ФАЗОИНВЕРТОРНЫЙ НЕНАПРАВЛЕННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК H04R1/00 

Изобретение относится к области акустики, реверберационному анализу помещений и может быть использовано при определении характеристик звукопоглощающих материалов и конструкций.

Существует источник звука, модель 4224 (www.bruel.ru/UserFiles/File/4224.pdf), который является компактным портативным источником широкополосного акустического шума с высоким уровнем звуковой мощности. Он работает в области строительной и архитектурной акустики и способствует измерениям акустических параметров строительных элементов и конструкций, помещений, зданий и др. Источник звука модели 4224 работает от внутренних батарей и генерирует акустический шум с уровнем звуковой мощности 115 дБ и частотным диапазоном 100 Гц - 4 кГц.

Недостатком известного устройства является ограниченная область направленности излучаемого звука в связи с тем, что источник звука воспроизводит звук в одном направлении и имеет возможность наклона корпуса и установки под углом только 0°, 30° и 45°. Определенная степень расширения зоны направленности обеспечивается за счет конусообразного диффузора, который крепится спереди корпуса, но все равно накладываются ограничения на ширину зоны излучения в связи с ограниченными углами наклона корпуса источника звука.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство, патент US №5812685, конструкция которого представляет собой пустотелый правильный многогранник, имеющий 32 грани (12 пятиугольников и 20 шестиугольников), в каждую из которых вмонтирован широкополосный громкоговоритель, или чередуются низкочастотные и высокочастотные громкоговорители.

Недостатком устройства является сложность подбора пар высокочастотных и низкочастотных громкоговорителей, с тем условием, чтобы не допустить появления впадин сигнала в среднечастотном диапазоне и громоздкость конструкции при наличии низкочастотных громкоговорителей.

Задачей изобретения является расширение частотного диапазона воспроизведения тестового сигнала в сторону низкочастотного за счет установки фазоинвертора. Настроенный фазоинвертор способствует снижению звукового давления во внутреннем объеме излучателя и позволяет воспроизводить низкочастотный диапазон в линейном режиме.

Фазоинверторный ненаправленный излучатель выполнен в виде пустотелого правильного многогранника, в каждую из граней которого вмонтирован громкоговоритель. Излучатель содержит фазоинвертор, выполненный в виде цилиндрической трубки, и установлен в один из трехгранных углов. Концевые части цилиндрической трубки фазоинвертора выполнены в виде экспоненциальных обводов. Количество фазоинверторов может быть более одного. Размеры (длина и диаметр) цилиндрической трубки фазоинвертора зависят от частоты, на которую настраивают излучатель.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид фазоинверторного ненаправленного излучателя в измерительном комплексе. Установка одного из громкоговорителей излучателя изображена на фиг.2.

Фазоинверторный ненаправленный излучатель представляет собой пустотелый правильный додекаэдр. При этом выполняется условие: расстояния от центра додекаэдра до центров граней равны между собой, то есть ОС₁=ОС₂=…=OC_n. В каждой из двенадцати граней 1 излучателя расположены громкоговорители 2. Фазоинвертор 3 вмонтирован на одном из трехгранном углов излучателя. Излучатель устанавливается на стойку с помощью крепления 4, расположенного на одном из трехгранных углов додекаэдра. Концевые части цилиндрической трубки фазоинвертора выполнены в виде экспоненциальных обводов (на чертеже не показаны).

Фазоинверторный ненаправленный излучатель после настройки фазоинвертора работает в составе измерительного комплекса.

Настройку фазоинвертора излучателя и, в целом, всей конструкции производят следующим образом.

