DE2911849B2

DE2911849B2 - Akustisches Gerät

Info

Publication number: DE2911849B2
Application number: DE19792911849
Authority: DE
Inventors: Imanc Richardovi&ccaron; Balodis; Roland Paulovi&ccaron; Kerno; Dzintars Arturovi&ccaron; Lasis; Anatolij Aleksandrovi&ccaron; Riga Rudzitis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1981-03-12
Also published as: FI790850A; DE2911849A1; FR2433268A1; GB2045578B; DE2911849C3; GR66647B; GB2045578A; FR2433268B1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektroakustik, insbesondere akustische Geräte mit Phaseninversion.

Die Erfindung kann bei akustischen Systemen in Wohnungen zusammen mit Radios, auch mit eingebauten Plattenspielern, sowie bei besonderen akustischen Systemen, beispielsweise in Kinos oder bei Monitoranlagen in Aufnahmeräumen von Studios verwendet werden.

Das akustische Gerät muß eine gleichmäßige Verstärkung und Wiedergabe insbesondere von Tönen tiefer Frequenzen gewährleisten.

Es ist ein akustisches Gerät bekannt, das einen Kasten aufweist, in den ein Lautsprecherkopf und ein Tunnel eingebaut sind. Die Wände des Tunnels sind aus starrem Stoff, beispielsweise aus Polyäthylen hergestellt.

Der Nachteil dieses Gerätes ist darin zu sehen, daß der Tunnel ein Resonator mit verteilten Parametern, d. h. ein Rohr mit stehenden Wellen ist.

Das führt zum Entstehen von Nebenlauten bei der Wiedergabe des harmonischen Signals mit einer Frequenz, die der Resonanzfrequenz des akustischen Geräts nahe liegt (üblich bei Frequenzen von 20 bis 50 Hz). Der Frequenzbereich dieser Nebenlaute wird hauptsächlich durch die eigenen Frequenzen der stehenden Wellen bedingt, die infolge der Ungleichmäßigkeit der Luftschwankungen im Tunnel bei großen Signalleistungen erregt werden. In ausgeführten Konstruktionen liegt der Bereich von Nebenlauten in den Grenzen von 300 bis 500 Hz.

Außerdem steigt die Ungleichmäßigkeit des Frontalfrequenzganges des Schalldrucks in demselben Frequenzbereich, die dadurch bedingt ist, daß die rückwärtige Strahlung des Lautsprecherkopfes, die durch den Tunnel verläuft, die Phase des abzustehlenden Signals infolge der stehenden Wellen stark wechselt und nach der Addition mit der direkten Strahlung des Lautsprecherkopfes zum Entstehen von steilen Spitzen und Senkungen auf der Frequenzkennlinie des akustischen Geräts führt

In diesem akustischen Gerät entstehen außerdem stehende Wellen, die durch die Reflexion der Wellen von den Kastenwänden bedingt sind, wodurch der Nebenlautpegel noch mehr erhöht wird.

Die stehenden Eigenwellen können durch das Überziehen der Wände dieses Kastens mit einem Schallschluckstoff beseitigt werden.

Es ist ein akustisches Gerät bekannt das einen Kasten besitzt, in den ein Lautsprecherkopf und ein Tunnel eingebaut werden. Die Wände des Tunnels sind aus einem starren Stoff hergestellt Die inneren Kastenwände sind mit einer Schallschluckstoffschicht überzogen (US-PS37 29 061).

Aufgrund des Schallschluckstoffs an den inneren Kastenwänden wird eine teilweise Abschirmung der inneren öffnung des Tunnels gegen die Lautsprecherkopfstrahlung ins Innere des Kastens erreicht Die stehenden Eigenwellen Jes Kastens werden beseitigt, wodurch die Frequenzkennlinie des akustischen Geräts teilweise ausgeglichen wird.

Trotedem entstehen im Tunnel dieses akustischen Gerätes auch weiterhin stehende Wellen, die Nebenlaute hervorrufen und die Ungleichmäßigkeit des Frequenzganges des Schalldrucks im Frequsnzbereich von 300 bis 12 000 Hz vergrößern.

Die Nebenlaute können durch die Anordnung von Wellpapier oder Rohren mit verschiedenem Durchmesser und verschiedener Länge beseitigt werden.

Es ist ein akustisches Gerät bekannt, das einen Kasten besitzt, in den ein Tunnel und ein Lautsprecherkopf eingebaut sind. Die inneren Kastenwände sind mit einer Schallschluckstoffschicht überzogen. Die Tunnelwände sind aus starrem Stoff hergestellt. Im Inneren des Tunnels sind Röhrchen untergebracht, die verschiedene Durchmesser und verschiedene Längen aufweisen (US-PS 36 84 051).

