定向声学设备制造技术

一种定向声学设备(10)，其具有声源(14)或声学接收器、以及导管(12)，声源(14)或声学接收器声学耦合至该导管(12)并且在该导管(12)内，声能从声源(14)沿传播方向行进或沿该传播方向行进至声学接收器，该导管具有导管结构终止的有限范围(18)。导管(12)具有辐射部分(20)，该辐射部分(20)具有辐射表面，该辐射表面具有泄漏开口(23)，该泄漏开口限定受控泄漏，通过该泄漏开口，从源(14)辐射到导管(12)中的声能可以泄漏到外部环境，或通过该泄露开口，外部环境中的声能可以泄漏到导管(12)中。导管(12)中的声能到达外部环境或外部环境中的声能进入导管(12)的声能的唯一路径是通过受控泄漏(23)。泄漏开口(23)限定了在传播方向上具有第一范围的泄漏，并且还在相对于源(14)或接收器的位置的时间延迟恒定的沿着导管(12)的位置处限定具有第二范围(48)的泄漏。泄漏的范围对获得有用的方向性控制的最低频率起决定作用。在传播方向上泄漏的方向性控制的最低频率在具有恒定时间延迟的泄漏的方向性控制的最低频率的3倍频程内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向声学设备
技术介绍
本公开涉及包括声源和声学接收器的定向声学设备。定向声学设备可以控制所辐射或接收的声能的方向性。
技术实现思路
下文所提及的所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式进行组合。在一个方面中，一种定向声学设备包括声源或声学接收器、以及导管，声源或声学接收器声学耦合至该导管，并且在该导管内，声能从声源沿传播方向行进或沿该传播方向行进至声学接收器，该导管具有导管结构终止的有限范围。该导管具有辐射部分，该辐射部分具有辐射表面，该辐射表面具有泄漏开口，该泄漏开口限定受控泄漏，通过该泄漏开口，从源辐射到导管中的声能可以泄漏到外部环境，或通过该泄露开口，外部环境中的声能可以泄漏到导管中。导管中的声能到达外部环境或外部环境中的声能进入导管的声能的唯一路径是通过受控泄漏。泄漏开口限定了在传播方向上具有第一范围的泄漏，并且还在相对于源或接收器的位置的时间延迟恒定的沿着导管的位置处限定具有第二范围的泄漏。泄漏的范围对获得有用的方向性控制的最低频率起决定作用。在传播方向上泄漏的方向性控制的最低频率在时间延迟恒定的泄漏的方向性控制的最低频率的3倍频程(octave)内。实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。导管的辐射部分可以通常是平面的。导管的辐射部分可以具有沿着圆弧放置的端部。导管的辐射部分可以是圆形扇形。辐射部分可以通常位于平面中，并且源或接收器可以位于辐射部分的平面中。辐射部分可以通常位于平面中，并且源或接收器可能不在辐射部分的平面中。辐射部分可以被弯曲以形成三维壳体。实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。在传播方向上限定泄漏的泄漏开口的面积可以根据距声源或接收器的位置的距离而变化。在传播方向上限定泄漏的泄漏开口的声阻可以根据距声源或接收器的位置的距离而变化。声阻的变化可以至少部分地由以下各项中的一项或两项来实现：根据距源或接收器的距离而变化泄漏的面积；以及根据距源或接收器的距离而变化泄漏的声阻。声阻的变化可以至少部分地通过以下各项中的一项或两项来实现：根据距源或接收器的距离将声阻随空间变化的材料放置在面积恒定的周边中的泄漏开口上；以及根据距源或接收器的距离而变化泄漏面积并且在泄漏上施加声阻恒定的材料。实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。在相对于源或接收器位置时间延迟恒定的位置处的导管的深度可以根据距源或接收器的位置的距离而减小。限定恒定时间延迟泄漏的泄漏开口的面积可以介于在传播方向上限定泄漏的泄漏开口的面积的约一倍至四倍之间。固定时间延迟泄漏的范围可以是期望控制方向性的最低频率下声音的至少约1/2波长。传播方向上的泄漏的范围可以是期望控制方向性的最低频率下声音的至少约1/4波长。第一范围与第二范围的比例可以小于6.3并且大于0.25。实施例可以包括以下特征中的一个特征或其任何组合。泄漏开口可以全部在导管的一个表面中。导管可以安装到房间的天花板上，并且具有泄漏的表面可能面向房间的地板。导管可以安装在房间的墙壁上，并且具有泄漏的表面可能面向房间的地板。