【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及扩声装置，尤其是涉及一种同轴式柱面波号角。本号角中频和高频声轴重合，构成同轴结构，使中频转换器和高频转换器的耦合特性得以优化，实现了双柱面波同轴耦合。此外，本专利技术还涉及一种同轴式柱面波号角的设计方法。
技术介绍
1、传统扩声系统，例如现有技术，中国专利，zl201921547041.7,披露了一种同轴扬声器。该专利中，低音音圈设置于盆架内，使低音音圈与盆架同轴设置，并将高音扬声器设置于低音音圈内。该专利技术专利技术使扬声器在输出低音的同时，高音同步输出，低音音圈与高音扬声器之间互不干涉，保证扬声器的音质。
2、但是，前述现有技术仅适用于点声源所发出的球面波应用，现代扩声系统中线声源和柱面波的同轴式号角还需要结合线声源和柱面波的特性做出对应设计。
3、现代专业扩声系统要求主要有：1、大声压级，需通过耦合叠加来实现；2、低失真，需通过优化结构设计来实现；3、均匀覆盖，需通过良好的指向控制来实现。而要满足上述要求，线声源和柱面波相对于传统的点声源和球面波具有明显的优势。
4、理论上，点声源为球面波，线声源为柱面波，其传输特性有本质区别。如图1所示，点声源2所产生的波阵面为同心球面，被称为球面波。设想在无限均匀媒质中有一球状声源，其表面迅速地膨胀和收缩，且表面上的各点作同相位同振幅的振动，向周围媒质辐射的波就是球面波。这种声波是球对称的，即声压的大小仅与离球心的距离有关。任何形状的声源，只要它的尺寸比波长小的多得都可以看作点声源，辐射球面波。对于球面波，在离声源任意距离上的声强与距离
5、如图2所示，线声源4产生的波阵面是同轴柱面的波，被称为柱面波。柱面波是波阵面为同轴柱面的波。设想在无限均匀媒质里有一无限长的均匀线声源，它所产生的波就是理想的柱面声波。在柱面声波中，声压振幅沿轴向分布是均匀的，沿径向与距轴的距离平方根成反比。其径向声强与离轴的距离的一次方成反比。
6、由上述声学理论分析可见，柱面波构成的线声源，其声学特性远优于传统的点球面波构成的点声源具体表现在：1、传输特性---效率大一倍。2、耦合特性好，干涉引起的失真低。3、指向性控制更佳(垂直方向为强指向特性)。因此，如何实现将球面波转换为柱面波，成为本行业研究人员的主攻方向。
7、现有技术，中国专利，cn201320153532.x，披露了一种扩声用植入相位塞式高音号角。该技术通过植入呈梭形的相位塞，产生了路径补偿作用，使声波的传输特性发生变化，由球面波转换为柱面波。
8、现代声学理论认为，形成了球面波转柱面波的理论条件：1、紧密排列的独立声源中心距离小于其工作带宽范围对应频率上限波长的一半。2、多个独立声源为同相波阵面，且有效辐射区域面积占总面积的80％以上。理论上，满足上述两个条件的任一个，即可实现由球面波向柱面波的转换。
9、针对第一个条件，现有行业产品中，有多种结构的波形转换器，其基本原理为通过波导管(声音通道)的弯曲调整，使各通道声路径相同，即实现等相位特性。现有技术，中国专利，zl200820207136.x，披露了一种扩声用高频指向性控制转换器，通过设置若干个声学路径相等的传输通道，实现了球面波向柱面波的转换，实现了柱面波的指向性控制。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种同轴式柱面波号角。本号角中频和高频声轴重合，构成同轴结构，使中频转换器和高频转换器的耦合特性得以优化，实现了双柱面波同轴耦合。
2、本专利技术提供了一种同轴式柱面波号角,包括共用同一条轴线的中频驱动器、中频相位塞、中频柱面波转换器、高频驱动器、高频相位塞、和高频柱面波转换器，中频相位塞嵌入中频驱动器，高频驱动器嵌入中频相位塞。
3、作为改进，中频相位塞包括具有同一轴线的三个部分，第一部分为圆柱体，与中频驱动器的中心孔呈滑动配合用于定位，第二部分为圆柱体，第三部分为圆台，第二部分和第三部分与中频驱动器的振膜相匹配，并且与振膜之间保持0.5-1毫米的间隙。
