CN1195456A - 带有扬声器的布告牌 - Google Patents

Abstract

可视显示装置包括一块布告牌或其类似牌48,其特点是其中布告牌或其类似牌是一个分布式声辐射器,其上完整且独自地安装有换能器9以振动辐射器而使之形成共振。

Description

带有扬声器的布告牌

技术领域

本发明涉及布告牌及其类似的可视显示装置。

背景技术

在GB-A-2262861中提出了一种屏板式扬声器，它包括：

一个共振多模式辐射器元件，它是由两表层材料制成并有横向多孔结构的间隔芯的单元夹层屏板，其中屏板是这样的，它在所有方向上的弯曲强度(B)相对于每单位表面积的屏板质量的立方(μ)之比至少为10；

一个安装装置，它支持该屏板或以一种自由无阻尼方式将一支持主体架连接到该屏板上；

及一个连到该屏板上的机电式驱动装置，它用于响应扬声器工作频带中的电输入以在辐射屏板中激励多模式共振。

本发明的公开说明

本发明的实施例使用其特性、结构和配置可一般地和/或特殊地通过履行与此同期的我们的待审的国际申请(我方案号P.5711)的讲授而获得的构件。此类的构件具有这样的能力：在厚度的横向延伸通常(但不必)到构件边缘的工作区域中通过弯曲波来保持和传播输入的振动能；具有或不具有弯曲强度的各向异性，使共振式振动部件分布在所述的区域中以有益于声同周围空气的耦合；并且在所述的区域中具有预定的优选位置或场所，该位置或场所用于换能器装置，特别是它的有效有源或运动零件，该零件对于所述的区域中的声振动活动及相应于这样的振动活动的声含量的信号，通常是电信号来说是有效的。在待审的与此同期的国际申请(我方案号P.5711)中公开了这样的构件作为或在无换能器装置的“无源”声器件中的应用，诸如用于混响或用于声过滤或用于对一空间声“调整”(“voicing”)的声器件；及作为或在带有换能器装置的“有源”声器件中的应用，诸如用于当提供被转换成所述声音的输入信号时相当大范围的声源或扬声器中，或用于诸如当暴露于将被转换成别的信号的声音下的麦克风中。

本发明特别涉及帝有如扬声器的声器件的可视显示装置。

上述部件在这里我们称之为分布式声辐射器，并打算作为上述的PCT申请和/或在此特别提供的特征。

本发明是包括布告牌等的可视显示装置，其特征在于布告牌等是一分布式声辐射器，其具有一整体且独自地安装其上的换能器，以振动该辐射器使之引起共振。该显示装置是一种能加强其上显示的可视信息的扬声器。辐射器包括一刚性轻质屏板，其具有一夹在表层之间的多孔状芯层；一环绕框架；及一将屏板装在框架中的弹性悬架。框架具有一回折边以隐匿悬架。表层可以包括纸或由纸构成，芯层可以由纸质蜂窝状结构构成。换能器可以是一压电弯曲元件。

附图简介

本发明通过实例，参照附图，加以图解说明，其中：

图1是在待审的国际申请(我方案号P.5711)中阐述并要求保护的分布式扬声器的简图；

图2a是图1中按A-A线的局部剖视图；

图2b是图2a所示的这类分布式辐射器的局部剖视放大图，图中显示了两种可替换的结构；

图3是根据本发明第一个布告牌实施例的透视图；

图4是根据本发明第二个布告牌实施例的透视图；

图5是图3与图4所示布告牌的局部剖视图；

图6说明了换能器的一种形式。

实现本发明的最好方式

参照附图中的图1，显示了一个在与此同期的我们的共同待审的国际申请(我方案号P.5711)中所说明和要求保护的屏板式扬声器81，它包括带有弹性悬架3的长方形框架1，所述悬架围绕其内周支承着一分布式声辐射屏板2。诸如参照与此同期的我们的待审的国际申请(我方案号P.5683/4/5)中详细说明的换能器9，完整地且独自地安装在屏板2上或内由x和y限定的预定方位上，其方位的位置按与此同期的我们的待审的国际申请(我方案号P.5711)中说明的计算，以发射弯曲波到屏板中，使屏板共振来发射一声输出。

