專利名稱：電－聲轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電-聲轉(zhuǎn)換器以及包括該轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器組件，該轉(zhuǎn)換器適于和用不透空氣的構(gòu)件或織物封閉的密封聲音端口一起使用。根據(jù)本發(fā)明的電-聲轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器組件包含第一和第二氣流通道，從而給轉(zhuǎn)換器外殼的內(nèi)腔提供必要的靜壓補償。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的電-聲轉(zhuǎn)換器中，有兩個獨立的腔，通常稱為前、后容積，來自外界的聲音被傳送到其中之一-或其中產(chǎn)生的聲音被傳送到外界。通常通過在前容積和后容積之間的開口或孔來提供靜壓補償。該孔提供在前和后容積內(nèi)部之間的氣流通道，從而維持可偏轉(zhuǎn)隔膜兩側(cè)的靜壓差基本是零。該開口或氣流通道實際直徑非常小，從而防止以遠高于DC電平的頻率而變化的壓強在前和后容積之間通過。因此，該開口僅用于內(nèi)部空間或后容積的壓強均衡，而不通過聲音端口和外界直接連接。此種類型的轉(zhuǎn)換器在USA4450930中公開了。

發(fā)明內(nèi)容
在轉(zhuǎn)換器的聲音端口被不透空氣的部件閉塞(block)的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)獨立于聲音端口在兩個內(nèi)部空間都提供壓強均衡是有利的。
因此，在第一方面，本發(fā)明涉及包括轉(zhuǎn)換器外殼的電-聲轉(zhuǎn)換器，具有內(nèi)部空間，并包括-聲音端口，適于在內(nèi)部空間以及外界之間傳送聲音，-可偏轉(zhuǎn)隔膜，響應(yīng)接收的聲音或適于產(chǎn)生聲音，該隔膜將內(nèi)部空間分為第一和第二獨立的腔，以及-第一和第二氣流通道，適于促進通過該通道在外界和第一以及第二腔之間的氣流傳輸。
在這方面，提供氣流通道用于例如，當轉(zhuǎn)換器經(jīng)歷環(huán)境壓強的變化時，例如由于它的海拔高度變化(在電梯、飛機等上移動)，希望腔的空氣壓強均衡。然而，通常不希望從內(nèi)部泄漏任何聲音到外部或從外部通過第一和第二氣流通道泄漏任何聲音到隔膜。這樣的一個理由可從以下情形看出，當轉(zhuǎn)換器用于諸如助聽器的通信裝置中時，來自轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi)部的泄漏的聲壓會導致到該通信裝置麥克風的干擾反饋信號。
這種類型的氣流通道，正如在下面進一步說明的一樣，可以具有多種形狀和尺寸中的任何一種。
在一個實施例中，第一氣流通道促進(facilitate)第一腔和外界之間的氣流傳輸，而第二氣流通道促進了第二腔和外界之間的氣流傳輸。
在此情形中，可以通過各個通道的尺寸獨立控制流入或流出各個腔的氣流。同樣，可以相互獨立地決定腔的位置，以允許獨立控制各個通道的聲音特性。可以相對于例如在有關(guān)腔內(nèi)的聲壓來最佳地確定該位置，從而能夠選擇最低(可能也基于給定頻率范圍)的位置。
然而在優(yōu)選實施例中，第一氣流通道促進了第一腔和外界之間的氣流傳輸，第二氣流通道促進了第一腔和第二腔之間的氣流傳輸。
這樣做的一個理由是，灰塵或碎屑會污染或阻礙到外界開口的孔。即使在轉(zhuǎn)換器制造期間，會執(zhí)行例如磨光或加工/切削金屬或塑料的操作，這會產(chǎn)生灰塵，這樣甚至會在轉(zhuǎn)換器離開生產(chǎn)工廠之前就引起問題。在轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi)部提供通道之一會減少這一問題。
