[发明专利]声音装置

说明书

                      技术领域

本发明是关于一种声音装置，尤其是使用共振弯曲波模式的那种声音装置。

                      背景技术

WO 97/09842中描述了一种先前的共振弯曲波装置。该文献描述了一种在板区域中具有共振弯曲波模式的板。可在板上用来激励共振模式的优选位置处设置一个换能器，而产生一扬声器或换能器。这样的一种装置被称为分布模式扬声器。

US3 347 335描述的一种扬声器中，沿着一个梁来发送弯曲波。在这个装置中，在梁的一端激励弯曲波，而在梁的另一端设置一个非反射终端。因这种终端为非反射性的，故弯曲波将沿着梁传播并被吸收，而不会反射回来形成共振模式。

                      发明内容

根据本发明，提供一种声音装置，这种声音装置包括一个具有一个模式轴线和多个非模式轴线的元件。在该模式轴线上有多个共振弯曲波模式，非模式轴线垂直于模式轴线。其中，沿每一非模式轴线的共振模式的基频为沿模式轴线的共振模式的基频的五倍。

优选地，共振模式沿每一非模式轴线的基频至少为沿模式轴线的十倍。与沿模式轴线的基频相比，沿非模式轴线的基频越高，该声音装置就越能够被称为“一维”的。

上述的元件可以是一种板，其模式轴线沿着板的长度方向，而一个非模式轴线沿着板的宽度方向。这种板不一定是平的。

当在一板激励出弯曲波模式时，这种弯曲波模式将使板在其板面上产生小量位移。这种位移量将随板面中的一个方向变化。当说一个弯曲波模式沿着一个特定方向时，该方向指的是位移发生变化的方向，而不是位移本身的方向。

沿一特定轴线的基频为沿该轴线的最低弯曲波模式的频率。沿一轴线的模式密度与沿该轴线的基频相关：在一宽频率范围内，沿着基频低的轴线比沿着基频高的轴线将有更多的共振模式。

为了进行比较，现有技术文献WO 97/09842教导沿长、短轴线进行模式频率的交错，这要求这些基频需要相近似。该文献教导使用纵横比为1.134或1.41的各向同性板。纵横比1.134和1.41分别对应于基频比1.285和2。

沿板的一个轴线上的基频f_o可与板弯曲刚度B(绕着一个垂直的轴线)及沿该轴线的板长度L成下面的比例关系(假定每单位面积的质量恒定)：

                        (f_o)²∝B/L⁴

可以看出，为了实现宽度方向轴线上的基频与长度方向轴线上的基频之比为一个高的比值，宽度可以小于长度的一半，优选地，小于长度的三分之一。

在沿着模式轴线而不是非模式轴线激励出共振弯曲波模式的那些频率处，板发出的声音为各向异性的。在这样的频率范围内，声音优先地发射到一个通过模式轴线并垂直于板的平面内，而在通过非模式轴线并垂直于板平面中有较少的声音。这样，在这些频率处就能够增强通过模式轴线的平面内的声音。因此，这种板可能特别适于同压电换能器一起使用。压电换能器的频率响应在低频会变小。增加的低频声音输出能补偿激励的这种尾曳而产生一个总体说来更均匀的声音。

在某些具体的应用场合，优先地将声音辐射到单一平面内也是有用的。例如导引声音进入一房间中的一水平平面内，避免将过多声音发送于房间的天花板或地板。

将声音优先发射到一个平面内，对平板来说才是最有意义的，而不是杆。而且这种优先发射随着宽度的增加而增加。然而，这种情况是假定能够维持这种一维性，而且，没有激励出板非模式轴线上的模式。后一个条件要求宽度要窄。为了能够满足一维特性但是板的宽度又很大的互相矛盾的要求，可以使用高度各向异性的板。

这种板绕着模式轴线的刚性可以大于绕着非模式轴线的刚性。板绕着模式轴线的弯曲刚度可以是绕着非模式轴线的弯曲刚度的至少1.5倍，更优选地，至少为2倍那么硬。因沿一个轴线的共振弯曲波模式导致绕着一个垂直轴线的弯曲，故如果板绕着模式轴线的刚性更大时，沿非模式轴线的模式数目将会减少。

具有各向异性弯曲刚度的板可以用具有波纹状或网格状结构的材料制造，这些网格或者波纹沿着非模式轴线分布在板面中。