具有的面积不同于基本上与驻波的其他位置对应的第二部分在所述平面上的面积，使得腔体中产生的驻波的频率可被控制。

如上所述构造的声学结构可以形状如同管，且与声波传播方向正交的平面可以是与管轴线所延伸方向(即声学结构的长度方向)正交的平面。这是考虑了沿管轴线延伸方向(其可以被称为“管轴线方向”)产生的驻波主要影响由此构造的声学结构的频率特性这一情况。

在如上所述构造的声学结构中，基本上与驻波的波节位置对应的腔体第一部分在该平面上的面积可以比腔体第二部分在该平面上的面积更小。

在如上所述构造的声学结构中，声学结构可以包括开口管，所述开口管经由开口管的开口端部与腔体连通，且开口管可以具有基本上等于驻波半个波长整数倍的管长度，且开口管的开口端部可以位于基本上与驻波的波腹位置对应的腔体部分和基本上与驻波的波节位置对应的腔体部分中的至少一个处。这里，基本上与驻波的波节位置对应的腔体第一部分是如下限定的腔体部分。在驻波声压的一个波节位置被限定为参考位置的情况下，如上所述的第一部分是对应于以下位置之间的范围的腔体部分，所述位置是：从参考位置向前离开相对于驻波波长八分之一(1/8)的长度的位置；和从参考位置向后离开相对于驻波波长八分之一(1/8)的长度的位置。即第一部分是与等于驻波波长四分之一(1/4)的长度范围对应的腔体部分，波节的位置在该范围的中心。本申请人通过试验验证，只要第一部分在该范围中，则可以获得与在对应于驻波波节位置的腔体部分处所获得的效果相同的效果。对基本上与驻波的波腹位置对应的腔体第一部分来说正是这种情况。进一步地，实际上，开口管的管长度基本上等于驻波半个波长的整数倍。进一步地，在声学结构具有如上所述开口管的情况下，对驻波频率的如上所述控制效果与设置开口管的效果结合，由此确保更好的效果。对于设置开口管的效果，参考JP-2014-175807A。JP-2014-175807A的公开内容通过引用以其全部内容并入本文。

如上所述构造的声学结构可以包括每一个作为开口管的多个开口管，且多个开口管可以具有互相不同的管长度。根据声学结构，针对各种共振频率确保设置开口管的效果。在这方面，多个开口管中的至少两个可以具有互相相同的管长度。在这种结构中，共振频率更显著地朝向更低或更高的频率侧移动。如上所述构造的声学结构可以包括至少一个声音吸收装置，其填充以下空间中的至少一个，所述空间是：开口管中的空间；和腔体中的空间，以用于确保设置开口管的效果。在如上所述构造的声学结构中，开口管可以至少弯曲一次，用于形成尺寸紧凑的声学结构。

在本发明的另一方面中，在限定了传播声波的腔体的声学结构中，沿声波传播方向位于腔体相反端部之间的中间的腔体的中间部分具有的面积可以与从各自相反端部部分到中间部分范围内的两个部分每一个的面积不同，所述面积在与声波传播方向正交的平面上。也是在由此构造的声学结构中，腔体中产生的驻波频率是可控制的。

在本发明的再一方面中，在包括彼此并排设置的多个声学结构的音响板(acoustic panel)中，声学结构每一个可以限定传播声波的腔体，沿声波传播方向位于腔体相反端部之间的中间的腔体的中间部分具有的面积可以与从相应相反端部部分到中间部分范围内的两个部分每一个的面积不同，所述面积在与声波传播方向正交的平面上，且声学结构每一个可以在其侧表面上具有开口，腔体通过该开口与声学结构的外部连通。

在本发明的又一方面中，声学设备包括箱体；和扬声器，安装在箱体的前表面上，且包括：(a)驱动器，其配置为产生基于音频信号的声学振动；和(b)声学结构，其具有朝向驱动器背面打开的第一端和闭合的第二端，其中声学结构可以限定传播声波的腔体，且其中基本上与腔体中产生的驻波的波节或波腹位置对应的腔体第一部分具有的面积可以与除第一部分以外的腔体第二部分的面积不同，所述面积在与声波传播方向正交的平面上。也是在由此构造的声学结构中，腔体中产生的驻波频率是可控制的。

