专利名称：用于发射声音信号的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发射声音信号的设备，例如作为公共广播(public address)或公告系统或者用于提供背景音乐。
背景技术：
诸如公共建筑，火车、汽车站，机场，体育馆等大空间内的声音再现在传统上是通过使用源于集中声音控制系统的多个锥形扬声器而实现的。由于声音信号源自点声源，并且经常必须响亮以覆盖大的区域，所以建筑的物理特性通常影响声音系统的声学性能，来自所产生的响亮信号的回声或混响导致了折衷级别的声学清晰度(可辨识度)。另外，声音穿过空气的速度(330米/秒)意味着在确定距离上分离的来自扬声器的声音信号会在不同时间被听到并因此略微存在相位差。这在站台上很常见，尤其是在风能够将强声音信号吹到很远距离的开放站台处。由于这两点，在许多当今的大型公共建筑中特别注意声音信号的不清晰度。进一步出现的问题是对周围区域的噪声污染。传统的基于锥形的定向扬声器被熟知常用于公告(PA)、背景音乐以及语音警报(VA)的声音信号再现，其现在日益优选为音调紧急警报，因为众所周知，人们对VA信号的反应好于声音警报。平板扬声器也被熟知用于再现本地化声音、普通音乐，并通常由具有附加到平板的一面的声学换能器(致动器)的层压塑料、卡或木头的刚性平板组成。通常，换能器是动圈电磁装置或压电装置。通过以这种方式驱动的平板产生的声音通常被称为分布模式扬声器(简写为DML)。DML展不出与传统扬声器不同的声学输出，在传统扬声器中,信号强度通过整个平面分布使得即使是声学功率相同的输出也不具有点源扬声器所展示出的强度或投射距离(distance throw)。反过来说，这意味着声音信号的穿透性不那么强，但覆盖该驱动表面上局部更宽的区域，这使它们理想地适于传送PA/VA。磁致伸缩装置同样也为人熟知，例如在W002076141中所公开的类型。与前述的传统电磁装置或压电装置相比，这些装置具有传送更多激励功率和频率响应的能力，并且能够特别是当要求声学激励更大、更重且为面板时使用。宽声学带宽的重要性与可辨识度问题相关。尽管大型平板能够被包括磁致伸缩致动器的各种致动器激励，但是在大型公共空间中的多个这种离散装置仍可产生定相问题，并且涉及高昂的成本。
发明内容
本发明提供了一种用于发射声音信号的设备，其包括:延伸的金属导轨，其相对于适于使从导轨到所述表面的振动传输最小化的配件上的结构表面安装，导轨具有耦合到其上的音频致动器，以引起垂直于所述表面方向上的导轨中的振动；以及用于向致动器提供音频驱动信号的部件。导轨优选是刚性的，在本发明文中，这意味着在垂直于所述表面的平面上能够存在至多仅很小角度的弯曲。驱动信号可以由诸如公共广播系统的声源通过线缆或经由无线电链路提供给致动器，该致动器包括组成无线电接收器的单元的一部分。惊喜地发现，当在距导轨固定距离处测量时，声音信号的振幅随着距致动器的距离仅少量减少，沿6m长度的振幅下降小于3dB，在一次测试中测出如IdB —样小，且听者的感受为在沿其长度上的任意点处的音量基本上相同。导轨优选是中空的，并可以是在横截面上包括由金属网所限定的多个邻近空隙的压铸件。在其横截面上，优选在垂直于结构表面的方向上比平行于结构表面的方向上具有更大的总体尺寸。配件可以包含弹性材料。优选地，多个发声平板构件沿导轨的长度被固定附加到导轨。平板可以被放置在结构表面上或者其内并且导轨由平板承载。合适的平板是具有至少IOmm厚度的蜂窝状招平板,优选在IOmm至25mm之间。这种平板已发现用于沿导轨增强音质和信号分布。平板还可以用作标志和/或图案的支撑。例如，在火车站，平板可以标识车站以及承载出口指示器或其他装置。在一个实施例中，表面是水平的，并且平板的相对边缘依靠在所述表面上或其内的声学兼容材料层上。可选地，平板的相对边缘通过声学兼容配件被固定于所述表面。优选地，音频致动器是磁致伸缩致动器，因为该致动器能够在相对低的振幅上，例如小于10微米，传送高强度的力，降低在设备位置传送清晰可听的声音同时对周围结构造成振动破坏的风险。可沿着导轨长度间隔地将多个音频致动器耦接到导轨，其中所述导轨具有比例如说3m更大的连续长度，以及用于提供音频驱动信号的部件被连接到所有的所述致动器。导轨为中空压铸件时，其内部可以携带为该致动器或每个致动器提供电力和驱动信号的线缆。