4、作为改进，中频相位塞第三部分的圆台呈壳体，壳体内部有定位高频驱动器的支撑结构，支撑结构呈圆桶状，与中频相位塞第三部分的圆台具有同一轴线。
5、作为改进，高频相位塞呈修正的圆锥形，高频相位塞指向高频驱动器的一端呈圆锥形状，高频相位塞指向号角开口的一端为在圆锥体底圆上并且通过圆锥体底圆中心的一条直径线段，两个平面通过所述直径线段，以圆锥的轴线和直径线段所确定的平面为基准面，相互对称，并且与圆锥相交。
6、作为改进，两个平面的夹角等于圆锥的顶角，修正的圆锥形由圆锥与两个平面所围成。
7、作为改进，中频柱面波转换器由中频柱面波转换器内壳和中频柱面波转换器外壳构成，中频柱面波转换器内壳呈修正的圆台，圆台的顶圆端与中频相位塞相连，圆台的修正在于圆台表面和底圆部分与两个平面相接，两个平面各自通过与底圆直径相平行的线段，线段与底圆直径的距离为高频柱面波转换器开口的宽度和中频柱面波转换器内壳的厚度之和，两个平面以圆台的轴线和底圆直径所确定的平面为基准面，相互对称，修正的圆台由圆台和两个平面所围成，在修正的圆台的表面的声波传播路径的差值小于中频驱动器适配的频率上限对应波长的四分之一。
8、本专利技术还提供了一种同轴式柱面波号角的设计方法，该设计方法包括如下步骤：步骤1：选定中频驱动器和高频驱动器，使中频驱动器的规格大于或等于高频驱动器规格的2-4倍；步骤2：根据同压缩比原则，计算中频相位塞直径，设计中频相位塞；步骤3：根据中频驱动器盆架的尺寸，计算中频柱面波转换器内壳在开口处的高度；步骤4：根据中频柱面波转换器内壳在开口处的高度，计算高频相位塞的高度；步骤5：根据高频相位塞的高度，选定高频相位塞的长度为高频相位塞高度的0.8至1.2；步骤6：根据中频柱面波转换器内壳对高频相位塞的包容关系，选定中频柱面波转换器内壳长度；步骤7：根据高频相位塞的长度和高度，设计高频相位塞；步骤8：根据中频相位塞直径、中频柱面波转换器内壳在开口处的高度、和中频柱面波转换器的长度，设计中频柱面波转换器内壳体；步骤9：根据高频相位塞、和中频柱面波转换器内壳，设计高频柱面波转换器；步骤10：根据中频柱面波转换器内壳、中频驱动器盆架的尺寸，设计中频柱面波转换器外壳体。
9、作为改进，步骤2具体为：步骤2.1：计算高频驱动器的压缩比；步骤2.2：根据同压缩比原则，计算中频相位塞直径；步骤2.3：根据选定的中频驱动器、高频驱动器的规格、和中频相位塞直径，设计中频相位塞。
10、作为改进，步骤7具体为：步骤7.1：设计以高频相位塞高度为底圆直径，以高频相位塞长度为高度的圆锥；步骤7.2：在圆锥的底圆上，取一个半圆，做出一系列与底圆直径和底圆相切的内切圆；步骤7.3：从各内切圆的圆心，与圆锥中心线平行，向圆锥顶点方向做内切圆的轴线；步骤7.4：各内切圆轴线与圆锥的表面相交，各本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴式柱面波号角,包括共用同一条轴线的中频驱动器、中频相位塞、中频柱面波转换器、高频驱动器、高频相位塞、和高频柱面波转换器，其特征在于，所述中频相位塞嵌入所述中频驱动器，所述高频驱动器嵌入所述中频相位塞。
2.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角,其特征在于，所述中频相位塞包括具有同一轴线的三个部分，第一部分为圆柱体，与中频驱动器的中心孔呈滑动配合用于定位，第二部分为圆柱体，第三部分为圆台，第二部分和第三部分与中频驱动器的振膜相匹配，并且与振膜之间保持0.5-1毫米的间隙。
3.根据权利要求2所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述中频相位塞第三部分的圆台呈壳体，壳体内部有定位高频驱动器的支撑结构，支撑结构呈圆桶状，与中频相位塞第三部分的圆台具有同一轴线。
