CN1296720A - 依靠弯曲波作用的声学装置 - Google Patents

Abstract

一种声学装置,包括一个依赖于弯曲波作用的部件,该部件的共振模态具有有益的分布,其声学有效区至少部分地由对弯曲波振动具有显著显著特性的装置界定。对于有源声学装置,其中的弯曲波换能器装置的有益位置通过参考并考虑这种界定装置来确定,并可以在相干频率之下工作,如果需要,也可以在相干频率之上工作。

Description

依靠弯曲波作用的声学装置

本发明涉及一种声学装置，包括一个声音发射部件，其依靠弯曲波作用以及合成的表面振动产生声音输出。

从WARNAKA的美国专利US3，247，925已知提出一种由极坚硬的共振面板构成的低频扬声器，该面板的周围边缘被螺栓或粘合固定在坚硬的框架上，该框架支持传统的音圈换能器，该换能器把弯曲波的能量传递给面板的中心。据说这个低频扬声器装置完全在波相干频率之上操作。

从BERTAGNI的美国专利US3596733还已知提出一种具有由延伸的聚苯乙烯板状部件所形成的膜片的扬声器，该聚苯乙烯板状部件具有预先张紧的前表面和后表面，其中的表面为或包括不规则的形状。

为方便起见而被视为一般的共振面板类型的弯曲波作用声学装置的启示性教导在国际专利申请WO97/09842中被指出，包括根据面板参数来对声音性能进行提高或优化，这些参数包括几何和弯曲刚度，尤其是包括在相干频率或该频率之下可使用的操作。感兴趣的几何参数包括这类面板的比例或者说形状比，包括来用作无源声学装置。弯曲刚度参数可有效地与几何参数相互作用，这些几何参数包括其各向异性，也就是说沿着几何形状的轴其有不同的弯曲刚度或者是沿着几何形状的轴可把弯曲刚度分解到基本一致的方向上，这些几何形状是这种形状的比例的可行变例。用于有源声学装置的换能器的优选的板内位置有效地具有成比例的限定坐标。弯曲刚度的其它面分布可有效地有助于对换能器提供其它的有用的位置，例如基本上在几何中心或在质量的中心处，这一点请参考国际专利申请WO98/00621，其包括把前述的弯曲波作用与声音上进一步相关的活塞作用相组合。至少在WO97/09842中描述和要求保护对于声学上是有源的整个面板和仅其中的一部分的声学操作。

在直觉基础上，我们对于这种共振模态弯曲波作用声学装置实施的特定的分析和设计方法主要集中在整个面板上，其中边缘在处于声学上相关的、所需弯曲波作用中时是完全或基本上能够自由振动的，这些边缘包括受到轻的边缘阻尼的部分。本发明来自进一步考虑、研究和试验后得到的与直觉相反的另人吃惊的结果。

某些潜在的要求继续适用并具有深刻的技术/创造方面的重要性，尤其用于一种声学装置部件，沿其厚度横向伸展并能够保持弯曲波通过它的声音有效区，这是对于这里被称为共振声音部件或面板的基本要求；该部件还用于诸如几何参数的参数并且用于弯曲刚度来使之具有与所述部件自然弯曲波振动的合成分布一致的值，该部件在感兴趣的频率范围之上获得装置所需的或可接受的声学操作方面是有效或有益的，即是用于共振声音部件或这里的面板的进一步的要求。本发明的特定实施例还提供了一种装置，该装置通常在这种部件或面板或其声音有效区的边缘、周围或其它边界处提供弯曲波振动的显著限制，并且还通常至少能够在相干频率之下的至少一部分频率上操作。这里使用的词语“显著限制”意指对比具体公开在WO97/09842中的对该部件的至少一部分边缘的更大限制，优选地是对边缘范围和有效负荷、夹持或有效的接地效果的限制。