本发明提供用于在开阔区域上传送可听语音消息或其他声音输出的设备，其不存在通常与基于扬声器的系统相关联的相位差和干扰的问题。从而，可需电力更少，并且无须复杂的信号处理系统。由于声音输出以基本上恒定的水平沿一个连续导轨被传送至周围，且这可以是人群聚集并要求可识别PA/VA的情形，音量不必像采用扬声器系统那样高，并且声音目标区域外部的声音污染的风险随之降低。例如，火车站中基于扬声器的公共广播系统会引起来自邻近建筑物中居民的抱怨。利用本发明的设备，在任意给定点处的音量峰值可以降至发生问题的水平以下。本发明设备的另一个可能应用将是提供导引区域之外的人们的紧急公告。例如，在楼梯间中，采用安置在防护栏中以确保尽可能长地连续运转的致动器，可以配置楼梯的扶手以发射声音。电力可以由电池提供，并且声音信号可以预先录制，或者通过无线电传输至所述致动器。这样的优点在于电梯间中不需要布线；声音仅通过导轨来传输，可适当地连续焊接该导轨。
附图中，示出了本发明的示例性实施例:图1是在致动器装配点处，根据本发明的一个实施例的设备的横截面图；图2是与图1相对应，但位于致动器之间的装配点处的视图；图3是图1及图2的实施例的导轨段的概略视图和相应的拼装；图4是再次在致动器的装配点处，根据本发明另一个实施例的设备的横截面图；图5是根据本发明又一实施例的设备的横截面图；以及图6是图5中示出的设备的接合部的侧视图。
具体实施例方式首先参考图1至3，图示的设备适于沿着火车站的站台安装。至少在欧洲，要求沿着站台在距离站台边缘的预定安全距离处安装有盲带以作为接近站台边缘的盲人和部分失明的人指示。通常，这种带由具有突出结构的特别图案的铺贴砖或铺贴板形成，所述突出结构在它们上面行走时可被用户所感知。在本发明的这个实施例中，砖还可方便地用作另一功能。在站台中形成通道1，例如通过将现有结构切割预定深度，然后沿沟的相对边缘安装从而形成在横截面上通常具有L型的边缘带2，L的下部分2a邻接所述沟的侧边，同时L的较长侧边2b沿所述沟的水平边缘延伸。凸缘2c从较长侧边2b的反面沿其大约中路竖立从而限定浙青或其它平台表面材料3的限制，然后它们覆盖在带2的突出部分以保持其位置。边缘带的L形状允许浇铸或指向带的边缘，对于要在它们之间放置的砖4准确地将带隔开。所述砖4然后横跨在带2之间的通道I放置，它们的边缘置于位于带上的氯丁橡胶垫片5上。垫片5被形成为足够柔软从而使声学能量到周围表面中的传输最小化，这将趋于削弱信号，但足够牢固以确保砖被牢固地放置。导轨6悬挂在砖上，有效地将所有砖链接在一起。理想地，导轨的单个连续段(length)将沿站台长度延伸，而在此这是不可能的，例如沿着弯曲的站台轮廓，可能需要将较短的段连接到一起。导轨6由具有中心网的一般为矩形横截面的铝制压铸件组成，其平行于砖的平面延伸，并且多个网从其两端直立以在导轨内部限定出隔间，形成具有纵向延伸的槽以允许到设备的连接，或允许例如在下文中描述的用于运转音频致动器供电且向其提供驱动音频信号的线缆7。在导轨端部中间的位置处，在导轨上安装音频致动器8。对于更长的导轨，可以提供多个这样的致动器，例如沿导轨以3m的间隔隔开。图1示出一个这样的致动器。这可以是欧洲专利号N0.1576851中描述和要求保护的形式。致动器8具有它的“脚”，其作为将声音信号耦合到表面的部件，固定到金属板9，其通过螺栓和螺母10而依次紧固到导轨上。导轨通过穿过支撑套筒12的螺钉11紧固在砖4上，所述套筒12用作在导轨和砖下侧之间的垫片。螺钉11随后穿过穿透砖的钻孔13。锁定卡圈被旋至螺钉的末端并且接入钻孔从而形成刚性硬连接以引导从导轨6至砖的振动。螺钉11具有非对称头部以使它们能够被插入导轨的通道进而旋转九十度以使头部能够承载在导轨内的槽的任一侧上。采用一对螺钉11，致动器的每侧各一个，所述致动器被放置在砖的正中。图2示出未安装致动器时在另一块砖的中央处的一个螺钉。图3示出悬挂于多个砖4下方的导轨6，并且，在一块砖下方的导轨上放置致动器8。在使用中，致动器8由具有从列车公告到安全公告的任何事情的车站的公告系统提供驱动信号，并且致动器将声音信号依次耦接入导轨。此信号被依次耦接入砖4中的每一个，使得砖发射信号以使其在该信号附近是可听到的。