專利名稱：全音頻揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于揚(yáng)聲器領(lǐng)域，具體涉及的是一種全音頻揚(yáng)聲器。
目前的揚(yáng)聲器技術(shù)中，有傳統(tǒng)揚(yáng)聲器和平面揚(yáng)聲器兩大分支。傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)是使振膜作為一個剛性的整體進(jìn)行活塞式運(yùn)動，其典型結(jié)構(gòu)如

圖1所示，其原理如下使電動式揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動的力，為磁場對載流導(dǎo)體的作用力，其大小由公式F=Bli決定，式中B為磁隙中的磁感應(yīng)密度，i為流經(jīng)音圈的電流，l為音圈導(dǎo)線的長度，F(xiàn)為磁場對音圈的作用力，音圈在磁場中的受力方向由左手定則決定，當(dāng)流經(jīng)音圈的電流強(qiáng)度和方向均隨時間不斷變化時，電動力F也隨著電流強(qiáng)度和方向的變化而變化，音圈就在空氣隙中來回振動，并帶動與之相聯(lián)結(jié)的紙盆產(chǎn)生活塞式振動，從而向周圍空氣輻射聲波。傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的缺點(diǎn)在于它需要多個揚(yáng)聲器單元、一個笨重的木箱和一套復(fù)雜的分頻系統(tǒng)，指向性隨頻率上升而不斷尖銳；聲場中存在許多由于干涉引起的抵消或迭加，室內(nèi)聲場很不均勻；且因振幅大而存在非線性失真；由于是點(diǎn)聲源，聲壓級是距離平方的函數(shù)，衰減太快。
平面揚(yáng)聲器于1997年問世，是八十年來對傳統(tǒng)揚(yáng)聲器活塞式振動工作原理的首次重大革命，其典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由框架1、音板2和高頻驅(qū)動器3組成，高頻驅(qū)動器3頂部的耦合片粘結(jié)在音板2上，底部凌空。平面揚(yáng)聲器的振動發(fā)聲方式和弦樂器一樣，都是分布模式振動，其基本工作原理如下平面揚(yáng)聲器技術(shù)完全放棄了活塞運(yùn)動，用一塊整個表面幾乎是隨機(jī)振動的剛性平板來取而代之，在其受到激勵以后，音板上每一個面積元都能作相互獨(dú)立的無規(guī)振動，可以將整塊音板視為一個由微型揚(yáng)聲器組成的列陣，每個微型揚(yáng)聲器單元都參與振幅極微小的彎曲振動，輻射各不相關(guān)的聲信號，最后合成在一起，宏觀上形成一個完整的聲學(xué)輸出。聲波產(chǎn)生互相干涉的前提條件是兩列聲波的頻率相等且相位差恒定，由于在平面揚(yáng)聲器中，各點(diǎn)所作的是相位與振幅各不相同的隨機(jī)振動，就徹底破壞了聲波的干涉條件，故無論音板面積多大，其面上各點(diǎn)發(fā)出的聲波不會因相互干涉而抵消，高頻上限都做到很高，揚(yáng)聲器的指向特性也不再受到振膜的尺寸限制。平面揚(yáng)聲器技術(shù)的主要特點(diǎn)如下(1)其高音特性與指向特性不受振膜尺寸限制，不需要高音單元，也不要分頻器；(2)正反面輻射互不相干的聲波，不需要箱體，消除了箱振與木板染色，產(chǎn)品可做得既薄又輕；(3)聲壓隨距離的變化接近于線性關(guān)系，與聲壓與距離的關(guān)系遵循“平方反比定律”的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相比，其聲能可以傳播得更遠(yuǎn)；(4)中頻段只有微米級的振幅，激勵器線圈的位移極小，決不會出現(xiàn)因線圈跑出氣隙勻強(qiáng)磁場區(qū)或彈性元件超出其線性彈性范圍而造成失真的現(xiàn)象；(5)其聲音在房間內(nèi)的分布非常均勻；(6)音質(zhì)好，空間深度和瞬態(tài)響應(yīng)好，與普通揚(yáng)聲器互換性好等等?？梢?，平面揚(yáng)聲器消除了傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的缺點(diǎn)，但由于板振動的低階簡正模式太少而難以發(fā)出低音，低頻下限偏高，目前平面揚(yáng)聲器的國際水平只能把低頻下限做到70赫茲左右，由此造成應(yīng)用上的局限性。
