Динамический громкоговоритель с внутренним резонатором

Изобретение относится к акустике, в частности к громкоговорителям. Динамический громкоговоритель содержит жесткую раму, к которой прикреплены постоянный магнит, звукообразующий диффузор на верхнем подвесе, нижняя центрующая диафрагма, звуковая катушка на каркасе, а также резонатор, представляющий объемную полость, расположенную соосно с каркасом звуковой катушки и соединенную с нижней частью диффузора, а сверху закрытую колпачком с фронтальным соосным отверстием. Дополнительно в нижней части диффузора внутри полости выполнено отверстие или нижняя центрующая диафрагма выполнена акустически прозрачной, а объемная полость выполнена в виде цилиндра, или усеченного конуса, или сферической формы, при этом диаметр резонатора цилиндрической формы составляет 1,0-2,0 диаметра каркаса звуковой катушки, диаметр нижней части резонатора конусной или сферической формы составляет 0,3-0,5 диаметра диффузора, а площадь отверстия в нижней части диффузора составляет 0,5-1,0 от площади фронтального отверстия. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества звука за счет более качественного и естественного звучания с расширением стереоэффекта на всю зону прослушивания. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к акустической технике, в частности к использованию его в качестве громкоговорителя с резонансным устройством в акустических системах высококачественного звучания, а так же в радиоприемниках, телевизорах и другой звуковоспроизводящей аппаратуре.

Акустика - одна из прикладных дисциплин, где явления резонанса оказывают влияние на все колебательные процессы. Нежелательные резонансы стремятся подавить, полезные - использовать в виде полостей, каналов, объемных резонаторов, которые в сочетании образуют сложные устройства, аналогичные резонансным контурам, фильтрам и т.д.

Так известна акустическая система (патент РФ №2129762, М.кл. H04S 5/00, H04R 1/28, опубл. 27.04.1999), которая содержит источник звукового сигнала, усилитель и электроакустический преобразователь в виде резонатора, включающего корпус, ряд головок громкоговорителей, связанных с резонатором посредством опорных колец и разнесенных вдоль оси резонатора, акустический отражатель, выполненный в виде диска, который установлен оппозитно диффузорам громкоговорителей вдоль оси резонатора посредством стержней.

Известная система характеризуется хорошим качеством звучания, объемным звуком. Однако систему отличает громоздкость, высокие требования к идентичности излучателей в паре, искажения частотной характеристики - срез на высоких и низких частотах. Также трудно добиться симметричной в пространстве диаграммы направленности, что является существенным недостатком устройства.

Так же известно портативное аудиоустройство (патент РФ №2462829, м.кл. H04R 1/02, Н04М 1/11, опубл. 29.09.2012), включающее в себя отверстие ближе к резонатору динамика устройства, шторку или дверцу, чтобы открывать и закрывать отверстие так, что устройство взаимодействует со стыковочной станцией пассивной акустической структуры, в виде лабиринта или системы линии передачи, которая может увеличивать частотный диапазон системы. Вышеописанная пассивная акустическая структура может предоставлять повышение нижних частот для типично небольшого громкоговорителя портативного аудиоустройства без дополнительного громкоговорителя. Улучшение частотной характеристики происходит за счет создания регулируемого резонатора Гельмгольца при контакте устройства мобильной связи с предлагаемым устройством. Система может быть применена только в мобильных устройствах связи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент IP №11346395, М.кл. H04R 1/02, опубл. 14.12.1999. В прототипе Д.Г. установлен резонатор типа Гельмгольца с соосным отверстием - горловиной в пылезащитном колпачке. Дно полости резонатора сплошное, т.е. она не имеет акустической связи с тыльным пространством. Результатом действия резонатора заявлено снижение излучательной способности диффузора в диапазоне 50-200 Гц, т.е. возможности диапазона работы резонатора ограничены, т.к. объем полости V в пределах каркаса звуковой катушки 14 и колпачка 15 без изменения конструкции Д.Г. изменить невозможно. Эффект расширения зоны стереозвучания не заявлен.

Недостатки прототипа - невозможно сформировать необходимые параметры и качественные характеристики звучания для достижения естественности звуковоспроизведения на уровне оригинальных источников звука.

