Труба фазоинвертора для громкоговорителя
BLOW-OUT PIPE FOR LOUDSPEAKER

Область техники
[0001] В настоящем изобретении речь идет о громкоговорителе, особенно о трубе фазоинвертора для громкоговорителя. Обычно громкоговоритель имеет в своем составе корпус и хотя бы один акустический драйвер для преобразования электрических сигналов в звуковые волны, соответственно в звуковой сигнал. Такие громкоговорители - также называемые колонка громкоговорителя - используются в стандартной стереофонической аппаратуре, главным образом, в комплекте из двух штук, для получения звукового стереоэффекта.
Известный уровень техники
[0002] В большинстве случаев указанные громкоговорители содержат хотя бы один низкочастотный (басовый) драйвер, посредством которого электрический сигнал звуковой частоты преобразуется через звуковую катушку и диафрагму в звуковые волны - по отношению к слышимой человеком частоте - в диапазоне средних и низких частот. Чтобы добиться высококачественного воспроизведения звука (воспроизведения звука высокой верности) в одном и том же корпусе размещаются несколько драйверов, таких как высокочастотный драйвер, драйвер средних частот и низкочастотный драйвер. Каждый драйвер воспроизводит часть диапазона звуковых частот.
[0003] Кроме того, в состав некоторых типов громкоговорителей входит установленная в их корпусе труба фазоинвертора, также известного под названием (отражательный) порт или (отражательное) отверстие. С помощью таких мер эти громкоговорители используют звук, исходящий с задней стороны диафрагмы, для повышения их эффективности на низких частотах. Обычно труба фазоинвертора имеет форму цилиндра или трубки. Когда низкочастотный драйвер включен, воздушная масса в трубе фазоинвертора резонирует с воздухом внутри корпуса громкоговорителя. Резонансная частота (также называемая частотой резонанса Гельмгольца) такой системы с трубой фазоинвертора зависит от длины и размера поперечного сечения трубы и объема корпуса.
[0004] В заявке на международный патент WO 2005/104607 А1 описана колонка громкоговорителя, имеющая низкочастотный драйвер и трубу фазоинвертора для излучения хотя бы части акустического давления, создаваемого низкочастотным громкоговорителем. Указанная труба фазоинвертора разделена на части и форма ей придается с помощью вложенных одна в другую, замкнутых кольцеобразных стенок, которые установлены в противоположных направлениях на противоположных поддерживающих стенках корпуса и заканчиваются на некотором расстоянии от соответствующей другой поддерживающей стенки, отстоящей от нее на некотором расстоянии.
Недостатки прототипа
[0005] Трубы фазоинвертора согласно известному уровню техники и громкоговорители, имеющие в своем составе такую трубу фазоинвертора, обычно характеризуются акустическим качеством, которое, по крайней мере, для подготовленного, с точки зрения акустики, слушателя, может быть оптимизировано.
Решаемая задача
[0006] Таким образом, задачей настоящего изобретения является устранение упомянутых недостатков современных труб фазоинвертора и громкоговорителей, имеющих в своем составе такие трубы фазоинвертора. В частности, предусматривается труба фазоинвертора для громкоговорителя, которая позволяет указанному громкоговорителю выдавать звуковой сигнал в соответствии с электрическим сигналом, в которой звуковой сигнал, например музыка, обладает оптимизированными улучшенными характеристиками, особенно в том, что касается точности преобразования электрического сигнала в звуковой сигнал.
Краткое изложение сущности изобретения
[0007] Вышеупомянутая задача решается с помощью трубы фазоинвертора для громкоговорителя по п. 1 и громкоговорителя по п. 22.
