專利名稱：電聲變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容式電聲變換器，它具有一個(gè)基本上剛性的電極和一個(gè)成薄膜形狀的柔性電極以及可能有的諧振器件，其中在電極中心區(qū)內(nèi)，薄膜與剛性電極之間的距離要比在邊緣區(qū)域內(nèi)的距離小。
這樣的變換器例如由WO82/00745A1公開了，其中剛性電極在靠近薄膜的那一側(cè)成凸起形狀，由此在薄膜和剛性電極之間獲得了作用范圍互不相同的距離。剛性電極只被幾個(gè)鉤子固定在絕緣殼體的上部區(qū)域內(nèi)。在鉤子之間，空氣可以流入成型于固定薄膜后的間隙內(nèi)，由此可以使麥克風(fēng)的特性曲線且尤其是方向特性曲線適應(yīng)于理想值。
另一種具有薄膜和剛性電極的變換器由US4,796,725A公開了。為了能夠在超聲波范圍內(nèi)工作，薄膜被套到凸電極上并且通過施加帶重疊交流電壓的直流電壓而一方面將其剛好抬離電極，另一方面使其轉(zhuǎn)入相應(yīng)的高頻振蕩中。除了由此形成的振蕩方式外，薄膜仍然保持與電極相同的距離或者它在中心具有比在薄膜總在此被張緊的邊緣略大的間距。
一個(gè)結(jié)構(gòu)完全不同的變換器被設(shè)計(jì)成水聽器形式并且由SU1784111A3公開了這種變換器，其中能振蕩的電極由圓頂型聚四氟乙烯薄板構(gòu)成，薄板邊緣在剛性電極外自由貼靠在殼體突起上，其頂點(diǎn)在一個(gè)螺帽蓋上。通過轉(zhuǎn)動(dòng)，聚四氟乙烯圓頂薄板的高度因彈性變形而改變，從而可以使水聽器的反射特性曲線適應(yīng)于理想值。
本發(fā)明所研究的電容式變換器主要由一個(gè)剛性電極、一個(gè)與剛性電極間隔固定的柔性電極構(gòu)成，在將變換器用作麥克風(fēng)時(shí)，所述柔性電極被所出現(xiàn)的聲波振蕩，由此由兩個(gè)電極形成的電容器的電容就改變了，這通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和加強(qiáng)而使變換器更加完備。
此外，柔性電極可以由塑料構(gòu)成并且涂覆有導(dǎo)電材料(或許是金)，根據(jù)電荷加載方式，剛性電極可以由導(dǎo)電的或絕緣的且?guī)扛草d流子或?qū)щ娡繉踊驅(qū)щ妼拥牟牧蠘?gòu)成。接觸可以通過許多種方式實(shí)現(xiàn)，而且這不是本發(fā)明的內(nèi)容。
在這樣的變換器中，或是施加外電壓(真正的電容原理)，或是把載流子永久涂覆在其中一個(gè)電極上(駐極體原理)?？梢酝ㄟ^改變電極間距和/或通過改變施加電壓(在駐極體原理中，通過改變電荷)來影響變換器的靈敏度。另外，提高電壓或剛性電極(在其靜止位置上)將導(dǎo)致靈敏度的提高(在被用作麥克風(fēng)時(shí)，它被定義為輸出電壓與聲壓之比)。
這樣的變換器令人滿意地工作并且與其中薄膜帶線圈的電動(dòng)態(tài)變換器相比而有許多優(yōu)點(diǎn)，即由于形成柔性電極的薄膜質(zhì)量很小，所以它們可以轉(zhuǎn)換很高頻的聲波。
但是，這些變換器是有缺陷的，其中所述缺陷源于電壓或靈敏度的局限性(在可加電荷的駐極體原理中)和遵守電極最小間距，這是因?yàn)樗鲭姾稍陔姌O間產(chǎn)生引力，尤其是當(dāng)薄膜有較大偏移的時(shí)候，這可能導(dǎo)致薄膜如此近地靠近剛性電極，即引力超過彈性恢復(fù)力，以至薄膜通過一個(gè)較小的或較大的區(qū)域長期貼靠著剛性電極，由此當(dāng)然完全不能預(yù)料到在其余區(qū)域內(nèi)的震動(dòng)情況并且不能限定且因而不能利用變換器特性曲線。
由于提高所加電壓對變換器特性曲線有很好影響并因而提高了靈敏度或在變換器參數(shù)此外相同的情況下增強(qiáng)了輸出信號，所以人們竭力謀求，和所加電壓一起升高到就象它看起來怎樣都是合理的，或者縮小平行電極之間距離，這當(dāng)然造成明顯比使用者所希望的更頻繁地出現(xiàn)薄膜固定問題。
