Акустическое устройство

1 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к тому виду акустических устройств, в которых содержится излучающий звук элемент, в котором используется действие изгибных волн, а колебания поверхности, образующиеся в результате, обеспечивают получение звукового сигнала. Уровень техники Из патента США 3247925 A (Warnaka) известен низкочастотный громкоговоритель,содержащий очень жесткую панель, периферийные кромки которой присоединены болтами или приклеены к жесткой раме, и на этой раме закреплен обычный преобразователь со звуковой катушкой, которая передает энергию изгибных волн в центральную часть панели. Указано,что этот низкочастотный громкоговоритель работает исключительно выше частоты совпадения колебаний. Кроме того, из патента США 3596733(Bertagni) известен громкоговоритель, снабженный диафрагмой, образованной большим полистирольным пластинчатым элементом, имеющим предварительно растянутые переднюю поверхность и заднюю поверхность нерегулярной формы или с участками нерегулярной формы. Принцип действия акустических устройств с использованием действия изгибных волн,обычно в целом относимых к резонансному панельному типу, изложен в Международной заявкеWO 97/09842, включая усовершенствование или оптимизацию акустической характеристики в соответствии с параметрами панели,включающими в себя геометрию и изгибную жесткость; особенно в части пригодности для работы на частоте совпадения и ниже ее. Представляющие интерес геометрические параметры включают в себя размеры или отношения размеров панелей как таковых, в том числе для случая использования в качестве пассивных акустических устройств. Характеристики изгибной жесткости, в том числе ее анизотропия,взаимосвязаны с геометрическими параметрами; например, изгибную жесткость можно разделить на отдельные различные составляющие,по существу, постоянные по направлению осей геометрических конфигураций, в том числе для конфигураций с практически используемыми размерами. На практике предпочтительные,приближенные к центру места для расположения преобразователей активных акустических устройств имеют точные пропорциональные координаты. С успехом можно создавать другие распределения изгибной жесткости по области,чтобы использовать другие выгодные места для расположения преобразователей, например, по существу, возле геометрических центров и/или возле центров массы, см. Международную заявкуWO 98/00621, в том числе сочетая вышеуказанное действие изгибных волн с дополнительным, акустически значимым поршневым 2 эффектом. Работа в звуковом режиме описана и заявлена, по меньшей мере, в Международной заявкеWО 97/09842 как для панелей в целом,так и для их частей, являющихся акустически активными. До настоящего времени основанные на интуиции конкретный анализ и методика расчета,предложенные заявителем для таких акустических устройств, работающих на изгибных колебаниях с резонансными модами, в основном относились к панелям в целом, края которых были полностью или, по существу, свободными для колебаний при воздействии акустически значимых изгибных волн, включая случай, когда кромка была слабо демпфирована. Появлению этого изобретения способствовали неожиданные результаты проведенных дополнительных рассмотрений, исследований и экспериментов, которые не были очевидны. Сущность изобретения Были предъявлены некоторые основополагающие требования, имеющие очень важное технологическое/изобретательское значение,особенно к элементу акустической системы,который должен быть протяженным в перпендикулярных направлениях по сравнению с толщиной и способным выдерживать изгибные волны на всей своей акустически значимой активной области, т.е. основное требование, в соответствии с которым в данной заявке использован резонансный акустический элемент или панель; и к параметрам, таким, как геометрические, и к изгибной жесткости, которая должна иметь значения, согласованные с результирующим распределением собственных изгибных колебаний указанного элемента, что является эффективным при достижении или выгодным для достижения требуемой или приемлемой работы устройства в звуковом режиме во всем представляющем интерес частотном диапазоне,т.е. дополнительное требование, предъявляемое к резонансному акустическому элементу или к панели. В конкретных вариантах осуществления этого изобретения дополнительно предусмотрено средство, позволяющее, по существу, ограничить изгибные колебания, обычно на кромке,периферии или другой границе такого элемента или панели или ее акустически активной области, и, кроме того, обычно обеспечивающее возможность работы, по меньшей мере, до некоторой степени, ниже частоты совпадения. Формулировка "по существу, ограничить", использованная в настоящем описании, целенаправленно охватывает большее ограничение, по меньшей мере, части (частей), кромки (кромок) элемента,чем то, которое, в частности, раскрыто в Международной заявкеWO 97/09842, предпочтительно на двух интервалах края, а также эффективные нагрузку, зажатие или действие эффективной акустической массы. Существуют два взгляда, эффекта или изобретательских замысла, которые представляют 3 ся полезными для рассмотрения, касающегося такого, по существу, ограничения кромки/границы области/периферии. Один заключается в том,что ограничение/снижение имеющегося перемещения кромки/периферии/границы элемента, совершающего изгибные колебания (по сравнению с конкретным раскрытием, изложенным в Международной заявкеWO 97/09842), может привести к полезному увеличению акустической выходной мощности вследствие возврата колебательной энергии изгибных волн в акустически активную область. Другой заключается в том, что