CN103096233B - 精密环形管复合通道扬声器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能中低音扬声器系统——精密环形管复合通道扬声器系统。它通过在中、低音纸盆扬声器背向上，安装一个用于辐射扬声器声音的环形短管构成复合通道，限定振动体的声音辐射环境，并影响振动辐射，当扬声器工作在低频时，其精密环形管复合通道由一个截面积均匀的环形区间构成的环形管声变量器和一个截面积均匀并恒定的环形通道构成的环形管声质量元件结合构成，扬声器总的等效振动质量因声变量器和声质量的共同作用而增加，可降低扬声器的低频谐振频率，提高其低频辐射效率。精密环形管复合通道内部光洁，将扬声器大范围包围，减少了振动体表面受箱体内空气振动的直接干扰，振动体表面负荷均匀，利于提高动态反应速度，减少失真。

Description

精密环形管复合通道扬声器系统

技术领域：

本发明精密环形管复合通道扬声器系统，属于电声技术领域。

背景技术：

日常生活中，人们常使用扬声器来重放声音。常用的电动式中低音纸盆扬声器(包括低音、中低音、中音扬声器及全频带扬声器，以下也简称为扬声器) 制作完成后，其低频力的谐振系统的谐振频率ω0就确定了，ω0决定了这只扬声器重放声音频率的下限，并通常以安装在无限大障板上工作的扬声器为参考，说明扬声器频率ω₀等指标。在这种情况下，安放在无限大障板上的扬声器，直接对前后两个方向的空气进行自由辐射传递声音。

通常不能仅用这样一只扬声器而不利用障板来重放声音，那样的话，扬声器振动体前后两个方向辐射出的相位相反的声波，会在空中相混合而抵消，损失扬声器放声能力。使用时，扬声器不可能安装在无限大障板上使用，它总与音箱一起，利用音箱箱体的障板分割、限制扬声器振动体前后向的声波辐射。这就与扬声器的参考使用环境不同了，将影响扬声器的性能。

但当扬声器装在音箱上构成音箱系统使用时，扬声器背后的辐射波所携带的声能受到箱体的包围，没能从箱体内发散出去，不能被直接利用，而且这些声波还会受扬声器箱体内部环境影响被来回反射作用到扬声器的振动体上，而反射波的声压，会干扰扬声器振动体的振动，进一步影响扬声器辐射声音的能力和效果，并且，扬声器周围环境的这些物体距离其越近，影响也越大。这种周边环境对扬声器辐射的影响，体现在改变了扬声器总的等效ＭM、ＣM的数值，也影响了扬声器的低频谐振频率，因此，音箱系统中扬声器重放声音的低频范围，是由扬声器和音箱箱体两方面因素决定。对上式而言，音箱箱体的影响如果能使此时的扬声器总等效力顺ＣM或总等效质量ＭM加大，可以使ω0下降的，扬声器可以重放出更多的低音。

但实际情况却相反。通常当扬声器按照正向对外，背向对箱体内辐射声音的传统方式安装在常见结构的音箱上使用，不能有效增加其总等效质量ＭM，相反，却总会使其振动体背面同振质量以及总等效力顺ＣM减少。由上述公式可知，这将使音箱系统重放出的声音的最低频率，比单只扬声器的谐振频率ω0提高，导致扬声器失去一些重放低频声音的能力。

上述情况下扬声器总等效力顺ＣM减少的原因，是因为音箱内的空气构成一个声顺元件，当扬声器振动体工作于低频时，它就像一只有弹性的弹簧，从背后给扬声器振动体一个弹性支撑，从扬声器外部限制了其振动体的谐振，使扬声器低频谐振动变困难，不能推动空气辐射原来那样多的声音，因此其低频谐振频率升高。通常，音箱箱体容积越小，箱体空气产生的弹性越大，顺性越小（其弹性系数等于顺性系数的倒数），反之亦然。箱体空气这个声顺元件的弹性作用，表现在上面的计算式中，就是低频时这个声顺元件，等效并联到扬声器本身的已有力顺元件上，使扬声器振动体增加了“弹”性，减少了振动体总的等效力顺ＣM的“顺”性，致使其ω0升高。这种情况在常见的音箱系统中，如密闭音箱、倒相音箱等音箱中，都如此。即，依照传统的扬声器及其使用方式与传统音箱结构结合所形成的音箱系统，无法在使用中降低成品扬声器的低频谐振频率。