换能器9由一个通过导体28连接到换能器上的诸如音频放大器的信号放大器10驱动。放大器的负载和功率需求完全可以是标准的，类似于通常的锥型扬声器，在室内加载的条件下其灵敏度级是86-88dB/watt。放大器负载阻抗大体为6ohms，功率处理为20-80watts。其中屏板芯和/或表层由金属制成，它们可以为换能器起散热器的作用，将换能器的电机线圈的热量散去并因此改善功率处理。

图2a和2b是图1的扬声器81的局部典型的剖视图。图2a显示了框架1、围绕物3和屏板2通过各自的胶粘接头20连接在一起。合适的框架材料包含轻质框架，例如由诸如铝合金的挤压金属或塑料制成的像框架。合适的环绕材料包括诸如泡沫橡胶和泡沫塑料的弹性材料。合适的接头20的粘胶包括环氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘胶。

图2b在放大的比例上说明了屏板2是一个具有诸如刚性塑料泡沫97所制成的芯层22的刚性轻质屏板，该刚性塑料泡沫例如是交链聚氯乙烯或金属箔、塑料或类似物制成的多孔基体98，其孔横向延伸到屏板平面，并且由诸如纸、卡、塑料或金属箔或薄板所制成的对立的表层21所围。其中表层由塑料制成时，可以由用诸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或类似的纤维以一种熟知的方式来增强以提高它们的模量。

公开的表层材料和增强物包括纸、粘合纸层、三聚氰胶以及诸如聚酯薄膜、卡普顿、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相关的塑料、纤维增强塑料等以及金属薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)、Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各种捻线(lays)和织物状的纤维。对液晶聚合物热塑塑料的Vectra级的调查表明它们对于注塑诸如直径30cm以下的超薄性表层或更小尺寸的表层是有用的。这种材料在喷射的方向上自身形成了一个定向的晶体结构，该定向是将高频能量从驱动点很好地传播到屏板周围的优选方位。

附加的这种和其它热塑塑料的注塑使注塑模具具有诸如沟槽或环的定位和套准特征，用以精确定位诸如电机线圈和磁体悬架的换能器部件。另外对于一些较弱的芯材料来说，据计算，增加诸如达到换能器直径的150％的区域或环形中局部的表层厚度有利于增强那块区域及进入屏板的耦合的振动能。对于较软的泡沫材料来说高频率响应将会通过这一方法加以改善。

公开的芯层材料既包括发泡塑料或泡沫塑料或纸浆材料，甚至于合适的低密度的气溶胶金属，又包括制造的多孔状或波纹状铝合金薄板或箔，或Kevlar(RTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的纸、及各种合成塑料膜。一些合适的芯层材料有效地展示了其在其制造过程中有用的自生表层和/或具有天然的足够的强度以用于无迭片的表层层间。已知的一种高性能的多孔状芯层材料其商标名为‘Rohacell’，它可用作辐射屏板并且无表层。从实际的方面讲，其目的是获得适合于特别的用途的整体的光洁度和强度，特别是包括芯和表层层的最佳组成和它们之间的传导。

一些用于屏板的优选配方使用金属和金属合金表层，或可替为碳纤维增强物。所有这些，以及合金气溶胶或金属多孔状芯的设计，都将有实际的射频屏蔽特征，该特征在一些EMC应用中是重要的。通常的屏板或锥形扬声器没有固有的EMC屏蔽能力。