4.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述高频相位塞呈修正的圆锥形，高频相位塞指向高频驱动器的一端呈圆锥形状，高频相位塞指向号角开口的一端为在圆锥体底圆上并且通过圆锥体底圆中心的一条直径线段，两个平面通过所述直径线段，以所述圆锥的轴线和所述直径线段所确定的平面为基准面
5.根据权利要求4所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述两个平面的夹角等于所述圆锥的顶角，所述修正的圆锥形由圆锥与两个平面所围成。
6.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述中频柱面波转换器由中频柱面波转换器内壳和中频柱面波转换器外壳构成，所述中频柱面波转换器内壳呈修正的圆台，圆台的顶圆端与中频相位塞相连，圆台的修正在于圆台表面和底圆部分与两个平面相接，两个平面各自通过与底圆直径相平行的线段，线段与底圆直径的距离为高频柱面波转换器开口的宽度和中频柱面波转换器内壳的厚度之和，两个平面以圆台的轴线和底圆直径所确定的平面为基准面，相互对称，所述修正的圆台由圆台和两个平面所围成，在修正的圆台的表面的声波传播路径的差值小于中频驱动器适配的频率上限对应波长的四分之一。
7.一种同轴式柱面波号角的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：步骤1：选定中频驱动器和高频驱动器，使中频驱动器的规格大于或等于高频驱动器规格的2-4倍；步骤2：根据同压缩比原则，计算中频相位塞直径，设计中频相位塞；步骤3：根据中频驱动器盆架的尺寸，计算中频柱面波转换器内壳在开口处的高度；步骤4：根据中频柱面波转换器内壳在开口处的高度，计算高频相位塞的高度；步骤5：根据高频相位塞的高度，选定高频相位塞的长度为高频相位塞高度的0.8至1.2；步骤6：根据中频柱面波转换器内壳对高频相位塞的包容关系，选定中频柱面波转换器内壳长度；步骤7：根据高频相位塞的长度和高度，设计高频相位塞；步骤8：根据中频相位塞直径、中频柱面波转换器内壳在开口处的高度、和中频柱面波转换器的长度，设计中频柱面波转换器内壳体；步骤9：根据高频相位塞、和中频柱面波转换器内壳，设计高频柱面波转换器；步骤10：根据中频柱面波转换器内壳、中频驱动器盆架的尺寸，设计中频柱面波转换器外壳体。
8.根据权利要求7所述的一种同轴式柱面波号角的设计方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1：计算高频驱动器的压缩比；步骤2.2：根据同压缩比原则，计算中频相位塞直径；步骤2.3：根据选定的中频驱动器、高频驱动器的规格、和中频相位塞直径，设计中频相位塞。
9.根据权利要求7所述的一种同轴式柱面波号角的设计方法，其特征在于，所述步骤7具体为：步骤7.1：设计以高频相位塞高度为底圆直径，以高频相位塞长度为高度的圆锥；步骤7.2：在圆锥的底圆上，取一个半圆，做出一系列与底圆直径和底圆相切的内切圆；步骤7.3：从各内切圆的圆心，与圆锥中心线平行，向圆锥顶点方向做内切圆的轴线；步骤7.4：各内切圆轴线与圆锥的表面相交，各交点构成了通过底圆直径的平面与圆锥的表面相接的相贯线，相贯线与直径确定了与圆锥相交的第一平面；步骤7.5：以所述圆锥的轴线和底圆直径线段所确定的平面为基准面，经过底圆直径线段，与第一平面相对称，做出第二平面并且与圆锥表面相交。
10.根据权利要求7所述的一种同轴式柱面波号角的设计方法，其特征在于，所述步骤8具体为：步骤8.1：设计以中频相位塞直径为顶圆直径，以中频柱面波转换器内壳体在开口处的高度为底圆直径的圆台；步骤8.2：在圆台的底圆上，取一个半圆，在与底圆直径平行，并且相距底圆直径一定距离做第三平行线，该距离为高频柱面波转换器开口的宽度和中频柱面波转换器内壳的厚度之和；步骤8.3：通过第三平行线，做第三平面并且与圆台表面相交；步骤8.4：校核并计算圆台表面的声波传播路径，使在圆台的表面的声波传播路径的差值小于中...