Как известно, одним из акустических приборов является резонатор Гельмгольца - сосуд сферической формы с открытой горловиной. Собственная частота резонанса вычисляется по формуле:

Fн - частота, Гц

и - скорость звука в воздухе (340 м/сек)

S - сечение отверстия, м2

L - длина отверстия, м

V0 - объем резонатора, м3

В негармоническом звуковом поле такой прибор реагирует только на колебания с частотой Fн, а амплитуда возникающих колебаний во много раз превышает амплитуду звукового поля.

Особенностью резонатора Гельмгольца является то, что длина волны резонансной частоты значительно выше характерных размеров резонаторов, что удобно для практического использования, - с ростом частоты настройки габариты резонаторов существенно уменьшаются.

Используя этот принцип, нами были проведены поиски возможности использования резонансных явлений в конструкции непосредственно самого динамического громкоговорителя.

Задача изобретения - создание устройства, расширяющего арсенал известных устройств воспроизведения высококачественного звука.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества звука за счет более качественного и естественного звучания с расширением стереоэффекта на всю зону прослушивания.

Поставленная задача достигается тем, что в динамическом громкоговорителе, содержащем жесткую раму, к которой прикреплены постоянный магнит, звукообразующий диффузор на верхнем подвесе, нижняя центрующая диафрагма, звуковая катушка на каркасе, установлен резонатор, представляющий объемную полость, расположенную соосно с каркасом звуковой катушки и соединенную в нижней части с диффузором, а сверху закрытую колпачком с фронтальным соосным отверстием, в которой, согласно заявляемого решения, дополнительно в нижней части диффузора выполнено отверстие, или нижняя центрующая диафрагма выполнена акустически прозрачной, а объемная полость выполнена в виде цилиндра или усеченного конуса или сферической формы, при этом диаметр резонатора цилиндрической формы составляет 1,0-2,0 диаметра каркаса звуковой катушки а диаметр нижней части резонатора конусной или сферической формы составляет 0,3-0,5 диаметра диффузора, а площадь отверстия в нижней части диффузора составляет 0,5-1,0 от площади фронтального отверстия.

Заявляемое решение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению заявленных результатов.

Колпачок выполнен вогнутым или выпуклым.

Высота резонатора составляет 0,3-1,0 от высоты диффузора.

Диаметр фронтального отверстия составляет 0,1-0,2 диаметра каркаса звуковой катушки.

Сущность заявляемого изобретения заключается во встраивании в конструкцию динамического громкоговорителя конструктивного элемента - объемного резонатора, взаимодействие излучения которого с излучением основного диффузора ДГ привело к повышению четкости, пространственное™ и натуральности звучания, появлению новых звуковых нюансов, не слышимых в базовом ДГ. В конструкцию Д.Г. введены два обязательных параметра - наличие отверстия в выпуклом или вогнутом (не принципиально) колпачке и наличие акустической связи полости резонатора с тыловым пространством Д.Г. через щель звуковой катушки и акустически прозрачную центрирующую диафрагму или, при отсутствии ее прозрачности, через специальное отверстие в нижней части диффузора внутри полости резонатора.

Именно сочетание этих двух конструктивных элементов обеспечивает получение заявленного эффекта - повышение естественности звучания и расширение стереоэффекта на всю зону прослушивания, т.е. полноценное стереозвучание воспринимается практически в любой ее точке. Так же резко снизилась критичность места установки звуковых колонок и их положения в комнате прослушивания - поворот колонок на +/- 30° к их оси практически не влияет на качество звуковой картинки.

Считаем, что получение этого эффекта является важным этапом в процессе совершенствования конструкции Д.Г. для повышения качества звучания, т.к. - решается одна из главных проблем стереозвучания в бытовых условиях и в концертных залах -ограниченность пространства комфортного восприятия звуковой сцены.

Причиной такого эффекта, возможно, является то, что звуковые процессы в таком резонаторе имеют более сложный характер (две акустических связи с окружающим пространством), чем в простом резонаторе Гельмгольца.