从两个方面、效果或创造性的方面来看，考虑这种牢固边缘/区域性边界/周围限制是有用的。

一个是，对部件的可利用的弯曲波振动边缘/周围/边界移动的限制/减少(与WO97/09842中的特定公开相比)，可产生从声学上有效区中后部的振动弯曲波能量获得声音输出的有用的复合。另一个是，共振弯曲波作用的声学相关和有效的自然模态是不同的(与WO97/09842中的特定公开相比)，这是由于在部件的边缘/周围/边界处限制/抑制弯曲波振动移动，从而有效地降低/消除来自最低共振模态的作用，而如果部件的声音有效区的边缘/周围/边界是自由的，具有与WO97/09842中的特定公开相同的弯曲波分布，则该最低共振模态是有效的；还由于降低/显著抑制涉及扭曲的共振模态。

产生的名义上更稀疏或更少的声音有效/相关共振弯曲波分量，就可以进行例解，用于简化的模拟或分析，这种模拟或分析是基于考虑了有关共振板模态的相互作用的等效的简单束，这些共振板模态与各下来相关，并从共振模态频率f1而不是f0开始，并且“去掉”涉及f0频率的组合模态，却带有感兴趣且有用的效果，该效果可从相对于涉及f1频率的直接并组合地相关的自然共振模态的间隔的平整度得到。

分歧(ramifications)是广泛的并且是有利的，包括改进的能量转换的声音效率的可获得性；和/或通常非常有用地增大候选子区域，以提供可行/优化换能器位置的可获得性，至少是与一起待审的国际专利申请PCT/GB99/00404中所教导那样通过机械阻抗分析而识别出的位置；和/或，与用于各向同性的弯曲刚度的举例说明相比，所述部件的区域形状/比例的可用性范围通常大得多，甚至形状比在大约1∶1直到大约1∶3或更大的情况下；和/或，固有弯曲刚度低并至少由于来自其边缘/周围/边界限制的作用而整体有效地硬化的面板部件材料的声音性能的可用性；和/或，与用于扬声器实施例的高功率输入换能器装置相关的性能，所有的都包括这种限制可提供显著负载，或者是基于惯性地基，或者是通过实际固定在更坚硬/沉重的承载器或其它重负载方式中而成为更切实际的。

本发明的一个重要优点是提供新颖和有用的共振面板声学装置，包括作为扬声器的有源声学装置，能够非常方便地进行制造，成为结实的易安装的板型装置，尤其是对国际专利申请WO97/09842中所特别图示和说明的声学装置进行改进。

根据本发明的一方面，提供一种声学装置，其依靠弯曲波作用并能够在相干频率以下操作，包括由于其中的弯曲波作用的共振模态被有利地分布而提供所述声学操作的一个部件，其中该部件的声音有效区至少部分地被具有显著限制弯曲波振动特性的装置所界定。

根据本发明的另一方面，提供一种有源声学装置，包括一个具有共振模态有益分布、弯曲波换能器装置有益位置并依赖于弯曲波作用的部件，其中该部件的声学上的有效区至少部分地被具有显著限制弯曲波振动特性的装置所界定，并且它的换能器装置的位置参考并考虑这种界定装置来确定。

声音部件的整个周围可以显著限制或夹住；或者该部件例如一个矩形板，其一部分而不是所有周围在其一个或多个直到它全部的侧边缘处被限制或夹住。这可用作在一边上提供所述显著限制的旗状安装，使声音有效区从那里伸出来；或者用作在平行两侧边上的安装，这两个侧边提供了显著限制，使声音有效区位于这些安装限制侧边之间。并且这样能够便于生产具有全部密封的或仅高度选择性开口的膜片的扬声器，例如中/高频装置。全部或几乎全部密封膜片能够制造所谓无限反射板(baffle)扬声器，包含/控制后部声音发射，否则该发射在中到低频是有害的。