附图说明

在结合附图进行考虑时，通过阅读实施例的以下详细描述，可以更好地理解本发明的目的、特征、优点、技术和工业重要性，附图中:

图1A和1B是根据第一实施例的声学结构20A和包括声学结构20A的声学设备1A的视图；

图2A和2B是用于检查在声学结构20A的内部腔体中发生的共振现象的模型视图；

图3是显示了用于图2的模型的模拟结果的视图；

图4是用于解释以下量值之间关系的视图：共振频率的移位量和波峰值；和变窄部分的内部直径；

图5是用于解释以下量值之间关系的视图：共振频率的移位量和波峰值；和变窄部分的内部直径；

图6是显示了用于声学结构20A频率特性的模拟结果的视图；

图7A和7B是用于解释声学结构20A的一个例子的视图；

图8A是根据第二实施例的声学结构的视图，且图8B是显示了用于该声学结构频率特性的模拟结果的视图；

图9A是第二实施例声学结构的一个例子的视图，且图9B是显示了用于声学结构频率特性的模拟结果的视图；

图10是根据第三实施例的声学结构20C的视图；

图11是显示了用于声学结构20C频率特性的模拟结果的视图；

图12A-12C是根据第四实施例的声学结构20D和包括声学结构20D的声学设备1D的视图；

图13A-13C是用于解释修改实施例(1)的视图；

图14A-14F是用于解释修改实施例(2)的视图；

图15A和15B是用于解释修改实施例(3)的视图；

图16是用于了修改实施例(4)的视图；

图17是用于了修改实施例(5)的视图；

图18A-18C是用于解释修改实施例(6)的视图；和

图19A-19C是用于解释修改实施例(6)的视图。

具体实施方式

参考附图，下文将描述实施例。

第一实施例

图1A是声学设备1A的透视图，该声学设备包括根据第一实施例的声学结构20A。声学设备1A是三声道扬声器(three-way speaker)，其通过安装在箱体100的前表面上的低音扬声器101、中音扬声器102和高音扬声器103构成。对于三个扬声器来说独特的频率范围的音频信号分别被输入到声学设备1A的三个扬声器，即低音扬声器101、中音扬声器102、和高音扬声器103。就输入到三个扬声器每一个的音频信号的频率范围内的中心频率(center frequency)而言，低音扬声器101的中心频率是最低的，而高音扬声器103的中心频率是最高的。低音扬声器101的重现范围和中音扬声器102的重现范围可以部分重叠或可以不部分重叠。类似地，高音扬声器103的重现范围和中音扬声器102的重现范围可以部分重叠或可以不部分重叠。在本实施例中，中音扬声器102包括声学结构20A。在后文中，将详细描述中音扬声器102。

图1B是中音扬声器102的视图。如图1B所示，中音扬声器102包括驱动器10和声学结构20A。驱动器10是振动部分，其配置为基于从未示出的放大器给出的音频信号而产生声学振动。声学结构20A是所谓的后腔室且是中空构件，其具有大致管状的形状。声学结构20A的一个端部是开口端部，即朝向驱动器10的背面打开，而声学结构20A的另一端部210是闭合端部。即，声学结构20A是一端闭合的管。但是，在本实施例中，声学结构20A设置为使得其开口端部连接到驱动器10的背面，使得通过驱动器10的背面和声学结构20A限定两端闭合的管。

如图1B所示，声学结构20A在沿管轴线方向(即通过驱动器10产生的声波的传播方向)的其中央部分附近变窄，以便具有比其他部分更小的内部直径。即，对于本实施例的声学结构20A的内部腔体来说，在沿管轴线方向的中央部分附近的腔体部分(作为腔体第一部分的一个例子)在垂直于管轴线的平面上具有的横截面面积(即在该平面上的沿管轴线方向的中央部分附近的腔体部分的面积)比在该平面上腔体的其他部分(作为腔体第二部分的一个例子)的横截面面积(除了中央部分附近的部分以外的，在该平面上腔体其他部分的面积)更小。在本实施例中，中央部分附近的声学结构20A部分(即具有更小直径的部分)被称为变窄部分220。本实施例特征在于设置变窄部分220。

