專利名稱：一種定向聲波發(fā)射陣列裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及強(qiáng)聲定向聲傳輸領(lǐng)域，特別涉及一種定向聲波發(fā)射陣列裝置。
背景技術(shù)：
定向聲傳輸技術(shù)在國民生活中有著廣泛的應(yīng)用和實際意義。該技術(shù)將聲波以集束 的方式傳輸，使聲波的傳播具有指向性，實現(xiàn)在小發(fā)射角度遠(yuǎn)距離的聲波傳送。目前世界 上所使用的強(qiáng)聲定向聲傳輸技術(shù)多采用普通電動式或壓電式揚(yáng)聲器陣列，由于單個發(fā)聲單 元的功率有限，如果希望實現(xiàn)大功率、高聲壓的聲輻射時，只能通過增加揚(yáng)聲器的個數(shù)來實 現(xiàn)。由此帶來的問題是，聲發(fā)射體積大，重量大，無法靈活地應(yīng)用在實際場合中。單一號筒接多個發(fā)聲單元的結(jié)構(gòu)能夠有效的提高聲壓，卻無法形成較好的指向 性，使其實際的應(yīng)用場合有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種定向聲波發(fā)射陣列裝置，使得有效的在維持聲壓不 變的情況下減小裝置的體積，并具備較好的指向性，以滿足實際中軍警用、商用、民用等各 種需求。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，提供一種定向聲波發(fā)射陣列裝置，一種定向聲波發(fā)射陣列 裝置，該裝置包括若干個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1和固定板4 ；所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1排列在固定 板4上；其特征在于，所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1包括若干個發(fā)聲裝置3、轉(zhuǎn)接頭5和號筒2，若 干個所述的發(fā)聲裝置3通過一個所述的轉(zhuǎn)接頭5與一個所述的號筒2相連接。所述的號筒2為拋物線號筒、指數(shù)線號筒或雙曲線號筒。所述的號筒2的開口為圓形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)或六邊形結(jié)構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)接頭5為金屬轉(zhuǎn)接頭、塑料轉(zhuǎn)接頭、玻璃鋼轉(zhuǎn)接頭或有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)接頭。所述的發(fā)聲裝置3為高音頭、置于共振腔中的壓電材料或氣動揚(yáng)聲單元。所述的每個發(fā)聲裝置3的諧振頻率和幅頻響應(yīng)相近。所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1均勻排列在所述的固定板4上。所述的固定板4是圓形結(jié)構(gòu)、六邊形結(jié)構(gòu)或正方形結(jié)構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)接頭5為十字形連通管路，其中，轉(zhuǎn)接頭5的一端與所述的號筒2相連， 剩余的三端分別連接三個發(fā)聲裝置3。所述的轉(zhuǎn)接頭5為立體十字形連通管路，其中，轉(zhuǎn)接頭5的一端與所述的號筒2相 連，剩余的五端分別連接五個發(fā)聲裝置3。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，針對現(xiàn)有高聲強(qiáng)定向聲波發(fā)射裝置的缺陷，提出了一種利用 復(fù)合結(jié)構(gòu)來提高其性能的方法，該方法通過使用多個發(fā)聲裝置共同使用一個號筒組成一個 結(jié)構(gòu)單元，由此組成聲發(fā)射陣列裝置，有效減小了裝置的體積，提高了裝置的聲壓。在同等 聲壓情況下，可將體積減小為原來的二分之一以下。


圖1是本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之一；圖2是本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之二 ；圖3是本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之三；圖4是本發(fā)明實施例中定向聲波發(fā)射裝置中一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的示意圖之一；圖5是本發(fā)明實施例中定向聲波發(fā)射裝置中一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的示意圖之二 ；圖6是基于圖4的一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元中一個發(fā)聲裝置直接連接號筒工作情況下的 幅頻響應(yīng)圖；圖7是基于圖4的一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元中有三個發(fā)聲裝置都工作情況下的幅頻響應(yīng) 圖。附圖標(biāo)示1、發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元2、號筒3、發(fā)聲裝置4、固定板5、轉(zhuǎn)接頭
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明設(shè)計的一種高聲強(qiáng)定向聲波發(fā)射陣列裝置，發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元由一個號筒和多 個發(fā)聲裝置組合而成，然后由此結(jié)構(gòu)單元組合成為陣列。在提高聲壓減小體積的同時，最大 限度的維持了原有的高指向性特點(diǎn)。本發(fā)明將多個發(fā)聲裝置3通過轉(zhuǎn)接頭5和號筒2相連。轉(zhuǎn)接頭5與發(fā)聲裝置3相 連的端的個數(shù)與需要連接的發(fā)聲裝置3的個數(shù)相同。所說的號筒2可為圓形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)、六邊形結(jié)構(gòu)等。所說的號筒2可為拋物線號筒、指數(shù)線號筒、雙曲線號筒、錐形號筒等。所說的轉(zhuǎn)接頭5可為金屬接頭、塑料接頭、玻璃鋼接頭、有機(jī)玻璃接頭等。所說的發(fā)聲裝置3可以為高音頭、置于共振腔中的壓電材料、氣動揚(yáng)聲單元等。本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之一，如圖1所示。發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1 為一個個獨(dú)立的由一個號筒2和多個發(fā)聲裝置3通過轉(zhuǎn)接頭5組成的。在每個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單 元1中，發(fā)聲裝置3的諧振頻率、幅頻響應(yīng)和物理尺寸等參數(shù)一致。發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1均勻的 排列在圓形固定板4上。