АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
ACOUSTIC SYSTEM WITH ADJUSTABLE BEAM PATTERN

Изобретение относится, в основном, к области систем громкоговорителей и, конкретно, к системам для получения требуемой характеристики направленности.
В области воспроизведения звука наблюдается рост конструирования и производства звуковоспроизводящих систем, создаваемых для профессионального использования, в которых применяются различные технологии управления направленностью излучения.
Обеспечение требуемого уровня громкости звука в местах проведения общественных мероприятий при соблюдении норм на допустимый уровень шума вне них является весьма актуальной задачей. Кроме того, увеличение коэффициента направленного действия звукоизлучающей системы позволяет получить требуемую громкость при меньших энергетических затратах.
Широко известен способ увеличения коэффициента направленного действия путем организации колонн или стен из излучателей звука. Однако этот способ применим только в области нижнего диапазона звуковых частот. Это связано с тем, что для эффективной работы такой системы необходимо, чтобы расстояние между соседними излучателями было не более половины длины излучаемой волны.
Высоким коэффициентом направленного действия обладают системы, представляющие из себя комплекс из отражателя и излучателя звука, расположенного в фокусе отражателя (патент GB 461106, 1936 г.). Особенностью таких систем является зависимость коэффициента направленного действия, а следовательно, и коэффициента передачи, от геометрических размеров отражателя и излучаемой частоты. С одной стороны, с ростом частоты возрастает затухание звуковых волн. Одновременно с этим увеличивается и коэффициент передачи отражателя, в результате чего в дальней зоне суммарная частотная характеристика становится более равномерной. С другой стороны, в области верхних частот диаграмма направленности может стать слишком узкой.
Известен способ изменения диаграммы направленности путем подключения одного из двух излучателей, расположенных на противоположных сторонах общего корпуса (патент JP 6-178377, 1994 г.). Недостатками этого способа являются:
1. Использование в конструкции двух излучателей, из которых работает только один.
2. Излучатель, расположенный ближе к поверхности отражателя, при работе более дальнего излучателя создает на поверхности отражателя область акустической тени, что приводит к снижению эффективности устройства.
3. Возможно только два варианта диаграммы направленности.
Предлагаемое устройство позволяет изменять ширину диаграммы направленности в требуемых пределах произвольным образом.
Акустическая система с регулируемой диаграммой направленности, представляет собой вогнутый отражатель, выполненный в виде части поверхности вращения кривой второго порядка, и излучатель (например, рупорного типа), установленный на подвижной каретке на оси симметрии отражателя, причем направляющая каретки расположена вдоль оси симметрии отражателя.
В качестве излучателя акустической системы предпочтительно используется динамический громкоговоритель.
Геометрическая форма отражателя в акустической системе согласно изобретению может представлять собой в разных случаях часть поверхности эллипсоида или параболоида вращения или часть сферической поверхности.
Одним из способов изменения диаграммы направленности такого устройства является перемещение излучателя вдоль оси симметрии отражателя из его фокуса и обратно.
Для лучшего понимания сущности изобретения его описание иллюстрируется чертежами.
На Фиг.1 схематически изображены вогнутый отражатель и два возможных положения одного и того же излучателя относительно отражателя.
На Фиг.2 показана диаграмма направленности акустической системы в области верхних частот при расположении излучателя в фокусе отражателя.
На Фиг.3 - диаграмма направленности в области нижних частот при расположении излучателя в фокусе отражателя.
На Фиг.4 и Фиг.5 представлены результаты изменения диаграмм направленности (соответственно с Фиг.2 и Фиг.3) при перемещении излучателя из фокуса отражателя в положение Б на Фиг.1.
На Фиг.6 показана конструкция акустической системы.
На Фиг.7 показан вариант исполнения подвижной каретки.
Позицией 1 обозначено схематическое изображение отражателя на Фиг.1. Отражатель в изометрии на Фиг.6 обозначен позицией 3. Соответственным образом обозначен излучатель: позицией 2 - схематическое изображение на Фиг.1 и позицией 7 - в изометрии на Фиг.6. Остальные детали акустической системы имеют следующие обозначения: 4 - каретка; 5 - направляющая каретки; 6 - кронштейны; 8 - фиксатор; 9 - шток каретки.
При размещении излучателя 2 в положении А, совпадающем с точкой фокуса отражателя 2 (см. Фиг.1), диаграмма направленности имеет минимальную ширину, а коэффициент направленного действия максимален. На Фиг.2 и Фиг.3 представлены диаграммы направленности соответственно в области верхних и нижних частот воспроизводимого диапазона. При размещении излучателя 2 в положении Б диаграмма направленности расширяется и принимает вид, представленный на Фиг.4 и Фиг.5.
Акустическая система представляет собой вогнутый отражатель, выполненный в виде части поверхности вращения кривой второго порядка (окружности, эллипса, параболы или гиперболы), и излучатель рупорного, динамического или любого другого типа, установленный в фокусе отражателя на подвижной каретке, причем направляющая каретки расположена вдоль оси симметрии отражателя (линии, параллельной направлению излучения).
Направляющая 5 посредством кронштейнов 6 закреплена на отражателе 3. По этой направляющей перемещается шток 9 каретки 4, который посредством фиксатора 8 фиксируется в положении, соответствующем выбранной ширине диаграммы направленности. На шток 9 нанесена шкала (на чертежах не показана), отградуированная в единицах ширины диаграммы направленности. К посадочному месту каретки 4 присоединяется излучатель 7.
Перемещение каретки 4 может осуществляться вручную или посредством любого необратимого привода позиционирования. В последнем случае фиксатор 8 используется для предотвращения проворота штока каретки 4 в направляющей 5.