专利名称：装有扬声器的乐器的制作方法
技术领域：
本发明涉及乐器，且尤其涉及装有扬声器的电子键盘乐器。
从GB-A-2262861中建议的一种板式扬声器可知，该扬声器包括一个谐振多模辐射器元件，它是由两个表层材料形成的单一夹板，该板具有横向蜂窝状结构的间隔芯子，其中该板是使在所有方向上的抗弯强度(B)与每单位面积(μ)上的面板质量的立方幂之比至少为10；一个固定装置，它以一种自由无阻尼方式支撑该面板或将该面板粘贴到一支撑体；及一个耦合到该板上的机电驱动装置，用于响应扬声器工作频带范围内的电输入信号以在辐射器板上激起多模谐振。
本发明的实施例使用的构件的特性、结构和配置可一般地和/或特殊地通过执行与本发明同期提出的PCT申请第(我们的案号为P.5711)号的内容而获得。这些构件因而具有通过工作区域中的偏转波来保持和传播输入的振动能的能力，该工作区域厚度的横向扩展经常但不是必需到这些构件的边缘；这些构件构造成具有或没有抗弯强度的各向异性，以使谐振式振动分量在所述的区域中分布，有益于同周围空气声耦合；并且在所述的区域中有为换能器装置预定的优选位置或场所，特别是其可操作有源或移动部件，该换能器装置与所述的区域中的声音振动、活动及相应于这样的振动活动的声音成份信号密切相关，该信号通常是电信号。对这些组件的使用在与本发明同期提出的国际专利申请号第(我方案号为P.5711)中公开，这些组件或者是在例如用于混响或用于声滤波或用于声学“发声(Voicing)”于一空间或场所内的无换能器装置的“无源”声学设备中，或者是在具有换能器装置的“有源”声学设备中，例如在声源或扬声器被提供有将被转换成所述声音的输入信号时的相当宽的范围内，或者在例如麦克风被暴露于将被转换成其它信号的声音时。
本发明尤其涉及装有诸如扬声器形式的有源声器件的电子键盘乐器。
上面的构件这里称为分布模式辐射器并具有上面的PCT申请和/或其它在此特别提供的特征。
本发明是一种有键盘的电子乐器，其特征在于，一扬声器包括分布模式声辐射器和完全地且独占地安装在辐射器上的换能器从而使辐射器振动以使其产生谐振。
辐射器可以包括一个具有由一对高模表层所夹的蜂窝状芯子的刚性轻质面板，在面板周围围绕着一框架并且有一弹性悬架支持框架上的面板。
电子乐器可以带有支持地面上的乐器的各腿，并且辐射器安装在乐器的底座上。扬声器的位置使得辐射器大体上垂直设置。
框架可以构成乐器的地面支撑体。
以实施例方式结合附图对本发明进行说明，其中
图1显示的是与本发明一起提出的国际申请第(我们的案号为P.5711)号的发明中所说明和要求的分布模式扬声器的图；图2a是图1沿A-A线得到的局部截面图；图2b是图2a中所示的那种分布模式辐射器放大的剖视图并显示了两可替换的结构；图3是按照本发明所述的键盘电子乐器的第一实施例的立体图；图4是图3乐器的下侧平面图；图5是图3和图4乐器的局部剖视图；及图6是按照本发明所述乐器的第二个实施例的立体图。
参照附图中的图1，其中显示了一个与本发明一起提出的国际申请第(我们的案号为P.5711)号的发明中所说明和要求的类型的面板型扬声器81，其包括带有弹性悬架37的矩形框架1，该弹性悬架3围绕矩形框架1的内缘并支持着一分布模式声辐射面板2。诸如参照与本发明一起提出的国际申请第(我们的案号为P.5683/4/5)号中详细描述的换能器9，整个地且独占地安装在面板2上的由x和y限定的预定方位，其方位的位置按与此同期提出的国际申请第(我们的案号为P.5711)号的说明进行计算，以将偏转波发射到面板中使面板谐振来辐射一声音输出。
换能器9通过一个由导体28连接到换能器上的诸如音频放大器的信号放大器10驱动。放大器负载和功率需求完全可以是标准的，类似于通常的锥型扬声器，在室内加载的条件下灵敏度是86-88dB/watt级。放大器负载阻抗大体为6欧姆，功率处理为28-80瓦特。其中面板芯子和/或表层由金属制成，可用作换能器的散热器，将换能器的发动机线圈的热量散去从而提高功率处理能力。