因此，传统上让音箱系统重放高保真、更低频率声音的最常用方法，是采用大口径的低音扬声器。大口径低音扬声器纸盆面积更大，能推动更多的空气振动辐射，其振动体也更重，这让扬声器总等效质量ＭM因之加大，使ω0下降。这种依靠增加扬声器振动体质量来降低扬声器频率的做法，意味着要用更多贵重的振盆材料以及更大的功率放大器推动这个扬声器，扬声器也必须有更粗重的音圈承受放大器的功率，扬声器还需要更大的磁铁以产生更大的推动力使其振动，因此这种方法的生产及使用成本很高，并且生产、调试也更复杂。用大口径低音扬声器重放中音时，也会因其振动体较重使动态反应慢，影响中音高保真重放，此时，为兼顾低音和中音的重放，往往同时使用一只大口径低音扬声器和一只中音扬声器，分别重放低音和中音，但这导致更高的成本和工作量。

并且，通常当普通中低音扬声器安装在音箱箱体上使用时，为了避免箱体内驻波对扬声器的影响，扬声器通常不安装在箱体障板的正中间，此种情形下箱体内各种频率的反射波施加给振动体背向上的干扰是不平衡的，这也影响了振动体的负荷平衡，会影响其灵活振动，降低反应速度，反射波对振动体的干扰，也造成振动失真。

发明专利《一种新型扬声器系统》（专利号：ZL02 2 12903.0）提供了利用扬声器工作于低频时扬声器的专用辐射传声套管中的声质量，增加扬声器总等效质量ＭM，有效降低中低频扬声器的低频力谐振频率的技术。

《一种新型扬声器系统》是由一只中低音扬声器与一个传声套管构成的通道结合在一起形成的扬声器系统，《一种新型扬声器系统》的核心工作是在扬声器振动体的背向安装了一个传声套管通道，用于辐射、传递扬声器背向的声音。由于这个通道是接在扬声器背向向外辐射声音的唯一通道，因此，扬声器的振动辐射能量，将作用到套管间的空气负载中。 

《一种新型扬声器系统》中当扬声器工作于低频时，扬声器至传声套管前面的一段狭窄的空间，构成一个声顺元件CA，而套接在扬声器上的内外两只圆管间截面积相同的环形空间的空气部分，构成声质量元件。此时，从结构上看，《一种新型扬声器系统》，主要是一个低频工作的扬声器和一个声顺元件以及一只声质量元件相衔接构成的一个复合声结构，当扬声器工作于低频时，这个接在扬声器背后通道内的声质量元件的声质量，将成为扬声器系统振动质量的一部分，等效增加这个声质量项，扬声器系统总等效振动质量ＭM增加。根据上述扬声器低频谐振频率公式可知，这会降低扬声器低频力谐振频率，导致扬声器辐射出比原来更低的低频声音。 

当将《一种新型扬声器系统》安装到扬声器箱体上使用时，由于扬声器振动体背向受到传声套管大范围地包围，这较大程度地避免了箱体内各种频率的反射声波包括驻波直接作用于振动体上，这可提高扬声器的抗干扰能力，并保持扬声器背向声负荷的均匀平衡，有利于提高振动体的反应速度。尤为重要的是，这种声质量仅在扬声器工作于低频时才存在，一旦扬声器脱离低频进入中频工作区间，传声套管中的声质量这个较重的负荷也就消失，扬声器振动体仍能正常轻松地工作。可见，这种结构还很好地解决了提高重放低音的能力和重放中音的速度问题。

通常，由于绝大多数情况下扬声器系统重放的中低音音乐、歌声，很少长时间连续工作于低音状态，因此《一种新型扬声器系统》用低频工作时传声套管通道中存在的声质量提高扬声器总等效振动质量ＭM，降低常见的成品中低音扬声器低频谐振频率的方法，极有实质意义，相比于通常的低音扬声器，这种做法既节约了大量贵重材料，又几乎不影响扬声器中频一带的工作速度。因此，《一种新型扬声器系统》无论在实现低音技术方法上，还是在扬声器系统的构建方面，都与普通中低音扬声器不相同，它发展了中低音扬声器技术。  

但是，通过进一步研究发现，《一种新型扬声器系统》在结构上还存在着一些问题，这影响了这种系统性能和能力的发挥，有必要对其改进和完善，以便进一步提高系统的性能和功能。