全部的显著限制和夹紧框架也使扬声器组件的设计在机械方面更可预测，同时便于扬声器组件的制造，这种扬声器在结构方面是相当结实的(与面板边缘基本是自由的或仅以一种轻微阻尼的弹性方式被悬挂的共振面板扬声器相比)。

声音部件的周围部分或边缘的显著限制或夹紧可以以任何需要的方式来获得，例如通过把边缘以粘结方式紧密固定到结实的框架等上，或通过比方说将边缘夹紧在框架部件之间的机械方法。这里需要的边缘限制/夹紧也可由模塑技术(如塑性材料的注模)通过用有足够刚度的整体或结合成整体的加厚的周围部分来制止声音部件的边缘移动以形成部件的边缘来实现。声音部件和加厚的边缘设置的共同模塑是合适的。这种模塑技术尤其适合于用在声音部件形成为单件并可以以经济的方式容易地得到的情况。

显著限制或夹紧也可被用于限定另一个更大的声音部件内的一个声音部件。从而打算用在中/低频操作的大的声音面板可进行模塑来包括打算用在高频操作并且由中间硬肋板限定的较小的声音面板。

能够对显著限制或夹紧作用进行设计，提供机械终端阻抗，该阻抗设计用来控制在声音部件内的回响时间，帮助控制对部件的频率响应，在低频率处也许尤其是这样。

适当的共振面板部件的比例在特定形状的变化方面可以是或基本上不同于WO97/09842中的特定教导。例如，具有大致各向同性的弯曲刚度的大致为矩形的共振面板部件具有在1∶1.5以下的形状比，因此，总的来说包括已有技术对于基本上为自由边缘的面板部件的教导，但是并不限制于此，这一点后面将具体描述，或者形状比大于1∶1.5，这一点后面也具体描述。弯曲刚度的各向异性/复杂的分布的变化，象上面那样，也是可以想到的。

界定装置可以是至少部分地在所述声音有效区周围并且限制，和/或，在面板形式的部件的周围以使其整体是声音有效的，通常是直到整个区域边界/周围边缘范围的25％或更大的范围，通常是其整个范围。

共振面板部件通常是自支承的并且不需要预先张紧来获得机械稳定性，尤其是用于自由边缘形式的类型或简单边缘支持应用的类型。

对于夹紧的面板部件，由于在被夹紧时面板部件的自然硬化使得在第一弯折频率有10倍左右的提高。在较低的频率范围之前显著降低弯曲刚度性能来降低第一模态频率是合理并且灵敏的。可以想到，在这种情况下面板部件的刚度可低至0.001Nm，面密度小至25g/m²。

从一个观点看，范围值的这些端点描述一种面板部件，对于机械稳定性以及驱动装置支持的功能可得益于这些张力的应用。这些张力相对于部件的有效几何形状可均匀施加，也可以不同地施加，即不同的方向或不同的张力大小。

在极限值处，张紧的面板表现出支持弯曲波的张紧膜性能的高度均衡并且主要为二阶或不离散的波作用(速度对于频率是常数)。对于这种“面板”部件，对于需要的声音行为可通过控制与分布式模态教导广义上一致的张力和边界几何形状而优化共振分布，该教导请参看WO97/09842。类似地，一个优选的模态分布可进一步被增强以作为经优选/优化的换能器来代替激励器/传感器。

依据张力的大小及随着密度的提高及尤其是弯曲刚度，有一个范围，在该范围中二阶弯曲波作用由于硬度被四阶、发散弯折作用叠加并增强。两个波的优化可通过计算和/或实验来获得以提供给定应用中最佳的结果。

还可以想到带有夹紧边缘的小带宽声音面板的设计领域。

本发明的实际实施以例示的方式被概略地图示出来，附图中：

图1和1A是大致矩形的共振面板声音部件10的分解透视图和局部截面图，其中该部件10的边缘处通过螺帽、螺栓12A和12B被夹紧在对置的矩形周围框架部件11A、11B之间，该周围框架部件11A、11B还可进一步被用于安装到底座或其它母结构上。

