專利名稱：透明平面揚聲器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音響技術(shù)領(lǐng)域，具體說屬于一種透明平板的邊緣來激震該平板，其特定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的振動變形并可得到高效率的揚聲功能亦可透視平面揚聲器。
背景技術(shù)：
目前隨著市場平面揚聲器的發(fā)展深受人們的關(guān)注，因此近年來出現(xiàn)不少這方面發(fā)明，像利用同步頻率的概念，在同步頻率下空氣中的聲速與平板上撓性波傳播的速度相同，用此方法制成重量較輕的長形揚聲用三明板，該揚聲板能傳遞撓性波在特定頻率范圍內(nèi)發(fā)出高方向性的聲音。又有利用激震揚聲板自然振動模態(tài)的方法制造揚聲器，這種揚聲板為一種蜂巢式三明治板，并在板的角落設(shè)置一激震器，用激震平板使其產(chǎn)生撓性振動，使輸出頻率高于揚聲板其自然頻率和同步頻率的聲音，并能激震多個自然振動模態(tài)來提高揚聲效率。但平板具有極大的剛性，需有一個大而重的激震器來驅(qū)動揚聲板，費電及效率比傳統(tǒng)揚聲器低，近來最新的一種利用激震揚聲板自然振動模態(tài)的方法制作具有特定長寬比的平面揚聲器，其激震器放在靠近板面中央特定位置上，且盡量避免與板的前20～25自然模態(tài)的節(jié)線相重合，把平板的大部分模態(tài)激震起來，去驅(qū)動空氣達(dá)到揚聲目的，可得到較寬的聲音頻率范圍，但傳真效果不理想，因為在50Hz～20KHz之間平板會有數(shù)個自然振頻和模態(tài)，若只根據(jù)上述二十多個模態(tài)來決定激震位置，將會使中高頻范圍內(nèi)某些自然模態(tài)被過度激震造成聲壓突然增高，或者另有一些自然模態(tài)的節(jié)線與激震位置重合而造成聲合突然下降，因此根據(jù)該方法制成的平面揚聲器會產(chǎn)生高低起伏的聲壓靈敏度頻譜，影響傳真效果，同時該方法雖將偏離前二十多個模態(tài)的節(jié)線都激發(fā)起來，對于反對稱的模態(tài)來說，所產(chǎn)生的聲壓會相互干涉以致嚴(yán)重影響聲壓靈敏度的大小，但它們只能限制于非透明平面聲聲器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將聲音與視訊有效地結(jié)合，達(dá)到既可透視又可高傳真的透明平面揚聲器及其制作方法。
為完成上述的目的所采取的技術(shù)方案揚聲用長度為a及寬度為b的透明平板具有一枚以上激震器，它位于平板的邊緣特定位置上，同時具有一個固定透明平面喇叭的框架，在平板邊緣上有數(shù)個特點的支撐點相連接，并有懸吊機(jī)構(gòu)將平板固定在框架上，整面為透視區(qū)域所組成。其制作方法取平面揚聲器包含長度為a，寬度為b的透明揚聲平板，b小于或等于a，首先則分析透明揚聲平板的撓性振動模態(tài)和識別有效模態(tài)參數(shù)的分析，也就是說上述的透明揚聲平板是根據(jù)有效振動模態(tài)參數(shù)識別方法來建立，而該有效振動模態(tài)參數(shù)識別方法是按揚聲板的振動模態(tài)分析和聲壓靈敏度頻譜分析推導(dǎo)而得，平板作為發(fā)聲源所產(chǎn)生的聲壓大小可根據(jù)聲學(xué)的理論和力學(xué)原理來求得；第二步利用振動模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行平面揚聲器的聲壓靈敏度頻譜分析及識別影響聲壓靈敏度頻譜分析的參數(shù)值；第三步是擇合適的參數(shù)值來設(shè)計平面揚聲器，使其在特定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生所需要的靈敏度大小和分布。