若没有变窄部分220，声学结构20A是一端闭合的具有基本上恒定的内部直径的管，而通过驱动器10的背面和声学结构20A限定具有基本上恒定内部直径的两端闭合的管。在这种情况下，通过驱动器10的振动产生的声波沿管轴线方向在声学结构20A的腔体中传播，且以根据声学结构20A的管长度的频率产生共振(即驻波)。在以下的描述中，波长为第n个最长的波长的驻波被称为“n阶驻波”(其中“n”为不小于1的自然数)。一阶驻波为波长基本上为声学结构20A管长度的二倍的驻波。在一阶驻波中，声压在声学结构20A的中央部分的附近几乎不变化，且一阶驻波成为中央部分附近的波节。在图1B中，在没有变窄部分220的声学结构20A的内部腔体中产生的一阶驻波通过虚线表示。在以下描述中，n阶驻波的频率被称为“n阶共振频率”。

本申请的发明人已经考虑到，通过在形状如同具有恒定内部直径的两端闭合管的声学结构中设置变窄部分，发生在声学结构的腔体中的共振现象从所谓的管共振发生改变，且其工作情况与亥姆霍兹共振相似(该现象在下文称为“向亥姆霍兹共振的改变”)，使得共振频率可被控制。进一步地，发明人已经通过模拟确认共振频率实际上是可控制的。本实施例的声学结构20A是基于以下的发现。在后文中，将详细描述通过发明人执行的模拟。

图2A示意性地显示了对应于形状如同两端闭合管的声学结构的模型(“模型A”)。图2B示意性地显示了对应于具有变窄部分的声学结构的模型(“模型B”)。如图2A所示，模型A是具有管长度2L0的两端闭合的管。在模型A中，在垂直于管轴线的平面上的腔体的截面是圆形的，在沿管轴线方向的任何位置处具有面积S0(作为第二面积的一个例子)。相反，模型B具有的形状通过在距离2LH上使得模型A的中央部分附近的一部分变窄而获得，且变窄部分(作为腔体第一部分的一个例子)为变窄部分220。即在模型B中，变窄部分设置在一阶驻波(其是在不设置变窄部分的情况下，即在管的内部直径恒定的情况下产生的)的波节的位置处。波节的位置对应于沿管轴线方向的中央部分附近。在模型B中，变窄部分处腔体的横截面为具有面积SH(S0>SH)的圆形。面积SH是第一面积的一个例子。

用于模型A的一阶共振频率ft通过以下表达式(1)表示，其中“c”代表声音速度。(其他表达式中也是如此。)

$f_t=\frac{c}{4L_0}\mathrm{.....}\left(1\right)$

模型B可以被认为是通过两个亥姆霍兹共振器形成，其在通过图2B中的虚线表示的平面P上彼此面对，每一个亥姆霍兹共振器具有颈部长度LH和容积V＝S0×(L0-LH)。在这种情况下，用于模型B的共振频率fH通过基于亥姆霍兹共振的理论等式的以下表达式(2)表示。在表达式(2)中，“π”表示圆周率，且“LH′”意味着包括管开口端部改正值的颈部长度值LH。(其他表达式中也是如此。)

$f_H=\frac{c}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{S_H}{{\mathrm{VL}}_H^{\&prime;}}}\mathrm{.....}\left(2\right)$

这里，研究了满足ft>fH的条件，即通过从管共振改变到亥姆霍兹共振而将一阶共振频率朝向低频侧移动的条件。通过将表达式(1)代入到ft>fH的左侧且将表达式(2)代入到ft>fH的右侧并将根号去除，获得以下表达式(3)。这里，表达式(3)的左侧的“aH”代表变窄部分220的半径(即πaH²＝SH)，且表达式(3)左侧的“a0”代表除了变窄部分220以外的其他部分的半径(即πa0²＝S0)。

${\left(\frac{a_H}{a_0}\right)}^2\&lt;\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2}{4}(1-\frac{L_H}{L_0})\frac{L_H^{\&prime;}}{L_0}\mathrm{.....}\left(3\right)$

在两个亥姆霍兹共振器如图2B所示彼此面对的情况下，不清楚值“LH′”变为何值。因此，在考虑最严格条件的情况下进行了以下研究，即在LH′＝LH的情况下。在aH/a0和LH/L0相等的情况下，如果在aH/a0＝LH/L0＝t时以下表达式4被满足，则表达式(3)总是成立。这里，表达式(4)中的“d”为以下表达式(5)中所示的值。进一步地，不管aH/a0和LH/L0是否相等，如果LH/L0＝1/2则在0<aH/a0<f(见表达式(6))时表达式(3)成立，且如果e(见表达式7)<LH/L0<d则在0<aH/a0<d(见表达式5)时表达式(3)成立。

