专利名称：板式扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及扬声器，尤其涉及含有板式声发射元件的扬声器。
在GB-A-2262861中提出了一种板式扬声器，它包括一个谐振多模式发射器元件，它是由两种表层材料制成并有横向蜂窝结构的间隔芯的单元夹层板，其中板是这样的，它在所有方向上的弯曲强度(B)相对于每单位表面积的板质量(μ)的立方之比至少为10；一个安装装置，它支持该板或以一种自由无阻尼方式连接到该板上一支持主体架；及一个耦合到该板上的机电式驱动装置，它用于响应扬声器工作频带中的电输入以在发射板中激励多模式谐振。
本发明的实施例使用其特性、结构和配置可一般地和/或特殊地通过履行与此同期的我们的待审的PCT申请号(我们的案号为P.5711)的讲授而获得的元件。这样的元件因而有能力通过在沿厚度的横向通常(但不必)延伸到元件边缘的操作区域中弯曲波来保持和传播输入的振动能；用或不用弯曲强度的各向异性制成，具有在所述的区域中分布并有益于声同周围空气耦合的谐振模式振动部件；并且在所述的区域中具有预定的优选位置或场所，该位置或场所用于换能器装置，特别是它的有效有源或运动零件，该零件对于所述的区域中的声振动活动及相应于这样的振动活动的声含量的信号，通常是电信号来说是有效的。在与此同期的待审的国际申请号(我们的卷号为P.5711)中展望了这样的元件作为或在无换能器装置的“无源”声器件中的应用，诸如用于混响或用于声过滤或用于对一空间声“调整”(voicing)的声器件；及用于带有换能器装置的“有源”声器件中，诸如用于当提供将被转换成所述声音的输入信号时相当大范围的声源或扬声器中，或用于诸如当暴露于将被转换成别的信号的声音下的麦克风中。
本发明尤其涉及扬声器形式的有源声器件。上面的元件这里称为分布式声发射器并打算作为上述的PCT申请和/或其它在此特别提供的特征。
根据本发明的一种板式扬声器包括分布式发射器；第一换能器，安装在发射器上，用于激励发射器中的分布式谐振，其特征是，还连接一第二换能器，使发射器振动。第一、二换能器可在不同的频率范围下工作。其中之一可以是电磁式，其中之一可以是压电式。
板式扬声器可以是安装在第一发射器上或其中的一第二分布式声发射器，一弹性悬架连接地一、二发射器，第一换能器完全并专门地安装在第一发射器上，第二换能器完全并专门地安装在第二发射器上。第二发射器可安装在第一发射器的一个孔中。
通过举例方式参考附图对本发明加以图解说明，其中
图1是显示我们的与此同期的共同待审的国际申请号…(我们的案号为P.5711)中所说明和要求保护的分布式扬声器的简图；图2a是沿图1A-A线所取的局部截面图；图2b是图2a中所示的分布式发射器放大的剖视图，显示了两种可替的结构；图3是按照本发明的分布式扬声器的第一实施例的简图；图4是按照本发明的分布式扬声器的第二实施例的示意图；图5是按照本发明的分布式扬声器的第三实施例的示意图；图6是按照本发明的分布式扬声器的第四实施例的示意图；及图7是一换能器的示意图。
参照附图中的图1，显示了一个在与此同期的我们的共同待审的国际申请号(我们的案号为P.5711)中所说明和要求的板式扬声器81，它包括带有弹性悬架3的长方形框架1，所述悬架围绕其内周支撑着一分布式声发射板2。诸如参照与此同期的我们的待审的国际申请号(我们的案号为P.56831415)中详细说明的换能器9，完整地且独占地安装在板2上或其中由x和y限定的预定方位，其方位的位置按与此同期的我们的待审的国际申请号(我们的案号为P.5711)中说明的计算，以发射弯曲波到板中，使板谐振来发射一声输出。
换能器9由一个通过导体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。放大器的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其灵敏度级是86-88dB/watt。放大器负载阻抗大体为6ohms，功率处理为20-80watts。其中板芯和/或表层由金属制成，它们可以为换能器起散热器的作用，将换能器的电机线圈的热量散去并因此改善功率处理。
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、围绕物3和板2通过各自的胶粘接头20连接在一起。合适的框架材料包含轻重量框架，例如由诸如铝合金的挤压金属或塑料制成的像框架。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。合适的接头20的粘胶包括环氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘胶。