图2a和2b是图1的扬声器(81)的局部典型的剖视图。图2a显示了框架1、围绕器件3和面板2通过各自的粘合剂胶粘接头20连接在一起，合适的框架材料包括轻质框架，例如由诸如铝合金的挤压金属或塑料制成的画框。合适的围绕物材料包括诸如泡沫橡胶和泡沫塑料的弹性材料。适合接头20的粘合剂包括环氧树脂、丙烯酸和腈基-丙烯酸脂等粘合剂。
图2b是一比例放大的图，图中所示面板2是一个刚性轻质面板，其具有诸如刚性塑料泡沫97所制成的芯，该刚性塑料泡沫例如是交联聚氯乙烯或蜂窝状基体98即金属薄片、塑料或类似物制成的格块结构，其每个单元横向延伸到面板的面上，并且由诸如纸、卡片、塑料或金属薄片或薄板制成的对置表层21所覆盖。其中表层可由塑料制成，也可以用诸如碳、玻璃、Kevlar(商品名，聚芳酰胺纤维)(RTM)或类似的纤维以一种熟知的方式来使其自身增强以提高它们的模量。
展望的表层材料和增强物因而包括碳、玻璃、Kevlar(商品名，聚芳酰胺纤维)(RTM)、Nomex(商品名，聚芳酰胺)(RTM)即aramid(芳香胺)等各种层和编织构造的纤维；以及纸、粘合纸层、芯子、三聚氰酰胺和各种高模的合成塑料膜，例如Mylar(商品名，聚对苯二甲酸乙二酯薄膜)(RTM)、Kaptan(商品名，聚酰亚胺薄膜)(RTM)、聚碳酸脂、酚醛、聚酯或相关的塑料、纤维增强塑料等，以及金属薄板或箔。对液晶聚合物热塑塑料的维克特拉等级(Vectragrade)的调查表明它们对于达到直径30cm的超薄性外层或更小尺寸的表层的注模是有用的。这种材料本身在注入方向上形成定向的晶体结构，该方向是将高频能量从驱动点很好地传播到面板边缘的优选方位。
另外的用于这种和其它热塑塑料的模制方法允许模制工具带有诸如沟槽或圆环的定位和对准部件，以用于对换能器部分例如电机线圈和磁悬挂部分进行精确定位。另外对于一些较弱的芯子材料，据计算局部地增加表层厚度，例如在达到换能器直径的150％的一定区域或环上是有利的，以增强那块区域并有利于将振动能耦合到面板中。通过这种方式用较软的泡沫材料，高频响应将会得到改善。
所设想的芯层材料包括铝合金薄板或箔，或Kevlar(RTM)、Nomex(RTM)、平滑的或粘合的纸、和各种合成塑料膜以及多孔的或泡沫的塑料或浆状材料，甚至气凝胶金属(如果是合适的低密度的)等制成的蜂窝状或槽纹结构。一些合适的芯层材料在其制造过程中有效地展示了其有用的自生表层和/或别的在表层间无夹层结构时具有足够的内在刚度。一种高性能的蜂窝状芯子材料以其商标名‘Rohacell’著称，它可用作辐射器面板并且无表层。从实际的方面讲，其目的在于适合于特别的用途的整体轻巧性和强度，特别是包括芯子和表层的最佳组成和它们之间的过渡。
几种用于面板的优选成份使用金属和金属合金表层，或另外采用碳纤维增强物。所有这些以及具有合金气凝胶或金属蜂窝状芯子的设计，实质上都有射频筛选特征，该特征在一些EMC(电子测量控制)应用中是很重要的。通常的面板或锥形扬声器没有固有的EMC筛选能力。
另外，优选型的压电动态换能器有可忽略的电磁辐射或漏磁场。除非采用特别的补偿抵消措施，通常的扬声器有一个达到1米距离的大磁场。
在应用中保持筛选很重要的地方，可以在适当的DML板的传导部分上做电连接或在边缘上安装一种导电泡沫或类似的界面。
悬架3可以阻尼面板2的边缘以防该板的过度边缘运动。另外或可替换地，可采用进一步的阻尼，诸如象补丁一样粘接到板上选中的位置以阻尼过度运动从而使谐振在板上均匀分布。该补丁可以是沥青基材料制成，如同在通常的扬声器盒中所使用的一样，或者可以由弹性或刚性聚合物薄片材料制成。一些材料，特别是纸和卡片及一些芯子可有自阻尼能力，在需要情况下通过采用弹性设置粘合剂而非刚性设置的粘合剂来增加面板构造中的阻尼。
有效的所述可选阻尼包括对含有永久性与该面板连接的装置的薄板材料的该面板的特别的应用。边缘和边角对板的主要且分散较少的低频振动模式而言是特别重要的。尽管其边角可能经常相对地自由，但阻尼装置的边缘固定有利于使一块板与所述薄板材料完全适合，比如希望扩展到低频运行。粘着物可以用粘合剂或自粘材料。其他有效阻尼形式，特别对于更精细的效果和/或中、高频，可以通过将合适的物质或将物质固接到薄板材料上所述区域中预定有效的中央局部位置上。