0＜t＜d·····(4)

$d=\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2}{{\mathrm{\&pi;}}^2+4}\mathrm{.....}\left(5\right)$

$f=\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}\mathrm{.....}\left(6\right)$

$e=\frac{4}{{\mathrm{\&pi;}}^2+4}\mathrm{.....}\left(7\right)$

通过表达式(3)表示的条件通常被更多地研究，如下。“LH′”(其是包括开口端部修正值的颈部长度值LH)通常被以下表达式(8)表示。在存在挡板表面时，表达式(8)的右侧的“x”是表示开口端部改正值的参数且等于1.7(x＝1.7)。通过将表达式(8)代入到表达式(3)的右侧且用以下等式aH/a0＝t、LH/L0＝r、和u＝x(aH/L0)代替，则表达式(3)重新写为以下表达式(9)：

L′_H＝L_H+xa_H·····(8)

$t^2\&lt;\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2}{4}\{-{(r-\frac{1-u}{2})}^2+{\left(\frac{1+u}{2}\right)}^2\}\mathrm{.....}\left(9\right)$

这里，对于t≈1和r≈0的情况进行研究，即aH≈a0和LH≈0的情况，换句话说，通过使得直管中心部分附近的一部分变窄而形成变窄部分220的情况。通过将t＝1和r＝0代入表达式(9)且考虑u＝x(aH/L0)而重写表达式(9)，获得以下表达式(10)，且如果表达式(10)成立则表达式(3)也成立。表达式(10)左侧表示管半径a0对管长度L0的比。如从表达式(10)可见，应理解，如果管半径a0对管长度L0的比大于特定值(即表达式(10)右侧的值)，则满足通过表达式(3)表示的条件，即通过将管的中央部分略微变窄以便形成变窄部分220，共振频率可由于改变到亥姆霍兹共振而朝向低频侧移动。

$\frac{a_0}{L_0}\&gt;\frac{4}{{\mathrm{\&pi;}}^{2}x}\mathrm{.....}\left(10\right)$

图3是显示了模型A和模型B的频率特性的模拟结果的视图，其中L0和a0被确定为使得ft＝760Hz和使得表达式(10)被满足。在此模拟中，模型A和模型B具有224mm的管长度(即2×L0)。在模型B中，变窄部分220具有10mm的沿管轴线方向的长度(即2×LH)。在图3中，曲线GA表示模型A的频率特性，且曲线GB表示模型B的频率特性。如图3所示，在曲线GA中出现对应于模型A的一阶共振频率的约760Hz的波峰PA1，对应于模型A的二阶共振频率的约1520Hz的波峰PA2，和对应于模型A的三阶共振频率的约2280Hz的波峰PA3。相反，在曲线GB中，对应于波峰PA1的波峰PB1和对应于波峰PA3的波峰PB3两者朝向低频侧移动，且波峰PB1和PB3两者的波峰值降低。进一步地，对应于波峰PA2的波峰PB2朝向高频侧略微移动，且波峰PB2的波峰值略微增加。

在声学设备中发生的共振现象中，一阶共振现象通常对声学设备的频率特性有最大影响。如模拟结果所示，两端闭合管形式的声学结构被形成为满足表达式(10)表示的条件且变窄部分设置在一阶驻波的波节位置处，换句话说，是设置在基本上对应于波节位置的腔体第一部分处，由此一阶共振频率可移动到低频侧且其波峰值可降低。可知，可基于该效果而缓解因一阶共振现象造成的频率特性干扰。在模拟结果中，类似于一阶共振频率的改变也发生在三阶共振频率中。这是因为一阶驻波的波节位置也是三阶驻波的波节位置，且这种改变似乎是由于改变到亥姆霍兹共振造成的，如一阶共振现象中那样。

在二阶共振现象中发生与一阶共振现象中的改变不同的改变，因为一阶驻波中的波节位置是二阶驻波的波腹位置。鉴于共振频率朝向高频侧移动，可以认为在驻波的波腹位置(换句话说是在基本上对应于波腹位置的腔体第一部分处)设置变窄部分220相当于缩短管长度。因为这种改变是由于管长度的改变造成的，与由于改变到亥姆霍兹共振造成的移动量相比，似乎移动量更小。如从一阶共振频率的移动量与二阶共振频率的移动量之间的比较可以看到，通过在一阶驻波的波节位置处设置变窄部分220而对二阶共振频率造成的影响几乎是可以忽略的。