Особенность такого резонатора состоит еще в том, что он работает в широком диапазоне звуковых частот и расширением этого диапазона можно управлять, изменяя основной параметр - объем полости резонатора без изменения других конструктивных параметров Д.Г. при разных вариантах форм резонатора - в виде цилиндра или усеченного конуса или сферической формы.

Заявляемое изобретение показано на следующих фигурах:

Фиг. 1а. Динамический громкоговоритель с резонатором цилиндрической формы.

Фиг.1б. Динамический громкоговоритель с резонатором в форме усеченного конуса.

Фиг. 1в. Динамический громкоговоритель с резонатором сферической формы.

Фиг. 2. Фотография динамического громкоговорителя с резонатором цилиндрической формы, образованным удлинением каркаса звуковой катушки.

Фиг. 3. Фотография динамического громкоговорителя с резонатором цилиндрической формы, прикрепленным к прилегающей к каркасу ЗК поверхности диффузора.

Фиг. 4. Фотография динамического громкоговорителя с резонатором в форме усеченного конуса.

Фиг. 5. Фотография динамического громкоговорителя с резонатором сферической формы.

Фиг. 6. Фотография динамического громкоговорителя с резонатором сферической формы, где показаны фронтальное отверстие и тыловое отверстие в нижней части диффузора резонатора.

Фиг. 7. Амплитудно-частотная характеристика динамического громкоговорителя без резонатора (кривая А) и того же громкоговорителя с резонатором (кривая В).

Фиг. 8. Амплитудно-частотная характеристика динамического громкоговорителя с резонатором при соосном положении микрофона с ДГ (кривая С) и при отклонении от оси ДГ на 45° (кривая D)

Фиг. 9. Амплитудно-частотная характеристика динамического громкоговорителя с резонатором при соосном положении микрофона с ДГ (кривая С) и при отклонении от оси ДГ на 90° (кривая Е).

Список позиционных обозначений: Жесткая рама ДГ 1 Постоянный магнит 2

Нижняя сетчатая центрующая диафрагма 3 Звукообразующий диффузор 4 Верхний подвес 5 Звуковая катушка 6 Каркас звуковой катушки 7 Резонатор 8

Боковые стенки резонатора 9 Крышка или колпачок резонатора 10 Отверстие фронтальное резонатора 11

Отверстие тыловое резонатора в нижней части диффузора 12.

Заявляемый динамический громкоговоритель, включающий жесткую раму 1, к которой прикреплены постоянный магнит 2, нижняя центрующая диафрагма 3, звукообразующий диффузор 4 на верхнем подвесе 5 и звуковая катушка 6, закрепленная на каркасе 7. ДГ, дополнительно содержит резонатор 8, представляющий объемную полость, расположенную соосно с каркасом 7 звуковой катушки 6 и соединенную в нижней части со звукообразующим диффузором 4. Объемная полость ограничена боковой поверхностью 9, выполненной цилиндрической или усеченной конической или сферической формы. Резонатор 8 в верхней части закрыт вогнутым или выпуклым колпачком или крышкой 10 с фронтальным соосным отверстием 11. В нижней части звукообразующего диффузора 4 внутри полости резонатора выполнено отверстие 12 при отсутствии акустической связи ее с тыловым пространством.

Объемный резонатор может быть получен несколькими способами. Резонатор малого объема можно получить за счет удлинения каркаса ЗК 7 до верхней кромки диффузора 4 и установки сверху колпачка или крышки 10. На громкоговорителях с малым диаметром каркаса звуковой катушки 6 можно установить резонаторы 8 большего диаметра с приклеиванием основания цилиндра к плоскости диффузора 4. Еще большего объема резонатор 8 получается при форме в виде усеченного конуса или сферы. В последнем варианте роль колпачка выполняет купол сферы. В центре колпачка или купола сферы проделывалось фронтальное отверстие 11.

Учитывая, что конструкции центрующей диафрагмы бывают акустически прозрачными и не прозрачными, гарантированную акустическую связь объема с тыловым пространством диффузора резонатора можно устанавливать через отверстие в нижней части диффузора.

При установке в конструкцию ДГ резонатора без отверстия в колпачке наблюдается изменение его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), вероятно за счет изменения геометрии звукообразующей поверхности диффузора (фиг. 7). После проделывания отверстия заметных изменений АЧХ не отмечалось, но менялся характер звучания.