《一种新型扬声器系统》结构、原理和性能上主要存如下几个问题： 

一、扬声器振动体至传声套管入口前的通道空间，构成一个声顺元件CA， CA包含了扬声器盆架根部连接处至其后的磁铁前的这一段空间内存在不平坦的路径。这一段裸露的扬声器不平坦表面，会对振动辐射的声波产生阻挡引起反射，造成声波传递过程中的失真及声能损失，同时，由于传声套管结构限制、约束了扬声器背后声波的辐射传递路径，纸盆振动体所辐射声波的声压沿通道衰减较小，传声套管通道内有较高的声压，这种情况下反射也会引起对振动体较强的干扰，使振动失真，并使其辐射的声波失真。即，通道内声波产生的各种反射，会引起振动体的振动失真、辐射声波失真以及通道内传递声波的失真共三种失真。并且声顺元件CA，对降低扬声器的谐振频率没有帮助，还使等效电路复杂，不利于问题的简化和直观分析。

二、CA元件相应空间的入口处，空气流经的路径面积发生了变化，即，在这种扬声器系统内，在扬声器至传声套管中声质量元件所在空间的前端空间内，隐含着一个声变量器。但由于通道内存在扬声器盆架和上导磁板以及磁铁间的连接缝隙，以及上导磁板和磁铁上端面处带有朝向振动体的反射面，使这个借助于扬声器的这些裸露部分形成的通道内不平滑，声波于此处反射并造成失真和声能损失，由于这些失真和声能损失的不确定性，影响了CA隐含的声变量器应有的变换效果的精确性。

三、扬声器背向声波辐射口周围的盆架支撑面的内表面，阻挡了振动体辐射的声波向后均匀辐射的通路，使辐射的声波失真，影响辐射效率，并且由于整个传声套管通道狭窄，传声套管通道内有较高的声压，纸盆振动体所辐射声波的声压沿通道衰减小，会近距离即刻产生较高强度的反射，干扰振动体的振动，造成振动体的振动及辐射失真。

四、《一种新型扬声器系统》中简单给出了一种由两只直圆管构成的截面积相等的声质量元件的方式，而实质上两只套接在一起的圆台形管之间的传声通道以及两个圆板之间构成的传声通道沿通道方向的截面积是不相等的，为了使其满足传声套管声质量的要求，在他们间需重新构造声质量元件。因此，要全面完善圆台形管之间以及两个圆板之间形成的传声通道中的声质量元件的构建方法。

上述问题一、二与传声套管中的声顺元件CA有关，并且，声顺元件CA和声变量器元件与辐射传声通道结构有关，因此，必须重新设计传声套管通道中的这个声顺元件CA，以及严谨构造声变量器元件，另外还要改良扬声器盆架结构，完善声质量元件的构建方法。可见，为了全面提升《一种新型扬声器系统》的性能和功能，必须全面重新构建《一种新型扬声器系统》中的传声套管通道。   

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是：提供一种精密环形管复合通道扬声器系统，解决因扬声器背向声波辐射口周围的盆架支撑面的内表面，阻挡振动体纸盆辐射的声波向后均匀辐射的通路，造成辐射声波失真，影响辐射效率的问题；还解决通道中声波传递过程中在CA所在的空间内的反射面造成的失真及声能损失，并且通过解决CA中失真和声能损失及其不确定性；还提高CA内隐含的声变量器的变换效果的精确性；还解决当内外套管不是直管时在内外套管间形成的环形通道中的声质量元件的形成问题；通过在环形管通道内增加阻尼材料，还能够调节扬声器系统的阻尼。以克服现有扬声器系统的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

精密环形管复合通道扬声器系统，包括纸盆扬声器，所述纸盆扬声器包括振动体纸盆和带有辐射口的盆架，所述盆架由盆架底盘、盆架侧壁构成，盆架侧壁前端带有外翻边，所述盆架的后端安装有圆形磁铁；还包括前端安装在圆形磁铁的外圆周上且与圆形磁铁同轴的第二内套管；还包括与第二内套管同轴的外套管，盆架的辐射口位于外套管的内部；第二内套管的外壁与外套管的内壁之间形成环形管通道，其特征在于：

