[发明专利]被动定向声辐射

说明书

技术领域

本说明书涉及具有被动地控制的定向辐射的扬声器。

背景技术

图1所示的是Holland和Fahy的，“A Low-Cost End-Fire Acoustic Radiator”，在J.Audio Engineering Soc.Vol.39，No.7/8，1991年7/8月中的图4所提出的现有技术端射声学管道辐射器。端射管道辐射器包括具有孔洞12的阵列的pvc管道16。如果“声波沿管道传播，那么每个孔洞都会充当独立的声源。因为来自每个孔洞的输出都由于声音沿管道的传播而被延迟大约l/c₀(其中l是孔洞之间的距离，而c₀是声速)，所以由此产生的阵列将会在波的传播方向上播送声音。这种类型的辐射器实际上是用于广播和监视的‘枪式’或‘强指向性’传声器的逆向装置。”(第540页)

“从数学模型中对指向性做出的预测指出，辐射器在管道的终端阻抗被设置为特征阻抗ρ₀c₀/S[其中ρ₀是空气密度，c₀是声速，而S是管道的横截面面积]时，具有最佳的性能。这是假设管道在最后一个孔洞之外具有无限长度时将会存在的情况。如果以任何方式使得Z₀[终端阻抗]明显不同于ρ₀c₀/S，那么与辐射器主要在正向上辐射声音不同，反射波，阻抗间断性的结果，将会导致声音同时也向后辐射(‘反向’辐射量取决于Z₀与ρ₀c₀/S之间究竟存在多大的差异。)”(第543页)

“两种最简单形式的管道终端，亦即开放式和封闭式，两者都具有非常不同于ρ₀c₀/S的阻抗，并因此不适合于这种系统。...[使用末端封闭式辐射器的改善的结果]是通过插入在一端拥有尖端而在另一端拥有大约两倍于管道直径的直径的开孔塑料泡沫楔而实现的。整个楔就简单地被推进管道的末端之中”(第543页)

“枪式传声器的优良示例在较宽的频率范围上实现了比所述孔洞系统更加均匀的结果。这是通过以流阻材料覆盖孔洞，或者有时覆盖狭缝，而实现的。这样的效应与[在文章的其他地方]对于孔洞的粘性流阻所描述的效应相类似，并且其使得系统能够在较低频率上具有较好的性能。这种形式的处理所伴随的问题是，系统的灵敏度将会在较高频率上受损”(第550页)。

发明内容

在一方面，声学装置包括声学驱动器，其与管道声学地耦合，用以向管道中辐射声能。管道包括沿管道的长度的至少一部分的细长开口，声能通过其被辐射到环境之中。辐射以体积速度为特征。管道和开口被配置使得体积速度沿管道的长度基本上恒定。管道可被配置使得沿管道的压力基本上恒定。横截面面积可随离声学驱动器的距离而减小。所述设备还可以在开口中包括声阻材料。声阻材料的阻值可沿管道的长度改变。声阻材料可以是金属丝网。声阻材料可以是烧结塑料。声阻材料可以是织物。管道和开口可被配置和确定尺寸并且声阻材料的阻值可被选定，以使基本上所有的由声学驱动器所辐射的声能都在声能到达管道的末端之前被辐射通过开口。开口的宽度可沿管道的长度改变。开口可以是椭圆形的。管道的横截面面积可沿管道的长度改变。开口可以位于以相对于声学驱动器的轴的非零、非垂直角度与管道相交的平面之中。管道可以是弯折或弯曲的中的至少一种。开口可以是沿其长度弯折或弯曲的中的至少一种。开口可以在为弯折或弯曲的中的至少一种的表面之中。开口可以位于以相对于声学驱动器的轴的非零、非垂直角度与声学驱动器的轴相交的平面之中。开口可以符合于通过以相对于所述轴的非零、非垂直角度切割管道而形成的开口。管道和开口可被配置和确定尺寸，以使基本上所有的由声学驱动器所辐射的声能都在声能到达管道的末端之前被辐射通过开口。声学驱动器可具有与管道声学地耦合的第一辐射面，并且声学驱动器可具有与声学设备耦合的第二辐射面，用以向环境中辐射声能。声学设备可以是第二管道，其包括沿第二管道的长度的至少一部分的细长开口，声能通过其被辐射到环境之中。辐射能够以体积速度为特征。管道和开口可被配置使得体积速度沿管道的长度基本上恒定。声学设备可以包括用以降低来自声学围封的高频辐射的结构。高频辐射降低结构可以包括吸音材料。高频辐射降低结构可以包括配置用以充当低通滤波器的端口。