专利名称：具有低音反射端口的扬声器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括装有扬声器装置和有两个开口端的低音反射端口的音箱的扬声器系统，所述低音反射端口具有纵轴和由所述两个开口端确定的长度，并具有向所述两个开口端张开成喇叭形的通道，存在张开成喇叭形的部分，它们伸展在所述端口长度的相当大部分范围内。
低音反射端口基本上是一个开口的导管，扬声器音箱的内部空间通过该导管与音箱外面的介质连通，第一开口端位于音箱内，而第二开口端位于音箱外。这种端口增强频谱较低部分的声音再现。低音反射端口的作用是基于Helmholtz(亥姆霍茨)谐振器原理，后者本身是已知的，再现的声音的频率取决于音箱的容积；所述端口的长度和截面积以及声音的速度。小的扬声器音箱要求横截面较小的端口。但是，为了在小音箱上在Helmholtz频率上或其附近获得与大音箱同样的声压，单位时间必须有相同的空气量流过所述端口。这意味着小音箱所述端口中空气的流速较高。已经发现，当采用已知的具有恒定横截面的低音反射端口时，在Helmholtz频率上或其附近高的声级总伴有噪声、声损耗和声音的畸变。
从国际公开号为WO-A90/11668的专利申请已经知道一种扬声器系统，它包括带有扬声器和导管的低音反射音箱。导管在音箱的内部和外部之间提供连通，并构成一个会聚-发散纵向段的适配器。所建议的此适配器的形状是圆锥形、指数曲线形和双曲线形，要求适配器的渐近线以对纵轴方向成30°至50°之间的角度伸展。用于已知扬声器系统中的适配器用来取代恒定横截面的导管。
本发明的一个目的是提出一些其结果是改善开篇中定义的类型的扬声器系统的措施。
为此目的，按照本发明的扬声器具有以下特征在所述端口的纵截面上，所述喇叭形部分具有以相对于所述端口纵轴的3°和12°之间的角度延伸的边线。于是，这里所用的所述端口具有相对于所述端口纵轴略微倾斜的内壁。
令人惊奇的是，发现按照本发明的扬声器系统在低频下具有较高的再现声级，与已知的扬声器系统相比，产生低得多的噪声。已经证明上述发现的原因是气流可以在长时间内沿着所述端口的略微倾斜的内壁流动而流通的空气不与该壁分离。其结果是，可以把使人烦恼的空气涡流运动和噪声、声损耗以及随之而来的畸变减到最小。所用的其中喇叭形部分伸展到开口端附近的所述端口可以具有圆形或矩形或任何其他适当形状的横截面。
按照本发明的扬声器系统的实施例具有以下特征所述角度最大6°。试验表明，3°和6°之间的数值在Helmholt频率下产生最小的噪声和声损耗，若低音反射端口的长度尺寸和最小直径的数量级分别为13cm2cm，而同时音箱的体积比较小，例如2.5dm3(立方分米)，则尤为如此。
按照本发明的扬声器系统的实施例具有以下特征在纵截面上，所述端口具有抛物线形的边线。因而，在这个实施例中，所述喇叭形部分的边线具有抛物线形。已经发现，在以此特定方式获得的横截面向两个开口端逐渐增大的情况下，通过所述端口的空气沿着所述端口的壁流动。
按照本发明的扬声器系统的实施例具有以下特征所述端口两个开口端具有径向向外呈圆形的端部。圆形端部与上述实施例中的措施结合，保证空气在离开所述端口时在壁上停留这样长的时间，以致直至到达空气速度已经明显减小的区域之前不发生分离。对于所述端口中的实际空气速度，这在接近所述端口两端处只会引起比较轻微的紊流，它只产生最小的噪声和声损耗。由于空气流是脉动的，亦即不断地改变方向，所以重要的是两个开口端都呈圆形。已经发现，若圆形端部都具有3至10mm的半径，则可达到最有利的空气动力学效果。此外，已经发现，一端呈圆形几乎不起任何作用。
在按照本发明的扬声器系统的实施例中，两开口端处与略微倾斜的内壁相邻的圆形端部变成处于所述端口外侧的法兰，例如与所述端口纵轴垂直取向的法兰。本实施例中的措施在给定的声级下可以产生扬声器系统进一步的改进。该两法兰中的一个可以与音箱的壁部分构成一体。