根據(jù)前面所述的透明平面揚聲器產(chǎn)生的聲壓靈敏度頻譜分析參數(shù)，包括透明平板的彈性模數(shù)與密度的比值，透明平板的長度為厚度之比和揚聲板邊緣上支撐點及激震器的位置，上述的彈性模數(shù)與密度的比值在3～180之間，而長度與厚度之比則在80～600之間，揚聲板邊緣上的激震器與其所在角落之距離應(yīng)大于該邊長度的十分之一，而揚聲板各邊上至少有一個支撐點。設(shè)計透明平面揚聲器參數(shù)分兩個階段進(jìn)行第一階段是根據(jù)揚聲器透明平板的彈性模數(shù)與密度比值和長、厚之比，使透明揚聲板在一定的激震及支撐狀況下獲得最大的揚聲效率；第二階段根據(jù)第一階段所確定的透明平板的特性來設(shè)置激震器和支撐點在透明平板邊緣上的位置，使揚聲器在特定頻率范圍內(nèi)獲得所需的聲壓靈敏度分布。
以上所說的平板邊緣設(shè)置的懸吊機(jī)構(gòu)具有兩種，一種為數(shù)顆具有粘性的發(fā)泡橡膠式墊片所組成，且在這透明揚聲板各邊上至少有一顆發(fā)泡橡膠式墊片，另一種為利用數(shù)個旋鈕可旋轉(zhuǎn)來調(diào)整張力的張力線將透明揚聲板懸吊在框架的邊緣上，各邊至少連有一條張力線附之于旋鈕。
本發(fā)明所用的激震器可為電磁線圈式激震器，該激震器分成含圓管狀線圈的圓形激震器及含平面線圈的刀片型激震器兩種。
本發(fā)明可應(yīng)用于電腦顯示器及電視熒光幕，利用彎鉤將透明平面揚聲器吊掛在熒光幕前，并在其框架與熒幕之間周邊放置粘片，防止晃動。也可應(yīng)用于投影幕上，實施時可用上述的同樣方式進(jìn)行。同時也可應(yīng)用于通訊手機(jī)、對講機(jī)、攝影機(jī)以及個人電腦記事本上。


圖1本發(fā)明的一種激震方式結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明的另一種激震方式結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖1的長邊截面結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖1的寬邊截面結(jié)構(gòu)圖；圖5用張力線作為懸吊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖6圓柱型電磁線圈式激震器結(jié)構(gòu)圖；圖7為圓柱型電磁線圈式激震器剖面結(jié)構(gòu)圖；圖8刀片型電磁圈式激震器結(jié)構(gòu)圖；圖9刀片型電磁圈式激震器剖面結(jié)構(gòu)圖；圖10刀片型電磁圈式激震器的音圈組結(jié)構(gòu)圖；圖11本發(fā)明的透明平面揚聲器在電腦顯示器上的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式根據(jù)圖1透明平面揚聲器包含矩形透明揚聲板5易變形的框架7和將透明揚聲板固定在框架上的懸吊機(jī)構(gòu)6，透明揚聲板5是由透明平板3和至少一枚激震器4所組成，其中透明平板3的長、寬、厚分別為a、b和h，且b小于或等于a。透明平板所用材質(zhì)為透明的材料如玻璃、PMMA、PVC、PC、PS、PP等，并且其彈性與密度的比值在3與180Gpa/之間，而透明平板的長厚比則在80與600之間。另外，透明揚聲板是將其周邊與柔性懸吊機(jī)構(gòu)6的連接而被固定在框架7上，其中懸吊機(jī)構(gòu)6可用含高阻尼之發(fā)泡橡膠粒塊或張力線來制作，且懸吊機(jī)構(gòu)6只支撐透明平板3，邊緣上數(shù)個特定點2，而平板各邊上至少有一個支撐點。在透明平板3邊緣上的激震器4是用來驅(qū)動透明平板使其因產(chǎn)生振動而發(fā)聲，激震器4可放置在平板的長邊a或短邊b上，激震器4及懸吊支撐點在平板邊緣上的位置可在有效振動模態(tài)參數(shù)識別法來決定之。激震器4是兩條電線8來與電流擴(kuò)大器連接，控制電流放大器的擴(kuò)大倍數(shù)調(diào)整激震器的推力大小，從而可控制揚聲器所產(chǎn)生之聲音值。