为了证实变窄部分220的尺寸减少对一阶共振频率的移动量和波峰值改变量的影响程度，发明人已经使用多个模型进行了与频率特性相关的模拟，所述模型具有互相不同的横截面面积，并且检查了以下量值之间的关系：变窄部分的横截面面积；和一阶共振频率朝向低频侧的移动量和一阶共振频率的波峰值。在该模拟中使用的多个模型是模型R10、R7、R5、R3和R1，它们的横截面面积按上述顺序变小。(在图4中，显示了模型R10、R7、R5和R1)。模拟使用的模型样式为包括在驱动器10中的隔膜后侧的空间(即图4所示的半圆空间)。该空间比后腔室更小，且模拟结果几乎不根据空间是否存在而改变。图5是显示了通过模拟获得的频率特性的视图。如图5所示，移动量变得更大且波峰值变得更低，变窄部分220的横截面面积减少。

基于如上所述的模拟结果构成根据本实施例的声学结构20A。图6是显示了在一种情况下的声学结构20A的频率特性的模拟结果视图，在该情况下声学结构20A不具有变窄部分220且声学结构20A被设计为使得一阶共振频率等于1kHz。图6中的曲线GA′表示声学结构20A不具有变窄部分220的情况下的频率特性，且曲线GB′表示声学结构20A的频率特性。如图6所示，应理解，由于设置变窄部分220，每一阶的共振频率移动，且每一阶的共振频率的波峰值改变，如模型B中那样。因此，在中音扬声器102的频率特性由于一阶驻波而受到干扰时，通过调整变窄部分220处的腔体横截面面积使得一阶共振频率朝向比中音扬声器102的频率范围的下限更低的低频侧移动，而可以避免频率特性的干扰在可听性方面变得明显。

已经针对一阶共振频率朝向低频侧移动的情况描述了本实施例，其中一阶共振频率是在没有变窄部分220的声学结构20A的腔体中产生的，即在声学结构形状如同一端闭合管且与驱动器10的背面构成两端闭合管的腔体中产生的。为了让二阶共振频率随一阶共振频率移动，另外设置了变窄部分220′(图7A)，使得每一个变窄部分220′位于二阶驻波的波节位置处，即在与声学结构的相反端部中的相应一个相距一距离的位置处，所述距离对应于声学结构长度的四分之一。在图7A中，在不设置变窄部分220、220′的情况下的二阶驻波通过虚线表示。除了变窄部分220外，通过提供变窄部分220′，二阶共振频率朝向低频侧移动，如图7B所示。

根据本实施例，因具有特定频率的驻波造成的频率特性的干扰被缓解，同时在具有声学结构20A的声学设备1的所有频率范围内防止频率特性被影响。而且，本实施例不另外要求声音吸收器等，避免增加声学结构20A(中音扬声器102)或包括声学结构20A的声学设备(包括中音扬声器102的声学设备1)的制造成本增加。尽管本发明的原理应用于本实施例中的中音扬声器102的后腔室，但是本发明的原理适用于低音扬声器101或高音扬声器103的后腔室。以下的第二和第三实施例就是这样的情况。

第二实施例

图8A显示了根据第二实施例的声学结构20B。如同声学结构20A，声学结构20B为中音扬声器等中的后腔室。然而，声学结构20B与声学结构20A的不同之处在于，一个端部210为开口端部，该端部与面对驱动器10的另一端部相反。因为远离驱动器10的端部210是开口端部，所以如果第一实施例中的中音扬声器102的声学结构20A被该实施例的声学结构替换，则一端闭合管通过驱动器10的背面和声学结构20B构成。