Das Vorhandensein der Röhrchen verhindert das Entstehen von stehenden Wellen im Tunnel.

In den Röhrchen entstehen aber die durch den Wirkwiderstand bedingten Schallenergieverluste, die eine Schwächung des Schalldrucks bei tiefen Frequenzen hervorrufen.

Außerdem entsteht eine Luftturbulenz infolge einer Verminderung der gesamten Tunnelfläche, was unerwünschtes Pfeifen zur Folge hat.

Zum Stand der Technik gehört ein weiteres akustisches Gerät, das einen Kasten enthält, in den ein Lautsprecherkopf eingebaut ist. In der Kastenwand, an der der Lautsprecherkopf untergebracht ist, ist eine öffnung ausgebildet, in der ein passiver Kolben angeordnet wird, der an einer Aufhängung befestigt ist. Die inneren Kastenwände werden mit einer Schallschluckstoffschicht überzogen.

In diesem akustischen Gerät ist in Prinzip keine Quelle von Nebenlauten, d. h. kein Tunnel vorhanden. Die Konstruktion des Kolbens ist recht kompliziert. Der Kolben hat große Außenabmessungen im Vergleich mit dem Tunnel. Die Anbringung der Aufhängung im Kasten führt zu zusätzlichen Schallenergieverlusten, was wiederum eine Herabsetzung des Schalldrucks und eine Einengung des Paßbandes im tiefen Frequenzbereich hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein akustisches Gerät zu schaffen, in dem ein Tunnel derart ausgeführt ist, daß eine Herabsetzung von Nebenlauten durch die Beseitigung von stehenden Wellen im Tunnel

und das Ausgleichen des Schalldruckfrequenzganges sowie eine Verbesserung der Tonqualität des akustischen Systems gewährleistet wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im akustischen Gerät mit einem Kasten, in den ein Lautsprecherkopf und ein Tunnel eingebaut sind, erfindungsgemäß die Wände des Tunnels aus elastischem porösem Stoff hergestellt sind.

Die Herstellung der Tunnelwände aus elastischem porösem Stoff führt dazu, daß der Wirkwiderstand der ι ο Tunnelwände in bezug auf die Luftströmung den Blindwiderstand (Trägheitswiderstand) der Luftmasse im Tunnel bei Frequenzen, die der Grundresonanz nahe liegen, überschreitet.

Infolgedessen beeinflussen die Tunnelwände die Resonanzeigenschaften des akustischen Geräts wenig, sie dämpfen jedoch wesentlich die stehenden Wellen und beseitigen somit unerwünschte Nebenlaute.

Der elastische poröse Stoff weist zweckmäßigerweise eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit von

4 · 10-⁶ m²/Nbis50 · 10"⁶m²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwand von 0,1 · 10~³ mech · Ohm · m bis

5 · 10-³mech · Ohm ■ mauf.

Falls der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit unterhalb 4 · 10-⁶ ni²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwände oberhalb 5 · 10"³mech · Ohm · m aufweist, entstehen im Tunnel stehende Wellen, was eine Verstärkung von -lnerwünschten Nebenlauten zur Folge hat

Falls der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit oberhalb 50 · 10~⁶ m²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwände unterhalb 0,1 · 10"³mech · Ohm ■ m aufweist, dringt die Luftströmung durch die Tunnelwände, was zur Verstimmung des akustischen Gerätes führt. Außerdem ist es unmöglich, diesen elastischen porösen Stoff ohne ein zusätzliches starres Gerüst im Kasten anzuordnen.

Es ist zweckmäßig, an den äußeren Seiten der Tunnelwände ein starres Gehäuse anzuordnen.

Die Anordnung des starren Gehäuses an den äußeren Seiten der Tunnelwände ermöglicht es, einen elastischen porösen Stoff mit einer größeren spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit und einem geringerem spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwände zu benutzen, was eine sichere Beseitigung von stehenden Wellen im Tunnel und infolgedessen eine Herabsetzung von stehenden Wellen im Tunnel und infolgedessen eine Herabsetzung von unerwünschten Nebenlauten gewährleistet.

Es ist zweckmäßig, daß der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit von

4 · 10-⁶m²/N bis 150 · 10-⁶m²/N und einen spezifisehen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwände von 0,05 · 10-³mech · Ohm · m bis

5 · 10"³mech · Ohm ■ m aufweist.

