[发明专利]音频装置和用于设计并制造该音频装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及音频装置，每个音频装置设置有一个或多个亥姆霍兹共振器(Helmholtz resonator)，且还涉及用于设计和制造该音频装置的方法。

背景技术

在常规公知的音频装置中，包括相当于亥姆霍兹共振器的颈部和空腔的构件，诸如吸声板是一些被构造为通过调整构件的大小来由此改变所获得的声学效果的构件。亥姆霍兹共振器中的亥姆霍兹共振是这样一种现象，其中，响应于进入(或被引入到)颈部中的、具有亥姆霍兹共振器的共振频率fr的声波，颈部中的空气与位于颈部外侧附近的空气一起剧烈地振动，从而所引入的声波的能量通过转换成颈部内周表面上的热量而减小。

日本已公开专利申请No.HEI-4-159898(后文称为“专利文献1”)公开了一种扬声器系统，且更具体地公开了一种通过调整相当于亥姆霍兹共振器颈部的吸声板构件的长度来改变共振频率fr的技术。专利文献1中披露的吸声板包括经由四个侧表面板而彼此相对地间隔开的上表面板和底部表面板，且还包括手风琴式或风箱式软管，该软管一端在上表面板中开口且朝向底部表面板延伸。在所公开的吸声板中，风箱式软管用作亥姆霍兹共振器的颈部，且上表面和底部表面之间的空间用作亥姆霍兹共振器的空腔。

亥姆霍兹共振器可被认为是机械类型的单共振系统(single resonance sustem)，其中响应于被引入到颈部的具有共振频率fr的声波而剧烈振动的空气具有质量m，且空腔中的空气是一种具有弹簧常数k的弹簧，且共振频率fr、质量m和弹簧常数k之间建立由下面的数学表达式(1)给出的关系(见“新版音响用语词典，日本音响学会，2004年7月15日，350页(“新版音響用語辞典”，社団法人日本音響学会，2004年7月15日，p.350))。

fr＝1/2π(k/m)^1/2      (1)

还有，如果亥姆霍兹共振器的颈部具有横截面面积S，空腔具有容积V且颈部具有长度L，则上述数学表达式(1)可以变为下面的数学表达式(2)，其中，c代表声速且ΔL代表要被加到颈部长度L的开放端修正值，以便填补响应于被引入到颈部中具有共振频率fr的声波而剧烈震动的空气质量m和颈部中空气质量m’之间的差(m’＜m)。

fr＝(c/2π){S/[(L+ΔL)]V}^1/2       (2)

在亥姆霍兹共振器中，如数学表达式(2)所示，共振频率fr随着颈部长度L减小而变大，而共振频率fr随着颈部长度L增加而变小。由此，通过对比文献1所公开的技术，要被吸收的声音的频率随着软管长度(L)减小而变大并随着软管长度(L)增加而变小。

但是，专利文献1公开的技术会产生需要时间和劳力来设计和制造吸声板的问题，因为吸声板在构造上与软管长度固定的例子相比很复杂。

发明内容

有鉴于上述，本发明的目的是提供一种改进的音频装置，其可以以所需的频率产生亥姆霍兹共振，而不增加对设计和制造各个音频装置的负担。

已经基于本发明的发明人等做出的研究结果做出了本发明，该结果是如果在亥姆霍兹共振器颈部横截面面积和长度以及空腔容积相同的情况下亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状不同，则共振频率会变化。即，根据本发明，通过仅使得各种类型音频装置之间颈部横截面形状不同而对所有各类音频装置设置相同的颈部横截面面积和空间容积，就可以提供能以所需的频率产生亥姆霍兹共振的音频装置。由此，在设计和制造能产生具有不同频率特性的亥姆霍兹共振器的音频装置时，本发明能使得设计和制造音频装置的负担最小化。

根据本发明的一方面，提供设置有多个亥姆霍兹共振器，其中，尽管在至少两个亥姆霍兹共振器之间颈部的横截面面积和与颈部连通的空腔的容积是相同的，但是颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。已经基于本发明的发明人做出的研究结果等做出了本发明等对该音频装置进行了制造。通过本发明的音频装置，亥姆霍兹共振器的共振频率可以通过简单的操作而改变。

根据本发明的另一方面，提供一种改进的音频装置，设置有一种或多种类型的亥姆霍兹共振器，其中，每个亥姆霍兹共振器包括颈部和与该颈部连通的空腔，且其中，至少一个亥姆霍兹共振器还包括一机构，该机构在不改变所述颈部的横截面面积和长度的情况下改变该颈部的横截面形状。也已经基于本发明的发明人做出的研究结果等做出了本发明等对该音频装置进行了制造，且其可以以宽频带的多种频率产生亥姆霍兹共振。