在一種情形中，可在外殼內(nèi)的任意位置提供第二通道，例如是在隔膜內(nèi)的小孔的形式，諸如直徑在3到100μm之間，例如3到30μm，優(yōu)選地是3到20μm之間的圓孔。
當?shù)谝煌ǖ涝谇缓屯饨缰g延伸時，它優(yōu)選地具有在第一腔內(nèi)的聲壓和第一腔向外界開口處的聲壓之間提供傳遞功能的尺寸，該傳遞功能包括具有在自由場條件下測量，低于100Hz，諸如低于50Hz或低于20Hz的截止頻率的低通濾波器。自然，其他出口也具有這一特性。
這樣，提供了希望的環(huán)境壓強均衡，同時，阻止或?qū)⑼ㄟ^該通道到或來自外部的聲音泄漏限制在低于裝有該電-聲轉(zhuǎn)換器的通信裝置工作頻率范圍的頻率范圍內(nèi)。
在當前的連接中，在朝向外界的氣流通道開口處的聲壓通常是在受控環(huán)境中確定的，例如在距離該開口的預定距離處。根據(jù)本發(fā)明，通過將微型麥克風定位在距離開口處的例如1-10cm的距離對接收器或揚聲器執(zhí)行此種類型的測試，其中轉(zhuǎn)換器以及微型麥克風處于仿真自由場條件中，例如在無回聲測試室或無回聲房間中。通過提供預定電刺激輸入信號給可操作地連接到隔膜的馬達裝置從而激勵該隔膜，而在轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi)部產(chǎn)生預定的聲壓。
在接收器中，可通過閉塞聲音端口從而使得聲音不能透過來進行測試。然后，在接收器外部提供預定的聲壓，使用接收器自身確定通過端口進入接收器的聲壓。
正如希望能對出口的開口選擇在腔內(nèi)部的位置一樣，還希望能確定相對于外界的開口的位置。因此，可在外殼第一預定位置提供該聲音端口，其中一個或兩個氣流通道都促進腔和外界之間的氣流流動，在外殼相對位置提供該通道。這樣，任何存在于或沖擊聲音端口的聲音不會對通道的位置有顯著影響。
在此情形中，該相對位置是和聲音端口完全相對的，或在和提供聲音端口的側(cè)面部分相對的側(cè)面部分上提供通道開口。
在一個實施例中，該轉(zhuǎn)換器進一步包括馬達裝置，用于響應(yīng)電信號偏轉(zhuǎn)隔膜，以及用于提供電信號到偏轉(zhuǎn)裝置的裝置。該馬達裝置是基于動圈操作或基于動銜鐵操作從而提供揚聲器或聲音發(fā)生轉(zhuǎn)換器。用于提供電信號的裝置可以包括數(shù)字或模擬功率放大器或其他信號產(chǎn)生器。
在另一個實施例中，該轉(zhuǎn)換器進一步包括用于提供對應(yīng)隔膜偏轉(zhuǎn)的電信號的裝置，以及用于接收對應(yīng)隔膜偏轉(zhuǎn)的電信號的裝置。這樣，提供了麥克風或聲音檢測轉(zhuǎn)換器。用于接收電信號的裝置可以是放大器和/或用于產(chǎn)生并輸出和檢測的聲音相關(guān)的信號的電路。
在優(yōu)選實施例中，該聲音端口基本上不能透過氣流。這可以通過用聲傳輸部件覆蓋聲音端口來獲得，該部件例如是順應(yīng)性膜，其基本上不能透過氣流。通過選擇該順應(yīng)性膜的適當柔性或可偏轉(zhuǎn)構(gòu)造(fabric)，基本上可以透明方式讓聲音通過該部件傳輸。
該聲音傳輸部件具有碎屑、灰塵、汗或其他液體不能阻塞聲音端口或?qū)嶋H進入轉(zhuǎn)換器內(nèi)部并損害內(nèi)部包含的靈敏部件的優(yōu)點。現(xiàn)有技術(shù)電-聲轉(zhuǎn)換器遇到的問題是，當用不能透過氣流的聲傳輸部件閉塞聲音端口時，腔之一缺乏壓強均衡?，F(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換器通常使用聲音端口進行靜壓補償。然而，由于為兩個腔提供氣流通道，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器中防止這一問題的發(fā)生并解決了這一問題。