Falls der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit oberhalb 150-10-⁶m²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Tunnelwand unterhalb 0,05 · 10-³mech · Ohm · m aufweist, tritt eine Strukturströmung des elastischen porösen Stoffs ein.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines akustischen Geräts im Längsschnitt,

Fig.2 eine zweite Ausführungsform des Geräts im Längsschnitt,

F i g. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Nebenlautpegels im Tunnel von der Frequenz L-n erfindungsgemäßen Gerät und

Fig.4 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Schalldrucks von der Frequenz im erfindungsgemäßen Gerät

Das akustische Gerät weist einen Kasten 1 (Fig. 1) auf, in dem der Kopf eines Lautsprechers 2 und ein Tunnel 3 mit Wänden 4 angeordnet sind. Die Wände 4 des Tunnels 3 sind aus elastischem porösem Stoff mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit in den Grenzen von 4 - 10-⁶m²/N bis 50 · 10-⁶m²/N und einem spezifischen Volumenwiderstand der Luftdurchströmung in den Grenzen von 0,1 · ΙΟ-³ mech · Ohm ■ m bis 5 ■ ΙΟ-³ mech · Ohm · m hergestellt Die Wände 4 können beispielsweise aus Latex hergestellt werden.

In F i g. 2 ist ein akustisches Gerät dargesteift, in dem an den äußeren Seiten der Wände 4 des Tunnels 3 ein starres Gehäuse 5 angeordnet ist.

In diesem Falle können die Wände 4 aus elastischem porösem Stoff mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit im Bereich von 4 · 10"⁶ m²/N bis 150-10-⁶m²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung von 0,05 · ΙΟ"³ mech · Ohm ■ m bis 5 · 10~³ mech · Ohm · m verwendet werden.

Zur Herstellung der Wände 4 kann zum Beispiel Filz, BaumwoHwatteline u. a. benutzt werden.

Das akustische System wirkt wie folgt: Bei der Ausstrahlung eines Signals großer Leistung aus dem Kopf des Lautsprechers 2 mit Frequenzen, die der Grundfrequenz des akustischen Gerätes nahe liegen, entstehen im Tunnel 3 Luftmassenschwingungen mit großen Amplituden. Dabei werden im Tunnel 3 stehende Wellen erregt, die durch die Wände 4 des Tunnels 3 gedämpft werden, was das mögliche Entstehen von unerwünschten Nebenlauten beseitigt

Im Diagramm in F i g. 3 zeigt die Kurve »A«, die Abhängigkeit des Nebenlautpegels im Tunnel 3 von der Frequenz von >h der Oktavbänder, wenn die Wände 4 des Tunnels 3 aus starrem Stoff hergestellt sind, die Kurve »Ä< die Abhängigkeit des Nebenlautpegels im Tunnel 3 von der Frequenz von '/3 der Oktavbänder, wenn die Wände des Tunnels 3 aus elastischem porösem Stoff, beispielsweise aus Latex mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit im Bereich von

4 · 10-⁶ m²/N bis 50 · 10~⁶ m²/N und einem spezifischen Volumenwiderstand der Luftdurchströmung im Bereich von 0,1 - 10"³mech · Ohm · m bis

5 ■ 10~³mech · Ohm · m hergestellt sind, und die Kurve »C« die Abhängigkeit des Nebenlautpegels im Tunnel 3 vor. der Frequenz von '/3 der Oktavbänder, wenn an den äußeren Seiten der Wände des Tunnels 3 das starre Gehäuse 5 angeordnet ist und die Wände 4 aus elastischem porösem Stoff, beispielsweise aus Watteline mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit im Bereich von 4 · 10~⁶ m²/N bis 150· 10-⁶m²/N und einem Volumenwiderstand der Luftdurchströmung im Bereich von 0,05 · 10-³mech · Ohm · m bis 5 · 10-³mech · Ohm · m hergestellt sind. Dabei sind auf der Abszisse die Frequenz fm Hz und auf der Ordinate der Pegel der Nebenlaute, die im Tunnel 3 entstehen, in dB aufgetragen.

Die Kurven »S« und »Au zeigen, daß das akustische

Gerät, bei dem die Wände aus Latex hergestellt sind, eine Nebenlautschwächung im Bereich der stehenden Wellen von 1000 Hz bis 12 000 Hz ungefähr um 8-9 dB bei der Wiedergabe von tiefen Frequenzen im Vergleich mit dem akustischen Gerät aufweist, bei dem die Wände 4 aus starrem Stoff hergestellt sind.