按照本发明扬声器系统的实施例具有这样的特征所述端部中至少一个是用固定在所述端口的一端的泡沫材料环形元件形成的。由于采用泡沫材料元件，所述端口的一端或两端可以用成本低廉的方式给出要求的外形。原则上，泡沫材料可以是任何一种普通的泡沫塑料，例如，聚氨基甲酸乙酯，或泡沫橡胶。已经发现，泡沫塑料或泡沫橡胶的透气性和这种材料表面结构的粗糙部分对消除声损耗和对噪声的减少都有有利作用。泡沫塑料或泡沫橡胶零件内表面的给定的粗糙部分的结果是，在空气流在低流速下已经变成紊流的情况下形成流体边界层。一方面，由于边界层的紊流这会引起小的损耗，但另一方面，与完全平滑的表面相比，在较长时间内气流仍旧保持接触。由于后一方面的原因，在较大的局部流通孔径的情况下，因而在较低的局部空气流速情况下气流分离，结果减少噪声和声损耗。另外，由于泡沫材料的阻尼作用，噪声、尤其是与谐振器有关的噪声减少了。
按照本发明的扬声器系统的实施例具有这样的特征所述低音反射端口内部衬有泡沫材料层。在本实施例中，借助泡沫材料层获得所述端口内侧的要求的外形。应该明白，泡沫材料意指泡沫塑料和泡沫橡胶。这样的材料略呈多孔性，并具有这样的气泡尺寸，使得其表面结构不完全平滑，而略呈粗糙。由于上述特性，所述端口中泡沫材料层的存在导致较小的声损耗和较小的噪声。不完全平滑的表面结构导致边界层中空气旋涡的较晚分离。由于分离点中局部截面积较大，故空气旋涡运动的速度较小，其结果是与分离速度密切相关的声损耗和噪声都减小了。所加的层表面的轻微粗糙引起某种声损耗，但在较高声级的情况，由于空气旋涡分离较晚，与所能达到的增益相比，这种损耗是小的。适当的泡沫塑料是，例如，聚氨基甲酸乙酯。
本发明还涉及准备用于按照本发明的扬声器系统并专门构造的低音反射端口。
现将参照附图以举例方式比较详细地描述本发明。附图中
图1示意地表示按照本发明的扬声器系统的实施例；图2示意地表示用于图1所示实施例中的低音反射端口；以及图3至7示意地表示所述端口的各种变型。
图1所示按照本发明的扬声器系统包括音箱1，其中装着本身已知的锥形扬声器形式的扬声器装置2和低音反射端口5。音箱1形成具有给定容积、例如2.5dm3的腔2。端口5在腔和音箱外部的介质之间提供开口的连通，具有纵轴5a，并具有两个开口端5b和5c，其中一端5b位于音箱内，而另一端5c位于或接近音箱1的壁部分1a。在本实施例中口5具有13cm的长度L，和具有2cm的最小直径D的圆形横截面。所述端口可以看作是一个谐振器，所谓1/2λ管道，第一谐振频率具有大致等于两倍端口长度的波长。按照本发明的端口5具有向两个开口端5b和5c张开成喇叭形的通道。在本实施例中，所述端口在纵截面上具有抛物线形边线7。在本实施例中，这将在所述端口中心M的相反的两侧形成喇叭形部分5d和喇叭形部分5e，喇叭形部分向开口端5b和5c变宽，而且伸展在所述端口长度L的相当大的部分上。抛物形边线7以相对于纵轴5a的最大12°的角度α伸展。所述喇叭形部分5d和5e伸入具有数值在3°和12°之间的角度α的区域。角度α小于3°的接近中心M的比较小的区域与要求的效果、亦即、具体地说、降低噪声和畸变的效果无关。
在图2至5所示的低音反射端口的描述中，已经参照图1做了描述的部件和另件使用相同的标号。
由于喇叭形部分5d和5e，具有壁8并示于图2的低音反射端口5分别具有内壁5d1和5e1，它们相对于纵轴5a略微倾斜。在本实施例中，这些壁以相对于端口5的纵轴5a的6°的最大角度α伸展。所述端口在两个开口端5b和5c分别具有端部5f和5g，它们径向向外呈圆形伸展，在本实施例中半径R为5mm。半径小一点或大一点也合适，最好在3和10mm之间。圆形端部5f和5g分别平滑地邻接渐渐地倾斜的壁5d1和5e1，在本实施例中端部5g平滑地变化成音箱的壁部分1a。
图3所示低音反射端口5与图2所示的端口不同之处在于圆形端部5f和5g在两个开口端5b和5c处变化成位于所述端口外的法兰，一个法兰由音箱1的壁部分1a形成。另一个法兰取具有中央开口的圆盘9的形式而且与纵轴5a垂直取向。