應(yīng)當注意到外殼可以包括延伸部分，例如管狀物(stub)，便于將轉(zhuǎn)換器連接并定位到較大組件的其他部件，例如包括該轉(zhuǎn)換器的便攜式通信裝置。對于外殼的腔，聲音端口然后能在該管狀物遠端提供，并在距離遠端的聲音端口的任意位置提供閉塞或密封部件。實際上，可從腔到管狀物的內(nèi)部空間提供通道之一，從而連接兩個腔。
本發(fā)明的第二方面涉及包括如上所述的電聲轉(zhuǎn)換器以及適于在外界和聲音端口之間傳輸聲音的聲音傳輸部件的電聲轉(zhuǎn)換器組件，其中用適于傳輸聲音但基本不能透過氣流的部件阻塞該聲音。
可以因為多種理由提供該聲音傳輸部件，例如傳輸聲音到或傳輸來自該部件另一部分的聲音到聲音端口。該部件能夠可分離地連接到轉(zhuǎn)換器外殼，并在該連接之前或之后提供有閉塞部件。此外，該部件可包括順應(yīng)性膜或隔膜，從而便于轉(zhuǎn)換器相對于該聲音端口的更自由的定位。優(yōu)選地，該部件在閉塞部件和轉(zhuǎn)換器之間是空氣密封的。閉塞部件可位于與連接到轉(zhuǎn)換器一端相對的該部件另一端的位置。
在一個特別適于助聽器應(yīng)用的實施例中，閉塞部件包括蠟(wax)阻隔物或蠟過濾器(fliter)。在其他實施例中，閉塞部件是膜或隔膜?？蛇x的材料可以是金屬、塑料、聚合物、硅樹脂或橡膠。這樣的膜是10-100μm薄膜或聚乙烯、特氟隆箔片。
本發(fā)明的第三方面涉及包括具有一個或多個側(cè)面部分以及內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)換器外殼的轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括-響應(yīng)接收聲音或適于產(chǎn)生聲音的可偏轉(zhuǎn)隔膜，該隔膜將外殼的內(nèi)部空間分成第一和第二獨立的腔，-適于在第一腔和外界之間傳輸聲音的聲音端口，以及-在朝向第一和第二腔之一的第一開口以及朝向外界的第二開口之間延伸的通道，該通道適于促進通過通道在第一和第二腔以及外界之間的氣流傳輸，該通道具有能在第一或第二腔的聲壓以及該通道第二開口處的聲壓之間提供傳遞功能的尺寸，該傳遞功能具有在自由場條件下測量的截止頻率，低于100Hz，例如低于50Hz或低于20Hz。
其中該通道的至少部分在側(cè)面部分延伸，基本上是沿其平面延伸。
側(cè)面部分的平面是與該側(cè)面部分共同延伸的平面。當然，該平面可以是平的，或在任何方向、以任何方式彎曲。
在該連接中，當通道的總軸在該平面內(nèi)時，通道沿平面延伸。這是為了促使通道具有長度長于側(cè)面部分厚度。
通道的部分在側(cè)面部分內(nèi)延伸，并可由定義該側(cè)面部分的材料部分限定。
然后，通道的至少一部分具有彎延形狀，從而能增加通道的長度而不改變轉(zhuǎn)換器的總尺寸。彎延形狀可以是平的彈簧形狀或是蛇狀/正弦曲線形狀。
通道的長度、橫截面以及形狀限定了它的聲學特性。另一種控制通道的聲學特性的方法是，沿通道長度方向在通道上提供一個或多個空腔。這樣的空腔也能影響聲學特性并被用于對通過該通道的聲音提供更有效的(高階)低通濾波。這些空腔通常具有比通道相鄰部分大的橫截面。
通道和/或空腔的橫截面可以是預定的，并可以例如是半圓形或任何特定形狀。
可通過在平面上共同延伸的兩個部件來限定側(cè)面部分，該通道被限定在兩個部件之間。這樣，易于提供通道以及通道的橫截面，因為可通過在部件之一內(nèi)提供凹槽來提供通道。實際上，可在另一部件內(nèi)提供對應(yīng)(形狀和位置)的凸起，從而這兩個部件相互協(xié)作限定通道橫截面。