這樣的變換器且尤其是駐極體麥克風(fēng)的頻率特性曲線受諧振器件及其邊緣界限的極大影響。諧振器件平行于這兩個(gè)電極并且普遍地由一個(gè)金屬箔構(gòu)成，所述金屬箔明顯比薄膜厚并且具有孔以便透過聲音并同時(shí)施加影響。這個(gè)諧振器件被一個(gè)環(huán)固定在變換器膜盒(變換器殼體)中，所述環(huán)的高度同樣影響變換器特性曲線。
在探索提高膜盒靈敏度的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，可以通過以下措施明顯提高靈敏度，即在常見的大致成圓形的電極中，使薄膜成錐形或截錐形地變形。這種設(shè)計(jì)方案出人意料地解決了上述問題。另外，剛性電極可以成平面狀或弧形，薄膜可以彈性、部分彈性或塑性地變形。
在本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在剛性電極中心區(qū)內(nèi)，可以是一體地形成了一個(gè)至少大致成圓形的突起，柔性電極就貼靠如粘貼在所述突起上。在駐極體麥克風(fēng)的情況下，這個(gè)中心區(qū)最好沒有載流子。
在本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在諧振器件中心區(qū)內(nèi)，可以是一體地形成了一個(gè)對準(zhǔn)薄膜的且至少大致成圓形的突起。在這種情況下，薄膜粘附在突起上以確保它沒有被吸引向剛性電極并且在反電荷影響下被粘附在那里。
通過把電極集中在薄膜中心區(qū)內(nèi)(中心區(qū))的措施，實(shí)際上出人意料地實(shí)現(xiàn)了膜盒靈敏度的明顯提高，而且沒有出現(xiàn)不希望的柔性電極粘附在剛性電極上。令人驚喜地發(fā)現(xiàn)了，在低音區(qū)內(nèi)提高了特性曲線，從而與現(xiàn)有技術(shù)的變換器相比，變換器線性在低音區(qū)內(nèi)更寬廣。
在本發(fā)明第一變形實(shí)施例中，柔性電極(薄膜)最好被壓在突起上，突起最好通過被安裝或設(shè)置在諧振器件中心的內(nèi)接頭被固定住，所述內(nèi)接頭在諧振器件彈性變形的情況下把柔性電極壓在突起上。
以下，結(jié)合附圖
來詳細(xì)說明本發(fā)明，所述附圖由一張圖構(gòu)成，其中該圖表示出本發(fā)明變換器一個(gè)實(shí)施例的截面。
在所示實(shí)施例中，整體用10表示的且基于電容器原理的電聲變換器具有一個(gè)殼體5，一個(gè)剛性電極8、一個(gè)帶涂層的且通過墊圈6與剛性電極間隔開的張緊薄膜7借助薄膜環(huán)被固定在所述殼體內(nèi)，其中薄膜起到了對應(yīng)電極的作用。
在薄膜7的前端，設(shè)置了一個(gè)諧振器件4，它被一個(gè)定位環(huán)2固定住并在所示實(shí)施例中通過彎卷殼體5的邊緣而被固定住。
根據(jù)本發(fā)明，剛性電極8在其中心區(qū)內(nèi)具有一個(gè)大致成圓柱形的突起9，薄膜借助內(nèi)接頭3被壓在所述突起上。所述壓力來源于諧振器件4的彈性變形，內(nèi)接頭3通過把突起插入諧振器件的中心孔內(nèi)而被固定在所述諧振器件上。
在這兩個(gè)電極之間的墊圈6的一般高度約為60μm的情況下，圓柱形突起9具有約20μm的高度，這就足以把膜盒靈敏度提高3dB(分貝)并因而可靠地避免了薄膜7粘附在剛性電極8上。
當(dāng)根據(jù)駐極體原理的電聲變換器工作并且此外剛性電極8帶電時(shí)，圓柱形突起9最好始終不帶電，但載流子一直達(dá)到突起附近。當(dāng)薄膜7帶電時(shí)，靠在突起9上的薄膜區(qū)域可以不帶電，這是有利的。
從圖中可以看到在剛性電極8上的孔，所述孔防止薄膜在氣墊上震動(dòng)，而該圖沒有畫出在諧振器件上的通孔。由于它是屬于現(xiàn)有技術(shù)的部件，所以繼續(xù)在說明書描述這個(gè)細(xì)節(jié)看起來是沒有必要的。
作為材料，所有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)地被用于生產(chǎn)基于電容器原理的電聲變換器的材料都可以使用，內(nèi)接頭3可以由塑料如ABS(丁腈苯-乙烯共聚物)構(gòu)成。本發(fā)明不影響電極接觸并且在這里不需要描述電極接觸。
