Громкоговоритель со звукоизлучающей панелью, излучающим элементом

1 Область техники Изобретение относится к громкоговорителям, а более конкретно к громкоговорителям,содержащим панельные акустические излучающие элементы. Предшествующий уровень техники Из заявки Великобритании 2262861 А известен громкоговоритель, выполненный в виде панели, содержащий резонансный многорежимный излучающий элемент, выполненный в виде единой трхслойной панели, образованной двумя оболочками из материала с размещнным между ними ячеистым сердечником с поперечно направленными ячейками, где панель выполнена таким образом, что имеет отношение изгибной жсткости (В) во всех направлениях к кубу массы панели на единицу поверхностиповерхности не менее 10, а также содержащий крепжное средство, с помощью которого панель поддерживается или прикрепляется к опоре с обеспечением подвижности при отсутствии демпфирования, и электромеханическое средство возбуждения, связанное с панелью, которое служит для создания многорежимного резонанса в излучающей панели при подаче на громкоговоритель электрического сигнала в рабочем диапазоне частот. В патенте США 3164221 А (Рич) раскрыт низкочастотный громкоговоритель, содержащий корпус, акустический излучатель в корпусе, податливую подвеску, закрепляющую излучатель в корпусе с обеспечением возможности поршневого перемещения, и поршневое средство возбуждения для изменения давления воздуха в корпусе для принуждения излучателя к поршневому перемещению. В патенте США 3247925 А (Варнака) раскрыт низкочастотный громкоговоритель с резонансной панелью, установленной на шасси,которая возбуждается электромеханическим преобразователем, также установленным на шасси. Раскрытие изобретения В вариантах осуществления настоящего изобретения использованы элементы, свойства,конструкция и конфигурация которых в общем виде и/или конкретно раскрыта в основных положениях нашей находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке с той же датой подачи, публикацияWО 97/09842. Тем самым такие элементы обладают способностью к поддержанию и распространению подведнной энергии колебания посредством изгибных волн в рабочей области (рабочих областях), проходящих поперк толщины элемента (элементов), причм часто, но не обязательно, к кромкам. Элементы выполнены с анизотропией изгибной жсткости или без не с обеспечением возможности образования составляющих колебания в виде резонансных режимов, распределнных по всей указанной области 2 акустической связи с окружающим воздухом, и имеют для преобразовательного средства заранее определнные предпочтительные места или участки в пределах указанной области, при этом, в частности, активные или подвижные части элементов являются эффективными в части создания акустических колебаний в указанной области (указанных областях), а сигналы,обычно электрические, соответствующие акустическим, вызывают такие колебания. В находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке, публикацияWO/97/09842 с той же датой подачи рассмотрены случаи применения таких элементов как в"пассивных" акустических устройствах без преобразовательного средства, к примеру, в предназначенных для создания реверберации, для осуществления акустической фильтрации или для "озвучивания" пространства или помещения, так и в "активных" преобразовательных устройствах с преобразовательным средством, к примеру, в чрезвычайно широкополосных источниках звука или в громкоговорителях, когда поданные входные сигналы преобразуются в указанный звук, а также в микрофонах, в которых звук преобразуется в сигналы иного вида. Это изобретение конкретно относится к активным акустическим устройствам в виде громкоговорителей. Такие элементы, как указанные выше, названы акустическими излучателями с распределнными режимами и их свойства подразумеваются такими, как в вышеупомянутых заявках РСТ, а/или в противном случае, такими, которые специально оговорены в данной заявке. Изобретением является громкоговоритель,содержащий корпус, акустический излучатель в корпусе, податливую подвеску, закрепляющую излучатель в корпусе для поршневого перемещения относительно него, и средство для изменения давления в корпусе для обеспечения возможности поршневого перемещения излучателя, отличающийся тем, что излучатель представляет собой элемент, обладающий способностью поддерживать и распространять входную энергию колебания посредством изгибных волн в, по меньшей мере, одной рабочей области,проходящей поперк его толщины, для получения составляющих колебания в виде резонансных режимов, распределнных по указанной, по меньшей мере, одной области, и имеющий для преобразовательного средства заранее определнные предпочтительные места расположения или участки в пределах указанной области, а также содержащий преобразователь, установленный полностью и исключительно на указанном элементе в одном из указанных мест расположения или участков, для возбуждения колебания элемента, чтобы вызвать его резонанс с образованием акустического излучателя, который при резонансе создат акустический сигнал. Средство для изменения давления воздуха мо 3 жет содержать генератор накачки воздуха. Генератор накачки воздуха может содержать вспомогательный корпус, поршневой возбудитель, установленный во вспомогательном корпусе, и средство, соединяющее внутренние части соответствующих корпусов таким образом,что волны давления воздуха, образованные посредством перемещения поршневого возбудителя, передаются к указанному корпусу. Звукопоглощающие средства могут быть предусмотрены в указанном корпусе и/или во вспомогательном корпусе. Излучатель может содержать лгкую ячеистую основу, заключнную между парой лгких поверхностных оболочек с высоким модулем. Краткое описание чертежей Изобретение схематично иллюстрируется посредством примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - громкоговоритель с распределнными режимами типа описанного и заявленного в нашей находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке, публикацияWО 97/09842; фиг. 2 а - частичное сечение по линии А-А на фиг. 1; фиг. 2b - увеличенное поперечное сечение излучателя с распределнными режимами такого вида, как показанный на фиг. 2 а, в двух вариантах конструкции; и фиг. 3 - вариант осуществления громкоговорителя с распределнными режимами в соответствии с настоящим изобретением. Наилучшие варианты осуществления изобретения Обратимся к фиг. 1, на которой показан панельный громкоговоритель 81 такого вида,какой описан и заявлен в нашей находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке, публикацияWО 97/09842 с той же датой подачи, содержащий прямоугольную раму 1, заключающую в себе по внутреннему контуру упругую подвеску 3, которая поддерживает звукоизлучающую панель 2 с распределнными режимами. Преобразователь 9, например, такой, как подробно описан в наших находящихся в процессе одновременного рассмотрения Международных заявках, публикацииWО 97/09859, WО 97/09861, WО 97/09858 с той же датой подачи, установлен целиком и исключительно на звукоизлучающей панели 2 или в ней в заранее определнном месте, задаваемом координатами х и у, при этом положение места рассчитывается так, как описано в нашей находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке,публикацияWO/97/09842 с той же датой подачи, с целью возбуждения изгибных волн в панели, чтобы вызвать резонанс панели для излучения акустического сигнала. Преобразователь 9 возбуждают с помощью усилителя 10 сигналов, например, с помощью 4 усилителя звуковой частоты, соединнного с преобразователем 9 посредством проводов 28. Требования к нагрузочной способности и к мощности усилителя могут быть совершенно обычными, аналогичными требованиями в случае применения известных конусных громкоговорителей, с учтом чувствительности порядка(86-88) дБ/Вт при озвучивании помещения. Полное сопротивление нагрузки усилителя имеет, главным образом, активный характер при сопротивлении 6 Ом, необходимая мощность находится в пределах (20-80) Вт. Когда сердечник панели и/или поверхностные оболочки выполнены из металла, их можно изготовить так,что они будут исполнять роль радиатора преобразователя для удаления тепла от обмотки мотора преобразователя и, таким образом, улучшения передачи энергии. На фиг. 2 а и 2b представлены типичные частичные поперечные сечения громкоговорителя 81 из фиг. 1. На фиг. 2 а видно, что рама 1,подвеска 3 и звукоизлучающая панель 2 связаны друг с другом посредством клеевых стыковых соединений 20. В качестве рамы можно использовать лгкий каркас, к примеру, картинную раму, выполненную из экструдированного металла, например, из алюминиевого сплава, или из пластиков. Удовлетворяющие требованиям материалы для подвески включают упругие материалы, к примеру, пенорезину и пенопласты. Подходящие клеи для соединений 20 включают эпоксидные, акриловые, цианакрилатные и тому подобные клеи. На фиг. 2b в увеличенном масштабе показано, что звукоизлучающая панель 2 представляет собой жсткую лгкую панель, имеющую сердечник 22, например, из жсткого вспеннного пластика 97, к примеру, из поливинилхлорида с межмолекулярными связями, или выполненную в виде ячеистой матрицы 98, т.е. сотовой матрицы из металлической фольги, пластиков или эквивалентных им с ячейками, вытянутыми поперк плоскости звукоизлучающей панели, при этом сердечник охвачен противолежащими поверхностными оболочками 21, например, из бумаги, картона, пластиков или из металлической фольги или металлического листа. Когда поверхностные оболочки выполнены из пластиков, их можно для повышения модуля армировать волокнами, например, из углерода,стекла, кевлара (зарегистрированный товарный знак) или эквивалентных им, способом, в сущности, хорошо известным. Исследовавшиеся слоистые материалы для поверхностной оболочки и армирования включают углерод, стекло, кевлар (зарегистрированный товарный знак), номекс (зарегистрированный товарный знак), т.е. арамидные и другие волокна в виде различных слов и переплетений, а также бумагу, многослойные бумаги, меламин и различные синтетические пластиковые плнки с высоким модулем, такие как майлар(зарегистрированный товарный знак), пластики на основе поликарбонатов, фенолов, простых полиэфиров или родственные пластики, и кроме того, армированные волокном пластики и т.д.,металлический лист или фольгу. Исследование показателя Вектра для жидкокристаллических термопластов показало, что их можно использовать для литья под давлением сверхтонких поверхностных слов или оболочек минимального размера, например, диаметром 30 см. В этом материале осуществляется самообразование ориентированной в направлении инжекции кристаллической структуры; эта ориентация является предпочтительной для хорошего распространения энергии на высоких звуковых частотах от точки возбуждения к периметру панели. Кроме того, такая формовка этого и других термопластов позволяет образовать с помощью пресс-формы элементы установки и совмещения, такие, как канавки или кольца для точного размещения деталей преобразователя, например, подвижной катушки и подвески магнита. Дополнительно расчтным путм было установлено, что при использовании некоторых нетврдых материалов для сердечника выгодно в определнном месте увеличивать толщину поверхности оболочки, например, на участке или в кольцевом пространстве, простирающемся на расстояние вплоть до 150% диаметра преобразователя для усиления этого участка и улучшения прохождения энергии колебаний в панель. Посредством этого можно улучшить высокочастотную характеристику мягких вспененных материалов. При выборе слоистых материалов для сердечника исследовались сборные конструкции сотовых панелей или гофров, изготовленные из листов или фольги алюминиевого сплава, кевлара (зарегистрированный товарный знак), номекса (зарегистрированный товарный знак), из обыкновенных или проклеенных бумаг и из различных плнок на основе синтетических пластиков, а также из вспененных пластиков или пенопластов или целлюлозных материалов, даже из аэрогельных металлов, имеющих соответственно низкую плотность. Некоторые слоистые материалы, подходящие для сердечника, обладают свойством самооблицовки, используемым при их производстве, и/или иначе имеют достаточную жсткость для применения без ламинирования между поверхностными оболочками. Ячеистый материал для сердечника, имеющий хорошие характеристики, известен под названием "рохасель", и его можно использовать в качестве излучающей панели без поверхностных оболочек. В практическом смысле задача заключается в обеспечении конечных значений подвижности и жсткости, соответствующих конкретной цели, включая в особенности оптимизацию вкладов в жсткость конструкции сер 002097 6 дечника, поверхностных оболочек и переходных участков между ними. В некоторых из предпочтительных конструкций звукоизлучающей панели использованы поверхностные оболочки из металла или из сплава металлов или, альтернативно, применено армирование углеродным волокном. В обоих случаях, а также при выполнении сотового сердечника из сплава типа аэрогель или из металла,наблюдается заметный эффект экранирования радиочастот, который имеет значение при наличии требований, касающихся электромагнитной совместимости. Известные панели или конусные громкоговорители не обладают способностью экранировать электромагнитное излучение. В дополнение к этому предпочтительные виды пьезоэлектрических и электродинамических преобразователей имеют пренебрежимо малый уровень электромагнитного излучения или магнитного поля рассеяния. Обычные громкоговорители создают значительное магнитное поле вплоть до расстояния 1 м, если только не принимать специфических мер по его компенсации. Когда при практическом применении важно сохранить экранирование, можно осуществить соединение с проводящими частями соответствующей панели с металлическими оболочками, кроме того, закрепления кромки панели можно использовать электропроводный вспененный материал или аналогичный связующий материал. Подвеска 3 может демпфировать кромки звукоизлучающей панели 2 для предотвращения излишнего перемещения кромки панели. Дополнительно или альтернативно можно усилить демпфирование, например, с помощью накладок, прикреплнных к звукоизлучающей панели в выбранных местах как для ограничения избыточного перемещения, так и для равномерного распределения резонансов по звукоизлучающей панели. Накладки можно выполнить из материала на основе битума, который обычно используют в акустических экранах громкоговорителей, или из упругого, или жсткого полимерного листового материала. Некоторые материалы, особенно бумага и картон, в том числе некоторые материалы сердечника, обладают свойством самодемпфирования. Когда это необходимо, демпфирование в конструкциях панелей можно усилить путм применения упругих после отверждения клеев вместо жстких после отверждения клеев. Указанное эффективное избирательное демпфирование предполагает конкретное наложение на звукоизлучающую панель, включая е листовой материал, средств, постоянно связанных с ней. Кромки и углы могут быть особенно значимыми для основной и менее диспергированных низкочастотных режимов колебания звукоизлучающей панели. Прикрепление демп 7 фирующих средств может привести к тому, что панель вместе с е указанным листовым материалом станет полностью обрамлнной системой, хотя часто углы оставляют относительно свободными, например, в случае необходимости работы на более низких частотах. Средствами крепления могут быть клеи или самоприклеивающиеся материалы. Другие виды полезного демпфирования, особенно относящиеся к достижению более тонких эффектов и/или к воспроизведению средних и высоких частот, могут быть осуществлены с помощью соответствующей массы или масс, прикрепляемых к листовому материалу в серединах предварительно определнных мест указанного участка. Описанная выше звукоизлучающая панель является двунаправленной. Звуковая энергия,исходящая с тыльной стороны, не намного отличается по фазе от энергии с передней стороны. Следовательно, выгоды от полного суммирования энергии звука в помещении, от равномерного частотного распределения энергии звука, от подавления эффектов отражения и стоячих волн сочетаются с преимуществом создания естественного звукового пространства и атмосферы при воспроизведении звукозаписи. Хотя излучение звукоизлучающей панели является, главным образом, не направленным,доля фазовой информации возрастает при отклонении от оси. Для улучшения локализации искусственного стереофонического образа громкоговорители размещают, как и картины,на той высоте, на которой обычно находится человек, сравните выгоду от размещения с умеренным отклонением осей, при котором оптимизируется стереофонический эффект для обычным образом расположенного слушателя. Точно также треугольная геометрия (слева/справа) обеспечивает для слушателя дополнительную угловую составляющую. Поэтому достигается хороший стереофонический эффект. По сравнению с воспроизведением, обеспечиваемым обычным громкоговорителем, существует дополнительное преимущество для группы слушателей. Присущая звукоизлучающей панели дисперсионная природа звукоизлучения приводит к тому, что уровень громкости не подчиняется закону обратных квадратов для расстояния от эквивалентного точечного источника. Поскольку с увеличением расстояния интенсивность спадает намного медленнее, чем предсказано законом обратных квадратов, то,следовательно, для смещенных и неправильно расположенных слушателей поле интенсивностей панельного громкоговорителя создат лучший стереофонический эффект по сравнению с полем обычных громкоговорителей. Это происходит потому, что для смещнного от центра слушателя не существует двух проблем, связанных с соседством ближайшего громкоговорителя; это, во-первых, излишнего увеличения 8 громкости ближайшего громкоговорителя и, вовторых, соответствующего снижения громкости дальнего громкоговорителя. Дополнительные преимущества, которые вытекают из оформления громкоговорителя в виде лгкой плоской панели, заключаются во внешней привлекательности, в хорошем качестве звука, в возможности иметь только один преобразователь и в отсутствии пересечения во всм диапазоне звукоизлучения от каждой диафрагмы панели. На фиг. 3 показан ещ один способ сочетания поршневого режима и резонансного режима распределнных режимов в громкоговорителе 81. Лгкая жсткая панель 2 с распределнными режимами такого вида, какой показан на фиг. 1 и 2, образует переднюю стенку корпуса 8 в виде ящика, имеющего боковые стенки 135 и заднюю стенку 12, которые выполнены, например, из фибрового картона, при этом стенки совместно задают полость 155. Полость 155 снабжена панелью 51, выполненной из звукопоглощающего материала. Панель 51 из звукопоглощающего материала предусмотрена для ослабления стоячих волн. Звукоизлучающая панель 2 прикреплена к деталям корпуса 8 посредством податливой подвески 7, в том числе и для имитации защитного окаймления обычного поршневого конусного громкоговорителя, и содержит преобразователь 9 такого вида, какой описан в наших находящихся в процессе одновременного рассмотрения Международных заявкахWO 97/09859, WО 97/09861, WO 97/09858 с той же датой подачи, установленный полностью и исключительно на звукоизлучающей панели 2 в заранее определнном месте, как это описано в нашей находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке WО 97/09842 с той же датой подачи, для возбуждения изгибных волн в панели. Внутренняя полость 155 корпуса 8 связана с генератором 11 накачки низких звуковых частот посредством трубчатого канала 90, т.е. с внутренней частью корпуса 185, содержащей узел 42 возбуждения поршневого громкоговорителя низких звуковых частот, в результате чего волны давления воздуха звуковых частот низкочастотного диапазона подводятся к внутренней полости 155 корпуса для обеспечения возможности поршневого перемещения звукоизлучающей панели 2 на е податливой подвеске 7 для создания низкочастотного звукового сигнала. В дополнение к этому преобразователь 9 вынуждает звукоизлучающую панель резонировать для обеспечения излучения панелью звукового сигнала на более высоких частотах. Усилитель 1 выполнен с возможностью подачи звукового сигнала на генератор накачки низких частот и преобразователь 9 для возбуждения громкоговорителя. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Громкоговоритель, содержащий акустический излучатель, установленный в корпусе посредством податливой подвески, обеспечивающей возможность перемещения акустического излучателя относительно корпуса, и преобразователь, соединенный с акустическим излучателем, отличающийся тем, что акустический излучатель является акустическим излучателем распределенного режима, преобразователь установлен на акустическом излучателе и возбуждает в акустическом излучателе изгибные колебания, которые, вызывая в акустическом излучателе резонанс, обеспечивают выработку звукового сигнала, причем громкоговоритель содержит средство для изменения давления воздуха внутри корпуса, посредством чего обеспечивается перемещение акустического излучателя относительно корпуса. 10 2. Громкоговоритель по п.1, отличающийся тем, что средство для изменения давления воздуха содержит генератор накачки воздуха. 3. Громкоговоритель по п.2, отличающийся тем, что генератор накачки воздуха содержит дополнительный корпус, поршневой привод,установленный в дополнительном корпусе, и средство, обеспечивающее передачу давления воздуха из дополнительного корпуса внутрь корпуса с установленным акустическим излучателем. 4. Громкоговоритель по п.3, отличающийся тем, что в корпусе с установленным акустическим излучателем, или в дополнительном корпусе, или в обоих корпусах установлено звукопоглощающее средство. 5. Громкоговоритель по любому из пп.1-4,отличающийся тем, что акустический излучатель выполнен в виде панели с легким ячеистым сердечником, заключенным между двумя внешними слоями оболочки с высоким модулем.