可用相當?shù)木葋韺嵤_壓、壓花或注模處理，從而可將上述方法實際用于提供具有良好限定的橫截面的較窄的通道。
同樣，為了防止或使得例如灰塵或碎屑難以阻塞通道朝向外界的開口，希望該通道在第二開口處朝向外界時加寬。因此提供轉(zhuǎn)換器朝外的較大的出口開口。
本發(fā)明的第四方面涉及包括上述電-聲轉(zhuǎn)換器或部件的微型助聽器接收器、麥克風或揚聲器。
通常，術(shù)語微型轉(zhuǎn)換器指的是小型或超小型轉(zhuǎn)換器，例如隔膜平面上的范圍小于7.0×5.0mm或低于5.0×4.0mm，例如3.5×3.5mm，或甚至是優(yōu)選地低于3.0×3.0mm?？蛇x的或附加的，微型轉(zhuǎn)換器包括基于轉(zhuǎn)換器部件的所謂的MEMS，它是整個是轉(zhuǎn)換器部件或至少部分通過應(yīng)用微機械系統(tǒng)技術(shù)制造而成。微型轉(zhuǎn)換器部件可以包括諸如硅或砷化鎵半導體材料并結(jié)合諸如氮化硅、多晶硅、二氧化硅以及玻璃等的導電和/或絕緣材料?？蛇x地，微型轉(zhuǎn)換器部件可以僅包括導電材料，例如鋁、銅等，可選的是和諸如玻璃和/或二氧化硅的絕緣材料結(jié)合。
當然，該轉(zhuǎn)換器可被用在諸如移動電話或PDA的大的應(yīng)用中。
本發(fā)明的第五方面涉及電-聲轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換器外殼，該外殼具有內(nèi)部空間，該轉(zhuǎn)換器還包括-適于在內(nèi)部空間和外界之間傳送聲音的聲音端口，-響應(yīng)與接收的聲音或適于產(chǎn)生聲音的可偏轉(zhuǎn)隔膜，以及-適于促進氣流通過它在外界和內(nèi)部空間之間流動的氣流通道，其中該氣流通道包括通過轉(zhuǎn)換器外殼的開口以及覆蓋該開口的多孔部件。
這樣，可由多孔部件而非外殼上的開口來限定氣流通道的特定聲音特性。通常，希望非常小以及良好限定的氣流通道，而在此種類型的外殼中難以提供這種通道。
如上所述，氣流通道具有在外殼內(nèi)部聲壓以及氣流通道朝向外界的開口處的聲壓之間的任何希望的傳遞功能。該傳遞功能可以是具有在自由場條件下測量的截止頻率的低通濾波器功能，該截止頻率低于100Hz，例如低于50Hz，或低于20Hz。
多孔部件可以位于外殼內(nèi)部或在其外表面上。
優(yōu)選地，該多孔部件附加到外殼上，例如通過粘接、焊接、錫焊或箝位。通常，外殼上的所有開口都有多孔部件覆蓋，從而使得該多孔部件能限定氣流通道的聲音特性。
通常，多孔材料具有平行延伸或更為隨機或不受控制的多個孔或通道。這些孔或通道會促進從部件一個表面到另一個表面的氣流傳輸。這些孔或通道在沿其長度可能具有相同的橫截面，或他們的橫截面會變化。
在一個實施例中，該多孔部件包括箔片，該箔片包括位于與開口的氣流連接中的多個通孔。這些孔可以是平行或方向上垂直于箔片表面(或與其至少成一個角度)。可選地，這些孔還可以是彎延的，并至少部分在箔片平面上延伸。
可以提供任意數(shù)目的孔?？椎臄?shù)目、箔片的厚度(孔的長度)以及孔的尺寸(通常是直徑)會影響氣流通道的聲音特性的限定。
希望該箔片的孔隙度在包括這些孔的容積內(nèi)是0.05％到3％之間。該容積通常被限定為由很緊密環(huán)繞這些孔的邊界限定的容積。
在另一個實施例中，多孔部件包括網(wǎng)格(grid)，該網(wǎng)格包括位于與開口的氣流連接中的多個通孔。網(wǎng)格通常是孔或開口的一種圖案。正如在第一實施例中的一樣，這些孔可以是平行或和網(wǎng)格表面成一定角度，或是彎延的。優(yōu)選地，該網(wǎng)格具有半徑在1.8μm到30μm之間的2到50個孔。一個網(wǎng)格具有半徑在3.5-21μm的2個孔。另一個網(wǎng)格具有半徑為2.9-17.7μm的4個孔?？商鎿Q網(wǎng)格具有半徑是2.5-14.9μm的8個孔，而另一網(wǎng)格具有半徑1.8-11.2μm的25個孔。