准备用在按照本发明的扬声器系统上的图4和5所示的低音反射端口5包括两个喇叭形部分5d和5e，后者在所述端口的纵截面上具有以相对于所述端口的纵轴5a的7°的恒定角度α伸展的边线7。在3°和12°之间的大一点或小一点的角度亦合适。圆柱形部分5h伸展在两个喇叭形部分5d和5e之间的中心区。在本实施例中，部分5d,5e和5h之中的每一个都伸展在所述端口长度的1/3左右的长度上。两个喇叭形部分5d和5e分别以壁5d1和5e1为边界，在所述端口的开口端5b和5c处分别变成圆形的端部5f和5g，最好具有3和10mm之间的半径R，在本实施例中为6mm。在图4中所示的变型中，端部5f和5g分别平滑地变成法兰9f和9g。在图5中所示的变型中，端部5g平滑地变成音箱的壁部分1a。另外，端部5f平滑地变成法兰9。
下面将参照图4描述用于按照本发明的扬声器系统的低音反射端口的可能的制造方法。端口5基本上是对称的，其最小截面在其长度的中点。端口5可以利用塑料注射成型法和塑模来实现，该塑模在与纵轴5a垂直取向的所述端口的中心处分开。另一种可能性是分两个生产步骤实现端口5。在第一步骤用塑料注射成型法形成中间产品，该中间产品具有所要求的端口5的一半的特征，这一半与所述端口的临时呈管状的一半邻接。在第二步骤用热成形法使所述端口管状的一半具有所要求的形状。与后述方法相比，由于塑模要分割，上述第一种方法的缺点是所述端口形状可能不规则。
图6所示准备用于按照本发明的扬声器系统的端口5在两个开口部分5b,5c具有径向向外呈圆形的端部5f,5g，端部5f用聚氨基甲酸乙酯的环形零件6形成。该零件6用，例如，夹紧或粘合连接的方法固定到端口5的壁8上。
图7所示的端口5在其内壁5d1,5e1上衬有泡沫橡胶层10，在本实施例中该层10伸展到开口端5b,5c中，并形成圆形端部5f,5g。
应该指出，与所示不同，但符合权利要求书所定义的准则的低音反射端口都是可能的。例如，具有非圆形横截面的端口的各种变型也是可能的。
权利要求
1．一种包括装有扬声器装置和具有两个开口端的低音反射端口的音箱的扬声器系统，所述端口具有纵向轴和由所述两个开口端确定的长度，并具有向所述两个开口端张开成喇叭形的通道，存在喇叭形部分，它们伸展在所述端口长度的相当大部分范围内，其特征在于在所述端口的纵截面上，所述喇叭形部分具有以相对于所述端口的纵轴的数值在3°和12°之间的角度伸展的边线。
2．权利要求1的扬声器系统，其特征在于所述角度最大6°。
3．权利要求1的扬声器系统，其特征在于所述端口在纵截面上具有呈抛物线形的边线。
4．权利要求1的扬声器系统，其特征在于在所述端口的两个开口端都具有径向向外呈圆形的端部。
5．权利要求4的扬声器系统，其特征在于所述圆形的端部具有3和10mm之间的半径。
6．权利要求4的扬声器系统，其特征在于所述圆形的端部平滑地变成所述端口外的法兰。
7．权利要求4的扬声器系统，其特征在于所述端部中至少一个是用固定在所述端口的一端的泡沫材料环形元件形成的。
8．权利要求1的扬声器系统，其特征在于所述低音反射端口内部衬有泡沫材料层。
9．适合上述权利要求中任何一个的扬声器系统用的、并且如权利要求1至8中任何一个所定义的低音反射端口。
全文摘要
一种扬声器系统包括音箱(1),后者装有扬声器装置(3)和具有两个开口端(5b,5c)的低音反射端口(5)。所述端口具有纵向轴(5a)和由所述两个开口端确定的长度(L),并且具有向所述两个开口端张开成喇叭形的通道。这形成了喇叭形部分(5d,5e),它们伸展在所述端口长度的相当大部分范围内。为了把不希望有的噪声和畸变降到最低,在所述端口的纵截面上,所述喇叭形部分具有以相对于所还端口的纵轴的数值在3°和12°之间的角度α伸展的边线(7)。
文档编号H04R1/02GK1234955SQ98801027
公开日1999年11月10日 申请日期1998年6月11日 优先权日1997年7月26日
发明者N·B·罗岑, J·E·M·维尔, J·A·M·尼乌温迪克 申请人:皇家菲利浦电子有限公司