本發(fā)明的目的主要在于針對現(xiàn)有平面揚(yáng)聲器存在的低頻下限偏高的缺點(diǎn)，提供一種低音和高音效果均好的全音頻揚(yáng)聲器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括框架、音板和高頻驅(qū)動器，所述框架和音板之間由用順性材料制成的柔性懸掛裝置聯(lián)接起來，三者共同形成密封箱體，高頻驅(qū)動器頂部的耦合片粘結(jié)在音板上，底部凌空，在箱體內(nèi)還設(shè)有低頻驅(qū)動器，低頻驅(qū)動器的底部直接固定在框架上，頂部的耦合片粘結(jié)在音板上。本發(fā)明的原理如下電信號進(jìn)入本發(fā)明的全音頻揚(yáng)聲器后分為兩路，一路直接進(jìn)入低頻驅(qū)動器，另一路可串接一個高通濾波器后接到高頻驅(qū)動器上，低頻時，整個揚(yáng)聲器處于順性控制區(qū)，由于柔性懸掛裝置的高順性，在低頻驅(qū)動器的推動下音板作活塞運(yùn)動，情況和傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相似，低頻下限可以做到20赫茲左右，為了限制活塞振動的頻率范圍，應(yīng)該使耦合片驅(qū)動位置避開音板對稱模式一次分割振動的節(jié)線位置。當(dāng)頻率升高后，整個揚(yáng)聲器逐漸進(jìn)入質(zhì)量控制區(qū)，由于振動系統(tǒng)等效總質(zhì)量較大，使得從低頻高端例如150Hz左右開始，音板就無法繼續(xù)維持活塞運(yùn)動，而會產(chǎn)生較多的分割振動，并由此進(jìn)入多模態(tài)分布振動。在更高頻率時，高頻驅(qū)動器在音板中激發(fā)的彎曲波就占據(jù)主導(dǎo)地位，此時揚(yáng)聲器的工作狀態(tài)就與平面揚(yáng)聲器基本相同。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明的全音頻揚(yáng)聲器是采用混合振動的方式工作的，它把活塞輻射與分布振動輻射相結(jié)合，并可自動切換，在低頻時以活塞運(yùn)動為主，以類似于傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的方式工作，中高頻時則以分布振動為主，以類似于平面揚(yáng)聲器的方式工作，本發(fā)明的全音頻揚(yáng)聲器可將低頻下限頻率降低至20赫茲左右，完全改變了平面揚(yáng)聲器無法發(fā)出低頻的缺點(diǎn)，而且提高了靈敏度，改善了頻響均勻性，真正可以用于全音頻重放，并達(dá)到高保真揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲學(xué)要求，其應(yīng)用領(lǐng)域比傳統(tǒng)揚(yáng)聲器和平面揚(yáng)聲器都更為寬廣。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的典型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有平面揚(yáng)聲器的典型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明中一種低頻驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是發(fā)明中另一種低頻驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖3所示，實(shí)施例一的全音頻揚(yáng)聲器包括框架8、音板5、高頻驅(qū)動器6和低頻驅(qū)動器7，音板5為一整塊，它和框架8之間由柔性懸掛裝置4粘結(jié)起來，三者共同形成密封箱體，以防止低頻時的聲短路，柔性懸掛裝置4用橡膠此高順性材料制作，高頻驅(qū)動器6和低頻驅(qū)動器7位于此密封箱體內(nèi)，高頻驅(qū)動器6頂部的耦合片粘結(jié)在音板5上，底部凌空，低頻驅(qū)動器7的底部直接粘結(jié)在框架上8，頂部的耦合片粘結(jié)在音板5上。