在没有变窄部分220的一端闭合管形式的声学结构的内部腔体中产生的一阶驻波中，波节的位置在声学结构的开口端部附近。在类似地产生的二阶驻波中，波节的位置朝向闭合端部的方向与开口端部相距相当于半个波长的距离。发明人通过模拟已经证实，通过在驻波的波节位置处设置变窄部分，对应于驻波的共振频率朝向形状如同一端闭合管的声学结构中的低频侧移动。图8A显示了第二实施例的声学结构20B，且图8B显示了形状如同一端闭合管的声学结构20B的频率特性的模拟结果，即显示了变窄部分220设置在形状如同一端闭合管的声学结构20B的、对应于一阶驻波波节的位置处(即声学结构开口端部附近的位置处)的情况下的频率特性结果。如图8A和8B所示，通过在形状如同一端闭合管的声学结构的位置处(对应于一阶驻波的波节)设置变窄部分220，一阶共振频率朝向低频侧移动。类似地，为了让二阶共振频率朝向低频侧移动，变窄部分220设置在朝向驱动器10的背面的方向与声学结构20B的端部210相距相当于半个波长的距离(即相当于声学结构的长度的三分之二(2/3)的距离)的位置处，如图9A所示。由此，二阶共振频率朝向低频侧移动，如图9B所示。

也是在该实施例中，因具有特定频率的驻波造成的频率特性的干扰被缓解，同时在具有后腔室等形式的声学结构的声学设备的所有频率范围内防止频率特性被影响。而且，该实施例不另外要求声音吸收器等，避免增加声学结构或包括该声学结构的声学设备的制造成本。

第三实施例

图10显示了根据第三实施例的声学结构20C。声学结构20C也是中音扬声器等中的后腔室。在图10中，与图1B中使用的附图标记相同的附图标记用于表示相应的部件。如图10所示，声学结构20C在声学结构20C(在如声学结构20A中那样不设置变窄部分220的情况下)的内部腔体中产生的一阶共振频率波节的位置处具有变窄部分220。如从图10和图1B之间的比较可见，声学结构20C与声学结构20A的不同之处在于，声学结构20C包括：开口管21、22，其每一个经由开口管21、22的第一和第二开口端部与声学结构20C的内部腔体连通；和声音吸收器23a-23f。

开口管21和开口管22具有相同的管长度，即等于一阶驻波的大致半个波长的整数倍。开口管21的第一开口端部21a基本上位于驻波波腹的位置处，且开口管21的第二开口端部21b基本上位于驻波波节的位置处。在开口管21中，声音吸收装置23a设置为填充开口管21中的至少一部分空间。类似地，开口管22的第一开口端部22a基本上位于驻波波腹的位置处，且开口管22的第二开口端部22b基本上位于驻波波节的位置处。在开口管22中，声音吸收装置23b设置为填充开口管22中的至少一部分空间。出于以下原因设置开口管21、22。

JP-2014-175807A描述了以下内容。在具有声波传播腔体的管状声学结构中，设置一些开口管，其每一个将腔体经由开口管的第一和第二开口端部连通且其每一个具有的管长度等于腔体中产生的驻波的半个波长的整数倍。在每一个开口管中，第一开口端部基本上位于驻波波腹的位置处，且第二开口端部基本上位于驻波波节的位置处。JP-2014-175807A描述了这种结构能缓解因驻波造成声学结构的频率特性中出现波峰和波谷。在本第三实施例中，通过将设置变窄部分220的效果和设置开口管21、22的效果(描述于JP-2014-175807A中)相结合，将开口管21、22设置在声学结构20C中以用于增强波峰和波谷的缓解效果。进一步地，声音吸收器23a、23b分别设置在开口管21、22中，用于进一步增强设置开口管21、22的效果。

图11显示了在声学结构20C不具有变窄部分220(即形状如同直管的声学结构具有开口管21、22和声音吸收器23a-23f)的情况下和在声学结构20C具有变窄部分220(即具有变窄部分220的声学结构具有开口管21、22和声音吸收器23a-23f)的情况下声学结构20C的频率特性的模拟结果。如从图11可见，与不设置变窄部分220的情况相比，通过设置变窄部分220，一阶共振频率朝向低频侧移动。在该实施例中，声音吸收器23a、23b设置在相应开口管21、22中，用于进一步增强通过开口管21、22获得的缓解波峰和波谷的效果。声音吸收装置可以设置在开口管21和22中的仅一个处，以便填充其中空间的至少一部分。声音吸收装置可以省略。类似地，可以省略任何或所有声音吸收器23c-23f。