雖然附圖所示的尺寸或關(guān)系不被視為是按比例畫出的，但有利地強(qiáng)調(diào)指出了，內(nèi)接頭3具有明顯大于突起9的直徑(最好是至少大10％，更好地是至少大20％)，其外邊緣明顯是圓形的(圓形半徑最好至少等于1毫米)，這在突起9中是沒有意義的。突起9(具有等于電極直徑的5％-15％的典型直徑)還應(yīng)該具有成圓柱形或至少類似圓柱形的外表面，以確保薄膜7剛好在徑向上在突起9的前端面外地具有離剛性電極8比較大的間距。
本發(fā)明不局限于所示實(shí)施例，而是可以按照各種方式改變本發(fā)明。因此，薄膜7與諧振器件4之間的墊塊可以成其它形狀(如環(huán)形)并通過其它方式如粘接被固定住。薄膜7可以直接粘在突起9上或者與突起焊接(超聲波焊)在一起。另外，在遠(yuǎn)離突起的薄膜側(cè)上可以安裝加強(qiáng)片或加強(qiáng)環(huán)。通常，電極和諧振器件至少大致成圓形，而對于特殊用途來說，也可以設(shè)想出非圓形的形狀。
也可以通過相應(yīng)地設(shè)計(jì)對準(zhǔn)薄膜的剛性電極表面而加強(qiáng)或減弱偏離平行設(shè)置電極情況的程度并因而進(jìn)一步影響變換器特性曲線并使其適應(yīng)于各種要求。如此使薄膜變形也是可行的，即薄膜至少可以部分地塑性變形，由此可以影響變換器特性曲線。
權(quán)利要求
1．一種電容式電聲變換器，它具有一個(gè)基本上剛性的電極(8)和一個(gè)成薄膜(7)形狀的柔性電極以及一個(gè)可能有的諧振器件(4)，其中在電極(8,7)中心區(qū)內(nèi)，在薄膜(7)和剛性電極(8)之間的距離比在邊緣區(qū)域內(nèi)的距離小，其特征在于，薄膜象錐形或截錐形那樣變形。
2．如權(quán)利要求1所述的變換器，其特征在于，剛性電極(8)在其中心區(qū)內(nèi)具有一個(gè)至少大致成圓柱形的突起(9)，薄膜(7)貼靠在該突起上。
3．如權(quán)利要求1或2所述的變換器，其特征在于，在諧振器件(4)和薄膜(7)之間設(shè)有一個(gè)墊塊。
4．如權(quán)利要求3所述的變換器，其特征在于，墊塊成內(nèi)接頭形式，它被固定在諧振器件(4)上。
5．如權(quán)利要求1或2所述的變換器，其特征在于，薄膜(7)被固定在如被粘接在突起(9)上。
6．如權(quán)利要求6所述的變換器，其特征在于，薄膜(7)在遠(yuǎn)離突起(9)的那側(cè)上具有一個(gè)加強(qiáng)片或一個(gè)加強(qiáng)環(huán)。
7．如權(quán)利要求1所述的變換器，其特征在于，諧振器件(4)在薄膜側(cè)具有一個(gè)起墊塊作用的增厚部或隆起，薄膜(7)貼靠如粘貼在該增厚部或隆起上。
8．如前述權(quán)利要求之一所述的變換器，其特征在于，接受載流子的電極的中心區(qū)沒有載流子。
9．如前述權(quán)利要求之一所述的變換器，其特征在于，與薄膜(7)相反的剛性電極(8)的上表面具有至少一個(gè)錐形部。
10．如前述權(quán)利要求之一所述的變換器，其特征在于，與薄膜(7)相反的剛性電極(8)的上表面具有至少一個(gè)球形部。
11．如前述權(quán)利要求之一所述的變換器，其特征在于，薄膜(7)純粹地彈性變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容式電聲變換器,它具有一個(gè)基本上剛性的電極(8)和一個(gè)成薄膜(7)形狀的柔性電極以及可能有諧振器件(4),其中在電極(8,7)中心區(qū)內(nèi),在薄膜(7)和剛性電極(8)之間的距離比在邊緣區(qū)域內(nèi)的距離小。本發(fā)明的特征是,薄膜象錐形或截錐形那樣變形。在一個(gè)優(yōu)選變形方案中,剛性電極(8)在其中心區(qū)內(nèi)具有一個(gè)至少大致成圓柱形的突起(9),所述薄膜(7)貼靠在該突起上,例如它通過一個(gè)被固定在諧振器件(4)上的內(nèi)接頭(3)被壓在該突起上。
文檔編號H04R19/00GK1320008SQ0110172
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月27日
發(fā)明者理查德·巴爾納特 申請人:Akg聲學(xué)有限公司