对于辐射设备，辐射到导管中的基本上所有的声能在其到达导管结构的端部之前可以通过受控泄漏而泄漏到外部环境。在另一方面中，一种定向声学设备包括声源或声学接收器、以及导管，声源或声学接收器声学耦合至该导管，并且在该导管内，声能从声源沿传播方向行进，或者沿传播方向行进至声学接收器，该导管具有导管结构终止的有限范围。该导管具有辐射部分，该辐射部分具有辐射表面，该辐射表面具有泄漏开口，该泄漏开口限定受控泄漏，通过该泄漏开口，从源辐射到导管中的声能可以泄漏到外部环境，或通过该泄露开口，外部环境中的声能可以泄漏到导管中。导管中的声能到达外部环境或外部环境中的声能进入导管的声能的唯一路径是通过受控泄漏。导管的辐射部分在至少15度的对向角内从源的位置径向地扩张。随着距声源的距离增加，导管的深度可以减小。在另一方面中，一种定向声学设备包括声源或声学接收器、以及导管，声源或声学接收器声学耦合至该导管，并且在该导管内，声能从声源沿传播方向行进，或者沿传播方向行进至声学接收器，该导管具有导管结构终止的有限范围。导管具有辐射部分，该辐射部分具有辐射表面，该辐射表面具有泄漏开口，该泄漏开口限定受控泄漏，通过该泄漏开口，从源辐射到导管中的声能可以泄漏到外部环境，或通过该泄露开口，外部环境中的声能可以泄漏到导管中。导管中的声能到达外部环境或外部环境中的声能进入导管的声能的唯一路径是通过受控泄漏。泄漏开口限定了在传播方向上具有第一范围的泄漏，并且还在相对于源或接收器的位置最大时间延迟恒定的沿着导管的位置处限定具有第二范围的泄漏。第一范围与第二范围的比例小于6.3并且大于0.25。附图说明图1A是定向辐射声学设备的示意性平面图，而图1B是沿着线A-A截取的横截面。图2是定向辐射声学设备的示意性平面图。图3A是定向辐射声学设备的示意性平面图，而图3B是沿着线B-B截取的横截面视图。图4A是定向辐射声学设备的示意性平面图，而图4B是沿着线C-C截取的横截面视图。图5A是定向辐射声学设备的示意性平面图，而图5B和图5C分别是沿着线D-D和E-E截取的横截面视图。图6示出了根据距源的距离通过线性端射线源(linearendfirelinesource)中的电阻性屏幕对输出体积速度进行加窗。图7示出了图6的加窗的方向性效应，图8是定向辐射声学设备的示意性横截面视图。图9A是定向辐射声学设备的示意图，而图9B是其横截面视图。图10A和图10B分别是定向辐射声学设备的顶部平面图和底部平面图。图11A和图11B是用于定向接收设备的外壳的顶部透视图和底部透视图。具体实施方式一个或多个声源或声学接收器耦合至中空结构(诸如任意形状的导管)，其包含来自(多个)源的声学辐射并且将其传导远离源，或者从结构外部传导声能通过该结构并且到达接收器。该结构具有周边壁，其被构造并且布置成允许声能以受控方式通过它泄漏(从其中泄露或泄露到其中)。周边壁在空间中形成3D表面。相对于图1至图10的大部分讨论涉及定向辐射声学设备。然而，该讨论还适用于其中接收器(例如，麦克风元件)代替声源的定向接收声学设备。在接收器中，辐射通过泄漏进入结构，并且被传导到接收器。通过周边壁上的任意点处的泄漏而泄漏(即，通过泄漏泄露出导管或通过泄漏泄露到导管中)的声能的幅度取决于任意点处的导管内的声压和存在于任意点处的导管外部上的环境压力之间的压力差、以及任意点处的周边壁的声阻抗。在相对于位于导管内的任意参考点的、任意点处泄漏的能量的相位取决于从源辐射到导管中的声音通过导管从源行进到任意参考点所花费的时间与声音通过导管从源行进到所选任意点所花费的时间之间的时间差。尽管可以将参考点选择为导管内的任何地方，但是为了将来的讨论，参考点被选择为源的位置，使得通过导管周边壁上的任何点泄漏的声能将在相对于从源发射声音的时间的时间上延迟。对于被配置成从位于导管外部的源接收声学输出的接收器，在相对于沿着泄漏表面的任何第二点的沿着泄漏表面的任何第一点处接收的声音的相位是从外部声源发射的能量到达第一点和第二点所花费的相对时间差的函数。