图2是表示将边缘通过粘结剂22而固定于框架21的共振面板声音部件20的夹紧/固定的另一个边缘的部分截面图；

图3和3A是形成为一个壁件的塑性注模件35的部分透视图和部分截面图，该壁件具有与矩形边界31相交的加强肋36，该边界区域31用作声音上有效面板区30的限制边缘，该边界区域31也通过加强操作面板区30的边缘的高出的肋形成；

图4是在框架41上拉伸的并且边缘被周围的夹紧框架部件42所夹紧的共振面板声音部件40部分透视图；

图4A是图4的实施例的部分横截面图；

图4B是共振延伸面板声音部件的另一个实施例的类似于图4A的部分横截面图；

图5A、5B分别是表示A4和A5尺寸的各共振面板部件的频率响应的曲线，其中粗线轨迹代表夹紧的边缘的面板而细线轨迹代表自由或弹性边缘悬承的面板。

图6A、6B和7A、7B以及8A和8B是对于夹紧的边缘的面板部件选定了形状比时的机械阻抗相对于频率的曲线表示；

图9A、9B、9C是对于换能器装置的位置的相关的平滑化的逆(inverse)均方差的曲线表示；

图10是一个夹紧边缘的面板部件的1/4面板机械阻抗的计算曲线；

图11是对于夹紧边缘的面板的不同形状比的曲线表示；

图12A-H是对于不同形状比测量的1/4面板机械阻抗曲线；

图13A-H是适合于一个参考值的相关声音输出曲线；

图14画出了对于不同形状比的逆功率均方差的的最大值；

图15A-J是对于夹紧边缘面板部件有1∶3的形状比时的低共振模态的声音输出的组合极坐标图；

图16A-E是对于在尺寸和/或刚度上不同的特定面板结构的声音输出功率比较曲线。

参见图1和2，声音部件可以是并且被表示为大致矩形，并且可以具有在WO97/09842中认为是优选的形状比，尽管更宽的形状比范围表现出在一般的目标(objective)内具有有用的潜力，而在部件内获得高模态密度和均匀的模态分布。

图4和4A表示出共振声音部件40的一个实施例，其在矩形周围框架41上被拉伸并且被夹紧框架42夹紧在矩形周围框架上以把声音部件保持就位。张力沿箭头F的方向被施加于部件40。另一种情况是，如图4B所示，夹紧框架42可以被张紧装置43取代，例如张紧装置43包括框架45上的张紧弹簧44，该张紧装置被固定于声音部件的边缘以把部件拉伸在矩形周围框架上。

振动激励器，例如在WO97/09842中描述的那种振动激励器，可被放置于图4、4A和4B的实施例中的声音部件上，以在声音部件中激励共振来产生声音输出，从而声音部件可用作扬声器或扬声器驱动单元。为了清楚，这些振动激励器在图4、4A和4B中未示出。

面板边缘的强烈的限制或夹紧使得能够使用刚度相对低的材料(与边缘基本自由的面板的一般的应用相比)，其可通过降低面板的基本的弯折模态频率而有所帮助，包括甚至在实际用于一般的更坚硬的边缘基本自由的面板的水平以下都能应用(尽管实际上在整个夹紧的面板中失去了最低频率的自由边缘模态)。例如，用于WO97/09842中描述的那种自由边缘面板的实际例子的硬度范围可以在0.1到50Nm的数量级，相同的一般种类的夹紧边缘面板的硬度可低至少一个数量级的幅度，甚至低至0.001Nm。而且自由边缘面板的所述的实际例子的表面密度的范围可以是100到1000g/m²，夹紧边缘面板的表面密度仅是其一小部分，甚至低至25g/m²。但是应理解非常硬和/或更密的材料可被通过牢固边缘限制或夹紧而用于这里声音面板，至少在不要求最低频率性能的情况下。这种应用包括高频扬声器、报警器、超声再生器。