акустически значимые и эффективные собственные моды из-за действия резонансных изгибных колебаний будут иными (по сравнению с конкретным раскрытием, изложенным в Международной заявкеWO 97/09842) по причине ограничения/подавления колебательного перемещения, обусловленного действием изгибных волн на кромке (кромках)/периферии/границе элемента, в результате чего значительно уменьшается/исключается вклад (вклады) от низшей резонансной моды (низших резонансных мод),которые существуют, если кромка (кромки)/ периферия/граница акустически эффективной области элемента оставляется свободной для того, чтобы получить такое распределение изгибных волн/ какое, в частности, раскрыто в Международной заявкеWO 97/09842; а также снижение/значительное подавление резонансных мод, включающих кручение. Для пояснения полученных в результате этого несколько разреженных или имеющих менее богатое содержание акустически активных/значимых резонансных мод в случае изгибных волн можно использовать пример, для упрощения аналогии и анализа основанный на эквивалентных простых лучах с учетом взаимодействий, в понятиях, охватывающих резонансные моды пластины, которые применительно к каждому лучу возникают на частоте f1 резонансной моды, а не на f0, и при этом происходит "утрата" комбинационных мод, включающих в себя частоты f0, но возникают интересные и полезные эффекты, наблюдаемые относительно равномерности разнесения непосредственно и комбинационно связанных собственных резонансных мод, включающих в себя частотыf1. Разветвления являются обширными и могут быть выгодными, обеспечивая повышение акустической отдачи при преобразовании энергии и/или часто очень полезное увеличение размеров вероятных подобластей для выбора в них практически перспективных/оптимальных мест для расположения преобразователей, определяемых с помощью, по меньшей мере, анализа механического импеданса, как это изложено в находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявкеPCT/GB 99/00404; и/или обычно существенное расшире 003215 4 ние пределов практической применимости конфигураций/размеров областей указанных элементов, когда, как например, в случае изотропной изгибной жесткости, отношения размеров могут быть даже от примерно 1:1 до примерно 1:3 или больше; и/или практическую применимость акустической характеристики в случае выбора материалов панельного элемента с меньшей собственной изгибной жесткостью при эффективном увеличении жесткости в целом с помощью, по меньшей мере, вклада от ограничения его кромки (кромок)/периферии/границы; и/или возможность повышения входной мощности преобразовательного средства для вариантов осуществления громкоговорителя, вообще в тех случаях, когда такое ограничение можно осуществить посредством значительной нагрузки либо с помощью инерционной массы, либо,что более практично, путем действительной фиксации посредством более жесткого/массивного несущего элемента или с помощью иного средства инертной нагрузки. Существенное преимущество этого изобретения заключается в том, что созданы новые и полезные акустические устройства с резонансными панелями, в том числе активные акустические устройства, такие, как громкоговорители, существенно более простые в производстве, в виде устойчивых к внешним воздействиям,легко устанавливаемых устройств панельного типа, улучшенных, в частности, по сравнению с акустическими устройствами, конкретно показанными и описанными в Международной заявкеWO 97/09842. В соответствии с одним объектом настоящего изобретения создано акустическое устройство, основанное на действии изгибных волн и способное работать ниже частоты совпадения,содержащее элемент, обеспечивающий возможность указанной работы в звуковом режиме по причине полезного распределения резонансных мод из-за действия в нем изгибных волн, причем элемент имеет свою акустически активную область, по меньшей мере, частично ограниченную средством, обладающим, по существу, ограничивающим свойством относительно колебаний изгибных волн. В соответствии с другим объектом настоящего изобретения создано активное акустическое устройство, содержащее элемент, основанный на действии изгибных волн, с их полезным распределением резонансных мод в нем и с выгодным расположением средства преобразователя изгибных волн, причем элемент имеет свою акустически активную область, по меньшей мере, частично ограниченную средством,обладающим, по существу, ограничивающим свойством относительно колебаний изгибных волн, а местоположение средства преобразователя определено относительно и с учетом такого ограничивающего средства. 5 Акустический элемент может быть, по существу, ограничен или зажат по всему своему периметру; или можно ограничить или зажать только участок (участки) кромок, меньшие чем длина кромок по всему периметру элемента,например, для прямоугольной панели - на одной или нескольких его сторонах, самое большее на всех сторонах. Это может быть полезным,когда элемент закрепляют аналогично флагу,что обеспечивает указанное, по существу, ограничение на одной стороне, при этом акустически активная область выступает от места закрепления, или при закреплении на двух сторонах,которые могут быть параллельными, что обеспечивает указанное, по существу, ограничение,при этом акустически активная область находится между этими закрепленными и ограниченными сторонами; и может облегчиться производство полностью герметизированных или диафрагменных громкоговорителей с небольшим количеством отверстий, например, среднечастотных/высокочастотных устройств. Использование полностью или почти полностью герметизированной диафрагмы позволяет изготовить так называемый громкоговоритель в бесконечном