На внешнюю поверхность диффузора одного из громкоговорителей крепится индикатор, который может быть выполнен в виде, например, металлической пластины либо монеты. Далее на все громкоговорители по очереди подаются синусоидальные сигналы, начиная с частоты, например, в 100 Гц с шагом в 1 Гц. При заданном диаметре трубки фазоинвертора, ее длине и степени близости трубки к геометрическому центру излучателя индикатор начинает вибрировать, то есть в излучателе возникает резонансный эффект. Подача синусоидальных сигналов прекращается при той частоте, при которой дальнейшее ее снижение не вызывает резонанса. Последнее значение частоты синусоидального сигнала с резонансным эффектом записывается. Это значение соответствует нижней границе частоты, линейно-воспроизводимой фазоинверторным излучателем. Эта нижняя граница линейно-воспроизводимой частоты источника звука расширяется по сравнению с устройством без фазоинвертора.

С персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) по программе генерации тестового сигнала через усилитель мощности (по фиг.1) на громкоговорители 2 излучателя поступает сигнал. В корпусе излучателя благодаря присутствию фазоинвертора 3 возникает резонансный эффект, начинают излучаться низкочастотные колебания. Размеры фазоинвертора 3 выбираются таким образом, чтобы резонансный эффект достигался при как можно более низких частотах. Сигнал от совокупности громкоговорителей и фазоинвертора излучается в исследуемое помещение, которое, в свою очередь, преобразует его в отклик. Далее измерительный микрофон (на чертеже не показан), связанный с устройством регистрации сигнала и ПЭВМ, воспринимает отклик. В последующем отклик обрабатывается на ПЭВМ известными методами.

Фазоинверторный ненаправленный излучатель позволяет излучать различные тестовые сигналы внутри исследуемых помещений с одинаковой мощностью во всех направлениях. Это необходимо для получения импульсного отклика помещения, представляющего собой линейную, то есть неизменяющуюся во времени систему.

В устройстве могут быть использованы высококачественные потолочные громкоговорители, обладающие широким частотным диапазоном с достаточным звуковой мощностью и давлением. Громкоговорители обладают большим углом раскрытия, то есть большим телесным углом распространения звука, что способствует созданию равномерного звукового потока уже на незначительном расстоянии (примерно три метра). В свою очередь, это дает возможность выполнять реверберационный анализ как больших, так и малых помещений с площадью пола от 10 м².

Дополнительно обеспечивается снижение затрат на материалы и громкоговорители, поскольку для воспроизведения звука в нижнем частотном диапазоне в фазоинверторном ненаправленном излучателе используются громкоговорители с меньшим диаметром диффузора и, следовательно, уменьшенный геометрический объем конструкции по сравнению с ее типом без фазоинвертора.

Изобретение направлено на расширение частотного диапазона воспроизведения тестового сигнала в сторону низкочастотного за счет установки фазоинвертора. Настроенный фазоинвертор способствует снижению звукового давления во внутреннем объеме излучателя и позволяет воспроизводить низкочастотный диапазон в линейном режиме. Указанная задача достигается за счет того, что фазоинверторный ненаправленный излучатель выполнен в виде пустотелого правильного многогранника, в каждую из граней которого вмонтирован громкоговоритель. Излучатель содержит фазоинвертор, выполненный в виде цилиндрической трубки, и установлен в один из трехгранных углов. Концевые части цилиндрической трубки фазоинвертора выполнены в виде экспоненциальных обводов. Количество фазоинверторов может быть более одного. Размеры (длина и диаметр) цилиндрической трубки фазоинвертора зависят от частоты, на которую настраивают излучатель. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фазоинверторный ненаправленный излучатель, выполненный в виде пустотелого правильного многогранника, в каждую из граней которого вмонтирован громкоговоритель, отличающийся тем, что дополнительно содержит фазоинвертор, выполненный в виде цилиндра и установленный в один из трехгранных углов.

2. Фазоинверторный ненаправленный излучатель по п.1, отличающийся тем, что концевые части цилиндрического фазоинвертора выполнены в виде экспоненциальных обводов.

3. Фазоинверторный ненаправленный излучатель по п.1, отличающийся тем, что количество фазоинверторов может быть более одного.