还包括一段以振动体纸盆轴线O为中心轴的第一内套管，第一内套管的前端密闭连接在盆架的后端根部至辐射口后边沿之间，第一内套管后端与第二内套管前端相对齐连接，在盆架的后端根部与第二内套管之间形成平滑的过渡面

过圆形磁铁轴线O的剖面与第二内套管一侧的外壁的相交线为L1，所述剖面与L1同一侧的外套管内壁的相交线为L2；L1与L2互相平行。

在环形管通道内安装有走向与环形管通道走向一致的若干组阻挡件，阻挡件为实心体或者为封闭体，相邻阻挡件之间为传声通道，每个传声通道沿其传声走向具有一致的横截面积。

所述盆架侧壁贴合安装在外套管的内壁上，所述盆架底盘与侧壁之间连接有若干支撑筋，相邻支撑筋之间为辐射口。

外套管与第一内套管之间为环形空间；第一内套管的长度和所述环形空间的长度均小于或等于扬声器系统的低频谐振声波波长的1/10。

环形管通道内安装有阻尼材料。

L1、L2与轴线O之间的夹角α=90°，第一内套管、外套管和第二内套管均为环形平板状或者外套管和第二内套管均为环形平板状。

本发明的积极效果在于：

本发明在四个主要方面，对《一种新型扬声器系统》进行了重要改进、提高和完善，改进后精密环形管复合通道扬声器系统性能提升，用法灵活多变。

1、构造一只精密环形管声变量器元件，改善了通道内环境，极大地减少了这一段通道对声波阻挡、反射及引起的失真和声能损失，由此也使系统类比线路得以简化，能最大程度地提高声质量元件等效作用在扬声器振动体上的同振质量，降低扬声器的低频谐振频率，减少振动体表面受箱体内空气振动的直接干扰，振动体表面负荷均匀，提高动态反应速度，减少失真。

《一种新型扬声器系统》通道中有两处声能损失，一在通道空间内，由物体阻碍使声波反射产生；一在通道的管壁上，由空气与通道的管壁摩擦产生。通道内扬声器盆架后至扬声器磁铁前面的由外套管限定的空间构成的声顺元件CA，是一只两端口的元件，通常其输入口、输出口的面积不同，从这一意义上看，CA空间与一只声变量器元件空间相同。但在CA所在的空间内，裸露着磁铁和扬声器盆架根部连接处这样一些不平坦表面，当声波通过此一区域时，会在这些地方产生反射，消耗声能，并且由于CA空间狭窄，反射会对振动体形成较强干扰，影响扬声器振动，引起振动体纸盆振动及辐射传递过程的失真及声能损失，而这一点，CA与声变量器不同，只是在空间关系上，CA内是隐含着一只声变量器的。由于CA对《一种新型扬声器系统》降低频率没有任何积极意义，在等效电路中，它还使线路复杂，不便于分析。传声套管通道内声顺元件CA所在空间中的不平坦表面对传递声波的阻挡反射，影响了中低频辐射的效率和声音的保真度，中频的幅频特性变得不平坦。因此，精密环形管复合通道扬声器系统中，通过增加第一内套管，在第一内套管以及外套管间，构建了一个光滑的环形空间，取代了《一种新型扬声器系统》声顺元件CA所在的不平坦空间，改善了通道内环境，极大地减少了这一段通道对声波阻挡、反射及引起的失真和声能损失，由此也使系统类比线路得以简化，能最大程度地提高声质量元件等效作用在扬声器振动体上的同振质量，降低扬声器的低频谐振频率。

将精密环形管复合通道与扬声器结合，安装在扬声器的正向，就构建出精密环形管复合通道扬声器系统，当环形管通道是一个声质量元件时，系统中的环形管声质量元件的等效声质量，能增加扬声器的总的等效质量，这可降低扬声器的低频谐振频率，相比于《一种新型扬声器系统》中的传声套管通道，由于精密环形管复合通道组内部光华没有反射面造成的失真和能量损失，极大地改善了扬声器系统输出的中低频的幅频特性，使得幅频特性更平滑，声音更保真。精密环形管复合通道组内部结构规整，其中的主要参数可设计的很精确，有利于工业标准化生产。通过精密环形管复合通道与扬声器结合形成的精密环形管复合通道扬声器系统，从原理上能进一步降低扬声器的低频谐振频率。