экране, чтобы ограничивать/регулировать излучение звука назад, которое в противном случае может быть вредным на средних и низких частотах. Кроме того, использование цельных, по существу, ограничивающих или зажимающих рам позволяет спроектировать узел громкоговорителя с более предсказуемыми механическими характеристиками, наряду с облегчением производства узла громкоговорителя, который имеет относительно устойчивую к внешним воздействиям конструкцию (по сравнению с громкоговорителем на основе резонансной панели, в котором кромки панели являются, по существу,свободными или подвешенными с небольшим упругим демпфированием). Существенного ограничения или зажатия периферийного участка (периферийных участков) или кромки (кромок) акустического элемента можно добиться любым желаемым методом, например, путем надежного прикрепления кромки (кромок) к прочной раме или к аналогичному элементу посредством клея или с помощью механических средств, например, путем зажатия кромки (кромок) между рамными элементами. Кроме того, необходимого ограничения/зажатия кромки можно добиться, используя методы прессования (например, литья под давлением пластиков) с образованием кромок элемента за одно целое с рамой, или путем образования утолщенных, достаточно жестких участков, окружающих элемент, чтобы ограничить перемещение кромок акустического элемента. Совместное прессование акустического элемента и утолщенной кромки может быть более подходящим. Такие методы прессования особенно удобны, когда акустический элемент образуют в 6 виде монолита, и их можно использовать для сокращения производственных затрат. Кроме того, существенное ограничение или зажатие может быть использовано для выделения одного акустического элемента внутри другого, более крупного акустического элемента. Поэтому более крупная акустическая панель,предназначенная для работы на средних/низких частотах, может быть получена прессованием с выделением посредством срединных ребер жесткости меньшей акустической панели, предназначенной для работы на высоких частотах. Действие существенного ограничения или зажатия можно рассчитать так, чтобы получить нужный механический импеданс и с его помощью регулировать время реверберации в акустическом элементе, а также управлять частотной характеристикой элемента, особенно, вероятно, на низких частотах. Размеры подходящих резонансных панельных элементов можно выбрать в соответствии с конкретными указаниями, приведенными в Международной заявкеWO 97/09842, или с учетом изменений формы они могут быть в значительной степени иными. Например, по существу, прямоугольные резонансные панельные элементы, по существу, с изотропной изгибной жесткостью могут иметь отношения размеров ниже 1:1,5, что обычно соответствует принципу,известному из уровня техники для панельных элементов с, по существу, свободными кромками, но они не ограничены ими, что, в частности,будет описано в данной заявке ниже, эти отношения могут быть больше чем 1:1,5, что, в частности, также будет описано в данной заявке позднее. Возможные изменения анизотропии/комплексного распределения изгибной жесткости рассмотрены раньше. Ограничивающее средство может находиться, по меньшей мере, частично, вокруг указанной акустически активной области и выделять ее и/или вокруг периферийной кромки (периферийных кромок) элемента панельного типа,а чтобы весь элемент был полностью акустически активным - обычно на протяжении вплоть до 25% или больше границы области/периферийной кромки, часто - на всем ее протяжении. Обычно панельные резонансные элементы являются самоподдерживающимися и не требуют предварительного растяжения для механической устойчивости, особенно их виды со свободной кромкой или с одной кромкой, используемыми для крепления. Для зажатого панельного элемента существует десятикратное или близкое к этому повышение первой частоты изгибных колебаний из-за увеличения собственной жесткости панельного элемента при зажатии. Представляется логичным существенное уменьшение изгибной жесткости для снижения первой модальной частоты до диапазона более низких частот. Для таких случаев предусмотрено, что жесткость 7 панельного элемента может быть уменьшена до 0,001 Нм, а поверхностная плотность уменьшена до 25 г/м 2. С одной точки зрения эти конечные значения пределов могут быть предпочтительными для механической устойчивости панельного элемента и выполнения им функции поддержания средства возбуждения, если исходить из приложения растягивающих сил. Они могут быть приложены равномерно или неравномерно, т.е. в различных направлениях и/или с разными значениями растяжения в соответствии с конкретной геометрией элемента. В пределе растянутая панель имеет большую часть свойств растянутой пленки, выдерживающей изгибные волны, в которой существуют волны второго порядка или волны без дисперсии (скорость которых постоянна при изменении частоты). В случае такого "панельного" элемента распределение резонансов может быть оптимизировано для получения требуемой акустической характеристики путем регулирования растяжения и изменения геометрии границ в соответствии с принципом образования распределенных мод, см. Международную заявкуWО 97/09842. Точно так же предпочтительное для действия преобразователя распределение мод может быть получено путем предпочтительного/оптимизированного расположения возбудителя/датчика. В зависимости от степени растяжения и при повышении плотности, а особенно - изгибной жесткости, существует диапазон, в котором из-за выбранной жесткости на действие изгибных волн второго порядка накладывается и добавляется действие дисперсионных изгибных волн четвертого порядка. Оптимизация этих