第四实施例

图12显示了包括根据第四实施例的声学结构20D的声学设备1D。具体说，图12A是声学设备1D的透视图，图12B是沿图12A的线XX′截取的声学设备1D的截面图，即图12B显示了在包括线XX′且垂直于z轴线的平面上的截面，且图12C是沿图12A中的线YY′截取的截面图，即图12C显示了在包括线YY′且垂直于y轴线的平面上的截面。声学设备1D是音响板，其通过多个声学结构20D(在该实施例中是两个声学结构20D)构成，每一个声学结构具有中空正方形柱状形状和形成在其侧表面中的开口205。两个声学结构20D并排设置，使得相应两个声学结构20D的开口205朝向相同方向取向(例如沿在该实施例中的z轴线方向)。

在图12B中，开口205的位置通过虚线表示。每一个声学结构20D用作一端闭合管，该管中的开口205对应于开口端部。如从图12B和12C可见，每一个声学结构20D的内壁在与开口端部位置对应的、闭合端部附近的位置处突出，即，在声学结构20D的腔体中产生的一阶驻波的波腹位置处。该突出部分用作变窄部分220。因此，与不设置突出部分(即变窄部分220)的情况比较，声学结构20D中的一阶共振频率朝向高频侧移动。

也是在该实施例中，因具有特定频率的驻波造成的频率特性的干扰被缓解，同时在具有声学结构20D的声学设备1D的所有频率范围内防止频率特性受到影响。而且，该实施例不另外要求声音吸收器等，避免增加声学结构20D或包括声学结构20D的声学设备1D的制造成本。在该实施例的声学设备1D中，多个声学结构20D设置为使得其开口205朝向相同方向取向。声学设备1的声学结构20D的开口205不需要朝向相同方向取向。

其他实施例

应理解，所示实施例可以如下修改。

(1)在第一实施例中，经由变窄部分220彼此连通的空间形状和容积是相同的。空间的形状和容积可以不同，如图13A的声学结构20E1和图13B的声学结构20E2所示。甚至在这些结构中，也是通过改变到亥姆霍兹共振而将共振频率移动。由于向亥姆霍兹共振的改变形成的共振频率通过将声学结构认为是一种弹簧-质量系统来计算，其中经由变窄部分220彼此连通的空间相当于弹簧且变窄部分220中的空气相当于质量。经由变窄部分220彼此连通的空间的形状并不限于圆柱形形状，而可以是椭圆形状，如图13C的声学结构20E3所示。

(2)第一到第三实施例每一个中的变窄部分220可以修改为图14A-14C所示的。在图14A所示的声学结构20F1中，变窄部分220具有相对于管轴线方向倾斜的圆柱形形状。在图14B所示的声学结构20F2中，变窄部分220通过每一个具有小横截面面积的多个圆柱形部分构成。图14C所示的声学结构20F3构造为使得管的横截面面积从管的相反端部朝向一阶驻波波节位置逐渐减小。第四实施例中的变窄部分220可以如图14D-14F所示地修改，其中开口205的位置通过虚线表示。在图14D-14F中，变窄部分220设置在音响板的声学结构的开口205附近，即在一阶驻波节点的位置处。应注意，在第一到第三实施例每一个的声学结构中，变窄部分220可以通过设置图14D-14F所示的突出部形成。例如，这些声学结构可以如下形成。要通过将声学结构在包括管轴线的平面上分开而获得的两个分开的构件通过树脂等的注射模制形成并彼此连结。对于通过设置变窄部分而移动共振频率来说，变窄部分220可以具有任何形状且可以通过任何方法形成，只要腔体的横截面面积在与变窄部分220对应的位置处比在其他位置处更小即可。

(3)在所示的实施例中，通过在驻波波节位置处设置变窄部分，即通过与其他位置处的横截面面积相比将波节位置处的腔体横截面面积减少得更小，与管状声学结构的内部腔体中产生的驻波对应的共振频率朝向低频侧移动。在朝向低频侧移动的共振频率为偶数阶共振频率的情况下，与其他位置相比，通过增加与共振频率的驻波波腹对应的位置处的腔体横截面面积而确保相似优势。