第三實施例是多孔部件包括泡沫、網(wǎng)狀物(web)或陶瓷的實施例，其中這些泡沫、網(wǎng)狀物或陶瓷具有位于與開口的氣流連接中的多個通孔。此種類型的材料限定了通過它的多個彎延通道。
如上所述，孔的尺寸、彎延形狀、以及孔隙度、厚度都能影響該多孔部件的聲音特性。在一個實施例中，該多孔部件孔隙度在0.02％到15％之間，在遠離開口方向上的厚度是10μm到300μm之間。
當然，第五方面可以和其他方面組合，從而使用該多孔部件提供特定的出口。


在下面，將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)聲轉(zhuǎn)換器，圖2顯示了轉(zhuǎn)換器及延伸部件，圖3顯示了提供出口的第一方式，圖4顯示了提供出口的第二方式，圖5顯示了具有錐形開口的出口，圖6顯示了具有擴大的腔的通道，圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例，圖10顯示了從上面看的第五實施例，圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例，圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的第七實施例，圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的第八實施例，圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的第九實施例，圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十實施例，圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例，圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例，圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例，圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例，圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十五實施例，圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十六實施例，以及圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十七實施例。
具體實施例方式
在圖1中，顯示了具有外殼12、聲音端口14、隔膜16以及用于通過傳動桿20驅(qū)動隔膜(diaphram)16的驅(qū)動機構(gòu)或馬達18的移動電樞電-聲轉(zhuǎn)換器或接收器10。驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動連接到傳動桿20的電樞(armature)24的激勵線圈22。隔膜16將內(nèi)部空間分成直接連接到聲音端口14的第一或前容積(volume)30，以及包括馬達18的第二或后容積17。
激勵線圈22電連接到可外部訪問的終端26上，電信號可被提供到終端26，并隨后被變換為相應(yīng)的聲壓并通過聲音端口14被發(fā)射。
隔膜16將外殼的內(nèi)部空間分成兩個腔(chamber)30和32。
用薄的順應(yīng)性(compliant)膜(membrane)28封閉或閉塞聲音端口14，該膜能透過聲音但不能透過氣流。