在圖2中，本發(fā)明之透明平面揚聲器是利用兩枚激震器4來驅(qū)動透明平板3以達(dá)到揚聲的目的，雖然在圖2中的兩個激震器4是放置在透明平板的長、短邊上，一般兩個激震器4分別放置在透明平板3的任何兩條邊的邊緣上，并且滿足a/10＜x＜9a/10和b/10＜y＜9b/10的限制條件，而其在平板邊緣上的位置可以本發(fā)明所提出的有效振動模態(tài)參數(shù)識別法來決定。至于在其他邊上放置激震器4的方式可照此類推，另每邊亦可放置多于一枚的激震器4，但實際數(shù)目則視透明平板邊長的大小而定。
圖3和圖4顯示用數(shù)個發(fā)泡橡膠粒塊9來支撐透明揚聲平板5的彈性懸吊機(jī)構(gòu)6，其中圖3為圖1中揚聲器裝置1沿長度方向的截面圖，而圖4則為寬度方向的截面圖。發(fā)泡橡膠粒塊9為高阻尼的彈性顆粒體，用以將揚聲板5固定在框架7的邊緣上，每顆發(fā)泡橡膠粒塊9可被模擬成單點支撐。透明揚聲板每邊至少需放置一顆發(fā)泡橡膠粒塊9，而發(fā)泡橡膠粒塊9在揚聲板5邊緣上的位置則是本發(fā)明的有效振動模態(tài)參數(shù)識別法來決定。
圖5顯示之懸吊機(jī)構(gòu)6用數(shù)個張力線組來將揚聲板5固定在框架7的邊緣上，每一個張力線組包含一條張力線10、一個將張力線10的一端固定在透明平板邊緣上的固定梢11和一個將張力線10另一端固定在框架7邊緣上的旋鈕12。扭轉(zhuǎn)旋鈕12可調(diào)整張力線10中的張力，從而可調(diào)整透明平板之剛性。對長厚比在100以上的透明平板而言，調(diào)高張力線10的張力可明顯地增加平板的剛性，從而可調(diào)整揚聲板所產(chǎn)生聲音靈敏度頻譜分布。
圖6所示之圓形激震器4是一種可用以振動透明平極3以使其產(chǎn)生揚聲效果的激震器，圖7為圓形激震器4的剖面圖。圓形激震器4是由一永久磁鐵19、兩個分別連接永久磁鐵兩導(dǎo)磁鐵15和一音圈組17所組成。兩導(dǎo)磁鐵15的尾端形成南北兩極，并在兩極之間產(chǎn)生一水平方向的磁場。音圈組17包含一中空圓柱狀線圈18及一置于線圈頂部的端蓋板13，其中端蓋板13是用來將圓形激震器16粘附在透明平板的邊緣上，另一柔性支撐14的連接來將圓柱線圈18以同心圓方式置于導(dǎo)磁鐵15的南北兩極之間。當(dāng)電流經(jīng)電線8流入線圈時，音圈組17會在兩導(dǎo)磁鐵15之間作上下運動，并振動透明平板以使揚聲。
另一利可用以振動透明平板3使其產(chǎn)生揚聲效果的刀片形激震器20，其外形的結(jié)構(gòu)圖如圖8所示，圖9為刀片型激震器20的截面圖，而圖10則顯示刀片型激震器中音圈組13的構(gòu)造。刀片型激震器20是由一磁鐵組21和一平面音圈組17所組成，音圈組17是放置在磁鐵組21的間隙中，當(dāng)通電后音圈組會在磁鐵組21中作上下運動，并振動透明平板3以達(dá)到揚聲的目的。磁鐵組21包含一對長條形的永久磁鐵19和四片分別與永久磁鐵的兩磁極N及S相接的導(dǎo)磁鐵22，兩磁鐵的兩磁極是相互倒置并分隔一小距離左右相對，另兩磁鐵的上下表面之導(dǎo)磁鐵22分別形成上下兩個磁流方向相反的磁場。平面音圈組17包含一長條形質(zhì)硬的薄端蓋板24、平面線圈25和四條軟性支撐線26，其中端蓋板24是用來將音圈組粘附在透明平極的邊緣上，平面線圈25的電線是在同一平面上沿一具矩形中空的矩形路徑并以漸次向外擴(kuò)散方式繞在一起，矩形線圈的上下兩邊為長邊，當(dāng)音圈組17放置在磁鐵組21的間隙中時，線圈的上下兩長邊剛好落在磁鐵組的上下左右兩組導(dǎo)磁鐵片所形成的磁場中。同時將平面線圈底部兩個角落之各兩條柔性支撐線26的另一端固定在磁鐵組底部的導(dǎo)磁鐵片22上，使音圈組在上下運動時可保持垂直。
圖11為將本發(fā)明之透明平面揚聲器1裝置在電腦顯示器30的熒光幕27前，其中平面揚聲器的框架7是數(shù)個∏字型彎鉤28吊掛在電腦顯示器的邊框29上，并且在揚聲器框架與電腦顯示器邊框之間粘置數(shù)片軟墊9，以隔絕揚聲器框架可能產(chǎn)生之晃動。顯示器熒光幕27展示的訊息可穿透透明平板3而傳送給電腦操作者，因透明平板3在揚聲時所產(chǎn)生之振動量非常小，故不會扭曲熒光幕上之訊息。
根據(jù)以上本發(fā)明同樣方式可應(yīng)用于電視的熒光幕、投影幕、手機(jī)的液晶顯示熒幕、對講機(jī)、攝影機(jī)、個人記事本的接觸顯示幕等。
權(quán)利要求