图15A显示了两端闭合管形式的声学结构20G，所述声学结构20G具有突出部分230，所述突出部分设置在二阶驻波的波腹位置处，即在一阶驻波的波节位置。声学结构20G的腔体的横截面面积在突出部分230处比在其他位置处更大。图15B显示了声学结构20G的频率特性的模拟结果。如从图15B可见的，通过将突出部分230设置在如上所述的位置处，二阶共振频率略微朝向低频侧移动，而一阶共振频率几乎不移动。所示实施例和该修改实施例的模拟结果总结如下。在具有传播声波的腔体的管状声学结构中，通过与其他位置横截面面积相比减少在基本上对应于腔体中产生的驻波波节位置处的腔体的横截面面积，对应于驻波的共振频率可大程度地朝向低频侧移动。所述横截面面积在与声波传播路径相交的平面上。在声学结构中，通过与其他位置的横截面面积相比减少在基本上与腔体中产生的驻波波腹对应的位置处的在该平面上的腔体横截面面积，对应于驻波的共振频率可小程度地朝向高频侧移动。相反，通过与其他位置的横截面面积相比增加在基本上与驻波波腹对应的位置处的在该平面上的腔体横截面面积，共振频率可小程度地朝向低频侧移动。

在所示实施例中，本发明的原理应用于管状声学结构。本发明的原理适用于箱型声学结构，例如扬声器封壳，而不是管状声学结构。简要地说，只要声学结构具有传播声波的腔体即可，即只要声学结构具有通过构成声学结构的壁表面限定的空间即可，且只要通过振动构件等的振动产生的声波在声学结构的腔体中传播即可，通过将声学结构形成为使得在与声波传播方向正交的平面上的腔体横截面形状制造为在以下位置之间不同，则对应于驻波的共振频率可移动，所述位置是：基本上与驻波的波节或波腹位置对应的腔体位置；和腔体的其他位置。在所示实施例中，对应于沿管状声学结构的管轴线方向产生的驻波的共振频率移动。通过将声学结构形成为使得腔体的横截面面积制造为在以下位置之间不同，则对应于沿另一方向(例如与管轴线正交的方向)产生的驻波的共振频率可移动，所述位置是：基本上与驻波的波节或波腹的位置对应的腔体位置；和腔体的其他位置。简要地说，至少需要的是，在与产生要被控制的驻波的声波传播方向正交的平面上的腔体横截面面积制造为在以下位置之间不同：基本上与驻波的波节或波腹位置对应的腔体位置；和腔体的其他位置。

(4)在所示的第三实施例中，声学结构20C包括经由开口管21、22的第一和第二开口端部与声学结构20C的内部腔体连通的开口管21、22。声学结构20C可以仅包括一个开口管或可以包括三个或更多开口管。在所示的第三实施例中，开口管21和开口管22具有互相相同的管长度。开口管21和开口管22可以具有互相不同的管长度，如图16所示。即在声学结构20C包括多个开口管的情况下，开口管可以具有互相不同的管长度，但是每一个管长度等于腔体中产生的驻波的半个波长的整数倍。多个开口管中的至少两个可以具有互相相同的管长度。在声学结构20C的所有多个开口管具有互相相同的管长度情况下，可以进一步提高对声学结构20C的频率特性中出现的波峰和波谷(由于具有与开口管的管长度对应的频率的驻波造成)进行缓解的效果。在声学结构20C的开口管具有互相不同管长度情况的下，可以缓解由于具有与开口管的不同管长度对应的各种频率的驻波造成的波峰和波谷。

(5)在所示的第三实施例中，每一个开口管21、22弯曲两次，如图10所示。开口管21和开口管22中的至少一个可以弯曲三次或更多次，或可以仅弯曲一次。在图17所示声学结构20C的中，开口管21、22每一个弯曲五次。在开口管21、22弯曲至少一次的情况下，声学结构尺寸紧凑，使得声学结构可以以高效率安装在声学设备中。开口管21和开口管22以互相相同或不同的次数弯曲。

开口管21、22不是必须弯曲。在这种情况下，开口管21、22经由开口管21、22的第一开口端部和第二开口端部中的仅一个与内部腔体连通。也是在这种情况下，可以缓解因内部腔体中产生的驻波造成的声学结构20C的频率特性中出现的波峰和波谷。开口管21和开口管22中的仅一个可以经由第一开口端部或第二开口端部中的仅一个与内部腔体连通。

(6)所示第三实施例可以与所示第二实施例或所示第四实施例组合。在第三实施例和第四实施例组合的结构中，开口管21、22可以嵌入在声学结构20D的壁表面中，如图18A-18C所示，或开口管21、22可以如图19A-19C所示设置。