[0008] В соответствии с примером трубы фазоинвертора указанная труба фазоинвертора, по крайней мере частично, изготовлена из керамического материала. Несмотря на то, что труба фазоинвертора, изготовленная (по крайней мере частично) из керамического материала, потенциально может оказаться более дорогостоящей, было установлено - т.е. во время акустических опытов, - что применение керамических компонентов или деталей трубы фазоинвертора положительным образом влияет на общие акустические характеристики системы, состоящей из громкоговорителя и трубы фазоинвертора. В частности, было обнаружено, что поведение в отношении отражения звуковых волн и аэродинамическая реакция связанного с этим воздушного потока существенно улучшаются. В частности, слушатель воспринимает звуковые волны как более точные, имеющие четко выраженный фронт, поэтому звук ощущается более плотным, тугим и/или упругим. В целом нежелательный шум, возникающий в результате возмущения воздушного потока в трубе фазоинвертора, значительно снижается.
[0009] В соответствии с еще одним примером трубы фазоинвертора указанная труба фазоинвертора, по крайней мере частично, изготовлена из фарфора. В описанном выше примере керамическим материалом, примененным в трубе фазоинвертора, является фарфор. Использование фарфора обеспечивает улучшение акустических характеристик. Несмотря на широко распространенное предубеждение по поводу стоимости применения фарфора, опыты показали, что громкоговоритель с трубой фазоинвертора, частично изготовленной из фарфора, существенно лучше с точки зрения упомянутых характеристик.
[0010] Что касается описанного варианта воплощения изобретения, труба фазоинвертора содержит трубчатую часть, которая выступает в осевом направлении продольной оси трубы фазоинвертора. С помощью этого образуется внутренняя поверхность. Предусматриваются осевая задняя часть и осевая передняя часть, обе из которых примыкают к трубчатой части с обеих сторон в осевом направлении. Таким образом, получение самой формы трубы фазоинвертора достигается с помощью передней части, - обычно обращенной к наружной поверхности корпуса громкоговорителя, - трубчатой части и задней части.
[0011] На следующем примере показано, что хотя бы внутренняя поверхность трубчатой части изготовлена из керамического материала. Использование керамического материала для внутренней поверхности повышает положительный эффект использования вышеупомянутого материала. Поскольку внутренняя поверхность трубы фазоинвертора отражает звуковые волны, направленные не по оси, внутренняя поверхность участвует, соответствующим значительным образом, в формировании звукового сигнала, выдаваемого громкоговорителем.
[0012] Согласно следующему примеру трубчатая часть в основном изготовлена из керамического материала. Вследствие значительного влияния на резонансные характеристики трубы фазоинвертора вышеупомянутый положительный эффект повышается в тех случаях, когда трубчатая часть большей частью или целиком изготовлена из керамического материала, в частности, из фарфора.
[0013] Как вариант трубчатая часть трубы фазоинвертора может иметь внутреннюю стенку трубы и внешнюю стенку трубы, при этом внутренняя стенка трубы и внешняя стенка трубы хотя бы частично выступают в осевом направлении. В сущности говоря, указанные внутренняя и внешняя стенки трубы ориентированы главным образом в осевом направлении с целью образования трубчатой части. Тем не менее, указанные стенки трубы могут иметь форму кривой в продольном сечении и/или отклоняться наружу или внутрь по отношению к продольной оси трубчатой части.
[0014] В соответствии с необязательным вариантом осуществления изобретения хотя бы внутренняя стенка трубы изготовлена из керамического материала; в частности, внутренняя стенка трубы изготовлена из фарфора. Путем осуществления такой идеи процесс изготовления внутренней фарфоровой или керамической поверхности упрощается.
[0015] В качестве необязательного варианта осуществления изобретения для сокращения затрат предлагается изготавливать внешнюю стенку трубы из какого-либо иного материала, нежели из керамики или фарфора. Это означает, что трубчатая часть может быть частично изготовлена из керамического или фарфорового материала в форме внутренней фарфоровой или керамической стенки трубы, при этом по отношению к внешней стенке трубы использование фарфорового или керамического материала однозначно отвергается.