двух волн может быть осуществлена на основании расчета и/или эксперимента, чтобы получить наилучшие результаты для определенной области применения. Акустические панели с зажатой кромкой,имеющие меньший диапазон рабочих частот,относятся к исследованной области проектирования. Перечень фигур чертежей Практическое осуществление этого изобретения иллюстрируется схематично посредством примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 и 1 А - вид в изометрии с пространственным разделением деталей и частичный вид в разрезе резонансного, обычно прямоугольного панельного акустического элемента 10, зажатого по кромкам между противолежащими рамными элементами 11 А, В с прямоугольным периметром при использовании болтов и гаек 12 А,В, который можно устанавливать на шасси или другую объединительную конструкцию; фиг. 2 - вид в разрезе, показывающий вариант зажатия/ограничения кромки резонансного панельного акустического элемента путем 8 прикрепления кромки к раме 21 посредством клея 22; фиг. 3 и 3 А - частичные вид в изометрии и вид в разрезе пластмассового, полученного литьем под давлением изделия 35, образованного в виде стенки, имеющей ребра 36 жесткости,которые пересекаются с прямоугольным бортиком 31, для ограничения кромки акустически активной области 30 панели, при этом бортик 31 также образован выступающими ребрами, которые повышают жесткость кромок рабочей области 30 панели; фиг. 4 - частичный вид в изометрии резонансного панельного акустического элемента 40, натянутого поверх рамы 41 и зажатого на кромках окружающим, зажимающим рамным элементом 42; фиг. 4 А - частичный вид в разрезе варианта осуществления по фиг. 4; фиг. 4 В - частичный вид в разрезе, аналогичный виду на фиг. 4 А, альтернативного варианта осуществления резонансного, натянутого панельного акустического элемента; фиг. 5 А, В - графики, показывающие частотную характеристику резонансных панельных элементов с размерами А 4 и А 5 соответственно,на которых кривые, показанные жирными линиями, относятся к панелям с зажатой кромкой,а кривые, показанные тонкими линиями, относятся к панелям со свободной кромкой или к подвешенным панелям с упругой кромкой; фиг. 6 А, В и 7 А, В, и 8 А, В - графические зависимости механического импеданса от частоты для выбранных отношений размеров панельных элементов с зажатой кромкой; фиг. 9 А, В, С - графические представления сглаженной обратной величины среднеквадратического отклонения для различных мест расположения средства преобразователя; фиг. 10 - рассчитанные кривые механического импеданса одной четверти панели в случае зажатия одной кромки панельного элемента; фиг. 11 - графики для панели с зажатой кромкой и разными отношениями размеров; фиг. 12 А-Н - кривые измеренного механического импеданса одной четверти панели для различных отношений размеров; фиг. 13 А-Н - кривые акустической выходной мощности, отсчитанной относительно опорного значения; фиг. 14 - кривые обратной величины среднеквадратического отклонения мощности для различных отношений размеров; фиг. 15A-J - объединенные кривые в полярных координатах акустической выходной мощности в случае низких резонансных мод для панельного элемента с зажатой кромкой и отношением размеров 1:3; и фиг. 16A-D - кривые для сравнения выходной акустической мощности в случае конкретных конструкций панелей, различающихся размерами и/или жесткостью. 9 На фиг. 1 и 2 показан акустический элемент, который является, по существу, прямоугольным и может иметь отношения размеров,считающиеся предпочтительными в Международной заявкеWО 97/09842, хотя, как будет показано, для решения общей задачи применимыми являются намного более широкие пределы отношений размеров, позволяющие получить высокую плотность мод и равномерность распространения мод в элементе. На фиг. 4 и 4 А показан вариант осуществления резонансного акустического элемента 40,натянутого поверх прямоугольной по периметру рамы 41 и прикрепленной к прямоугольной по периметру раме посредством зажимающей рамы 42, чтобы удержать акустический элемент на месте. Растягивающая сила приложена к элементу 40 в направлении стрелки F. В качестве варианта, как показано на фиг. 4 В, зажимающая рама 42 может быть заменена средством 43 растяжения, включающем в себя, например, пружины 44 растяжения на раме 45, при этом средство растяжения прикреплено к кромке акустического элемента, чтобы натянуть элемент поверх прямоугольной по периметру рамы. Возбудители колебаний различных видов,описанные, например, в Международной заявкеWO 97/09842, могут быть расположены на акустических элементах согласно вариантам осуществления по фиг. 4, 4 А и 4 В, чтобы вызвать резонанс в акустических элементах для создания звукового сигнала с тем, чтобы акустические элементы могли работать как громкоговорители или узлы возбуждения громкоговорителей. Эти возбудители колебаний для ясности чертежей не показаны на фиг. 4, 4 А и 4 В. Существенное ограничение или зажатие кромок панели позволяет использовать материалы с относительно низкой жесткостью (по сравнению с обычной практикой для панелей с,по существу, свободными кромками) и может способствовать снижению основных частот изгибных мод панелей, в том числе даже ниже уровней, реализуемых на практике в случае обычно более жестких панелей с, по существу,свободными кромками (и несмотря на эффективное ослабление самой низкочастотной моды свободных кромок при полностью зажатой панели). Например, в то время как пределы жесткости для панели со свободными кромками того вида, который описан в практическом примере в Международной заявкеWO 97/09842, могут быть порядка от 0,1 до 50 Нм, жесткость панели с зажатыми кромками аналогичного