Акустическое устройство и способ создания акустического устройства
Акустическое устройство, содержащее диафрагму (10) с наличием излучающей поверхности, и имеющее рабочий диапазон частот, и диафрагма (10) имеет резонансные моды в рабочем диапазоне частот, электромеханический преобразователь, имеющий в составе компонент возбуждения, связанный с диафрагмой (10) и приспособленный для обмена энергией с диафрагмой, и, по меньшей мере, одно средство (20, 22, 24) механического сопротивления, соединенное с диафрагмой или составляющее одно целое с ней, причем позиционирование и масса компонента (26) возбуждения преобразователя и, по меньшей мере, одного средства (20, 22, 24) механического сопротивления таковы, что результирующая скорость поперечных мод по поверхности диафрагмы (10) стремится к нулю. Дополнительно приведен способ создания акустического устройства. 2 н. и 85 з.п. ф-лы, 140 ил.
Текст описания приведен в факсимильном виде.
1. Акустическое устройство, содержащее диафрагму, имеющую площадь и имеющую рабочий диапазон частот, и диафрагма такова, что имеет резонансные моды в рабочем диапазоне частот, электромеханический преобразователь с наличием компонента возбуждения, связанного с диафрагмой и выполненного с возможностью обмена энергией с диафрагмой, и по меньшей мере одно средство механического сопротивления, соединенное с диафрагмой или составляющее одно целое с ней, причем позиционирование и масса компонента возбуждения в составе преобразователя и по меньшей мере одного средства механического сопротивления являются такими, что результирующая скорость поперечных мод по площади диафрагмы стремится к нулю.
2. Акустическое устройство по п.1, в котором параметры диафрагмы являются такими, что имеются два вида колебаний диафрагмы в рабочем диапазоне частот.
3. Акустическое устройство по п.1, в котором рабочий диапазон частот включает в себя переход от поршневого к волновому режиму и при этом преобразователь приспособлен, чтобы перемещать диафрагму в ходе преобразования.
4. Акустическое устройство по п.1, в котором компонент возбуждения преобразователя является связанным с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот.
5. Акустическое устройство по п.1, в котором по меньшей мере одно средство механического сопротивления связано с диафрагмой или составляет одно целое с ней в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот.
6. Акустическое устройство по п.1, в котором преобразователь является устройством с подвижной катушкой, имеющим в составе звуковую катушку, которая составляет компонент возбуждения, и магнитную систему, и содержит средство, связывающее звуковую катушку с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот.
7. Акустическое устройство по п.1, содержащее шасси (раму) и упругий подвес, соединяющий диафрагму с шасси, подвес соединяется с диафрагмой в средней позиции узлов для мод в рабочем диапазоне частот.
8. Акустическое устройство по п.7, в котором преобразователь является устройством с подвижной катушкой, имеющим в составе звуковую катушку, которая составляет компонент возбуждения, и магнитную систему, и содержит средство, связывающее звуковую катушку с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот, причем магнитная система является заземленной на шасси.
9. Акустическое устройство по п.7, в котором позиция, в которой компонент возбуждения преобразователя связан с диафрагмой, является позицией, отличной от той, в которой упомянутый подвес является соединенным с диафрагмой.
10. Акустическое устройство по любому предшествующему пункту, в котором диафрагма имеет в целом круговой периметр и центр масс.
11. Акустическое устройство по п.10, в котором параметры диафрагмы являются такими, что первая мода диафрагмы находится ниже ka=2, причем k является волновым числом и а является радиусом диафрагмы.
12. Акустическое устройство по п.10 при зависимости от любого из пп.4-9, в котором одна из средних позиций узлов или каждая находится в плоском кольце и отношение диаметра плоского кольца к диаметру диафрагмы зависит от количества мод в рабочем диапазоне частот.
13. Акустическое устройство по п.12, в котором аксиальные моды являются рассматриваемыми дополнительно.
14. Акустическое устройство по п.10, в котором компонент возбуждения преобразователя является соединенным концентрически относительно центра масс диафрагмы.
15. Акустическое устройство по п.10 при зависимости от п.7, в котором подвес является соединенным концентрически относительно центра масс диафрагмы и в направлении от ее внешнего края.
16. Акустическое устройство по п.10, в котором по меньшей мере одно средство механического сопротивления имеет вид кольцевой массы.