[0016] Для повышения эффективности затрат внутренняя стенка трубы и внешняя стенка трубы могут быть расположены по отношению друг к другу в форме вкладышной конструкции. Следовательно, при изготовлении внутренняя стенка трубы может вставляться внутрь внешней стенки трубы. В качестве варианта, при изготовлении таким образом внутренняя стенка трубы может поддерживаться внешней стенкой трубы.
[0017] В соответствии с еще одним примером внутренняя стенка трубы и внешняя стенка трубы располагаются по отношению друг к другу таким образом, что между внутренней стенкой трубы и внешней стенкой трубы образуется полость. Изменяя надлежащим образом форму и размер такой полости, можно влиять на колебательную характеристику трубчатой части.
[0018] В частности, если указанная внутренняя полость заполняется материалом с определенными характеристиками, предусматривается мощное средство регулировки резонансных характеристик трубы фазоинвертора. Хорошо, когда материал приспособлен для предотвращения и/или уменьшения резонансных явлений, возникающих на, в или, в контексте элементов конструкции, с участием трубы фазоинвертора. В соответствии с формой настоящего варианта осуществления изобретения полость может быть заполнена звукопоглощающим или изолирующим материалом.
[0019] В соответствии со следующей формой настоящего варианта осуществления изобретения полость заполняется пенообразным материалом, особенно открытопористой пеной. В частности, положительные эффекты достигаются, если полость заполняется алюминиевой пеной.
[0020] Передняя часть трубы фазоинвертора может содержать лицевую поверхность, которая хотя бы частично выступает в радиальном направлении по отношению к продольной оси трубы фазоинвертора. Указанная лицевая поверхность может быть изготовлена из керамического или фарфорового материала, что приводит к повышению качества звука, исходящего из трубы фазоинвертора. В качестве варианта, передняя часть может быть полностью изготовлена из керамического или фарфорового материала.
[0021] В соответствии с еще одним примером, внутренняя поверхность и/или лицевая поверхность трубы фазоинвертора отполированы. Эта мера ведет к повышению характеристик отражения звуковых волн от упомянутых поверхностей.
[0022] В соответствии с еще одним примером внутренняя поверхность трубчатой части имеет непрерывную форму. В особенности, если вся внутренняя поверхность имеет такую непрерывную форму, то акустические, поглощающие и отражающие характеристики поверхности оптимизируются. Под термином "непрерывный" подразумевается, что в объеме внутренней полости или на внутренней поверхности трубы фазоинвертора нет никаких ступенек или выступов, которые могли бы привести к нежелательным отражениям звуковых волн.
[0023] Кроме того, на независимом примере показано, что внутренний диаметр трубчатой части сужается в осевом направлении от передней части к средней части трубчатой части. Это означает, что размер отверстия передней части - в осевой проекции - больше размера отверстия средней части трубчатой части. Следовательно, исходя из передней части, стенки трубы сближаются по направлению к средней части трубчатой части.
[0024] В развитие этого принципа трубчатая часть имеет округлую форму, суженную в средней части в продольном сечении. В осевом направлении внутренний диаметр переднего отверстия трубчатой части и внутренний диаметр заднего отверстия задней части больше внутреннего диаметра средней части.
[0025] Излучение звуковых волн дополнительно улучшается, если - в соответствии с еще одним примером - внутренняя поверхность трубчатой части переходит в лицевую поверхность передней части, в частности, непрерывным образом.
[0026] Упомянутая задача решается независимо от других с помощью громкоговорителя, включающего в себя корпус, хотя бы один низкочастотный драйвер и хотя бы одну трубу фазоинвертора в соответствии с любым или некоторым числом предшествующих вариантов осуществления изобретения или практическим сочетанием вариантов осуществления изобретения и их форм, как упоминается выше.
[0027] Описанные выше варианты осуществления изобретения могут комбинироваться друг с другом практичным и подходящим образом. В связи с этим изобретение не обязательно ограничивается вариантами, показанными выше и ниже по тексту.