另外，优选的压电动态换能器有可忽略的电磁辐射或漏磁场。通常的扬声器有一个大的磁场，若不采用特别的补偿措施将达到1米的距离。

在应用中需保持屏蔽的部位，可以为适当的DML屏板的传导部分制造一个电接插件或可在安装边缘时使用一种电传导泡沫或类似的连接体。

悬架3可以阻尼屏板2的边缘以防该屏板过多的边缘运动。另外的或可替换地采用其它阻尼，诸如接线，可连接到屏板中选好的位置来阻尼过多的运动以使共振在屏板上的均匀分布。该接线可以是沥青基材料制成，如同在通常的扬声器壳体中所使用的一样，或者可以由弹性或刚性聚合薄板材料制成。一些材料，特别是纸和卡及一些芯可以自阻尼。如果需要，可通过使用弹性装配粘胶而非刚性装配粘胶在屏板的机构中增加阻尼。

有效的所述的可选择阻尼包括对屏板以及永久性与其连接的装置的薄板材料的特别的应用。边缘和角对主要的且少量分散的其屏板的低频振动模式是特别有意义的。阻尼装置的边缘固定有利于产生一块其所述的薄板材料完全装好框架的屏板，尽管其角可能会经常相对地自由，比如为了低频工作所需的伸展。连接物可以用粘胶或自粘材料。别的有用的阻尼形式，特别地在更精细的效果和/或中频和高频方面，可以借助合适的物质或固接到薄板材料上所述区域中预定有效的中央的局部位置上的物质。

象上面所说明的声屏板是双向的。从后面发出的声能相对于前面发出的声能并不处于很强的相位。结果是有利于声功率在该房间中的全部累加、等频率的声能的分布、反射和驻波效果的减少并且有利于在重放声记录中优质地再现自然空间和环境。

尽管从声屏板发出的辐射主要是无定向的，与信息相关的相位的百分比轴外增加。因为假想立体图象的改善后的焦点、扬声器的方位，同图画一样，在通常人直立时的高度上，因而提供有利的适度的轴外方位，为通常坐着的听众提供最佳的立体效果。同样，相对于听众的三角形左/右几何图形提供了另一角分量。好的立体声就是这样获得的。

同通常的扬声器再现相比，本发明还有针对一群听众的优点。声屏板声音辐射的内在传播特性给予了它一个并不遵守相同点源的距离平方反比律的声量。因为随距离减少的强度远小于由平方反比律所预测的强度，结果对于偏离中心和位置不好的听者来说，屏板扬声器同通常的扬声器相比其强度场增进了一更优良的立体声效果。这是因为偏离中心的听者并不会由于接近于附近的扬声器而遭受双重问题：首先附近的扬声器的响度大大增加，然后较远的扬声器的响度相应减小。

平板状的、轻质的屏板式扬声器也具有优点，它在视觉上吸引人，具有好的声音品质并且只需要一个换能器以及从每个屏板膜发出的全音域声音没有重叠。

在图1与图2中的声屏板工艺技术也可用于通常用作布告和显示广告的正常牌材料的设计上，不会防碍对这些牌的处理，如层压、屏幕印刷、或喷镀印刷。

牌本身也可对其进行尺寸测定、精确加工，和电动驱动以操作作为广范围覆盖的声辐射屏板的平板扬声器。对于10人以下听众0.56平方米的小屏板或者30-50人，0.7-1.2平方米尺寸的屏板足可以提供高清晰度自然音量的语音再现，如果需要也可以配以背景音乐或有关的音响效果。由于屏板具有的自然传播声辐射特性，局部边界反射的畸变效应就大为减小。声屏板某些部分的实际物理上的遮断并不影响声的分布。

对于给定的清晰度/分辨度相应需要低音平与低电输入功率。

在一优选实施例中，声屏板包括低成本的厚度在3-6毫米的纸蜂窝状或泡沫状的芯层并覆以增强纸，塑料膜或覆有厚度为0.08-0.3毫米的纸表层的塑料膜。为了经济起见使用了平面的或者平坦的埋入式的换能器，优选的传动是在弯曲与质量负载下工作的压电式振动耦合结构。