Резонаторы опробованы на динамических громкоговорителях среднечастотного и низкочастотного звукового диапазона в разных оформлениях- открытый ящик, закрытый ящик, фазоинвертор. Эффект одинаково положительный. В качестве материала резонаторов использовалась купюрная бумага.

На фиг. 8 и фиг. 9 приведены амплитудно-частотные характеристики ДГ с резонатором среднечастотной полосы 3х полосного усилителя при положении микрофона 0°, 45° и 90° отклонения от оси ДГ и удалении от него на 2м. Как видно, кривые практически идентичны.

Таким образом Д.Г., вследствие взаимодействия звуковых волн диффузора и резонатора, приобретает новые качественные характеристики направленности их излучения, что обеспечивает более качественное и естественное звучание и расширение стереоэффекта на всю зону прослушивания. Использование ДГ заявляемой конструкции в акустических системах принципиально меняет и упрощает условия получения качественного звуковоспроизведения в бытовых и концертных помещениях.

Объем резонатора и диаметр фронтального отверстия в заявляемом устройстве являются регулировочными параметрами качества звучания громкоговорителя, учитывающими его специфику и формирующие требуемые параметры и качественные характеристики звучания.

1. Динамический громкоговоритель, содержащий жесткую раму, к которой прикреплены постоянный магнит, звукообразующий диффузор на верхнем подвесе, нижняя центрующая диафрагма, звуковая катушка на каркасе, а также резонатор, представляющий объемную полость, расположенную соосно с каркасом звуковой катушки и соединенную с нижней частью диффузора, а сверху закрытую колпачком с фронтальным соосным отверстием, отличающийся тем, что дополнительно в нижней части диффузора внутри полости выполнено отверстие или нижняя центрующая диафрагма выполнена акустически прозрачной, а объемная полость выполнена в виде цилиндра, или усеченного конуса, или сферической формы, при этом диаметр резонатора цилиндрической формы составляет 1,0-2,0 диаметра каркаса звуковой катушки, диаметр нижней части резонатора конусной или сферической формы составляет 0,3-0,5 диаметра диффузора, а площадь отверстия в нижней части диффузора составляет 0,5-1,0 от площади фронтального отверстия.

2. Динамический громкоговоритель по п. 1, отличающийся тем, что колпачок выполнен вогнутым или выпуклым.

3. Динамический громкоговоритель по п. 1, отличающийся тем, что высота резонатора составляет 0,3-1,0 от высоты диффузора.

4. Динамический громкоговоритель по п. 1, отличающийся тем, что диаметр фронтального отверстия составляет 0,1-0,2 диаметра каркаса звуковой катушки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к акустике, в частности к громкоговорителям. Громкоговоритель содержит электроакустический преобразователь, процессор, приемопередатчик для установления беспроводной связи с контент-серверами потокового аудио через Интернет-канал.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к устройствам для защиты органов слуха. Электронное устройство для защиты органов слуха содержит внутриушной аппарат, размещаемый в ушной раковине уха пользователя и выполненный с возможностью приема звука, обработки звука и излучения обработанного звука через выход динамика, и ушной вкладыш, размещаемый в наружном слуховом проходе уха пользователя, выполненный с возможностью разъемного присоединения к внутриушному аппарату и имеющий сквозной канал, первое отверстие которого служит для приема звука, излучаемого выходом динамика, соединенного с ушным вкладышем внутриушного аппарата, а второе отверстие служит для излучения звука, которое направлено во внутреннее ухо, когда ушной вкладыш размещен в наружном слуховом проходе уха пользователя, при этом внутриушной аппарат и ушной вкладыш выполнены так, что когда устройство размещено в ухе пользователя, ушной вкладыш снаружи изолирует наружный слуховой проход, а внутриушной аппарат изнутри изолирует ушной вкладыш.

Изобретение относится к акустике, в частности к слухозащитным устройствам. Чашка для ушей для слухозащитного блока содержит разделительную стенку для разделения первой части чашки для ушей, обращенной к пользователю, от второй части чашки для ушей, обращенной к окружающей среде, динамик, расположенный в первой части чашки для ушей, и электрический соединитель, расположенный во второй части чашки для ушей.