本發(fā)明中的音板可以由在幾何形狀上互相吻合的兩塊音板構(gòu)成，兩塊音板間留有空隙，并由順性材料聯(lián)接成一個整體，兩塊音板中一塊為低音音板，一塊為高音音板，實(shí)施二即屬于這種情況。如圖4所示，實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同之處在于其音板是由在幾何形狀上互相吻合的內(nèi)、外兩塊音板構(gòu)成，兩塊音板間留有空隙，并由高順性材料橡膠9粘接成一個整體，其中內(nèi)音板為低音音板52，低頻驅(qū)動器7頂部的耦合片粘結(jié)在低音音板52上，底部粘結(jié)在框架上8，外音板為高音音板51，高頻驅(qū)動器6頂部的耦合片粘結(jié)在高音音板51上，底部凌空。雖然從理論上講，內(nèi)外兩塊音板都可以用作高音音板或低音音板，但實(shí)際上，把內(nèi)音板用作低音音板，外音板用作高音音板，會大幅度降低工藝實(shí)施難度。
如圖5所示，實(shí)施例三與實(shí)施例一的不同之處在于其音板是由兩塊獨(dú)立的音板構(gòu)成，一塊為低音音板52，一塊為高音音板51，低音音板52與框架8用橡膠制作的柔性懸掛裝置4粘結(jié)在一起，而高音音板51與框架8用海綿膠制作的柔性懸掛裝置4粘結(jié)在一起。
本發(fā)明中，順性材料有高順性材料如橡膠，有一般順性材料如海綿膠，在一般情況下低音音板的聯(lián)結(jié)采用高順性材料，而高音音板可以采用一般順性材料聯(lián)結(jié)。
本發(fā)明中，低頻驅(qū)動器可以有一個、兩個或多個，高頻驅(qū)動器也可以有一個、兩個或多個。低頻驅(qū)動器與音板之間的耦合點(diǎn)選擇原則是要使耦合點(diǎn)處于波腹密集區(qū)，并使各耦合點(diǎn)相對于音板中心對稱分布，以利于低頻區(qū)產(chǎn)生均勻的活塞運(yùn)動。高頻換能器與音板之間耦合點(diǎn)的選擇原則是要使耦合點(diǎn)處于波節(jié)密集區(qū)，各耦合點(diǎn)相對于音板中心的偏離度在10％到35％之間，具體隨音板的材料種類、形狀及尺寸而異。
本發(fā)明中的低頻或高頻驅(qū)動器，可以是壓電驅(qū)動器、電磁驅(qū)動器、電動驅(qū)動器、磁致伸縮驅(qū)動器，等等，其中最好采用電動驅(qū)動器。由于現(xiàn)有的平面揚(yáng)聲器采用的均是高頻驅(qū)動器，現(xiàn)介紹兩種電動低頻驅(qū)動器如下一種是本公司已申請專利的外磁式低頻大功率驅(qū)動器，如圖6所示，它包括磁路組件、音圈11、彈性片10和耦合片12，前述磁路組件由磁鐵14、場芯柱15和導(dǎo)磁片13組成，三者共同構(gòu)成磁回路，場芯柱15由芯柱和端面構(gòu)成，其芯柱伸入環(huán)形的磁鐵14和導(dǎo)磁片13的環(huán)內(nèi)，磁鐵14位于場芯柱15的端面和導(dǎo)磁片13之間，并與兩者粘接在一起。在場芯柱15的芯柱和導(dǎo)磁片13之間形成磁路氣隙，音圈11粘接在耦合片12上并伸入磁路氣隙中。彈性片10由彈簧鋼制成，其內(nèi)圈粘接在導(dǎo)磁片13上，外圈用螺栓緊固件固定在耦合片12上，這樣磁路組件通過彈性片10與耦合片12彈性連接。當(dāng)音頻電流流過音圈11時，磁路組件與音圈11之間可以進(jìn)行左右相對運(yùn)動，這種運(yùn)動通過耦合片12激勵與之相粘合的音板而發(fā)聲。
另一種是本公司已申請專利的雙氣隙驅(qū)動器，如圖7所示，它包括磁路組件、音圈22、彈性片18和耦合片19。磁路組件由磁鐵21、導(dǎo)磁套16和導(dǎo)磁板17組成，三者構(gòu)成磁回路，導(dǎo)磁套16的一端粘接在耦合片19上，環(huán)形的磁鐵21和導(dǎo)磁板17位于導(dǎo)磁套16內(nèi)，磁鐵21位于兩塊導(dǎo)磁板17之間并與它們粘接在一起。彈性片18由彈簧鋼制成，設(shè)有兩塊，分別位于兩塊導(dǎo)磁板17的外側(cè)，并在上下端與導(dǎo)磁套16粘接在一起。磁鐵21和導(dǎo)磁板17由位于環(huán)內(nèi)的絕緣內(nèi)芯20支撐，絕緣內(nèi)芯20的兩端面與兩彈性片18粘接在一起，這樣由磁鐵21和導(dǎo)磁板17組成的組件通過彈性片18與導(dǎo)磁套16形成彈性耦合。音圈22位于導(dǎo)磁套16內(nèi)，粘接在絕緣支撐件上，音圈22上串聯(lián)有兩段繞線部分，它們處于導(dǎo)磁套16和兩塊導(dǎo)磁板17形成的磁路雙氣隙中。當(dāng)音圈22中通過音頻電流時，磁路組件與音圈22之間可以進(jìn)行相對運(yùn)動，這種運(yùn)動通過耦合片19激勵與之相粘合的音板而發(fā)聲。