前容積15以及后容積17通過位于標號34和36標識的位置的兩個出口或氣流通道和外界氣壓均衡。能夠看出腔32通過出口(vent)36通到外部，而腔30通過出口34通到外部?？蛇x地，可在隔膜16上提供出口36，或直接在腔32和圍繞部分之間提供出口36。
根據(jù)本發(fā)明的聲音接收裝置或麥克風也可以具有用可偏轉(zhuǎn)隔膜隔開的前和后容積。然而，接收器10的驅(qū)動機構(gòu)或馬達18則用感測隔膜移動的裝置替換。
圖2顯示了另一個實施例，其延伸部件50被連接到外殼10，且延伸部件50用適于傳送聲音但防止氣流傳輸?shù)哪せ蚍忾]部件52封閉。
在任意一種情況中，出口優(yōu)選地具有它們自己的距離聲音端口14輸出盡可能遠的朝向外界的口，從而最小化任何聲音泄漏或沿該路徑的串擾。出口的一個位置是在彈性橡膠懸架或“防護罩(boot)”之下，該懸架或“防護罩”通常用在助聽器中，用于將接收器振動與助聽器外殼去藕。低于100μm，例如50的有效管直徑足以補償通常遇到的壓強變化。
在下面，說明了在轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi)提供出口或氣流通道的多種方式。當然，可在轉(zhuǎn)換器內(nèi)提供一個或多個此種出口或不同的出口，以及仍然提供一個連接前和后容積的出口，從而這些容積能通過單個出口通向轉(zhuǎn)換器的外部。
圖3顯示了在轉(zhuǎn)換器外殼12內(nèi)提供氣流通道的方法。該氣流通道在外殼的側(cè)面部分或側(cè)壁40內(nèi)提供。該側(cè)面部分包括兩個平行的部件42和44，這兩個部件相互鄰接，在其之間形成在部件42和44以及側(cè)壁40的平面中延伸的通道46。在任意一端，在朝向外殼內(nèi)部的開口48處氣流通道46被連接到外殼內(nèi)腔，或在開口50處被連接到外界。開口48是通過部件42的孔，開口50是通過部件44的孔。
可以看出通道46具有橫截面，其形狀由在部件44內(nèi)形成的凹槽限定，例如通過沖壓或壓花。還能看出能夠獲得任意形狀的凹槽和通道，例如U形，螺旋形，正弦曲線形通道等。
圖4顯示了提供氣流通道或出口的另一種方式，其中現(xiàn)在用42’表示的部件42不是平面形狀。在該實施例中，部件42’形成部件44’的凸起延伸進入其中的凹槽，借此形成具有不同橫截面的通道46’。
在這些實施例中，通道46/46’優(yōu)選地具有0.1mm的直徑，長度是6mm。由于聲阻和管長度成正比，和管直徑的4次冪成反比，增加直徑能快速地導致給定聲阻的非常長的管。
對于通道的橫截面，希望是半圓形形狀，原因為它提供了對于最大給定尺寸的最小可能截止頻率。
可替換地，還可通過提供已經(jīng)切掉的平直部件，例如平板、膜等來提供通道46。在第一和第二部件之間提供該平直部件，其中在通道進口和出口處提供孔，借此形成通道。
為了避免膠進入到通道內(nèi)，通過遮蔽掩模將特氟隆噴霧噴在對應(yīng)通道46的區(qū)域上，從而當將平直部件和第一/第二部件粘在一起時，膠不會粘在通道46內(nèi)。膠也不會流進通道內(nèi)，還可以通過例如壓縮空氣將膠從通道內(nèi)去除。
可選地，以和上述特氟隆相似的方式通過聚醚聚氨脂薄膜線防止膠進入到通道中。
在一個實施例中，在接收器頂蓋內(nèi)側(cè)使用基本平的板，從而通過制造期間應(yīng)用的金屬繪制處理，利用朝向接收器外側(cè)的板的凹槽形狀產(chǎn)生管路(pipe)。因此，通過簡單地提供頂蓋內(nèi)側(cè)的該板將提供薄的通道。通過在頂蓋的多個表面提供多個板，可以提供更多的這種通道。多個平行的通道更能抗一個或多個單個通道的阻塞。
在圖5中，顯示了在通道46中在朝向外界的開口處可能希望的加寬形狀。這樣，灰塵或碎屑難以阻塞開口。通過上述制造方法很容易在通道中提供這樣的形狀。此外，還希望在側(cè)面部分轉(zhuǎn)角處提供該加寬的開口。