图2b在放大的比例上说明了板2是一个具有诸如刚性塑料泡沫97所制成的芯22的刚性轻重量板，该刚性塑料泡沫例如是交链聚氯乙烯或金属箔、塑料或类似物制成的网格状基体98，其小室横向延伸到板平面，并且由诸如纸、卡、塑料或金属箔或薄板所制成的对立的表层21所围。其中表层由塑料制成时，可以由用诸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或类似的纤维以一种熟知的方式来增强以提高它们的模量。
可展望的表层层材料和增强物包括纸、粘合纸层、三聚氰胶以及诸如聚酯薄膜、卡普顿、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相关的塑料、纤维增强塑料等以及金属薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)、Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各种捻线(lays)和织物状的纤维。对液晶聚合物热塑塑料的Vectra级的调查表明它们对于注塑诸如直径30cm以下的超薄性表层或更小尺寸的表层是有用的。这种材料在喷射的方向上自身形成了一个定向的晶体结构，该定向是将高频能量从驱动点很好地传播到板周围的优选方位。
附加的这种和其它热塑塑料的注塑使注塑模具具有诸如沟槽或环的定位和套准特征，用以精确定位诸如电机线圈和磁体悬架的换能器部件。附加的一些较弱的芯材料据计算有利于增加诸如达到换能器直径的150％的区域或环形中局部的表层厚度，增强那块区域并有利于将振动能耦合到板中。高频率响应将会通过这种装置用较软的泡沫材料加以改善。
可展望的芯层材料既包括发泡塑料或泡沫塑料或纸浆材料，甚至于如果是合适的低密度的气溶胶金属，又包括制造的网格状或波纹状铝合金薄板或箔，或Kevlar(RTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的纸、及各种合成塑料膜。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/或具有天然的足够的强度以用于无迭片的表层层间。已知的一种高性能的网格状芯材料其商标名为‘Rohacell’，它可用作发射板并且无表层。从实际的方面讲，其目的是获得适合于特别的用途的全面的光洁度和强度，特别是包括芯和表层层的最佳成分和它们之间的传导。
一些用于板的优选配方使用金属和金属合金表层，或可替为碳纤维增强物。所有这些，以及合金气溶胶或金属网格状芯的设计，都将有实际的射频屏蔽特征，该特征在一些EMC应用中是重要的。通常的板或锥形扬声器没有固有的EMC屏蔽能力。
另外，优选的压电动态换能器有可忽略的电磁发射或漏磁场。通常的扬声器有一个大的磁场，若非采用特别的补偿对策将达到1米的距离。
在应用中需保持屏蔽的部位，可以为适当的DML板的传导部分制造一个电接插件或可在安装边缘时使用一种电传导泡沫或类似的连接体。
悬架3可以阻尼板2的边缘以防该板过多的边缘运动。可附加或替换采用其它阻尼，诸如接线，可连接到板中选好的位置来阻尼过多的运动以利于板上的均匀谐振。该接线可以是沥青基地材料制成，如同在通常的扬声器壳体中所使用的一样，或者可以由弹性或刚性聚合薄板材料制成。一些材料，特别是纸和卡及一些芯可以自阻尼，如果需要，可通过使用弹性装配粘胶而非刚性装配粘胶在板的机构中增加阻尼。
有效的所述的可选择阻尼包括对板以及永久性与其连接的装置的薄板材料的特别的应用。边缘和角对主要的且少量分散的其板的低频振动模式是特别有意义的。阻尼装置的沿边固定有利于产生一块其所述的薄板材料完全装好框架的板，尽管其角可能会经常相对地自由，比如为了所需的低频工作。连接物可以用粘胶或自粘材料。别的有用的阻尼形式，特别地在更精细的效果和/或中频和高频方面，可以借助合适的物质或固接到薄板材料上所述区域中预定有效的中央的局部位置上的物质。
象上面所说明的声板是双向的。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。结果是有利于声功率在该房间中全面累加、等频率的声能的传播、减少了反射和驻波效果并且有利于在重放声记录中优质地再现自然空间和环境。
尽管从声板发出的发射主要是无定向的，与相位相关的信息的百分比轴外增加。因为假想立体图象的改善后的焦点、扬声器的方位，同图画一样，在通常人直立时的高度上，因而提供有利的适度的轴外方位，为通常坐着的听众提供最佳的立体效果。同样，相对于听众的三角形左/右几何图形提供了另一角分量。好的立体声就是这样获得的。