精密环形管复合通道内部光洁，将扬声器大范围包围，减少了振动体表面受箱体内空气振动的直接干扰，振动体表面负荷均匀，利于提高动态反应速度，减少失真。通常的声变量器是在一个进出口面积不同的中空容器中形成，本发明精密环形管复合通道扬声器系统中的声变量器是由两只管之间的环形空间构成，不同于一般的构成方法。

2、完善《一种新型扬声器系统》中传声套管通道中其他几种主要结构的声质量元件的形成方法，精密环形管复合通道扬声器系统结构变化多，用法更灵活。

《一种新型扬声器系统》中，当构成传声通道的声管形状为向外扩张的圆台状时，沿通道方向的环形面积将产生变化，此时内外套管间的声质量元件将不复存在。为了使得此时环形通道内仍存在声质量元件，必须在通道内部沿通道方向重新构造出截面积形同的空间，作为声质量元件。

精密环形管复合通道扬声器系统中的环形管声质量元件的基本构成方式是由第二内套管和外套管之间形成的一段截面积均匀、相同的直圆环状空气通道。为了其它需要，也可是圆台形状的环形管通道，但这种结构空间内不能直接形成一个声质量元件，需重新构造这种通道内的声质量元件。为此，在精密环形管复合通道扬声器系统中，还进一步扩充、完善了当通道为一个圆台状环形通道，乃至该圆台状环形通道的台面进一步扩张使得通道的内外管壁展开至平面位置，变为内外两个平面圆板，即圆台状环形通道变为两个平面圆板间的通道时，通道间声质量元件的形成方式。上述的这些变化保证了精密环形管复合通道形状和应用更灵活多样。

为此，本发明精密环形管复合通道扬声器系统，通过在声通道内增加走向与环形管通道一致的若干组阻挡件，使每组阻挡件之间为封闭空间，在相邻两组阻挡件之间构成新的传声通道，并使每个传声通道沿其走向具有一致的横截面积，即使圆台状声管有不同的向外扩张角度，在两管之间所形成的环形空间内，都可以简单、灵活地构造出声质量元件，以满足降低频率的要求。同样，当圆台状环形通道变为两个平面圆板间的通道时，在两个圆板之间也可以用这种方法重新构造声质量元件。

可见采取这些措施后，扩充、完善了通道内声质量元件的其他几种主要构成方式，从根本上保证了通道中始终有声质量元件存在，这就保证了精密环形管复合通道结构扬声器系统的降低力谐振频率的作用，并使通道形状选择更加灵活、自由，使其结构有更广泛的适应性。

3、改造扬声器影响声辐射的盆架结构，减少盆架内表面积对盆架振动辐射的反射，减少辐射声音的失真，提高声音的保真度和辐射效率。

精密环形管复合通道扬声器系统中的扬声器可以是一只普通的中低音扬声器，也可以是一只改进了扬声器盆架结构的中低音扬声器。其精确的声音传递通道，能够精密地传递声波，但当普通的中低音扬声器构成精密环形管复合通道扬声器系统时，扬声器振动体辐射的声波要通过扬声器盆架侧向支撑面上的辐射口进入传声通道，而盆架支撑面上的声波辐射口之外的其余部分，也会对辐射波产生阻挡反射作用，并且因其位置距振动体很近，反射波会立即干扰振动体正常振动，并引起振动失真等。因此，当需更进一步提高这种系统的辐射传递声音的性能时，还要对扬声器盆架做必要改进。为了提高扬声器工作于中频时的声音辐射效率，也需要减少扬声器盆架对振动体辐射声波的阻挡。

如权利要求4所述，改进的扬声器盆架，所述盆架的侧壁贴合安装在外套管的内壁上，所述盆架的底盘与侧壁之间连接有若干支撑筋，每两支撑筋之间为辐射口。使用柱形筋结构，可以在保证扬声器盆架的支撑强度基础上，减少平板形盆架的支撑面积，这就减少了盆架朝向扬声器振动体的一面的面积，也就减少由振动体纸盆直接辐射的声波作用其上的声波反射。

还可以简单地加大盆架上的声音辐射口道的面积，减少盆架支撑部分面积，并使辐射开孔分布均匀。这样，既减少对所通过的辐射声波的阻挡，又使盆架辐射口前后的辐射波形态基本均匀一致。