由于信号通过导轨金属以高于通过空气的速度传输，所以所有砖在基本相同的时间发射本地声音信号，并且由于信号无须传播到远于砖中心附近，因此不存在明显的干扰效应，无须利用复杂的处理来尝试避免遭受传统上基于扬声器的公共广播系统的干扰效应，确保公告的最大清晰度。通道I还可以提供额外的益处，例如用作通信线缆的导管或在后期铺设时具有最小破坏地铺设的其他服务。图4图示了可选实施例，在其中导轨沿墙安装，例如在平均平头高度处发射声音。垂直支撑20被提供给墙用于安装装饰性或保护性的覆层或类似物，水平支柱21用来将覆层和墙分隔开，例如允许服务线缆和管道沿隐藏在覆层后的墙铺设。在本发明的该实施例中，导轨9在横截面上具有倒L型的普通形式，并且通过螺杆22在相邻的成对的柱21之间安装，所述螺杆22穿入在导轨9相对侧上的槽并由通过隔音垫圈(washer)靠在导轨外表面的螺母23支持。磁致伸缩致动器单元8安装在倒L型部件的向下悬垂的臂上，它的脚连接至如参考图1在此描述的通过螺栓接至导轨的金属板9。以刚性轻质材料例如陶瓷或塑料或可通过被蜂巢网眼分离的夹层结构金属片形成的发声砖或平板24具有通过例如铆钉或粘接剂连接至其后表面24a的金属支架25。支架25具有从其直立出的凸缘25a，其可与导轨9的最上面的臂的下侧啮合，以及在倒L型的外延顶臂上侧的槽以如下方式容纳钩状结构25b，这种方式使得平板24a相对导轨9牢固地保持从而允许导轨中的声学能量被耦接入平板。氯丁橡胶障碍26被放置在平板24与柱21之间，稳定平板但限制与周围结构接触否则可能导致的任何声学衰减效应。分离的平板24将沿其长度方向附接至导轨，在它们之间仅有小的线性空间从而给出连续表面的普通外表。将致动器单元8放置在导轨端部中间的位置处，并对于长导轨，可以按照适当的间隔(例如3m间隔)包括额外单元。倒L型的导轨结构，以及在L型的向下悬垂的支柱(leg)上安装致动器8，意味着将致动器包含在平板后创建的空间中，从而仅通过移除平板就可轻易接近致动器；无须拆开导轨以实现致动器的安装和维护。在可选实施例中，螺杆22被省去，并且导轨简单地由平板24支撑，其穿过氯丁橡胶或类似配件固定到柱上，例如使用穿过氯丁橡胶衬套的螺钉。在本发明的两个实施例中，主要提供表面上面对的通道以便于导轨的固定和致动器的附加。然而，它们还将用于增加导轨的刚性，这在精确传导和输出声音的性能上是有益的。尽管参照火车站特别描述了本发明，可以理解的是其不限于这种用途。本发明的设备可以使用在需要在开阔区域中传送声音信号的任何地点，例如所有种类的公共建筑。参照附图5和6，导轨包括具有总体方形横截面的铝制压铸件30，其内部通过纵向网分割成中央方形部分31和由方形压铸件30的每个面中的中央纵向向外开放的通道33分离的四个封闭部分32。每个通道33具有比通道主体窄的纵向开口 34，从而在所述开口的任一侧提供凸起。
发声平板35通过凹头螺钉36连接到压铸件30的面向外的一侧，每个凹头螺钉36接合特殊形状的T形螺栓37，其能够被插入通道33而后旋转90度从而使它通过与开口 34的任一侧上的凸起的接合而被固定。T形螺栓37采用接合凸起的锯齿状表面以确保其被牢牢固定在位置上。平板35优选由相对的铝夹层面片形成，在它们之间具有蜂窝结构的狭缝和多孔招(expanded aluminium),所述结构和面片通过粘合固定在一起,从而提供轻质且坚硬的板。12mm总体厚度的平板是合适的。从视图中在下文中所描述的，一个遮盖导轨安装的覆盖模塑件(cover moulding) 38也使用同样的凹头螺钉越过平板35上部分固定在位置上。覆盖模塑件38可适于以压铸的铝或塑料形成。导轨可以通过悬挂接合悬吊扣眼39的线(未示出)支撑，所述悬吊扣眼沿导轨的长度间隔开，该悬吊扣眼通过接合于限定中央方形部分31的一侧的网中的螺纹孔的螺栓来附接。以这种方式，导轨可以与支撑结构基本隔音。尽管设想将采用压铸件的相对长的段，但是在可以直线行进的情况下，有必要连接导轨段，并且图5和6示出用于压铸件30的合适的耦接布置。压铸件30的端面被切割从而呈现出精确的对接面，并且两个链接块40附加到每个压铸件的各个上表面和下表面，邻近但与切割端面间隔开小距离(几毫米就足够)。将每个块40形成为从铝压铸件切割的短段，所述铝压铸件具有提供刚性的中央封闭部分41和设置于中央部分41任一侧的一对通道部分42，该通道部分42两者在压铸件的相同表面上开口。