[發明專利]音頻裝置和用于設計并制造該音頻裝置的方法

有效

• 申請號: 201110235826.2
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102378082A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 鹽澤安生;鬼束博文
• 申請（專利權）人: 雅馬哈株式會社
• 主分類號: H04R1/20
• 分類號: H04R1/20;H04R31/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明涉及音頻裝置，每個音頻裝置設置有一個或多個亥姆霍茲共振器(Helmholtz?resonator)，且還涉及用于設計和制造該音頻裝置的方法。

背景技術

在常規公知的音頻裝置中，包括相當于亥姆霍茲共振器的頸部和空腔的構件，諸如吸聲板是一些被構造為通過調整構件的大小來由此改變所獲得的聲學效果的構件。亥姆霍茲共振器中的亥姆霍茲共振是這樣一種現象，其中，響應于進入(或被引入到)頸部中的、具有亥姆霍茲共振器的共振頻率fr的聲波，頸部中的空氣與位于頸部外側附近的空氣一起劇烈地振動，從而所引入的聲波的能量通過轉換成頸部內周表面上的熱量而減小。

日本已公開專利申請No.HEI-4-159898(后文稱為“專利文獻1”)公開了一種揚聲器系統，且更具體地公開了一種通過調整相當于亥姆霍茲共振器頸部的吸聲板構件的長度來改變共振頻率fr的技術。專利文獻1中披露的吸聲板包括經由四個側表面板而彼此相對地間隔開的上表面板和底部表面板，且還包括手風琴式或風箱式軟管，該軟管一端在上表面板中開口且朝向底部表面板延伸。在所公開的吸聲板中，風箱式軟管用作亥姆霍茲共振器的頸部，且上表面和底部表面之間的空間用作亥姆霍茲共振器的空腔。

亥姆霍茲共振器可被認為是機械類型的單共振系統(single?resonance?sustem)，其中響應于被引入到頸部的具有共振頻率fr的聲波而劇烈振動的空氣具有質量m，且空腔中的空氣是一種具有彈簧常數k的彈簧，且共振頻率fr、質量m和彈簧常數k之間建立由下面的數學表達式(1)給出的關系(見“新版音響用語詞典，日本音響學會，2004年7月15日，350頁(“新版音響用語辭典”，社団法人日本音響學會，2004年7月15日，p.350))。

fr＝1/2π(k/m)^1/2??????(1)

還有，如果亥姆霍茲共振器的頸部具有橫截面面積S，空腔具有容積V且頸部具有長度L，則上述數學表達式(1)可以變為下面的數學表達式(2)，其中，c代表聲速且ΔL代表要被加到頸部長度L的開放端修正值，以便填補響應于被引入到頸部中具有共振頻率fr的聲波而劇烈震動的空氣質量m和頸部中空氣質量m’之間的差(m’＜m)。

fr＝(c/2π){S/[(L+ΔL)]V}^1/2???????(2)

在亥姆霍茲共振器中，如數學表達式(2)所示，共振頻率fr隨著頸部長度L減小而變大，而共振頻率fr隨著頸部長度L增加而變小。由此，通過對比文獻1所公開的技術，要被吸收的聲音的頻率隨著軟管長度(L)減小而變大并隨著軟管長度(L)增加而變小。

但是，專利文獻1公開的技術會產生需要時間和勞力來設計和制造吸聲板的問題，因為吸聲板在構造上與軟管長度固定的例子相比很復雜。

發明內容

有鑒于上述，本發明的目的是提供一種改進的音頻裝置，其可以以所需的頻率產生亥姆霍茲共振，而不增加對設計和制造各個音頻裝置的負擔。

已經基于本發明的發明人等做出的研究結果做出了本發明，該結果是如果在亥姆霍茲共振器頸部橫截面面積和長度以及空腔容積相同的情況下亥姆霍茲共振器的頸部橫截面形狀不同，則共振頻率會變化。即，根據本發明，通過僅使得各種類型音頻裝置之間頸部橫截面形狀不同而對所有各類音頻裝置設置相同的頸部橫截面面積和空間容積，就可以提供能以所需的頻率產生亥姆霍茲共振的音頻裝置。由此，在設計和制造能產生具有不同頻率特性的亥姆霍茲共振器的音頻裝置時，本發明能使得設計和制造音頻裝置的負擔最小化。

根據本發明的一方面，提供設置有多個亥姆霍茲共振器，其中，盡管在至少兩個亥姆霍茲共振器之間頸部的橫截面面積和與頸部連通的空腔的容積是相同的，但是頸部橫截面的重心和限定出該橫截面外周邊的各個點之間距離的最小值與最大值之比在所述至少兩個亥姆霍茲共振器之間是不同的。已經基于本發明的發明人做出的研究結果等做出了本發明等對該音頻裝置進行了制造。通過本發明的音頻裝置，亥姆霍茲共振器的共振頻率可以通過簡單的操作而改變。

根據本發明的另一方面，提供一種改進的音頻裝置，設置有一種或多種類型的亥姆霍茲共振器，其中，每個亥姆霍茲共振器包括頸部和與該頸部連通的空腔，且其中，至少一個亥姆霍茲共振器還包括一機構，該機構在不改變所述頸部的橫截面面積和長度的情況下改變該頸部的橫截面形狀。也已經基于本發明的發明人做出的研究結果等做出了本發明等對該音頻裝置進行了制造，且其可以以寬頻帶的多種頻率產生亥姆霍茲共振。