用改进的扬声器及盆架结构构成的精密环形管复合通道从更本上保证了精密环形管通道内空气不可压缩，体积速度没有变化，因此，可忽略第一通道的声顺值。这样在类比线路图中彻底消除了《一种新型扬声器系统》中声顺元件CA的影响，类比线路变得更简洁、明确。 

通道内部进一步减少了对辐射声波的阻挡及反射，降低了通道内产生的失真及声能损失，也有利于扬声器系统产生更大、更保真的中低频声音。改进后扩大了辐射通道的出口面积的扬声器，低频时象一只更精确的刚性活塞，若通过辐射口传入精密环形管复合通道的声波保持一致的波振面，则还能够提高扬声器系统中频的辐射效率。通常，盆架的肋骨支撑面在保证结构强度的前提下面积减少不低于50%，这大幅度提高了辐射孔总面积占比。

4、在环形通道中增加了阻尼材料用以灵活调节精密环形管复合通道扬声器系统的阻尼《一种新型扬声器系统》中的阻尼情况，取决于扬声器的阻尼、声通道的影响和箱体内的空气三个主要方面，调节起来不甚方便，这限制了扬声器的选用范围。为了更灵活地利用已有高低阻尼值扬声器，本发明可在环形通道内或出口端增加了阻尼材料，用以必要时调节精密环形管复合通道扬声器系统的阻尼。

由以上分析可知，精密环形管复合通道能以比传声套管通道更有益、有力的影响，提高扬声器振动质量，降低扬声器的低频谐振频率，极大地提高扬声器的低频辐射能力和效率，并使系统的幅频特性变平及减少失真。因精密环形管复合通道内部结构合理，其中的主要参数可设计的更精确，有利于工业标准化生产。因此精密环形管复合通道扬声器系统，能够全面影响扬声器的性能，它是一种比《一种新型扬声器系统》更精确、高效的扬声器系统。 

5、可以将这样一只精密环形管复合通道扬声器系统，直接当做一只简易的无音箱箱体的音箱使用。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例进一步描述本发明。

如图1所示，本发明包括纸盆扬声器1，所述纸盆扬声器1包括带有辐射口的盆架1-1和安装在盆架1-1底盘上的振动纸盆1-2。所述盆架1-1的后端安装有连接上下导磁板的圆形磁铁1-3。

本发明还包括前端安装在圆形磁铁1-3的外圆周上且与圆形磁铁1-3同轴的第二内套管2，本发明还包括与第二内套管2同轴的外套管3，盆架辐射口位于外套管3的内部。第二内套管2的外壁与外套管3的内壁之间形成环形管通道4。所述圆形磁铁1-3与振动纸盆1-2同轴。

过振动体纸盆1-2的轴线O的立平剖面与第二内套管2一侧外壁之间的相交线为L1，所述剖面与L1同一侧的外套管3内壁的相交线为L2。L1与L2互相平行。

还包括一段以振动体纸盆1-2轴线O为中心轴的圆台状的第一内套管5，第一内套管5的前端密闭连接在盆架1-1的后端根部至辐射口后边沿之间，第一内套管5后端与第二内套管2前端相对齐连接，在第一内套管5前端安装处与第二内套管2之间形成平滑的圆台状过渡面。第一内套管5与第二内套管2之间为光滑过渡。第一内套管5还可以用膏质物涂抹平滑到相应的位置，凝固后形成。

外套管3与第一内套管5之间为环形空间10，环形空间10与所述环形管通道4共同构成用于辐射传递扬声器背向的声波的精密环形管复合通道。

L1、L2与轴线O之间的夹角为α,α的角度范围为0°≤α≤90°，当α1＜α≤90°时，在环形管通道4内安装有走向与环形管通道4一致的若干组阻挡件。阻挡件内为封闭空间，相邻阻挡件之间为传声通道，每个传声通道沿其走向具有一致的横截面积。阻挡件可为楔形板。