在第一点和第二点处进入导管的声音在接收器处的相对相位取决于上述的相对时间延迟、以及导管内从每个点到接收器位置的相对距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定向声学设备，包括：声源或声音接收器；导管，所述声源或声学接收器声学耦合至所述导管，并且在所述导管内，声能从所述声源沿传播方向行进或沿所述传播方向行进至所述声学接收器，所述导管具有所述导管结构终止的有限范围；其中所述导管具有辐射部分，所述辐射部分具有辐射表面，所述辐射表面具有泄漏开口，所述泄漏开口限定受控泄漏，通过所述泄漏开口，从所述源辐射到所述导管中的声能能够泄漏到所述外部环境，或通过所述泄露开口，所述外部环境中的声能能够泄漏到所述导管中；其中所述导管中的声能到达所述外部环境、或所述外部环境中的声能进入所述导管的声能的唯一路径是通过所述受控泄漏；其中所述泄漏开口限定在所述传播方向上具有第一范围的泄漏，并且还在相对于所述源或接收器的位置的时间延迟恒定的沿着所述导管的位置处限定具有第二范围的泄漏；其中所述泄漏的所述范围对获得有用的方向性控制的最低频率起决定作用；以及其中在所述传播方向上所述泄漏的方向性控制的最低频率在时间延迟恒定的所述泄漏的方向性控制的最低频率的3倍频程内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 US 14/674,0721.一种定向声学设备，包括：声源或声音接收器；导管，所述声源或声学接收器声学耦合至所述导管，并且在所述导管内，声能从所述声源沿传播方向行进或沿所述传播方向行进至所述声学接收器，所述导管具有所述导管结构终止的有限范围；其中所述导管具有辐射部分，所述辐射部分具有辐射表面，所述辐射表面具有泄漏开口，所述泄漏开口限定受控泄漏，通过所述泄漏开口，从所述源辐射到所述导管中的声能能够泄漏到所述外部环境，或通过所述泄露开口，所述外部环境中的声能能够泄漏到所述导管中；其中所述导管中的声能到达所述外部环境、或所述外部环境中的声能进入所述导管的声能的唯一路径是通过所述受控泄漏；其中所述泄漏开口限定在所述传播方向上具有第一范围的泄漏，并且还在相对于所述源或接收器的位置的时间延迟恒定的沿着所述导管的位置处限定具有第二范围的泄漏；其中所述泄漏的所述范围对获得有用的方向性控制的最低频率起决定作用；以及其中在所述传播方向上所述泄漏的方向性控制的最低频率在时间延迟恒定的所述泄漏的方向性控制的最低频率的3倍频程内。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分通常是平面的。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分具有沿着圆弧搁置的端部。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分是圆形扇形。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分通常位于平面中，并且其中所述源或接收器位于所述辐射部分的所述平面中。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分通常位于平面中，并且其中所述源或接收器不在所述辐射部分的所述平面中。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管的所述辐射部分被弯曲以形成三维壳体。8.根据权利要求1所述的设备，其中在所述传播方向上限定泄漏的所述泄漏开口的面积根据距所述声源或接收器的位置的距离而变化。9.根据权利要求8所述的设备，其中在所述传播方向上限定泄漏的所述泄漏开口的所述声阻根据距所述声源或接收器的位置的距离而变化。10.根据权利要求1所述的设备，其中在所述传播方向上限定泄漏的所述泄漏开口的所述声阻根据距所述声源或接收器的位置的距离而变化。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述声阻的变化至少部分地由以下各项中的一项或两项来实现：根据距所述源或接收器的距离而变化所述泄漏的所述面积；以及根据距所述源或接收器的距离而变化所述泄漏的所述声阻。12.根据权利要求10所述的设备，其中所述声阻的变化至少部分地通过以下各项中的一项或两项来实现：根据距所述源或接收器的距离，将声阻随空间变化的材料放置在面积恒定的周边中的泄漏开口上；以及根据距所述源或接收器的距离而变化所述泄漏面积、并且在所述泄漏上施加声阻恒定的材料。13.根据权利要求1所述的设备，其中在相对于所述源或接收器位置的所述时间延迟恒定的位置处，所述导管的深度根据距所述源或接收器的位置的距离而减小。14.根据权利要求1所述的设备，其中限定...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·简科维斯基，C·B·伊克勒，J·A·科菲，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US