使用较低刚度的面板材料可导致更高的相干频率，例如在正常的声频带之上，这可提高来自共振扬声器面板的声音方向性的均匀性。而且更低刚度的面板可有效地增强低音域中的模态密度，因此提高声音质量。

对于如图所示整个的周围边缘/边界的限制/夹紧进行的有用的改变，包括任何有效的更小程度的显著限制/夹紧，对于大致为矩形的面板部件/有效区域，其可以是在一侧省略了其它三侧所示的限制；或者是通常平行的两侧省略了其它两侧所示的限制。

这里的声音发射部件可以用WO97/09842中建议的任何一种方式来激励，例如通过至少一个惯性机电激励器装置。这些或每一个激励器装置可被设置来在声音部件的区域上的任何适当的几何位置激励发射部件，这或是根据WO97/09842中的原理或是根据PCT/GB99/00404中的机械阻抗分析或是实验来确定。为了清楚，这种振动激励器从图1中被省略。

对于可应用的激励器种类，可参考WO97/09842，而这些激励器的定位可根据与WO97/09842和/或PCT/GB99/00404中教导的原理相同的原理来确定，与WO97/09842相比，区别在于可用于实际的位置。

对作为或位于有源声学装置，特别是扬声器的整个边缘夹紧的共振面板部件的一些有用的研究，首先被公开在一起待审PCT申请PCT/GB99/00404并与它的图11到16相关，该申请是在1999年2月9日提出的；这些图在这里被重复出现，分别作为图6到11。这些研究当然是基于对涉及功率传递的参数进行的分析，尤其是特别与机械阻抗相关的输入功率的平滑度；并且尤其对可用-优化换能器位置和面板部件形状的影响，特别是对于至少是大致矩形的面板部件的形状比和在按比例的坐标的基础上的换能器位置。这样，图6A、6B和7A、7B以及8A、8B是机械阻抗对于具有选定形状比和弯曲刚度是各向同性的面板部件的频率的曲线表示，这些曲线伴随有图9A、9B和9C的曲线表示，这些曲线是用于通过标准逆均方差来测量的平滑的机械阻抗，用于特别有希望的换能器位置的定位。精确计算的优选的形状比1.160，1.341和1.643与同样精确计算的优选的换能器位置坐标(0.437，0.414)、(0.385，0.387)、(0.409，0.439)一起被分别表示出来。图10是对于形状比为1.16时计算的1/4面板机械阻抗曲线，并且表示出了有希望用于换能器位置的区域的基本范围，甚至是两个这样的分离区域(斜剖线区)。图11给出这种优选的夹紧边缘形状比和换能器位置的比较，还包括对于形状比是1.138的情况。

这里所作的进一步研究是基于对于机械输入功率的实际测量，涉及具有增加的形状比的基本为矩形的共振面板部件；并且在各种情况中，对于最低有效共振模态频率十倍的参考值或平直直线作出频率响应的拟合。这种拟合的均方差倒数的1/4面板等值曲线在图12A-H中给出，包括用于等于或接近于上述形状比(图12A、12B和12D)的情况，相应的图13A-H用于分别拟合平直直线频率，最浅颜色/阴影代表最可行的换能器位置并且进入以更高形状比指示的可行性的不连续区域。

这些进一步的研究延伸到形状比是1∶4那样高是值得的，也许尤其是通过正方形或接近正方形开始的可行性建立方面。至少可以说，这对我们之前对带有对于弯曲波振动基本上自由的边缘的共振面板部件进行的启示性工作和教导背景来说，是意料之外的。同样的，此处从图5A、5B确定的对于形状比1.41时工作功率的出乎意料的增加，进一步被确定为与目前正在研究的其它形状比是连贯的。更出乎意料的，显著减小形状比临界值给出在声音作用上有利的共振模态频率的平均间距，已经为进一步的仔细考虑和分析给出了原因。以下结果按照简化的束流理论给出，共振面板部件大致为矩形，共振面板部件的弯曲刚度基本上为各向同性。