α1的确定方式如下：当α＜α1时，环形管通道4在前后走向上横截面积基本一致，环形管通道4基本可以作为声质量元件。

α=90°时，第一内套管5、外套管3和第二内套管2均为环形平板状或者外套管3和第二内套管2均为环形平板状。

所述的辐射口的总面积占盆架1-1侧壁总面积的比例在保证结构强度的前提下尽量大，比如不小于80%。

盆架1-1的形式还可以是：它的侧壁贴合安装在外套管3的内壁上，所述盆架1-1的底盘与侧壁之间连接有若干支撑筋，相邻支撑筋之间为辐射口。

环形管通道4出口处可安装有阻尼层。

精密环形管复合通道扬声器系统的工作原理：

精密环形管复合通道扬声器系统中，扬声器振动体背向辐射出的声波通过扬声器盆架上的辐射口输出，进入环形空间并经环形管通道的出口端输出到通道外，因此通道内的空气成为扬声器的一部分，任一时刻，通道内的空气成为振动体的最直接的负载。由于精密环形管复合通道狭短，当扬声器工作于低频时，振动体产生的声压于声质量元件所在通道内得以维持一段时间，因此声管内声压升高，此时管内的空气负载对扬声器振动体的反作用加强，精密环形管复合通道扬声器系统产生了更有力的声辐射。

由于构成第一、二环形管通道的内外套管都是短管，因此第一通道都是短通道。即精密环形管复合通道，是由一些相对于所要重放低音波长长度而言的的短管构成。根据定义，当环形管通道的截面直径尺寸及长度的尺寸小于该管通道内通过的低频声波波长的1/10时，该通道是短通道。设计时，通常环形空间通道的进去口的横截面积不同，环形管通道通道进出口的横截面积相同，此时的精密环形管复合通道扬声器系统，当扬声器工作于低频时，环形空间通道构成环形管声变量器元件，环形管通道构成环形管声质量元件。

此处的环形管声变量器有两个作用，一、声变量器能够通过其变比改变声其两端的力阻抗，即变换声质量元件作用于扬声器上的力阻抗，二、通过声变量器的变比放大作用，将声质量元件的声质量等效增加到扬声器一端，增加扬声器总的等效质量，这能降低扬声器的低频力谐振频率，提高扬声器低频辐射效率。相对于《一种新型扬声器系统》而言，由于用这种光滑的环形管通道作声变量器，极大减少了声波通过其内部的能量损失，使得这种结构的声变量器能做得很精密，这也是本发明精密环形管复合通道扬声器系统名称中精密两字的含义。

精密环形管复合通道扬声器系统中，当扬声器工作于低频时，因通道是声质量元件，其通道内的空气是不被压缩的，因此环形管声变量器元件和环形管声质量元件有相同的体积速度，扬声器辐射声波可无阻碍、无损耗通过第一通道后，并经通道传递到通道外的空气中，但这种声质量仅在扬声器工作于低频时才存在，一旦扬声器脱离低频进入中频区域工作，这个声质量也就消失，可见扬声器振动体能正常轻松地有低音区转向高音区工作。

精密环形管复合通道扬声器系统中，由于第一通道与通道有相同的摩擦系数，精密环形管复合通道内的声能损失被等效成一个共同的声损耗元件R_A2（管内空气运动与管壁的粘滞摩擦形成）。可见精密环形管复合通道扬声器系统，其辐射传声通道是一个包含声变量器、声质量元件MA2、声损耗元件RA2的复合声结构。           

在导纳型类比等效线路中，环形管声变量器元件和环形管声质量元件有相同的体积速度以及声变量器两端的力阻抗变换作用，体现为两个元件的并联关系和声变量器的变比，声变量器的变比S₂/S₁，反映了这个接在扬声器和声质量元件之间的声变量器的力阻抗变换作用，也将进一步增加通道中的声质量等效作用在扬声器振动体上的同振质量。 

计算如下：  

设外套管为面积为S₁的圆直管，同时S₁也是扬声器低频时的有效振动体面积。通道为圆环状直通道，面积为S₂，长度为了L₂。则面积为S2的通道中空气的质量.M_MA0= S₂*L₂*ρ₀，声质量M_A0=M_MA0/ S₂ ² =ρ₀ L₂/ S₂ ，可见通道的空气质量、声质量都与该通道的长度成正比即，而其内的声质量与S₂面积成反比，其空气质量与S₂面积成正比，这就是环形管声质量元件的特点，这意味着一个较小截面积的环形管通道内的声质量较大。

M_A0归一化到扬声器的S₁面的等效质量为（S₁/S₂）²M_A0，其中S1/S2为环形管声变量器的变比。 通常S₁大于S₂时更容易保证通道中低频时存在声质量元件，因此应用中使S₁大于S₂，此时（S₁/S₂）²M_A0大于M_A0。即，经第一通道声变量器变换到扬声器振动体上的通道的等效声质量大大提高了。