общего вида может быть ниже на, по меньшей мере, один порядок величины, даже вплоть до 0,001 Нм. Кроме того, если пределы поверхностной плотности панелей со свободными кромками из указанных практических примеров могут быть от 100 до 1000 г/м 2, то поверхностная плотность панелей с зажатыми кромками может быть на 003215 10 много меньшей, даже вплоть до 25 г/м 2. Однако следует учесть, что значительно более жесткие и/или более плотные материалы могут быть использованы для этих акустических панелей, по существу, с ограниченными или зажатыми кромками, когда не требуется характеристика в области, по меньшей мере, самых низких частот. Такие области применения охватывают громкоговорители для воспроизведения верхних звуковых частот, сирены, устройства для воспроизведения ультразвука. Использование материалов панели с относительно низкой жесткостью может привести к более высокой частоте совпадения, например,выше обычного звукового диапазона, что может повысить равномерность направленности звука,исходящего из резонансной звуковоспроизводящей панели. Кроме того, менее жесткие панели могут дать существенное приращение плотности мод в нижних регистрах с вытекающим из этого улучшением качества звука. Как показано заявителем, полезные варианты ограничения зажатия кромки/границы по всему контуру включают в себя эффективное ограничение/зажатие на меньшем интервале,которое для случая, по существу, прямоугольного панельного элемента/активной области может быть односторонним при его отсутствии на трех сторонах или обычно на двух параллельных сторонах при его отсутствии на двух других сторонах. Излучающие звук элементы можно возбуждать любым из средств, предложенных в Международной заявкеWO 97/09842, например, с помощью, по меньшей мере, одного инерционного электромеханического устройства возбуждения. Эти устройства возбуждения или одно устройство возбуждения можно разместить,чтобы возбудить излучающую панель, в любых подходящих геометрических местах (любом подходящем геометрическом месте) в пределах поверхности акустического элемента; в соответствии с принципами, изложенными в Международной заявкеWO 97/09842, или в соответствии с результатами анализа механического импеданса, как в Международной заявкеPCT/GB 99/00404, или в местах, определенных экспериментально. Для ясности чертежа такие возбудители колебаний на фиг. 1 не показаны. В Международной заявкеWO 97/09842 указаны возбудители тех видов, которые можно применять, а места для расположения таких возбудителей можно определить в соответствии с одними и теми же принципами, изложенными в Международной заявкеWO 97/09842 и/или в Международной заявкеPCT/GB 99/00404, в которой имеются отличия, касающиеся мест расположения, по сравнению с Международной заявкойWO 97/09842. Некоторые полезные исследования резонансных панельных элементов с полностью зажатыми кромками, используемых в качестве 11 активных акустических устройств или в таких устройствах, особенно в качестве громкоговорителей, впервые раскрыты в описании и на фиг. 11-16 находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявкиPCT/GB 99/00404, поданной 9 февраля 1999 г., и эти фигуры повторены в настоящем описании как фиг. 6-11 соответственно. Конечно, эти исследования основаны на анализе с учетом параметров передачи мощности, особенно равномерности входной мощности, связанной, в частности, с механическим импедансом; и особенно зависящей от мест расположения преобразователей, от практически пригодных до оптимальных, и от формы панельных элементов, в частности, от отношений размеров, по меньшей мере, для, по существу, прямоугольных панельных элементов, и от мест расположения преобразователей на основе согласованных координат. Поэтому графики на фиг. 6 А, В и 7 А, В и 8 А, В для механического импеданса относительно частоты в случае панельных элементов с выбранными отношениями размеров и с изотропной изгибной жесткостью дополнены графиками на фиг. 9 А, В, С для сглаженного механического импеданса, измеренного с помощью обратной величины среднеквадратического отклонения для случая расположения преобразователей в особенно перспективных местах. Точно рассчитанные выгодные отношения размеров, составляющие 1,160; 1,341 и 1,643, показаны совместно с аналогичным образом рассчитанными координатами предпочтительных мест расположения преобразователей, (0,437; 0,414),(0,385; 0,387) и (0,409; 0,439), соответственно. На фиг. 10 представлен график рассчитанного механического импеданса для одной четвертой части панели в случае отношения размеров 1,16,на котором видны области значительной протяженности, перспективные для расположения преобразователей, точнее, две такие отдельные области (заштрихованные). На фиг. 11 представлено сравнение таких предпочтительных отношений размеров и мест расположения преобразователей в случае зажатых кромок, в том числе для дополнительного отношения размеров 1,138. Выполненные дополнительные исследования основаны на реальных измерениях механической входной мощности для, по существу,прямоугольных резонансных панельных элементов, имеющих повышенные значения отношений размеров; и при этом в каждом случае осуществлялась привязка частотной характеристики к опорному значению или к прямой линии, расположенной по частоте на десятичный разряд выше частоты низшей действующей резонансной моды. Контурные кривые обратной величины среднеквадратического отклонения для одной четвертой части панели, полученные при такой привязке, приведенные на фиг. 12 АН, включают в себя случаи тех же самых, ука 003215 12 занных выше, отношений размеров или близких к ним (фиг. 12 А, В, D), и им соответствуют фиг. 13 А-Н с