Изобретение относится к акустике, в частности к наушникам. Гарнитура включает в себя оголовье с гибкой дужкой, держатели телефонов и механизмы регулировки и закрепления держателей на оголовье.

Изобретение относится к акустике, в частности к громкоговорителям. Громкоговоритель содержит диафрагму, магнит, ярмо, содержащее участок центрального полюса, вставленный в центр магнита, пластину кольцеобразной формы, размещенную вокруг наружной круговой поверхности указанного участка центрального полюса ярма и прикрепленную к магниту.

Изобретение относится к электронным устройствам, в частности, к мобильным телефонам. Заявленный мобильный телефон содержит: пьезоэлектрический элемент; вибрационную пластину, к которой присоединен пьезоэлектрический элемент для вибрации; и корпус, к которому присоединена вибрационная пластина, при этом вибрационный звук, который передается вибрацией уха пользователя, создается вибрационной пластиной, и вибрационная пластина включает в себя, на ее виде в плане, первую область, включающую в себя присоединяемый участок с пьезоэлектрическим элементом, и вторую область, расположенную дальше от присоединяемого участка, чем первая область, и жесткость в первой области ниже, чем жесткость во второй области.

Изобретение относится к акустике, в частности к микрофонам. Микрофон имеет корпус, выполненный в виде пластмассовой или металлической трубки конической формы.

Использование: для передачи звукового сигнала. Сущность изобретения заключается в том, что электронное устройство (мобильный телефон) 1 согласно изобретению включает в себя панель 10; корпус 60, выполненный с возможностью поддержки панели 10; и пьезоэлектрический элемент 30, прикрепленный к панели 10.

Изобретение относится к акустике. Акустическая система содержит деревянный плоский щит с несквозным цилиндрическим отверстием на лицевой поверхности.

Изобретение относится к области акустики, в частности к средствам крепления и удержания микрофонов в руках пользователя. Устройство содержит микрофон, выполненный в виде трубки, имеющей стенку, отверстие для крепления к его краю защитной решетки звукоснимателя, включатель, отверстие для размещения/присоединения узла микрофонного кабеля/антенны передатчика.

Изобретение относится к акустике. Способ изготовления акустического рупора заключается в создании модели рупора с профилем в форме экспоненты и/или трактрисы, разделении модели на центральную часть и на две боковые части, разделении каждой части вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора.

Изобретение относится к области электроакустики. .

Изобретение относится к электроакустике, в частности к малогабаритным высококачественным громкоговорителям для звуковоспроизводящей аппаратуры. .

Изобретение относится к области электроакустики и может быть использовано там, где требуется высокое качество воспроизведения звука, например для озвучивания залов, студий.

Изобретение относится к области электроакустики и может быть использовано в бытовой и профессиональной звуковоспроизводящей технике. .

Изобретение относится к электроакустике. .

Изобретение относится к акустической технике, а именно к области звуковоспроизводящих устройств. .

Изобретение относится к акустике, в частности к громкоговорителям. Динамический громкоговоритель содержит жесткую раму, к которой прикреплены постоянный магнит, звукообразующий диффузор на верхнем подвесе, нижняя центрующая диафрагма, звуковая катушка на каркасе, а также резонатор, представляющий объемную полость, расположенную соосно с каркасом звуковой катушки и соединенную с нижней частью диффузора, а сверху закрытую колпачком с фронтальным соосным отверстием. Дополнительно в нижней части диффузора внутри полости выполнено отверстие или нижняя центрующая диафрагма выполнена акустически прозрачной, а объемная полость выполнена в виде цилиндра, или усеченного конуса, или сферической формы, при этом диаметр резонатора цилиндрической формы составляет 1,0-2,0 диаметра каркаса звуковой катушки, диаметр нижней части резонатора конусной или сферической формы составляет 0,3-0,5 диаметра диффузора, а площадь отверстия в нижней части диффузора составляет 0,5-1,0 от площади фронтального отверстия. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества звука за счет более качественного и естественного звучания с расширением стереоэффекта на всю зону прослушивания. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх