МАЛОГАБАРИТНЫЙ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК H04R1/28 G10K13/00 

Изобретение относится к электроакустике, конкретно к устройству громкоговорителя для малогабаритных переносных, мобильных и транспортируемых аппаратов звуковоспроизведения, преимущественно с автономным питанием.

Известные основные виды акустического оформления громкоговорителей - открытый и закрытый ящики, ящик-фазоинвертор, ящик с панелью акустического сопротивления, рупор и лабиринт, с уменьшением габаритов громкоговорителей резко теряют эффективность на нижних частотах.

Среди малогабаритных наиболее распространены громкоговорители с корпусом акустического оформления открытого типа, представляющие собой ящик без задней стенки, что обусловлено их простотой и некритичностью к форме, материалу корпуса, настройке, возможностью использовать высокоэффективные электродинамические головки (ЭДГ) с облегченными тонкими диффузорами. Снижение их эффективности на нижних частотах связано с взаимным гашением противофазных излучений передней и задней сторон диффузора ЭДГ в обход боковых стенок корпуса (акустическое короткое замыкание).

Наиболее близкой к заявленному устройству является акустическая система [1] содержащая корпус, в котором размещена низкочастотная электродинамическая головка и выполнен канал с выходным отверстием связывающим его с окружающим пространством.

Целью настоящего изобретения является повышение качества звучания малогабаритных высокоэффективных громкоговорителей в области нижних частот.

Указанная цель достигается, во-первых, применением электродинамической головки с полной добротностью от 0,5 до 1,2, что обеспечивает линейность поведения ее подвижной системы в широком диапазоне частот и амплитуд. Во-вторых, корпус акустического оформления по крайней мере с одной из сторон, фронтальной или тыльной, выполнен в виде замкнутой полости, сообщающейся с окружающим пространством через хотя бы один потокообразующий канал, общая площадь выходных отверстий которых для данной стороны корпуса составляет от 0,2 до 1,0 от эффективно излучающей площади диффузора ЭДГ, что служит преобразованию движения данной стороны диффузора в скоростной поток воздуха без существенного повышения механической нагрузки на диффузор. Оси каналов ориентированы вдоль акустической оси громкоговорителя.

Таким образом, движение воздуха в потоке на нижних частях синфазно с диффузором. Отношение ширины выходного отверстия канала к общей длине выходных отверстий всех каналов для фронтальной или тыльной поверхности корпуса составляет от 1/2 до 1/50, чем обеспечивается компромисс между эффективностью потокообразования и эжектирующими свойствами потока, зависящими от развитости его боковой поверхности. В случае наличия канала на задней части корпуса он примыкает длинной стороной к боковой или верхней стенке корпуса, для снижения экранировки потока корпусом громкоговорителя.

На чертеже в качестве примера конкретного исполнения представлено горизонтальное сечение простейшего малогабаритного эжекторного громкоговорителя с каналом на задней части корпуса, примыкающим к левой боковой стенке. В случае стереопары правый громкоговоритель зеркально симметричен левому. В корпусе 1 громкоговорителя на лицевой стенке установлена ЭДГ 2. Тыльная сторона диффузора ЭДГ замкнута полостью 3, сообщающейся с окружающим пространством через потокообразующий соплообразный канал 4, направленный назад.

В процессе работы громкоговорителя диффузор ЭДГ совершает колебательные движения вдоль своей оси и лицевой стороной излучает звук непосредственно. Колебания тыльной стороны диффузора концентрируются на нижних частотах полостью и трансформируются потокообразующим каналом в колебательный поток воздуха, ориентированный вдоль направления преимущественного излучения громкоговорителя и синфазный с диффузором. Колебательная скорость частиц воздуха в потоке, как и скорость диффузора, обратно пропорциональны частоте. Звуковое давление скалярная физическая величина, определяемая как ненаправленное изменение концентрации молекул воздуха в изотермическом процессе. Скоростной поток (чисто векторный адиабатический физический объект) преобразуется в давление как в скалярную изотермическую величину в области пространства, где дрейфовая составляющая скорости движения частиц воздуха станет пренебрежимо малой по сравнению с тепловой за счет вовлечения в движение окружающего воздуха, т.е. эжектирования. Расстояние от громкоговорителя до области образования давления увеличивается с падением частоты, тем самым как бы увеличивая размер акустического оформления и компенсируя акустическое короткое замыкание, чем и объясняется увеличение воспринимаемой слушателями эффективности эжекторного громкоговорителя на нижних частотах, впервые обнаруженное авторами.

Эжекторный громкоговоритель является дипольным излучателем с направленностью, возрастающей с падением частоты. Использование нового эжекторного принципа позволяет повысить эффективность восприятия низкочастотного излучения, расширив диапазон более чем на октаву, уменьшить объем корпуса громкоговорителя в 2-5 раз, при сохранении эффективности громкоговорителя на средних и высших частотах. Новое оформление позволяет использовать дешевые, легкие широкораспространенные, высокоэффективные головки для открытых систем, непригодные для иных акустических оформлений. Использование эжекторных громкоговорителей особенно эффективно во всех случаях повышенных требований к габаритам, весу и экономичности аппаратуры: в переносной, мобильной, нестационарной, эстрадной аппаратуре звуковоспроизведения, в телевизорах, магнитолах, миникомплексах, в системах открытого и распределенного озвучания жилых и общественных помещений и сооружений, музеев, церквей, стадионов, спорткомплексов, зрительных залов, эстрад и т.д.

Использование: электроакустика, в частности мобильные, трансформируемые аппараты звуковоспроизведения. Сущность изобретения: малогабаритный громкоговоритель содержит корпус, в котором размещена низкочастотная электродинамическая головка с полной добротностью от 0,5 до 1,2 и выполнен канал в виде одного или более эжекторов, размещенных параллельно акустической оси громкоговорителя. Выходные отверстия эжекторов расположены, по крайней мере, на одной из поверхностей корпуса, фронтальной или тыльной, суммарная площадь выходных отверстий на любой из этих поверхностей составляет 0,2-1,0 эффективной площади излучения диффузора электродинамической головки. Отношение ширины выходного отверстия эжектора к общей длине выходных отверстий всех эжекторов для фронтальной или тыльной поверхности корпуса равно от 1/2 до 1/50. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Малогабаритный громкоговоритель, содержащий корпус, в котором размещена низкочастотная электродинамическая головка и выполнен канал с выходным отверстием, связывающим его с окружающим пространством, отличающийся тем, что электродинамическая головка имеет полную добротность от 0,5 до 1,2, канал выполнен в виде одного или более эжекторов, размещенных параллельно акустической оси громкоговорителя, а их выходные отверстия расположены по крайней мере на одной из поверхностей корпуса, фронтальной или тыльной, причем суммарная площадь выходных отверстий на любой из этих поверхностей составляет 0,2 1,0 эффективной площади излучения диффузора электродинамической головки, а отношение ширины выходного отверстия эжектора к общей длине выходных отверстий всех эжекторов для фронтальной или тыльной поверхности корпуса равно от 1/2 до 1/50. 2. Громкоговоритель по п.1, отличающийся тем, что эжекторы, выходные отверстия которых расположены на тыльной стороне корпуса, вплотную примыкают к боковой или верхней поверхности корпуса.