Die Kurven »C« und »ß« zeigen, daß das akustische Gerät, bei dem an den äußeren Seiten der Wände das starre Gehäuse 5 angeordnet ist und die Wände 4 selbst aus Watteline hergestellt sind, eine Nebenlautschwächung im Bereich der stehenden Wellen von 1000 Hz bis 12 000 Hz ungefähr um 2 bis 8 dB bei der Wiedergabe von tiefen Frequenzen im Vergleich mit dem akustischen Gerät aufweist, bei dem die Wände 4 aus Latex hergestellt sind.

Im Diagramm in Fig.4 zeigt die Kurve »Ζλ< die Abhängigkeit des Schalldrucks von der Frequenz für ein akustisches Gerät, bei dem die Wände 4 des Tunnels 3 aus starrem Stoff hergestellt sind, die Kurve »£"« die Abhängigkeit des Schalldrucks von der Frequenz für ein akustisches Gerät, bei dem die Wände 4 des Tunnels 3 aus elastischem Stoff, beispielsweise aus Latex mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit von 4 ■ 10-6 m²/N bis 50 · 10-«mVN und einem spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung von 0,1 · 10-³ mech · Ohm · m bis 5 · ΙΟ-³ mech · Ohm · m hergestellt sind, und die Kurve »F« die Abhängigkeit des Schalldrucks von der Frequenz für ein akustisches Gerät, bei dem an den äußeren Seiten der Wände 4 des Tunnels 3 das starre Gehäuse 5 angeordnet ist und die Wände 4 aus elastischem porösem Stoff, zum Beispiel aus Watteline mit einer spezifischen räumlichen Nachgiebigkeit von 4 · 10-⁶m²/N bis 150 · 10-⁶m²/N und einem spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung von 0,05 ■ ΙΟ-³ mech ■ Ohm ■ m bis 5· ΙΟ-³ mech · Ohm ■ m hergestellt sind. Auf der Abszisse sind dabei die Frequenz f in Hz und auf der Ordinate der Schalldruck in dB aufgetragen.

Die Kurven »£"« und »D« (Fig.4) zeigen, daß das akustische Gerät, bei dem die Wände 4 aus Latex hergestellt sind, eine Ungleichmäßigkeit der Frequenzkennlinie des Schalldrucks im Bereich von 1000 Hz bis 12 000 Hz aufweist, die ungefähr um 5 dB kleiner als die Ungleichmäßigkeit bei dem akustischen Gerät ist, bei dem die Wände 4 aus starrem Stoff hergestellt sind.

Die Kurven »F«. und »Ζλ< zeigen, daß das akustische Gerät, bei dem an den Außenseiten der Wände 4 das starre Gehäuse 5 angeordnet ist und die Wände 4 selbst aus Watteline hergestellt sind, eine Ungleichmäßigkeit der Frequenzkennlinie des Schalldrucks im Bereich von 1000 Hz bis 12 000Hz aufweist, die ungefähr um 0,5 — 1 dB kleiner als die Ungleichmäßigkeit bei dem akustischen Gerät ist, bei dem die Wände 4 aus Latex hergestellt sind.

Die Herstellung der Wände 4 aus elastischem porösem Stoff bietet also die Möglichkeit, bei großer Schwingungsgeschwindigkeit der Luft im Tunnel 3 die Nebenlaute, die durch stehende Wellen hervorgerufen werden, ohne eine Verminderung des Schalldrucks bei Frequenzen, die der Eigenresonanz nahe liegen, zu beseitigen und den Frequenzgang im Dämpfungsbereich der stehenden Wellen im Tunnel 3 auszugleichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Akustisches Gerät mit einem Kasten, indem ein Lautsprecherkopf und ein Tunnel eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (4) des Tunnels (3) aus elastischem porösem Stofi hergestellt sind.

2 Akustisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit von 4 · 10-⁶ m²/N bis 50 · 10~^e mVN und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Wände (4) des Tunnels (3) von 0,1 · 10-³ mech · Ohm · m bis 5 · 10~³ mech · Ohm · m aufweist

3. Akustisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenwänden (4) des Tunnels (3) ein starres Gehäuse (5) angeordnet ist.

4. Akustisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische poröse Stoff eine spezifische räumliche Nachgiebigkeit von 4 · ΙΟ-⁶ mVN bis 150 ■ 10-⁶ m²/N und einen spezifischen Volumenwiderstand der Luftströmung durch die Wände (4) des Tunnels (3) von 0,05 ■ 10-³ mech · Ohm ■ m bis 5 · 10~³ mech · Ohm · m aufweist.