基于TRIZ理論的等離子音響設計

魏勇 鄒鳳 劉春蘭 趙嫦欣

【摘要】為解決傳統(tǒng)音響音質(zhì)低的問題，引入現(xiàn)代TRIZ創(chuàng)新理論中的矛盾矩陣方法，在傳統(tǒng)音響的基礎上設計一款高音質(zhì)的等離子音響，實踐證明，通過學習TRIZ及遵循它的規(guī)則，能高效且創(chuàng)造性地解決發(fā)明創(chuàng)造中所遇到的問題。

【關鍵詞】TRIZ；音響；設計；矛盾矩陣

發(fā)明問題解決理論，俄文縮寫為TRIZ，由蘇聯(lián)工程師、科學家根里奇·阿奇舒勒于1956年創(chuàng)立。他分析了數(shù)以萬計的包含不同領域最為有效和創(chuàng)新解決方案的專利，揭示了工程系統(tǒng)的演變客觀趨勢，如今TRIZ已經(jīng)成為企業(yè)工程文化的一部分，它作為一個強而有力的創(chuàng)新方法正在被迅速推廣。

音響在我們的日常生活中使用得非常普遍，幾乎成了必不可少的設備之一，給人類帶來了極大的便利，傳統(tǒng)的音響在用于播放音樂時存在著音質(zhì)低，不能原汁原味的還原音樂的問題。基于此，引入TRIZ創(chuàng)新理論中的矛盾矩陣方法設計一款新型的等離子音響，使其能高度還原音樂。

一、傳統(tǒng)音響的介紹

傳統(tǒng)音響是通過固態(tài)振膜的振動發(fā)聲的，由于振膜有一定的重量，所以音樂在傳遞的過程中會存在頻譜失真的問題，極大地降低了音樂的品質(zhì)。

二、基于矛盾矩陣的新型音響設計

（一）TRIZ中的矛盾矩陣

為了提高TRIZ中40個發(fā)明原理的應用效率，阿奇舒勒提出了一個39行×39列的矛盾矩陣，每行每列的表頭包含39個通用工程參數(shù)中一個參數(shù)，豎列中的參數(shù)為欲改善參數(shù)，橫行中的參數(shù)為被惡化的參數(shù)，矛盾是由這兩者的交叉單元來表示，每一個單元中都有幾個數(shù)字，也就是40個發(fā)明原理的編號，并通過這些編號所對應的原理來解決矛盾。

（二）音響的技術矛盾分析

通過TRIZ因果鏈分析可以得到傳統(tǒng)音響中存在矛盾的問題如下。

將表1中的矛盾問題轉(zhuǎn)化成相應的技術矛盾如下。

如果去掉振膜，由振膜質(zhì)量導致的失真問題解決了，音樂的音質(zhì)得到提高，但同時沒有了振膜的振動，音響無法發(fā)聲。

上述問題涉及到兩個矛盾參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善的參數(shù)是物體產(chǎn)生的有害因素，惡化參數(shù)是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，由此可列出矛盾矩陣如表2。

由表2所示矛盾矩陣可獲得發(fā)明原理如下：27廉價替代品（A.使用低成本的物體代替昂貴的物體 B.用一次性物品）；35物理化學狀態(tài)變化（A.改變物態(tài) B.改變濃度或密度 C.改變?nèi)岫龋?9惰性環(huán)境（A.用惰性環(huán)境代替通常環(huán)境 B.使用真空環(huán)境）；40復合材料（A.用復合材料代替均質(zhì)材料）。

根據(jù)項目的實際情況可采用原理27和35中的提示：用廉價且質(zhì)量輕的空氣（氣態(tài)）代替固態(tài)的振膜設計一款等離子音響，通過高壓電電離空氣，使空氣轉(zhuǎn)化為等離子態(tài)，等離子空氣在電與磁的作用下振動直接發(fā)聲，此時由于省掉了容易產(chǎn)生失真的振膜振動，聲音被無失真還原，音響的音質(zhì)得到了提高。

三、結(jié)論

利用TRIZ工具設計一個音質(zhì)高的新型音響的具體解決方案如下：用廉價且質(zhì)量輕的空氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)音響的固態(tài)振膜設計一款等離子音響，其組成包括：音樂輸入端、電源模塊、調(diào)頻功率驅(qū)動模塊、音樂產(chǎn)生終端、機箱外殼；其工作原理是通過音樂輸入端輸入音頻信號（本質(zhì)是電信號），電信號經(jīng)變壓回路放大電壓后在電極針（音樂產(chǎn)生終端）處產(chǎn)生高壓電弧，此時高壓電弧頻率與音頻信號頻率一致，高壓電弧電離空氣形成等離子態(tài)的空氣，并驅(qū)動等離子態(tài)的空氣隨音頻信號的頻率振動，從而也使的周圍未被電離的空氣隨音頻信號的頻率振動而產(chǎn)生聲音。

對于個人或者項目團隊，可以通過學習TRIZ及遵循它的規(guī)則，達到加快操作性的解決問題的目的。

參考文獻

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[3]唐雅莉.基于TRIZ的綠色產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究[D].西安：陜西科技大學，2017.

作者簡介：魏勇（1987.06—），男，漢族，內(nèi)蒙包頭人，博士，講師，研究方向：光纖傳感、大學生創(chuàng)新教育；鄒鳳（1996.02—），女，漢族，重慶人；劉春蘭（1989.03—），女，漢族，四川人，碩士，助理實驗師，研究方向：光纖傳感；趙嫦欣（1991.03—），女，漢族，黑龍江拜泉人，碩士，助理實驗員，研究方向：光纖傳感。