由扬声器系统低频谐振公式ω0＝可知，此时电动扬声器系统总等效质量ＭM包括锥盆等效质量、音圈等效质量、振动体正面同振质量、背面同振质量及环形管声质量元件的声质量的等效值（S₁/S₂）²M_A0，根据振动体在声管中辐射的特点，整个声管内包含扬声器背向的同振质量ＭMR2，实际应用中，精密环形管复合通道是一只短通道，因此只要环形管声质量通道的声质量的M_A2的等效质量（S₁/S₂）²M_A0大于扬声器振动体背向的同振质量M_MR2，精密环形管复合通道扬声器系统的总的等效ＭM增加，此时原扬声器背向的同振质量ＭMR2包含在（S₁/S₂）²M_A0内，即此时，精密环形管复合通道扬声器系统的总等效振动质量ＭM=Ｍ1+Ｍ2+ＭMR1+（S₁/S₂）²M_A0，大于没有精密环形套管时扬声器的总等效振动质量ＭM=Ｍ1+Ｍ2+ＭMR1+ＭMR2，可见，精密环形管复合通道扬声器系统中因增加了一个（S₁/S₂）²M_A0值，使扬声器的低频谐振频率ω₀变小，系统产生了更低的力的谐振频率，能辐射出更低频的声音。

Claims (10)

1.精密环形管复合通道扬声器系统，包括纸盆扬声器（1），所述纸盆扬声器（1）包括振动体纸盆（1-2）和带有辐射口的盆架（1-1），所述盆架（1-1）由盆架底盘、盆架侧壁构成，盆架侧壁前端带有外翻边，所述盆架（1-1）的后端安装有圆形磁铁（1-3）；还包括前端安装在圆形磁铁（1-3）的外圆周上且与圆形磁铁（1-3）同轴的第二内套管（2）；还包括与第二内套管（2）同轴的外套管（3），盆架（1-1）的辐射口位于外套管（3）的内部；第二内套管（2）的外壁与外套管（3）的内壁之间形成环形管通道（4），其特征在于：

还包括一段以振动体纸盆（1-2）轴线（O）为中心轴的第一内套管（5），第一内套管（5）的前端密闭连接在盆架（1-1）的后端根部至辐射口后边沿之间，第一内套管（5）后端与第二内套管（2）前端相对齐连接，在盆架（1-1）的后端根部与第二内套管（2）之间形成平滑的过渡面。

2.根据权利要求1所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：过圆形磁铁（1-3）轴线（O）的剖面与第二内套管（2）一侧的外壁的相交线为L1，所述剖面与L1同一侧的外套管（3）内壁的相交线为L2；L1与L2互相平行。

3.根据权利要求1或2所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：在环形管通道（4）内安装有走向与环形管通道（4）走向一致的若干组阻挡件，阻挡件为实心体或者为封闭体，相邻阻挡件之间为传声通道，每个传声通道沿其传声走向具有一致的横截面积。

4.根据权利要求1或2所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：所述盆架侧壁贴合安装在外套管（3）的内壁上，所述盆架底盘与侧壁之间连接有若干支撑筋，相邻支撑筋之间为辐射口。

5.根据权利要求3所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：所述盆架侧壁贴合安装在外套管（3）的内壁上，所述盆架底盘与侧壁之间连接有若干支撑筋，相邻支撑筋之间为辐射口。

6.根据权利要求1或2所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：外套管（3）与第一内套管（5）之间为环形空间（10）；第一内套管（5）的长度和所述环形空间（10）的长度均小于或等于扬声器系统的低频谐振声波波长的1/10。

7.根据权利要求3所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：外套管（3）与第一内套管（5）之间为环形空间（10）；第一内套管（5）的长度和所述环形空间（10）的长度均小于或等于扬声器系统的低频谐振声波波长的1/10。

8.根据权利要求1或2所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：环形管通道（4）内安装有阻尼材料。

9.根据权利要求3所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：环形管通道（4）内安装有阻尼材料。

10.根据权利要求2所述的精密环形管复合通道扬声器系统，其特征在于：L1、L2与轴线（O）之间的夹角α=90°，第一内套管（5）、外套管（3）和第二内套管（2）均为环形平板状或者外套管（3）和第二内套管（2）均为环形平板状。