如上所述的声面板是双向的。从后面发出的声能同前面发出的声能在相位上并没有很强的关系。结果是有利于房间中的声功率能整个叠加、声能的均一频率分布、减少了反射和驻波效果，并且有利于再现的声唱片中的优质地再现自然空间和环境。
尽管从声板发出的辐射主要是非定向的，与信息相关的相位的百分比随偏轴(off axis)增加。为了改善仿真立体声图像的振源，扬声器的放置，同图画一样，处在通常人站立的高度，对提供适度的偏轴有利，使通常坐着的听者获得最佳的立体效果。同样，有关于听者的三角形左/右几何图形提供了进一步的角度分量。好的立体声就是这样获得的。
同通常的扬声器再现相比，还有针对一群听者的优点。声面板声音辐射的固有分散性质使得声量并不遵守对等效点声源的距离的平方反比律。因为随距离减少的强度远小于由平方反比律所预测的强度，所以对于偏离中心和位置不好的听者来说，面板扬声器同通常的扬声器相比其强度场增进了更良好的立体声效果。这是因为偏离中心的听者不会遇到由于较靠近扬声器而遭受的双重问题首先附近的扬声器响度大大增加，然后较远的扬声器的响度相应减小。
平面、轻质的板式扬声器的另一优点是，它外观美丽，具有好的音质并且只需要一个换能器以及从各面板振动膜发出的全音域没有交叉重叠。
图3、4和5描述了一种诸如钢琴的电子键盘乐器137，它包括有支持在与地连接的脚139上的主体138。主体138上形成有用于演奏的一块键盘140。
在通常的样式中，该乐器提供了连接到键上的信号发生器并提供了驱动扬声器的信号放大器。在本实施例中，扬声器包含有图1和图2中所示的那种分布模式声辐射器81，其包括一刚性轻质的长方形板2，该面板2由框架1的边缘固定，该框架1内置有弹性悬架3，面板2由换能器9来驱动，上述全部参照图1和图2来说明。如图所示，扬声器81形成了主体138的基本部分。
图6显示了一种电子键盘乐器137，它类似于图3到图5的带有含键盘140的主体138的那种乐器。该主体由前腿141支撑且具有面板型扬声器81以形成乐器的背部支撑。
扬声器81包括一刚性轻质分布模式声辐射器面板2，该面板通过其周边环绕诸如由泡沫橡胶制成的弹性悬架3来设置，该悬架支持在诸如由中等密度纤维板制成的隔板状框架6中。换能器9连接在面板2上以将偏转波发射到面板中从而使面板谐振来产生一声音输出。该种装配就是图1和图2中所示的那种类型。换能器9由放大器(未示出)来驱动，连接该放大器以接收在通常传统方式中按下键盘的按键所产生的信号。
权利要求
1.一种带有键盘的电子乐器，其特征在于，一扬声器包括分布模式声辐射器和完全地且独占地安装在辐射器上的换能器从而使辐射器振动以使其产生谐振。
2.按照权利要求1所述的电子乐器，其特征在于，辐射器包括一个带有蜂窝状芯子的刚性轻质面板，该芯子由一对高模表层所夹。
3.按照权利要求2所述的电子乐器，其特征在于，一框架环绕所述面板。
4.按照权利要求3所述的电子乐器，其特征在于，一弹性悬架支撑所述面板在框架上。
5.按照前面任意权利要求所述的电子乐器，其特征在于，各腿支持着乐器在地面上，并且辐射器安装在乐器底座上。
6.按照权利要求5所述的电子乐器，其特征在于，扬声器处于使得辐射器基本上垂直设置的位置。
7.按照权利要求6所述的电子乐器，其特征在于，所述框架形成乐器的地面支持体。
全文摘要
一种带键盘(140)的电子乐器(137),其特征在于,一扬声器(81)包括分布模式声辐射器(2)和完全地且独占地安装在辐射器上的换能器(9)从而使辐射振动以使其产生谐振。
文档编号H04R7/00GK1194763SQ9619663
公开日1998年9月30日 申请日期1996年9月2日 优先权日1996年9月2日
发明者亨利·阿兹玛, 马丁·科洛姆斯, 尼尔·哈里斯 申请人:新型转换器有限公司