Описание фигур
[0028] На прилагаемых фигурах показаны различные варианты осуществления изобретения, благодаря чему вместе с описанием они служат для объяснения принципов изобретения. Изображенные на фигурах отдельные характерные особенности показаны относительно по отношению друг к другу и по этой причине не обязательно с соблюдением масштаба.
[0029] Аналогичные или одни и те же элементы на фигурах, даже в том случае, если они показаны в различных вариантах осуществления изобретения, представлены с одинаковыми номерами позиций.
[0030] На фиг. 1 приведен вид громкоговорителя спереди.
[0031] На фиг. 2 изображен вид громкоговорителя сбоку согласно фиг. 1.
[0032] На фиг. 3 приведено почти трехмерное изображение в разрезе трубы фазоинвертора, устанавливаемой в громкоговорителе, согласно фиг. 1 и фиг. 2.
[0033] На фиг. 4 приведен трехмерный вид на заднюю часть трубы фазоинвертора согласно фиг. 3.
[0034] На фиг. 5 приведен трехмерный вид на переднюю часть трубы фазоинвертора согласно фиг. 3.
Варианты осуществления изобретения
[0035] На фиг. 1 и фиг. 2 показан громкоговоритель 100, при этом на фиг. 1 приведен вид спереди, а на фиг. 2 - вид сбоку. Согласно этому примерному варианту осуществления изобретения громкоговоритель 100 содержит хотя бы корпус 103, имеющий стенку корпуса 104, при этом корпус 103 образует переднюю сторону 105, обращенную к аудитории или слушателю. В границах передней стороны 105 расположено некоторое количество отверстий, в которые вмонтированы высокочастотный драйвер 102, низкочастотный драйвер 101 и труба фазоинвертора 1. Продольная ось 11 трубы фазоинвертора 1 размещается перпендикулярно по отношению к передней стороне 105, в связи с чем основное направление излучения звуковых волн, излучаемых через трубу фазоинвертора 1, большей частью перпендикулярно передней стороне 105. Приведенная подробная информация о варианте громкоговорителя 100 не ограничивает объем изобретения таким образом, что для осуществления изобретения по существу требуется описанная компоновка. Возможно, в варианте громкоговорителя он также может содержать более двух акустических драйверов, например два низкочастотных драйвера, драйвер средних частот, один высокочастотный драйвер и две трубы фазоинвертора 1. Указанные трубы фазоинвертора 1 могут быть размещены в границах передней стороны 105, а также на задней стороне, в верхней или нижней части стенок корпуса громкоговорителя.
[0036] На фигурах 3-5 показан вид варианта трубы фазоинвертора 1 в перспективе, при этом на фиг. 3 приведен трехмерный вид в разрезе, показывающий геометрическую структуру явно невидимых частей трубы фазоинвертора 1. Указанная труба фазоинвертора 1 имеет в своей основе трубкообразную форму, хотя бы частично состоящую из трубчатой части 4, ориентированной в осевом направлении по отношению к продольной оси 11. Трубчатая часть 4 ограничена в осевом направлении 2 передней частью 14 и задней частью 24, при этом передняя часть 14 или задняя часть 24 не обязательно реализована/воплощена в качестве фактической структуры, однако эти части 14 и 24 представляют физические границы трубы фазоинвертора 1, соответственно трубчатой части 14. Тем не менее, для внедрения изобретения описанная геометрическая структура может быть выбрана разными способами. Например, трубе фазоинвертора может быть также придана форма кольца, и вследствие этого она будет иметь большой диаметр по отношению к длине трубчатой части.
[0037] Как в задней части 24, так и в передней части 14 имеется отверстие 24, 25 для обеспечения открытого, трубчатого сквозного прохода через трубчатую часть 4. При установке трубы фазоинвертора 1 в громкоговоритель 100 заднее отверстие 25 задней части 24 позволяет звуковым волнам в корпусе 103 входить через заднее отверстие 25 в трубчатую часть 14 и затем выходить из трубы фазоинвертора 1 через переднее отверстие 15. В радиальном направлении трубчатая часть 4 содержит внутреннюю поверхность 7, которая простирается главным образом в осевом направлении 2, но также может быть ориентирована, по крайней мере частично, в радиальном направлении 3.