權(quán)利要求
1．一種全音頻揚(yáng)聲器，包括框架、音板和高頻驅(qū)動器，高頻驅(qū)動器頂部的耦合片粘結(jié)在音板上，底部凌空，其特征在于所述框架和音板之間由用順性材料制成的柔性懸掛裝置聯(lián)接起來，三者共同形成密封箱體，在箱體內(nèi)還設(shè)有低頻驅(qū)動器，低頻驅(qū)動器的底部直接固定在框架上，頂部的耦合片粘結(jié)在音板上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述音板為一整塊。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述音板由在幾何形狀上互相吻合的兩塊音板構(gòu)成，兩塊音板間留有空隙，并由順性材料聯(lián)接成一個整體，兩塊音板中一塊為低音音板，一塊為高音音板。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述音板由內(nèi)、外兩塊音板構(gòu)成，內(nèi)音板為低音音板，外音板為高音音板。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述音板由兩塊獨(dú)立的音板構(gòu)成，一塊為低音音板，一塊為高音音板，兩塊音板分別與框架用順性材料制成的柔性懸掛裝置聯(lián)接起來。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述低頻驅(qū)動器為一個、兩個或多個；高頻驅(qū)動器為一個、兩個或多個。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述低頻驅(qū)動器與音板之間的耦合點(diǎn)處于波腹密集區(qū)，各耦合點(diǎn)相對于音板中心呈對稱分布；高頻換能器與音板之間的耦合點(diǎn)處于波節(jié)密集區(qū)，各耦合點(diǎn)相對于音板中心的偏離度在10％至35％之間。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述驅(qū)動器選自壓電驅(qū)動器、電磁驅(qū)動器、電動驅(qū)動器、磁致伸縮驅(qū)動器。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的全音頻揚(yáng)聲器，其特征在于所述驅(qū)動器最好為電動驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明為一種全音頻揚(yáng)聲器,包括框架、音板、高頻驅(qū)動器和低頻驅(qū)動器,框架和音板之間由用順性材料制作的柔性懸掛裝置聯(lián)接起來,三者共同形成密封箱體,高頻驅(qū)動器頂部的耦合片粘結(jié)在音板上,底部凌空,低頻驅(qū)動器的底部直接固定在框架上,頂部的耦合片粘結(jié)在音板上。本發(fā)明的全音頻揚(yáng)聲器可將低頻下限頻率降低至20赫茲左右,完全改變了平面揚(yáng)聲器無法發(fā)出低頻的缺點(diǎn),而且提高了靈敏度,改善了頻響均勻性,真正可以用于全音頻重放,并達(dá)到高保真揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲學(xué)要求。
文檔編號H04R5/02GK1301128SQ01102728
公開日2001年6月27日 申請日期2001年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月5日
發(fā)明者董校庭 申請人:深圳東原電子有限公司