[实用新型]向上反射增压式扬声器系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种扬声器系统——具体说是一种运用“弹性抗增压”原理，向上反射声波的扬声器系统。

背景技术

“镜像原理”——刚性壁前一个小球源的辐射声场，可视为该小球源与一个在其对称位置上的“虚源”所产生的合成声场(反射)——相当于“同相球源”。

一般理论认为——“刚性壁反射增压”是利用“镜像原理”，但扬声器并非“脉动球源”(球源表面各点沿径向同振幅/同相位振动)，而是“偶极子”(振幅相同/相位相反)。

目前，运用“刚性壁反射增压”的主要为低频扬声器系统(如地面增压式低音炮)。地面增压式低音炮大多置于桌面，实际上为“桌面增压”，主要为衍射/而非反射——200Hz声波的波长为1720mm，大于桌面尺寸(一般为900×500mm)——故“刚性壁反射增压”并非利用“镜像原理”。

一些Notebook电脑扬声器也采用“向上反射式”设计(置于机身底部)——但由于体积有限，扬声器口径太小，音质较差——作为电脑的附属结构，并非独立的“扬声器系统”。

一般“360°辐射型”音响主要采用扬声器向上辐射设计——利用导流锥的“波导效应”，使声波沿向水平方向传播。如Mirage Omnipolar技术(参照中国专利CN1647579A“带有成形声场的扬声器”)。由于导流锥相对于桌面或地面面积小，其“增压”作用有限(尤其低频)。

号筒式扬声器(Horn loudspeakers)属于间接辐射式扬声器，其效率高——但无论正号筒还是反号筒，都不可避免地会产生“驻波共鸣”，声染色导致音质劣化。

传统音响大都存在着一种“声压与健康/环保”之间的矛盾——“音量开小了不出效果；开大了不但自己难以忍受，还会影响周围邻居”——尤其是AV家庭影院与“近声场”聆听的PC多媒体音响。

由于一般扬声器的电声转换效率大约只有1％左右——音响往往采用增加输出功率(RMS)的方式，获得较高的声压级(SPL)，追求一种大功率/大动态的“爆棚”效果。这种设计的误区并不符合“生理/心理声学”要求，容易引起听觉疲劳；而且会产生噪声污染——既不节能，也不健康/环保。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种声辐射效率高/音质柔和的扬声器系统——解决传统音响“效率/声压与健康/环保”之间的矛盾。

本实用新型的技术方案是——扬声器置于音箱底部向下辐射，通过桌面或地面等刚性壁向侧上方反射声波，音箱采用脚垫支撑；垂直方向扬声器声轴与空间直角坐标系(三维笛卡尔坐标系)Y轴的夹角α(即与桌面或地面的夹角)满足下述关系：60°≤α＜90°；水平方向扬声器声轴与空间直角坐标系X轴的夹角β满足下述关系：0°＜β≤45°(参照图1)；扬声器沿空间直角坐标系Z轴方向可分层布置，层数n≥1。

辐射阻抗Zr包括辐射阻Rr与辐射抗Xr(Zr＝Rr+jXr)——辐射阻(Rr)表示声源向介质辐射声能量的能力；辐射抗(Xr)代表“无功声能”，储存于近场中，而不辐射出去。一般认为，辐射抗(Xr)为“质量抗”(Xm)，即“附加辐射质量”(Mr)——实际上，辐射抗还包括“弹性抗”(Xe)。“质量抗”相当于感抗(X_L)，“弹性抗”相当于容抗(X_C)。“质量抗”(Xm)与扬声器系统振动的“排气量”(V)成正比——“排气量”(V)与体速度(u)相关——V↑→u↑→Wr↑(Wr＝u²Za)。

“空气弹簧”——声波为纵波，空气为弹性媒质，在空气中传播时，空气振动产生“容变”(压缩/膨胀)——“空气弹簧”弹性系数Km↑→辐射阻Rr↑(势能→动能)，密部(Km↑)—疏部(Rr↑)。Km↑→弹性抗Xe(容抗X_C)↑→辐射阻Rr↑，则声压Pa↑(Pa＝uRr)/辐射声功率Wr↑(Wr＝u²Rr/2)，声辐射效率σr增加——Xr(Xe/Xm)代表势能，Rr代表动能，势能可以转化为动能。

号筒式扬声器(Horn loudspeakers)属于间接辐射式扬声器——“号筒”即截面积逐渐变化的声管，实质上就是通过增加辐射抗Xr(Xm/Xe)而增加声压Pa/辐射声功率Wr——故其效率高。

声阻抗Za(波阻抗)——某表面的声压与体积流量的复数比。弹性抗Xe与声阻抗相关，但并非同一概念——弹性抗强调辐射势能；而声阻抗强调介质对声波的阻碍作用。