17. Акустическое устройство по п.16, содержащее несколько кольцевых масс, связанных с диафрагмой или составляющих одно целое с ней, в средних позициях узлов мод в рабочем диапазоне частот.
18. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, в котором диафрагма является в целом прямоугольной и имеет центр масс.
19. Акустическое устройство по п.18, в котором параметры диафрагмы являются такими, что первая мода диафрагмы находится ниже kl=4, причем k является волновым числом и 1 является длиной диафрагмы.
20. Акустическое устройство по п.18 при зависимости от любого из пп.4-9, в котором одна из средних позиций узлов или каждая находится в паре противолежащих позиций и отношение расстояния каждой противолежащей позиции от центра масс к половинной длине диафрагмы зависит от количества мод в рабочем диапазоне частот.
21. Акустическое устройство по п.20, содержащее пару преобразователей, причем каждый из пары установлен в одной из упомянутых противолежащих позиций.
22. Акустическое устройство по п.20, в котором преобразователь является установленным центрально на диафрагме с тем, чтобы его компонент возбуждения приводил в действие упомянутые две противолежащие позиции.
23. Акустическое устройство по п.20 при зависимости от п.7, в котором подвес расположен в упомянутых противолежащих позициях.
24. Акустическое устройство по п.20, в котором средство механического сопротивления имеет вид пары масс, каждая из которых расположена в одной из упомянутых противолежащих позиций.
25. Акустическое устройство по п.24, содержащее несколько пар масс, связанных с диафрагмой или составляющих одно целое с ней.
26. Акустическое устройство по п.18, в котором диафрагма является лучевидной и при этом моды находятся вдоль продольной оси луча.
27. Акустическое устройство по п.26, в котором компонент возбуждения средства преобразователя и по меньшей мере одно средство механического сопротивления являются связанными с диафрагмой вдоль продольной оси луча.
28. Акустическое устройство по п.18, в котором отношение диаметра компонента возбуждения преобразователя к ширине диафрагмы является таким, чтобы подавлять низшую поперечную моду.
29. Акустическое устройство по п.28, в котором отношение диаметра компонента возбуждения преобразователя к ширине диафрагмы составляет приблизительно 0,8.
30. Акустическое устройство по п.16 или 25, в котором массы уменьшаются по значению в направлении к центру диафрагмы.
31. Акустическое устройство по пп.16, 25 или 30, в котором массы являются масштабированными по отношению к массе компонента возбуждения преобразователя.
32. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, в котором диафрагма является изотропной относительно изгибной жесткости.
33. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, содержащее демпфирующее средство, которое смонтировано с диафрагмой или составляет одно целое с ней в местоположении высокой скорости диафрагмы, чтобы демпфировать моду.
34. Акустическое устройство по п.33, в котором диафрагма имеет в целом круговой периметр и центр масс и в котором демпфирующим средством является кольцевая накладка, соединяемая концентрически относительно центра масс диафрагмы.
35. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, содержащее адаптер размера в виде легкого жесткого соединительного элемента, который соединяет преобразователь с диафрагмой.
36. Акустическое устройство по п.35, в котором соединительный элемент соединен с преобразователем по первому диаметру и соединен с диафрагмой по второму диаметру.
37. Акустическое устройство по п.35, в котором соединительный элемент имеет форму усеченного конуса.
38. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, в котором упомянутая диафрагма содержит отверстие.
39. Акустическое устройство по п.38, содержащее вторую диафрагму, установленную внутри отверстия, вторая диафрагма имеет площадь и рабочий диапазон частот и вторая диафрагма такова, что имеет резонансные моды в рабочем диапазоне частот, электромеханический преобразователь, имеющий в составе компонент возбуждения, является связанным с диафрагмой и выполнен с возможностью обмена энергией с диафрагмой, и по меньшей мере одно средство механического сопротивления соединено с диафрагмой или составляет одно целое с ней, причем позиционирование и масса компонента возбуждения преобразователя и по меньшей мере одного средства механического сопротивления являются такими, что результирующая скорость поперечных мод по площади второй диафрагмы стремится к нулю.
40. Акустическое устройство по п.38, содержащее элемент, установленный в упомянутом отверстии, посредством которого отверстие является, по существу, акустически герметичным.
41. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, в котором диафрагма является, по существу, плоской.
42. Акустическое устройство по любому из пп.1-9 при зависимости от п.7, в котором масса подвеса является масштабируемой по массе компонента возбуждения преобразователя.
43. Акустическое устройство по любому из пп.1-9, в котором акустическое устройство является громкоговорителем и преобразователь выполнен с возможностью применять энергию изгибной волны к диафрагме в ответ на электрический сигнал, примененный преобразователем, и при этом диафрагма выполнена с возможностью излучать акустический сигнал (звук) по излучающей площади.
44. Акустическое устройство по п.43, содержащее перегородку, окружающую излучающую площадь диафрагмы.
45. Способ создания акустического устройства с наличием имеющей площадь диафрагмы и имеющего рабочий диапазон частот, который содержит этап выбора параметров диафрагмы так, что она имеет резонансные моды в рабочем диапазоне частот, этап связывания компонента возбуждения электромеханического преобразователя с диафрагмой, чтобы осуществлять обмен энергией с диафрагмой, этап добавления к диафрагме по меньшей мере одного средства механического сопротивления и этап выбора позиции и массы компонента возбуждения преобразователя и позиции и параметров по меньшей мере одного средства механического сопротивления так, чтобы результирующая скорость поперечных мод по упомянутой площади стремилась к нулю.
46. Способ по п.45, содержащий этап отображения профилей скоростей свободно колеблющейся диафрагмы на таковые для упомянутой диафрагмы.
47. Способ по п.45, содержащий этап обеспечения таких параметров диафрагмы, чтобы иметь два вида колебаний диафрагмы в рабочем диапазоне частот.
48. Способ по п.45, содержащий этап обеспечения рабочего диапазона частот, включающего в себя переход от поршневого к волновому режиму, и обеспечения преобразователя с возможностью перемещения диафрагмы в ходе преобразования.
49. Способ по п.45, содержащий этап соединения компонента возбуждения преобразователя с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот.
50. Способ по п.45, содержащий этап расположения по меньшей мере одного средства механического преобразования в средней позиции узлов для мод диафрагмы в рабочем диапазоне частот.
51. Способ по п.45, в котором преобразователь является устройством с подвижной катушкой, имеющим в составе звуковую катушку, которая составляет компонент возбуждения, и магнитную систему, и содержит этап соединения звуковой катушки с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот.
52. Способ по п.45, содержащий этап соединения упругого подвеса с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот и соединения подвеса с шасси (рамой).
53. Способ по п.52, в котором преобразователь является устройством с подвижной катушкой, имеющим в составе звуковую катушку, которая составляет компонент возбуждения, и магнитную систему, и содержит этап соединения звуковой катушки с диафрагмой в средней позиции узлов мод в рабочем диапазоне частот и этап соединения магнитной системы с шасси.
54. Способ по п.52, содержащий этап соединения компонента возбуждения преобразователя с диафрагмой в позиции, отличной от той, в которой подвес является соединенным с диафрагмой.
55. Способ по п.52, содержащий этап масштабирования массы подвеса по массе компонента возбуждения преобразователя.
56. Способ по любому из пп.45-55, содержащий выполнение диафрагмы, имеющей, по существу, круговой периметр и центр масс.
57. Способ по п.56, содержащий этап обеспечения таких параметров диафрагмы, что первая мода диафрагмы находится ниже ka=2, причем k является волновым числом и а является радиусом диафрагмы.
58. Способ по п.56 или 57, содержащий этап балансировки мод диафрагмы посредством изменения диаметра возбуждения диафрагмы между ее центром и ее периметром, этап вычисления средней проводимости точки возбуждения, когда диаметр возбуждения изменяется, и этап добавления механических сопротивлений в позициях, задаваемых минимумами проводимости.
59. Способ по п.56 при зависимости от любого из пп.49-55, содержащий этап расположения одной из средних позиций узлов или каждой в плоском кольце и определения отношения диаметра плоского кольца к диаметру диафрагмы на основании количества радиальных мод в рабочем диапазоне частот.
60. Способ по п.59, содержащий этап рассмотрения аксиальных мод.
61. Способ по п.56, содержащий этап связывания компонента возбуждения преобразователя с диафрагмой концентрически относительно центра масс диафрагмы.