привязкой частот к прямым линиям,при этом наиболее светлая раскраска/оттенок обозначает наиболее перспективное место расположения преобразователя (перспективные места расположения преобразователей), а при более высоких отношениях размеров разрывается на отдельные, практически пригодные области. Расширение рамок этих дополнительных исследований на случай отношений размеров вплоть до 1:4 заслуживает внимания, может быть, главным образом потому, что подтверждает практическую пригодность формы, отклоняющейся от квадрата или близкой к нему. Без преувеличения, этого нельзя было ожидать на основании предшествующей основополагающей работы заявителя и существующих представлений относительно резонансных панельных элементов с кромками, по существу,свободными для изгибных колебаний. Кроме того, до настоящего времени неожиданное повышение рабочей мощности для отношения размеров 1,41, показанное в настоящем описании на фиг. 5 А, В, дополнительно подтверждено для других, теперь уже исследованных отношений размеров. Дополнительное неожиданное заметное уменьшение критичности отношений размеров, необходимых для получения равномерных распределений частот резонансных мод,благоприятных для достижения звукового эффекта, дало основание для дальнейшего подробного рассмотрения и анализа. Нижеследующий результат получен в рамках упрощенной лучевой теории, по существу, для прямоугольных резонансных панельных элементов, имеющих, по существу, изотропную изгибную жесткость. Общепринято утверждение из прежних работ/принципов, заключающееся в том, что для панельных элементов, по существу, со свободными кромками самая нижняя частота резонансных мод определяется размером самой длинной стороны, при этом лучше всего, если она согласована с размером самой короткой стороны, соответствующим следующей более высокой частоте резонансной моды и обеспечивающим получение связанного соответствующего ряда более высоких частот резонансных мод, значения которых, по существу, разнесены. Действительно, высокое отношение размеров для такой панели с, по существу, свободными кромками, будет приводить к появлению вторых(возможно, даже более высоких) частот резонансных мод панельного элемента, непосредственно обусловленных размером более длинной кромки, кроме того, более низких, чем первые,которые обусловлены размером более короткой стороны, в результате чего интервал (интервалы) между частотами будет (будут) слишком большим (большими) для действительно удов 13 летворительной акустической характеристики,основанной на действии изгибных волн на таких рассматриваемых низких частотах. В противоположность указанному, для первой эффективной частоты резонансной моды в резонансном панельном элементе с полностью зажатыми кромками необходим эффективный вклад первой резонансной моды, обусловленной кромкой с меньшей длиной, т.е. первая комбинационная мода колебания пластины для двух рядов (fx1, fx2fxn) и (fy1, fy2fyn) в случае осей х, у, параллельных кромкам, описывается спектральным уравнением резонансных мод: Из этого квадратичного соотношения следует, что при высоком отношении размеров можно получить последовательность близко расположенных частот резонансных мод, обусловленных вкладами последующих рядов более высокого порядка, связанных с более длинными краями, раньше следующего вклада от последующих рядов более высокого порядка,связанных с более короткими кромками. На фиг. 14 представлен график зависимости обратной величины максимального среднеквадратического отклонения мощности от отношения размеров и показано повышение равномерности мощности (выше самой нижней эффективной резонансной моды) с увеличением отношения размеров, достигающее максимума при значении около 1:3. Действительно, при более высоких отношениях размеров для элементов, закрепленных на границах, имеются более близко расположенные частоты резонансных мод, тогда как противоположное справедливо по отношению к панелям с относительно свободными краями из Международной заявкиWO 97/09842. Конечно, этот результат никоим образом не умаляет хороших и полезных результатов для акустических устройств с использованием резонансных панельных элементов с меньшим отношением размеров, полностью зажатых по кромкам; которые также являются вполне применимыми, обеспечивая требуемую работу акустического устройства в результате разнесения частот резонансных мод, как это предопределено путем вышеуказанного анализа и к тому же указано в Международной заявке PCT/GB 99/00404. Однако существуют значительно большие возможности для проектирования. В каждом конкретном случае и в зависимости от предполагаемого применения акустических устройств конкретный спектр частот резонансных мод,очевидно, будет изменяться в зависимости от отношения размеров при заданной изгибной жесткости или от их отношений; и часто выбор должен делаться на основе результатов расче 003215 14 тов, измерений или интуитивно с тем, чтобы получить нужную или приемлемую характеристику акустического устройства. Еще один показатель установлен и исследован, а именно акустический эффект и характеристика на оси и/или вне ее, различия между которыми могут быть существенными; и он может быть полезным/эффективным при проектировании конкретных акустических устройств для конкретных областей применения, особенно, когда такие различия могут быть безусловно желательными или могут быть нежелательными, или когда некоторая конкретная комбинация является предпочтительной или приемлемой. На фиг. 15A-J показаны графики в полярных координатах нижних частот резонансных мод для одного резонансного панельного элемента с отношением размеров 1:3, и в каждом случае показаны характеристики в горизонтальной(сплошная линия) и вертикальной (пунктирная линия) плоскостях, т.