总的说来，从以前的工作/教导证实，也就是说，对于基本上自由边缘的面板部件，由长边尺寸决定的最低共振模态频率是最佳的，并和对应于下一个更高共振模态频率的短边尺寸一起，给出相互关联的更高的共振模态频率的各自的序列。这些序列在数值上基本是相互交插的。实际上，对于基本上自由边缘的面板，大的形状比会导致直接基于长边尺寸的面板部件共振模态频率的第二级(或更高)，同时低于第一级的则基于短边尺寸。从而频带间隙大到不能达到真正实现在所涉及的这种低频时依赖弯曲波作用的满意的声音性能。

与此相反，对于完全边缘夹紧的共振面板部件，第一个有效共振模态频率实际上要求由基于短边长度的第一共振模态贡献，也就是平行于边的轴x，y的两个序列(fx1，fx2：…fxn)和(fyl，fy2：…fym)的平面振动作用的第一组合模态，如共振模态谱方程所示： ${\mathrm{fxy}}_{\mathrm{nm}}=\sqrt{{\left({\mathrm{fx}}_n\right)}^2+{\left({\mathrm{fx}}_m\right)}^2}------n\≥1---m\≥1$

这种正交关系的效果即，大形状比能够产生一系列非常靠近的共振模态频率，这些频率基于那些与长边相关的序列中次高阶的贡献，其次是与短边相关的序列中次高阶的贡献。图14画出了最大功率均方差倒数相对于形状比的关系，并且表明随形状比增加，功率平整度(大于最低有效共振模态)增加，在大约1∶3处达到峰值。有效地，对于边缘受约束的部件大形状比具有更靠近的共振模态频率，然而反之则适用于文献WO97/09842中的相对自由边缘的面板。

当然，这个结果无论如何不减损使用更小的形状比、整个边缘夹紧的共振面板部件的声学装置的有益和拥有的效果，其也可完全应用于从如PCT/GB99/00404中的上述分析所预示的交插共振模态频率开始的所需声学装置操作。

但是，这里明显有更大的设计可能性。在任何特定的情况以及这里的声学装置的所需应用中，对于给定的弯曲刚度或形状比，共振模态频率的特定频谱将随着形状比而明显变化，并且对于需要的或可接受的声学装置性能通常基于所计算的、可测量的或感觉到的结果来作出选择。

另一个相关因素已经被确定和研究了，即涉及轴的和/或涉及空间方位角的声音作用和性能，对于这些因素的差距是明显的并且在对于特定的应用而设计特定的声学装置时是有用/有效的，尤其在这种差距的确是必需的或是不必要的情况下尤其是有用/有效的，或者这些因素的优选的或可接受的一些特定组合是有用/有效的。图15A-J分别是形状比是1∶3的一个共振面板部件对于较低共振模态频率时的组合极坐标图，在各种情况下，表示横向(实线)和纵向(虚线)平面，即用水平的或垂直的较长尺寸来表示。通常，如所期的那样，发射形式是明显不同的，在较小长度的面中通常更平滑，在较长长度的面中更弥散。设计选项包括最低共振模态的较高频率的可接受性，对于任何特定的面板部件结构其直接依赖于形状比；包括在不同轴向上面板部件的振动明显不同的定向性的可接受性；因此在相应的发射面的功率平滑度不同；使用面板部件的取向或空间方位角的相关选择；不同面中的功率平滑度和/或总的功率平滑度与横向/纵向或方位/高度面(azimuth/elevation planes)中响应的相似性或其它方面的有效权衡。