【技术特征摘要】
1.一种同轴式柱面波号角,包括共用同一条轴线的中频驱动器、中频相位塞、中频柱面波转换器、高频驱动器、高频相位塞、和高频柱面波转换器，其特征在于，所述中频相位塞嵌入所述中频驱动器，所述高频驱动器嵌入所述中频相位塞。
2.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角,其特征在于，所述中频相位塞包括具有同一轴线的三个部分，第一部分为圆柱体，与中频驱动器的中心孔呈滑动配合用于定位，第二部分为圆柱体，第三部分为圆台，第二部分和第三部分与中频驱动器的振膜相匹配，并且与振膜之间保持0.5-1毫米的间隙。
3.根据权利要求2所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述中频相位塞第三部分的圆台呈壳体，壳体内部有定位高频驱动器的支撑结构，支撑结构呈圆桶状，与中频相位塞第三部分的圆台具有同一轴线。
4.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述高频相位塞呈修正的圆锥形，高频相位塞指向高频驱动器的一端呈圆锥形状，高频相位塞指向号角开口的一端为在圆锥体底圆上并且通过圆锥体底圆中心的一条直径线段，两个平面通过所述直径线段，以所述圆锥的轴线和所述直径线段所确定的平面为基准面，相互对称，并且与圆锥相交。
5.根据权利要求4所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述两个平面的夹角等于所述圆锥的顶角，所述修正的圆锥形由圆锥与两个平面所围成。
6.根据权利要求1所述的同轴式柱面波号角，其特征在于，所述中频柱面波转换器由中频柱面波转换器内壳和中频柱面波转换器外壳构成，所述中频柱面波转换器内壳呈修正的圆台，圆台的顶圆端与中频相位塞相连，圆台的修正在于圆台表面和底圆部分与两个平面相接，两个平面各自通过与底圆直径相平行的线段，线段与底圆直径的距离为高频柱面波转换器开口的宽度和中频柱面波转换器内壳的厚度之和，两个平面以圆台的轴线和底圆直径所确定的平面为基准面，相互对称，所述修正的圆台由圆台和两个平面所围成，在修正的圆台的表面的声波传播路径的差值小于中频驱动器适配的频率上限对应波长的四分之一。
7.一种同轴式柱面波号角的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：步骤1：选定中频驱动器和高频驱动器，使中频驱动器的规格大于或等于高频驱动器规格的2-4倍；步骤2：根据同压缩比原则，计算中频相位塞直径，设计中频相位塞；步骤3：根据中频驱动器盆架的尺寸，计算中频柱面波转换器内壳在开口处的高度；步骤4：根据中频柱面波转换器内壳在开口处的高度，计算高频相位塞的高度；步骤5：根据高频相位塞的高度，选定高频相位塞的长度...
【专利技术属性】
技术研发人员：张祥奎，
申请(专利权)人：深圳市艾比欧视听科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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