块40通过T形螺栓37固定到压铸件30，所述T形螺栓37保留在各个通道33中并且穿过钻过块40的中央部分41的孔并通过螺母43接合。为将两段压铸件30固定在一起，螺栓44穿过相邻块40的通道部分42放置并且随后螺母45与螺栓接合以支撑该对块的外端。拧紧螺母45将压铸件30的末端紧紧地拉到一起，实现参照图4在此所述的由安装在导轨上的致动器在导轨中所引起的声学能量的有效传输，例如，从一段至下一段。已经发现，导轨容许的声压变化沿6米长度大约变化ldB。在要适应曲线时，压铸件30的楔形部分可以被插在方形面之间，或者可作出适宜角度的切割。还发现，需要将致动器放置在接近两个导轨段之间的接点从而在接点的任一侧得到尽可能平坦的信号分布。
权利要求
1.用于发射声音信号的设备，包括:延伸的金属导轨，所述导轨相对于在适于使从所述导轨到所述表面的振动传输最小化的配件上的结构表面安装，所述导轨具有耦接到其上的音频致动器，以引起在垂直于所述表面的方向上的所述导轨的振动；以及用于向所述致动器提供音频驱动信号的部件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述导轨是刚性的。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述导轨是中空的。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述导轨是压铸件，该压铸件在横截面上包括多个由金属网限定的邻近空隙。
5.根据前述任一权利要求所述的设备，其中在横截面上，所述导轨具有在垂直于所述结构表面方向上比平行于所述结构表面方向上更大的总体尺寸。
6.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述配件包括弹性材料。
7.根据前述任一权利要求所述的设备，其中多个发声平板构件沿所述导轨的长度被刚性地附接至所述导轨。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述平板安装在所述结构表面上或者其内并且所述导轨由所述平板承载。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述表面是水平的，并且所述平板的相对边缘依靠在所述表面上或其内承载的声学兼容材料层上。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述平板的相对边缘通过声学兼容配件而被固定到所述表面。
11.根据权利要求7所述的设备，其中所述平板构件由所述导轨支撑并悬挂在所述导轨上。
12.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述音频致动器是磁致伸缩致动器。
13.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述多个音频致动器在沿所述导轨长度的间隔处耦接到所述导轨，并且所述用于提供音频驱动信号的部件被连接至所有所述致动器。
14.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述导轨承载对所述致动器或每个致动器提供电力和驱动信号的线缆。
15.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述导轨具有超过3m的长度。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述导轨具有超过6m的长度。
全文摘要
用于发射声音信号的设备，包括延伸的金属导轨(6)，其相对于在适于使从所述导轨到所述表面的振动传输最小化的配件(5，26)上的结构表面安装，所述导轨具有耦接到其上的音频致动器(8)，以引起在垂直于所述表面方向上的所述导轨的振动；以及用于向所述致动器提供音频驱动信号的部件。
文档编号H04R27/00GK103190159SQ201180042506
公开日2013年7月3日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年7月2日
发明者K·普拉加帕蒂, B·D·史密斯 申请人:Feonic公共有限公司