62. Способ по п.56, содержащий этап соединения подвеса концентрически относительно центра масс диафрагмы и в сторону от ее внешнего края.
63. Способ по п.56, содержащий этап расположения по меньшей мере одного средства механического сопротивления так, чтобы оно являлось кольцевой массой.
64. Способ по п.63, содержащий этап обеспечения нескольких кольцевых масс.
65. Способ по любому из пп.45-55, содержащий этап выполнения диафрагмы в целом прямоугольной и имеющей центр масс.
66. Способ по п.65, содержащий этап выбора параметров диафрагмы так, чтобы первая мода диафрагмы находилась ниже kl=4, причем k является волновым числом и 1 является длиной диафрагмы,
67. Способ по п.65 при зависимости от любого из пп.49-55, содержащий этап размещения одной из средних позиций узлов или каждой в паре противолежащих позиций и определения отношения расстояния каждой противолежащей позиции от центра масс к половинной длине диафрагмы на основании количества мод в рабочем диапазоне частот.
68. Способ по п.67, содержащий этап установки преобразователя в каждой противолежащей позиции.
69. Способ по п.67, содержащий этап установки преобразователя по центру диафрагмы так, что его компонент возбуждения воздействует на две противолежащие позиции.
70. Способ по п.67 при зависимости от п.52, содержащий этап расположения подвеса в упомянутых противолежащих позициях.
71. Способ по п.67, содержащий этап добавления средства механического сопротивления в виде пары масс и расположения каждой массы в одной из упомянутых противолежащих позиций.
72. Способ по п.71, содержащий этап добавления к диафрагме нескольких пар масс.
73. Способ по п.65, содержащий этап выполнения диафрагмы лучевидной и имеющей моды вдоль продольной оси диафрагмы.
74. Способ по п.73, содержащий этап связывания компонента возбуждения средства преобразователя и по меньшей мере одного средства механического сопротивления вдоль продольной оси диафрагмы.
75. Способ по п.65, содержащий этап выбора отношения диаметра компонента возбуждения преобразователя к ширине диафрагмы, чтобы подавлять поперечную моду низшего порядка.
76. Способ по п.75, содержащий этап выбора отношения диаметра компонента возбуждения преобразователя к ширине диафрагмы равным приблизительно 0,8.
77. Способ по п.64, содержащий этап размещения масс так, чтобы они уменьшались по значению по направлению к центру диафрагмы.
78. Способ по пп.64, 72 или 77, содержащий этап масштабирования масс по массе компонента возбуждения преобразователя.
79. Способ по любому из пп.45-55, содержащий этап выполнения диафрагмы изотропной относительно изгибной жесткости.
80. Способ по любому из пп.45-55, содержащий этап выбора моды, подлежащей демпфированию, и добавления к диафрагме демпфирующего средства в местоположении высокой скорости диафрагмы, посредством чего выбранная мода является демпфированной.
81. Способ по п.80, содержащий выполнение диафрагмы, имеющей, по существу, круговой периметр и центр масс, и этап соединения демпфирующего средства, имеющего вид кольцевой демпфирующей накладки, концентрически относительно центра масс диафрагмы.
82. Способ по любому из пп.45-55, содержащий этап соединения преобразователя с диафрагмой, используя адаптер размера в виде легкого жесткого адаптера.
83. Способ по п.82, содержащий этап соединения соединительного элемента с преобразователем по первому диаметру и соединения соединительного элемента с диафрагмой по второму диаметру.
84. Способ по любому из пп.45-55, содержащий этап обеспечения отверстия в упомянутой диафрагме.
85. Способ по п.84, содержащий этап выполнения второй диафрагмы внутри отверстия в упомянутой диафрагме, при этом вторая диафрагма имеет площадь и рабочий диапазон частот, и содержащий этап выбора параметров второй диафрагмы так, что она имеет резонансные моды в рабочем диапазоне частот, этап соединения компонента возбуждения преобразователя со второй диафрагмой для обмена с ней энергией изгибных волн и этап применения к диафрагме по меньшей мере одного средства механического сопротивления.
86. Способ по п.84, содержащий этап установки элемента герметизации в отверстии, посредством чего отверстие является, по существу, акустически герметичным.
87. Способ по любому из пп.45-55, содержащий выполнение диафрагмы, по существу, плоской.