图16A的面板部件包括在4mm厚铝蜂窝结构上的0.05mm厚黑色玻璃表层，结果得到12.26牛顿米的基本上各向同性的弯曲刚度、0.76千克/平方米的质量密度和4.6kHz的相干频率。图16B的面板部件包括在1.8mm厚Rohacell芯上的0.102mm厚黑色玻璃表层，结果得到2.47牛顿米的基本上各向同性的弯曲刚度、0.60千克/平方米的质量密度和9.1kHz的相干频率。图16C的面板部件包括在1.5mm厚Rohacell芯上的0.05mm厚Melinext^TM表层，结果得到0.32牛顿米的基本上各向同性的弯曲刚度、0.35千克/平方米的质量密度和19.2kHz的相干频率。这些面板都具有在1.13到1.14之间的相似的形状比并用13mm有效直径和8欧姆输入阻抗的类似的激励器驱动。每一个面板部件的声音功率在测量时，所有面板边缘对于面板的共振弯曲波作用都是自由振动，以及所有边缘都被夹紧来抵抗这种振动。图16A-C表示在相干频率以下夹紧在声音输出功率中实现的提高，尽管未示出在相干频率以上的情况，但是相干频率越高，夹紧的有益作用越大，所以，只考虑了面板部件的较低的弯曲刚度。

用于图16D-E的面板部件具有相同的最硬的结构，与图16A一样，但是具有比图16A-C的260mm×230mm的尺寸更大的尺寸，即分别为360mm×315mm和545mm×480mm。这里证明从相干频率低下到特定涉及的面板部件的最低共振模态频率再到对于最小面板部件(图16A-C)的大约400Hz以及对于较大或最大的面板部件更低的相干频率，完全夹紧产生了改进的声音输出功率。还值得注意的是面板部件越大，对于给定频率的模态的形状越接近于正弦波。

检查措施由在边缘自由振动和边缘完全夹紧时驱动的所有这些面板部件的机械输入功率组成，并且表明所有的面板部件占用几乎相同的功率。

感兴趣的是在WO97/09842的相反教导之前对假设的思考：基于在无限面板中期望得到完整的正弦波的理论，得不到在相干频率以下的有用的声音发射；遵从WO97/09842的教导清楚地确定了，在相干频率以下有用的声音发射在有限面板上是可得到的，即这种发射来自有限面板的组成部分，各个组成部分是与完整的正弦分布相异地振动，其主要表现为用于最低频率模态并且靠近于激励换能器以及在自由振动的边缘处的情况，当然这里强调的是后者。但是，通过其教导，显然特定地限制边缘来限制弯曲波振动的能力对于声音耦合于空气是有有益效果的，尤其是在相干频率以下效率被提高。当然，这是在声音输出功率的一个不言而喻的环境中发生的，该环境必然是与共振面板部件中和声音近场中的损失相关的，至少后者被其边缘限制明显地降低，有效地消除了在经受这种限制的这样的边缘周围的声音短路。

把在相干频率以下的声音与空气的耦合的提高归因于那些否则将在声音近场中损失的那些能量的反射看起来是合理的，如果仅在此基础上，这种能量处于具有感兴趣的声音范围内面板部件的共振模态频率的弯曲波振动中，并且必须把面板部件保留为声音能量，无论在受限的边缘还是在面板部件的中间部分作为对空气的耦合的提高。相干频率以上的情况当然不受影响。当然这都是在带有边缘限制的面板部件的可利用的共振模态的更近一步的范围内的，这种边缘限制是必要的，不会产生振动的扭曲模态，该扭转模态被边缘限制尤其是夹紧有效降低或消除。

在测量结果的基础上使用可重定位/不固定的第二换能器对有益于第二换能器的位置进行了近一步的研究；在定位的位置处使用惯性质量研究了不连续的边缘限制/夹紧。关于第二换能器的位置的结果主要强调两个换能器的共振面板部件中的效果之间的相互作用的范围和复杂性。实际上，用于基本为矩形形状并具有基本上各向同性的弯曲刚度的共振面板部件的次于有利放置的第一换能器的一个换能器的最佳表示位置实际上是在或靠近中央附近或者靠近于沿界定放置第一换能器的面板正方形的轴的3/4长度的位置处，声音输出的质量趋向于被负面影响(尽管毫无疑问对于一些应用是可实施的)。不连续限制/夹紧的结果在表明潜在有用的过渡方面是特别令人感兴趣的，这种过渡是从接近等价于(equivalence)连续的限制/夹紧到与考虑的面板部件中的弯曲波的波长相关性和更大的间隔相关的声频带通滤波器效果。