这些换能器具有随着频率而自然提高的声输出，该输出可以预先并最佳地调节到相对于换能器电容负载的平滑的响应，这种调节可以通过串联阻抗传动的组合，或压电元件的质量负载(在一定质量下，加速度与频率成反比)，也可根据屏板机械特性的详细的说明书来达到。通过对表层的纤维损耗因子的控制，将表层结合到芯层上所用的粘接剂的粘弹特性，压电元件对已加有包括为显示图文的衬底在内的薄片的表层作用，以及芯层在剪切与压缩上的松密度特性等的控制，就可以获得所需要的频率响应特性。

如果考虑高音平及大屏板，合金或部分合金的表层可以在全屏板上提供良好的能量覆盖，而且带有几乎能与高功率动圈式换能器相匹配的正比的低损耗因子。后者具有一频率响应的平坦区，当屏板两侧都需要平坦而不遮断的表面时，就可以采用隐匿在其中的埋入式换能器。如果后者还需要磁屏蔽，那么在表层下面，用0.5毫米薄的软碳钢箔覆盖整个换能器的区域。由于改进了磁通耦合，也取得了一些效率上的增益。

对于小型低成本的布告牌也就不需要专门的框架或阻尼。如果是放在桌子或柜台上方的话，当它立在这些桌面上时，声屏板的底边与其简单的接触就能提供足够的阻尼。装置还可以具有背支承的像框型式，甚至还可以做成轻卡片型。

某些类型的刚性泡沫塑料，例如不可塑的PVC材料，它们也具有自成表层或无需表层的相应的松密度特性，并可以用在声屏板的理论范围内。这时可以直接用作这种型式的声屏板而无需另外的加固表层。

图3至图5显示了与图1与图2所示的扬声器技术相结合的布告牌，广告显示牌或其类似的牌48。这样与图1和图2所示的这一类的带有刚性轻质分布式声辐射器屏板2的扬声器81还具有图案信息，例如可以在屏板2上印上任何需要的图像和/或文字。图案信息还可以借助于扬声器通过音响信息的补充来加强信息作用。

如图3所示，扬声器/显示牌48是以画架形式安装在立架23上。扬声器/显示牌也可代之以如图4所示悬挂在绳子33上。布告牌也可代之用其它任何需要的方法来支承。

如图5所示，框架1用回折边41隐匿了弹性悬架3，悬架连在框架的后面与屏板2的周边之间。

图6显示了安装在例如黄铜的碟118上以晶体碟状压电弯曲件27形式的用于分布式屏板2上的换能器9，碟118通过诸如粘接剂联结20粘合在屏板2的表面上。工作时通过导线28将声信号加到换能器9上，引起压电碟27弯曲，并使屏板2局部弹性变形而把弯曲波发射入屏板中。

Claims (8)

1.包括布告牌或其它类似牌的可视显示装置，其特征在于，布告牌或其它类似牌是一个分布式声辐射器，在其上整体且独自地安装有换能器，以振动辐射器而使之共振。

2.根据权利要求1所述可视显示装置，其特征在于，辐射器包括一个刚性轻质屏板，所述屏板具有一夹在两层表层之间的多孔状芯层。

3.根据权利要求2所述可视显示装置，其特征在于，一环绕屏板的框架。

4.根据权利要求3所述可视显示装置，其特征在于，一将屏板安装在框架中的弹性悬架。

5.根据权利要求4所述可视显示装置，其特征在于，框架具有回折边以隐匿悬架。

6.根据权利要求2至5中任何一项所述的可视显示装置，其特征在于，表层包含纸。

7.根据权利要求2至6中任何一项所述的可视显示装置，其特征在于，芯层由纸质蜂窝状结构构成。

8.根据以上任何一项权利要求所述的可视显示装置，其特征在于，换能器是一个压电弯曲元件。

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