е. при большем размере по горизонтали или вертикали соответственно. Обычно, как и ожидалось, диаграммы направленности при излучении являются существенно различными, т.е. в плоскости меньшей длины они как правило более сглажены, а в плоскости большей длины являются более диффузными. Параметры выбора при проектировании любой конкретной конструкции панельного элемента включают в себя приемлемость более высокой частоты из самой низкой резонансной, непосредственно зависящей от отношения размеров; приемлемость направленности, когда колебания панельного элемента заметно различаются по разным осевым направлениям; из этого логически вытекает различная равномерность мощности в соответствующих плоскостях излучения; связанный с указанным выбор ориентации или пространственного положения панельного элемента при использовании; и приемлемый компромисс между равномерностью мощности в различных плоскостях и/или зависимость равномерности полной мощности от подобных или иных характеристик в горизонтальной/вертикальной или азимутальной/угломестной плоскостях. Панельный элемент по фиг. 16 А содержит на алюминиевой сотовой панели толщиной 4 мм покрытие из черного стекла толщиной 0,05 мм,в результате чего достигаются, по существу,изотропная изгибная жесткость 12,26 Нм, поверхностная плотность 0,76 кг/м 2 и частота совпадения 4,6 кГц. Панельный элемент по фиг. 16 В содержит на сотовой панели Рохасел (Rohacell) толщиной 1,8 мм покрытие из черного стекла толщиной 0,102 мм, в результате чего достигаются, по существу, изотропная изгибная жесткость 2,47 Нм, поверхностная плотность 0,60 кг/м 2 и частота совпадения 9,1 кГц. Панельный элемент по фиг. 16 С содержит на сотовой панели Рохасел (Rohacell) толщиной 1,5 мм 15 покрытие Мелинекс (Melinex, зарегистрированный товарный знак) толщиной 0,05 мм, в результате чего достигаются, по существу, изотропная изгибная жесткость 0,32 Нм, поверхностная плотность 0,35 кг/м 2 и частота совпадения 19,2 кГц. Все эти панельные элементы имели сходное отношение размеров между 1,13 и 1,14 и возбуждались одинаковыми возбудителями с диаметром активной поверхности 13 мм и входным импедансом 8 Ом. Акустическую выходную мощность каждой панели измеряли при всех кромках панели, свободных для колебаний под действием резонансных изгибных волн, и при всех зажатых кромках для противодействия таким колебаниям. Из фиг. 16 А-С видно, что при зажатии достигается существенное повышение акустической выходной мощности ниже частоты совпадения, однако не выше, так что зажатие наиболее выгодно проявляется при более высокой частоте совпадения и, следовательно, при меньшей изгибной жесткости панели. Панельные элементы по фиг. 16D-E имеют ту же самую жесткую конструкцию, как по фиг. 16 А, но большие размеры, а именно 360 мм на 315 мм и 545 мм на 480 мм соответственно, по сравнению с размерами 260 мм на 230 мм для фиг. 16 А-С; и подтверждается, что полное зажатие повышает акустическую выходную мощность вниз от частоты совпадения до самой низкой частоты резонансной моды панельного элемента, проявляющей свое действие, в частности,до примерно 400 Гц для меньших панельных элементов (фиг. 16 А-С) и ниже для более крупных и самых крупных панельных элементов. Кроме того, имеет смысл отметить, что в более крупных панельных элементах формы мод находятся ближе к синусоидальной волне при заданной частоте. Для всех этих панельных элементов были сделаны контрольные измерения механической входной мощности при возбуждении со свободными для колебания кромками и с кромками,полностью зажатыми, и показано, что все панельные элементы отбирают почти одну и ту же мощность. Может представлять интерес рассмотрение предположения, дополнительно к концепции Международной заявкиWO 97/09842, относительно отсутствия полезного излучения звука ниже частоты совпадения, основанное на теории, заключающейся в том, что такое излучение следует ожидать при идеальных синусоидальных волнах в бесконечной пластине; а также предположения, из которых логически вытекают идеи Международной заявкиWO 97/09842, ясно устанавливающие, что полезное излучение звука возможно в конечной пластине ниже частоты совпадения, т.е., что такое излучение исходит от участков конечной пластины,которые колеблются с отклонением от идеального синусоидального распределения, что проявляется главным образом в случае самых низ 003215 16 ких частотных мод, при этом как вблизи возбуждающего преобразователя, так и на кромках,которые свободны для колебания, и, поэтому,безусловно, до настоящего времени обращали внимание на последнее. Однако теперь из самой идеи очевидно, что ограничение кромок, особенно для того, чтобы иметь возможность осуществить полезную акустическую связь колебаний при изгибных волнах с воздухом, существенно повышает отдачу ниже частоты совпадения. Это, конечно, происходит применительно к акустической выходной мощности, связанной явным образом с неизбежными потерями в резонансном панельном элементе, а в ближнем звуковом поле последние, по меньшей мере,заметно уменьшаются при ограничении кромки,эффективно исключающем акустическое короткое замыкание вокруг такой ограниченной кромки (таких ограниченных кромок). По-видимому, разумно увязать повышенную акустическую связь с воздухом ниже частоты совпадения с отражением такой энергии,которая в противном случае будет теряться в ближнем звуковом поле, если только исходить из того, что такая энергия заключается в колебании изгибных волн из-за частот резонансных мод панельного элемента, находящихся внутри представляющего интерес звукового диапазона,и должна выходить из