發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元1的結(jié)構(gòu)在圖4和圖5中有詳細(xì)的描述。本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之二，如圖2所示。固定板4采用的 為六邊形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的定向聲波發(fā)射陣列裝置的實施方式之三，如圖3所示。在圖3所示的本 發(fā)明的實施方案三種，固定板4采用的為正方形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例中定向聲波發(fā)射裝置中一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的示意圖之一，如圖4所 示。該發(fā)聲單元中的號筒2的開口為圓形，轉(zhuǎn)接頭5有四個連接端。其中，一端連接號筒2， 另外三端各連接一個發(fā)聲裝置3。本發(fā)明實施例中定向聲波發(fā)射裝置中一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的示意圖之二，如圖5所 示。該發(fā)聲單元中的號筒2的開口為矩形，轉(zhuǎn)接頭5有六個連接端。其中，一端連接號筒2， 另外五端各連接一個發(fā)聲裝置3。為了驗證上述實施例的有效性，在半消聲室內(nèi)對一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的幅頻響應(yīng)進(jìn)行了實際測量。圖6是基于圖4的一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元中一個發(fā)聲裝置直接連接號筒工作情 況下的幅頻響應(yīng)圖。圖7是基于圖4的一個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元中有三個發(fā)聲裝置都工作情況下 的幅頻響應(yīng)圖?？梢钥吹剑旧献裱€性疊加的原理，三個發(fā)聲裝置同時工作時幅度響應(yīng) 比一個發(fā)聲裝置單獨(dú)工作時提高9dB左右。本發(fā)明的基本構(gòu)思是利用復(fù)合結(jié)構(gòu)，在相對較小的發(fā)射陣列尺寸情況下，實現(xiàn)較 高的幅度響應(yīng)。傳統(tǒng)陣列方法如果需要提高輸出聲壓級，只能通過增加陣元個數(shù)的方法來 實現(xiàn)。本發(fā)明突破了傳統(tǒng)方法的限制，提出了新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在陣列尺寸不變的情況下可 以較大幅度提高陣列輸出的聲壓級。最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種定向聲波發(fā)射陣列裝置，該裝置包括若干個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)和固定板(4)， 所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)排列在固定板(4)上；其特征在于，所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)包 括若干個發(fā)聲裝置(3)、一個轉(zhuǎn)接頭(5)和一個號筒(2)，其中，若干個所述的發(fā)聲裝置 (3)通過一個所述的轉(zhuǎn)接頭(5)與一個所述的號筒(2)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的號筒(2)為拋物 線號筒、指數(shù)線號筒或雙曲線號筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的號筒(2)的開口 為圓形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)或六邊形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)接頭(5)為金 屬轉(zhuǎn)接頭、塑料轉(zhuǎn)接頭、玻璃鋼轉(zhuǎn)接頭或有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)接頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的發(fā)聲裝置(3)為 高音頭、置于共振腔中的壓電材料或氣動揚(yáng)聲單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的每個發(fā)聲裝置 (3)的諧振頻率和幅頻響應(yīng)相近。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元 (1)均勻排列在所述的固定板(4)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的固定板(4)是圓 形結(jié)構(gòu)、六邊形結(jié)構(gòu)或正方形結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)接頭(5)為十 字形連通管路，其中，轉(zhuǎn)接頭(5)的一端與所述的號筒(2)相連，剩余的三端分別連接三個 發(fā)聲裝置⑶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向聲波發(fā)射陣列裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)接頭(5)為 立體十字形連通管路，其中，轉(zhuǎn)接頭(5)的一端與所述的號筒(2)相連，剩余的五端分別連 接五個發(fā)聲裝置(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定向聲波發(fā)射陣列裝置，該裝置包括若干個發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)和固定板(4)；所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)排列在固定板(4)上；其特征在于，所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元(1)包括若干個發(fā)聲裝置(3)、轉(zhuǎn)接頭(5)和號筒(2)，若干個所述的發(fā)聲裝置(3)通過一個所述的轉(zhuǎn)接頭(5)與一個所述的號筒(2)相連接。針對現(xiàn)有高聲強(qiáng)定向聲波發(fā)射裝置的缺陷，提出了一種利用復(fù)合結(jié)構(gòu)來提高其性能的方法，該方法通過使用多個發(fā)聲裝置共同使用一個號筒組成一個結(jié)構(gòu)單元，由此組成聲發(fā)射陣列裝置，有效減小了裝置的體積，提高了裝置的聲壓。在同等聲壓情況下，可將體積減小為原來的二分之一以下。
文檔編號H04R1/32GK102118663SQ201010621149
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者匡正, 張維, 楊軍 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所