1.一種由透明平板和激震器組成的透明平面揚聲器及其制作方法。其特征在于揚聲用的透明平板(3)具有一枚以激震器(4)位于平板(3)的邊緣特定位置上，同時具有一個固定透明平面在喇叭的框架(7)，在平板(3)邊緣上有數(shù)個特點的文撐點(2)相連接，并有懸吊機(jī)構(gòu)(6)將平板固定在框架(7)上；制作方法取平面揚聲器(4)包括含長度為a寬度為b的透明揚聲平板(3)，b小于或等于a，首先第一步則分析透明揚聲平板(3)的撓性振動模態(tài)和識別有效模態(tài)參數(shù)的分析；第二步利用振動模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行平揚聲器(4)的聲壓靈敏度頻譜分析及識別影響聲壓靈敏度頻譜分析的參數(shù)值；第三步選擇合適的參數(shù)值來設(shè)計平面揚聲器(4)，使其在特定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生所需要的靈敏度大小和分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明平面揚聲器及其制作方法，其特征在于透明平面揚聲器(4)產(chǎn)生的聲壓靈敏頻譜分析參數(shù)，包括透明平板的彈性模數(shù)與密度的比值；透明平板的的長度與厚度之比；揚聲板邊緣上支撐點及激震器的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明平面揚聲器及其制方法，其特征在于透明平板的彈性模數(shù)與密度的比值在3～180之間；透明平板的長度為厚度之比80～600之間；揚聲板邊緣上的激震器與其所在角落之距離應(yīng)大于該邊長度的十分之一，而揚聲板各邊上至少有一個支撐點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明平面揚聲器及其制作方法，其特征在于已定平面揚聲器長a和寬b的透明揚聲平板(3)，設(shè)計的參數(shù)可以根據(jù)兩個階段進(jìn)行第一階段是根據(jù)揚聲器透明參數(shù)分兩個階段進(jìn)行，第一階段是根據(jù)揚聲器透明平板(3)的彈性模數(shù)與密度比值和長、厚之比，使透明揚聲板(3)在一定的激震及支撐狀況下獲得最大的揚聲效率；第二階段根據(jù)第一階段所確定的透明平板(3)的特性來設(shè)置激震器(4)和支撐點(2)在透明平板邊緣上的位置，使揚聲器在特定頻率范圍內(nèi)獲得所需的聲壓靈敏度分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明平面揚聲器及其制作方法，其特征在于激震器(4)為電磁線圈式激震器，該激震器可分含圓管狀線圈的圓形激震器(16)及含平面線圈的刀片型激震器(20)兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明平面揚聲器及其制作方法，其特征在于平板邊緣設(shè)置的懸吊機(jī)構(gòu)具有兩種，一種為數(shù)顆具有粘性的發(fā)泡橡膠式墊片(9)所組成，且在這透明揚聲板各邊上至少有一顆發(fā)泡橡膠式墊片，另一種為利用數(shù)條可旋鈕(12)的旋轉(zhuǎn)來調(diào)整張力的張力線(10)來將透明揚聲板懸吊在框架(7)的邊緣上，各邊至少連有一條張力線(10)附之于旋鈕(12)。
全文摘要
一種透明平面揚聲器及其制作方法，其特征在于透明平板具有一枚以上激震器位于平板的邊緣，同時具有一個固定透明平面喇叭的框架，在平板邊緣上有數(shù)個支撐點相連接，有懸吊機(jī)構(gòu)將平板固定在框架上，制作方法透明揚聲平板撓性振動模態(tài)和識別有效模態(tài)參數(shù)分折，緊接按揚聲器的聲壓靈敏頻譜分析，根據(jù)以上參數(shù)值來設(shè)計揚聲器。
文檔編號H04R9/06GK1402590SQ0112658
公開日2003年3月12日 申請日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者金大仁 申請人:金大仁