панельного элемента в виде звуковой энергии, независимо от улучшения связи с воздухом за счет ограниченных кромок или середины панельного элемента. Конечно, ситуация выше частоты совпадения остается неизменной. Все это предполагает,что резонансные моды панельных элементов с ограниченной кромкой неизбежно существуют без крутильных мод колебаний, которые эффективно снижаются или исключаются при ограничении кромки, предпочтительно - зажатии. Дополнительные исследования были проведены относительно выгодного места расположения второго преобразователя, в основу которых положен измеренный эффект при использовании перемещаемого/передвигаемого с места на место второго преобразователя; и с учетом дискретного ограничения/зажатия кромки при использовании инерционных масс в локализованных местах. Результат относительно мест расположения второго преобразователя в основном подчеркнул объем и сложность взаимодействия между эффектами в резонансном панельном элементе с двумя преобразователями. Действительно, наилучшие найденные места для расположения второго преобразователя с учетом выгодно расположенного первого преобразователя в случае резонансного панельного элемента, по существу, прямоугольной формы и с, по существу, изотропной изгибной жесткостью были на самом деле в центре или вблизи центра и в местах, находящихся на трех четвертях длины вдоль осей (или вблизи них), соединяющих одну четверть панели, в которой был 17 расположен первый преобразователь, и при этом качество звукового сигнала ухудшалось(хотя без сомнения было практически пригодным для некоторых областей применения). Результат для случая дискретного ограничения/зажатия был особенно интересным, поскольку указал на потенциальную возможность полезного перехода от эквивалентного близкого к непрерывному ограничению/зажатию для влияния на полосовой фильтр звуковых частот,характеристика которого зависит от промежутков между зажатыми участками и соотношения(соотношений) с длинами изгибных волн в рассматриваемом панельном элементе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Акустическое устройство, основанное на действии изгибных волн и способное работать ниже частоты совпадения, содержащее резонансную изгибно-волновую панель, имеющую акустически активную область, отличающееся тем, что содержит средство, по меньшей мере,частично ограничивающее акустически активную область, причем это ограничивающее средство существенно ограничивает панель по отношению к изгибно-волновым колебаниям, находится на периферийной кромке акустически активной области и расположено непрерывно вдоль, по меньшей мере, 25% указанной кромки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что содержит расположенный на панели преобразователь изгибных колебаний для возбуждения в панели резонанса для выработки акустической отдачи. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что ограничивающее средство определяет в пределах панели акустически активную область. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что акустически активная область является, по существу, прямоугольной. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем,что ограничивающее средство расположено вдоль одной стороны акустически активной области. 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что ограничивающее средство также расположено вдоль противоположной, параллельной стороны акустически активной области. 7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что ограничивающее средство расположено вдоль каждой кромки акустически активной области. 18 8. Устройство по п.7, отличающееся тем,что изгибная жесткость панели в акустически активной области составляет меньше чем 5 ньютонометр (Нм). 9. Устройство по п.8, отличающееся тем,что указанная изгибная жесткость составляет больше чем 0,001 ньютонометр (Нм). 10. Устройство по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что поверхностная плотность акустически активной области составляет больше чем 25 г/м 2. 11. Устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что акустически активная область имеет изотропию изгибной жесткости. 12. Устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что акустически активная область имеет двунаправленную анизотропию изгибной жесткости. 13. Устройство по любому из пп.2-10, отличающееся тем, что акустически активная область имеет распределение изгибной жесткости,согласованное с требуемым выгодным местоположением для средства преобразователя. 14. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что акустически активная область является, по существу, прямоугольной с изотропией ее изгибной жесткости и имеет отношение размеров между 1:1 и 1:1,5. 15. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что акустически активная область является, по существу, прямоугольной с изотропией ее изгибной жесткости и имеет отношение размеров больше чем 1:1,5. 16. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что акустически активная область является, по существу, прямоугольной с изотропией ее изгибной жесткости и имеет отношение размеров 1:3 или больше. 17. Устройство по любому из пп.1-16, отличающееся тем, что панель механически растянута. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем,что панель растянута в двух взаимно перпендикулярных направлениях. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем,что растяжение в двух направлениях является одинаковым. 20. Устройство по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что ограничивающее средство выполнено за одно целое с панелью. 21. Устройство по п.20, отличающееся тем,что ограничивающее средство сформовано за одно целое с панелью.