同通常的扬声器再现相比，本发明还有针对一群听众的优点。声板声音发射的内在传播特性给予了它一个并不遵守相同点源的距离平方反比律的声量。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，结果对于偏离中心和位置不好的听者来说，板扬声器同通常的扬声器相比其强度场增进了一更优良的立体声效果。这是因为偏离中心的听者并不会由于接近于附近的扬声器而遭受双重问题；首先附近的扬声器的响度大大增加，然后较远的扬声器的响度相应减小。
平板状的、轻重量的板式扬声器也具有优点，它在视觉上吸引人，具有好的声音品质并且只需要一个换能器以及从每个板膜发出的全音域声音没有重叠。
图3示出了一种与图1和图2所示的扬声器总体上相似的扬声器，其中，分布式板2的边界内形成一大致矩形孔82，孔中安装了一第二分布式省发射板4，位于两板之间有一弹性悬架3。板4的结构与板2相同，如带有分开表层21的中央芯部22。板4由完全并独占地安装其上或其中预定位置处的换能器9驱动产生高频声输出，而板2由单独的换能器9驱动产生低频声输出。因此，扬声器能容易的覆盖整个声谱。如果板材衰减高频而造成损耗，那么这种结构就很有用。可在每个或一个板上安装不只一个换能器以改进性能。
图4示出了分布式板2，如图1和图2所示的那种，如何被一对换能器70，71驱动而谐振。小些的换能器70是一种高频压电换能器，如图7所示的那种；大些的换能器71是一种电动的，如申请人的同时待审的国际申请(卷号P5683/4/5〕中所示的那种。
换能器70，71由与其并联的放大器驱动，鉴于压电换能器的高电压要求，在其线路上插入一升压变压器72和匹配电阻73。可设置一个以上的换能器70或换能器71，以改进性能。
图5示出了根据本发明的分布式板2，如图1和图2所示的那种，如何被一对换能器70，74驱动。换能器70是一种高频压电换能器，如图7所示的那种；换能器74是一种低频压电换能器，如申请人的同时待审的国际申请(卷号P5684〕中所示的那种。标号75表示换能器74加质量配重以增加其惯性。换能器70，74由与其并联的放大器10驱动，其间有电阻78以形成分频网络。按需要，可设置一个以上的换能器70和/或换能器74，以改进性能。
图6示出了根据本发明的分布式板2，如图1和图2所示的那种，如何被一对换能器68，69驱动。换能器68，69是电动换能器，如申请人同时待审的国际申请(卷号P.5683/4/5〕所示的那种。
换能器68为高频驱动器，具有小电感；换能器69为低频驱动器，具有大电感。
换能器68、69放大器10并联驱动，在换能器68的线路上有用作分频器的电容77，以通过大部分的高频信号并传给换能器68。按需要，可设置一个以上的换能器68和/或换能器69，以改进性能。
图7示出了一种用于分布式板2的换能器9，其为安装在如黄铜等圆盘上的晶状压电弯曲器27，并通过例如粘结剂20粘结到板2的一个面上。在工作中，声信号经导线28加到换能器9上，使压电圆盘27弯曲，而造成板2局部弹性变形，向板内发射弯曲波。
权利要求
1.一种板式扬声器，包括分布式声发射器和安装在发射器上用以激励发射器中的分布式谐振的第一换能器，其特征为连接有第二换能器以使发射器振动。
2.按照权利要求1所述的板式扬声器，其特征在于，所述第一、二换能器用于在不同的频率范围内工作。
3.按照权利要求1或2所述的板式扬声器，其特征在于，所述发射器包括一刚性轻板，在其表层间夹有多孔的芯。
4.按照权利要求3所述的板式扬声器，其特征在于，一框架支承所述板，所述板经一弹性悬架连接到所述框架。
5.按照权利要求4所述的板式扬声器，其特征在于，所述框架包围着所述板，并且所述悬架连接在所述板的边缘。
6.按照上述任一权利要求所述的板式扬声器，其特征在于，所述所述第一、二换能器完全并独占地安装在所述发射器上。
7.按照上述任一权利要求所述的板式扬声器，其特征在于，所述换能器之一为电磁式。
8.按照权利要求7所述的板式扬声器，其特征在于，所述换能器之一为压电式。
9.按照上述任一权利要求所述的板式扬声器，其特征在于，一第二分布式声发射器安装在所述第一声发射器上或其中，一弹性悬架连接所述第一和第二发射器，所述第一换能器完全并独占地安装在第一发射器上，而所述第二换能器完全并独占地安装在第二发射器上。
10.按照权利要求9所述的板式扬声器，其特征在于，所述第二发射器安装在所述第一发射器的孔中。
全文摘要
一种板式扬声器(81),包括分布式声发射器(2,4)和安装在发射器上用以激励发射器中的分布式谐振的换能器(9),其特征为连接有第二换能器(9)以使发射器振动。
文档编号H04R1/22GK1195458SQ96196710
公开日1998年10月7日 申请日期1996年9月2日 优先权日1995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