Claims (28)

1．一种依靠弯曲波作用并能够在相干频率下操作的声学装置，包括由于其中弯曲波作用的共振模态的有利分布而提供所述声学操作的一个部件，其中该部件具有声学有效区，该区域至少部分被具有与弯曲波振动相关的显著限制特性的装置界定。

2．一种声学装置，包括依靠弯曲波作用的一个部件，其中具有弯曲波作用共振模态的有利分布并且弯曲波换能器装置的有利位置，其中该部件具有声学有效区，该区域至少部分被具有与弯曲波振动相关的显著限制特性的装置界定，并且它的换能器装置位置参考并考虑这种界定装置来确定。

3．根据权利要求1或2的声学装置，其中界定装置是用于并且至少部分地限定所述声学有效区的，该部件是更大范围的结构或其一部分。

4．根据权利要求1或2的声学装置，其中界定装置在面板形式的所述部件的周围边缘以与所述区域一样整个是声学有效的。

5．根据权利要求3或4的声学装置，其中界定装置在直到所述区域或边缘的至少25％上是周边连续的。

6．根据权利要求5的声学装置，其中界定装置沿基本为矩形的所述区域或面板部件的一个边延伸。

7．根据权利要求的声学装置，其中界定装置也沿所述区域或面板部件的相对的平行边延伸。

8．根据权利要求5的声学装置，其中界定装置在所述区域或边缘的整个周围延伸。

9．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中界定装置明显促进该部件的整体硬度，在所需的声学操作中是有效的。

10．根据权利要求9的声学装置，其中在所述声学有效区中该部件的弯曲刚度在大约5牛顿米以下。

11．根据权利要求10的声学装置，其中所述弯曲刚度在大约0.001牛顿米以上。

12．根据权利要求9、10或11的声学装置，其中在所述声学有效区中该部件的表面密度大约从25g/m²开始。

13．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中所述部件的所述区域具有各向同性的弯曲刚度。

14．根据权利要求1-12的任何一项的声学装置，其中所述部件的所述区域具有双向各向异性的弯曲刚度。

15．根据权利要求1-12的任何一项的声学装置，其中所述部件的所述区域具有适合于换能器装置所需要的有利位置的弯曲刚度分布。

16．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中所述区域基本上是矩形的，其弯曲刚度是各向同性的，并具有在1∶1到1∶1.5之间的形状比。

17．根据权利要求1-15的任何一项的声学装置，其中所述区域基本上是矩形的，其弯曲刚度是各向同性的，并具有大于1∶1.5的形状比。

18．根据权利要求17的声学装置，其中所述形状比大约是1∶3或更大。

19．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中界定装置用来至少限制涉及扭曲的弯曲波作用的共振模态。

20．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中界定装置用来至少降低声音输出的近场抵消。

21．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中界定装置用来提高来自所述区域中的共振弯曲波作用的能量的声音输出。

22．根据前面任何一项权利要求的声学装置，其中该部件是被张紧的。

23．根据权利要求23的声学装置，其中该部件在两个横向方向上被张紧。

24．根据权利要求23的声学装置，其中在两个方向上张紧是相等的。

25．根据权利要求22-24的任何一项的声学装置，其中在声学有效区中的该部件的弯曲刚度低。

26．根据权利要求22-25的任何一项的声学装置，其中在声学有效区中的该部件的表面密度低。

27．根据前面权利要求的任何一项的声学装置，其中界定装置是与该部件一体的。

28．根据权利要求27的声学装置，其中界定装置是与该部件一体模塑的。

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