[0038] Внутренняя поверхность 7 трубчатой части 4 трубы фазоинвертора 1, показанная на фигурах 3-5, может быть изготовлена из керамического материала, в частности, из фарфора. Последствием указанной меры является то, что на звуковые волны, проходящие через трубчатую часть 4, положительным образом влияет фарфоровая поверхность 7, что приводит к повышению слуховых ощущений, получаемых слушателем в окружении громкоговорителя 100.
[0039] У передней части 14 может быть лицевая поверхность 17, хотя бы частично выступающая в радиальном направлении 2. В частности, передняя часть 14 может быть сконструирована таким образом, что - при установке трубы фазоинвертора 1 в громкоговоритель 100 - лицевая поверхность 17 размещается по закраине на передней стороне 105 громкоговорителя 100. В соответствии с примером лицевая поверхность 17 передней части 14 изготовлена из керамического материала, в частности, из фарфора. В связи с тем, что лицевая поверхность 17 также участвует в канализации звуковых волн и влияет на их прохождение через трубчатую часть 4, описанное применение керамического материала или фарфора для указанной лицевой поверхности 17 обеспечивает улучшение акустических характеристик громкоговорителя 100, имеющего трубу фазоинвертора 1.
[0040] Согласно примеру трубы фазоинвертора 1, приведенному на фиг. 3, - но не ограничиваясь им, - трубчатая часть 4 имеет внутреннюю стенку 8 и внешнюю стенку 9, образующие тем самым полость 10 в промежутке между внутренней стенкой 8 и внешней стенкой 9. Внутренняя стенка 8 сконструирована выпуклой формы по отношению к продольной оси 11. Таким образом, объем внутренней полости трубчатой части 4 содержит форму, суженную в средней части, при этом средняя часть 5 трубчатой части 4 имеет внутренний диаметр 6, который меньше внутреннего диаметра 26 заднего отверстия 25, а также и меньше внутреннего диаметра 16 переднего отверстия 15. Тем не менее, полость также может быть обеспечена внутренней стенкой и внешней стенкой, которые согласно описанию имеют различную форму, например, полость 10 может быть образован двумя прямыми стенками, которые размещаются на радиальном расстоянии по отношению друг к другу.
[0041] Вариант представленной трубы фазоинвертора 1 может быть полностью изготовлен из керамического материала, в особенности из фарфора. Эта мера может обеспечить положительный эффект, заключающийся в упрощении процесса изготовления.
[0042] Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами его осуществления и модификациями и может быть реализовано в различных формах в рамках его сути. Например, технические особенности вариантов осуществления изобретения и модификаций, соответствующие техническим особенностям согласно вариантам и формам осуществления изобретения, описанным в разделе «Краткое изложение сущности изобретения», могут заменяться или комбинироваться, по мере необходимости, для решения некоторых или всех из описанных выше задач или получения некоторых или всех из описанных выше результатов. Технические особенности также могут опускаться, по мере необходимости, если только в этой спецификации они не характеризуются как существенные.
Номера позиций
1 труба фазоинвертора
2 осевое направление
3 радиальное направление
4 трубчатая часть
5 средняя часть
6 внутренний диаметр средней части
7 радиальная внутренняя поверхность
8 внутренняя стенка трубы
9 внешняя стенка трубы
10 полость
11 продольная ось
14 передняя часть
15 переднее отверстие
16 внутренний диаметр переднего отверстия 17 лицевая поверхность
24 задняя часть
25 заднее отверстие
26 внутренний диаметр заднего отверстия
100 громкоговоритель
101 низкочастотный драйвер
102 высокочастотный драйвер
103 корпус
104 стенка корпуса
105 передняя сторона