在圖6中，顯示了氣流通道46的側(cè)部橫截面視圖，包括多個沿著氣流通道46或通道的側(cè)面延伸的腔60。通過將這些腔60用作聲容(capacitance)影響通道46的聲學特性。包含腔60能給通道46提供對經(jīng)過該通道的聲音的更有效的(高階)低通濾波。
圖7顯示了從上面、側(cè)面以及前端看的實施例。在該圖中，轉(zhuǎn)換器10包括常規(guī)的出口嘴14以及膜16。在轉(zhuǎn)換器10頂蓋上有孔48，并在孔48處提供箔片45，并且其中具有激光切削或磨光的通道46。該通道從頂蓋中的孔48引向出口端的開口50。通道46沿其長度方向由頂蓋44封閉?？?8以及通道46的尺寸限定了氣流通道的聲學特性，該通道用于使轉(zhuǎn)換器10的內(nèi)部通向外部。
該通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，當將外部終端焊接到給轉(zhuǎn)換器提供電源和/或提供或接收電信號的導線時，不會阻塞該通道。
圖8顯示了另一個實施例，其中以和圖7相同方式提供的氣流通道46是彎延的，從而更長?，F(xiàn)在開口50朝向轉(zhuǎn)換器10另一端。
彎延通道46的優(yōu)點在于開口48可以更大，而不會影響出口特性。此外，較大或較寬的通道46或開口50不易被阻塞和污染。
圖9涉及在轉(zhuǎn)換器10的蓋上提供塑料蓋49的實施例，并覆蓋轉(zhuǎn)換器10的蓋上的孔48。在蓋49上，提供三個并行的通道，外部的用膠填充，從而將蓋49固定到轉(zhuǎn)換器10上，并防止氣流和聲音在除了孔48以及開口50之外的地方進入或離開通道46。
圖10顯示了圖9實施例的3D模型，其中可以看出轉(zhuǎn)換器10具有固定到上面的蓋49。還能看見開口50。
該實施例的優(yōu)點在于，它易于適于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器以及具有不同的通道46和開口50的不同位置的不同的蓋49易于被構(gòu)造，從而允許氣流通道聲學特性的較寬范圍。在圖11中顯示了此種類型的蓋49’，其中顯示了具有復雜設(shè)計的出口并適于或滿足復雜的聲學濾波要求。
圖11的蓋49具有多個同心空腔51，并在之間具有圓形通道46’。各個通道46’在圖左側(cè)具有朝向外周邊的開口以及圖右側(cè)的朝向內(nèi)周邊/空腔51的開口。通過轉(zhuǎn)換器10蓋的開口48位于中間空腔51內(nèi)。
從孔48或孔隙出來的氣流首先進入中間空腔51，通過進入在通道46’右側(cè)的開口經(jīng)過內(nèi)部通道46’。然后氣流在通道46’內(nèi)行進，到達左側(cè)，并進入下一個空腔51，它在空腔內(nèi)行進并到達出口進入下一個通道46’。一直重復，直到氣流離開外通道46’并被排出到外面。
這樣，氣流暴露于多個較窄的通道46’以及多個較寬的空腔51，這些都給該排出提供了與其尺寸緊密聯(lián)系的聲學特性。因此，以此種方式，通過在從(內(nèi))孔48到開口50的氣流路徑上適當?shù)倪B接較窄和較寬的部件，能獲得較大范圍的希望聲學特性。顯示的實施例通過級聯(lián)聲學電感、電容以及電阻提供了四階低通濾波器，但是也能通過公開的實施例的適當修改構(gòu)造更高階或更低階的低通濾波器。
在圖12中，看見類似圖9的實施例。然而，在圖12中，蓋49以及出口嘴部分14作為單片電路提供，并可粘在(或以任何其他適當方式固定)轉(zhuǎn)換器10上，轉(zhuǎn)換器10現(xiàn)在是無出口嘴類型。
圖13顯示了在轉(zhuǎn)換器10的蓋上定位孔48的另一種方式。在該實施例中，在接收器10的噴口14內(nèi)提供孔48。這樣，能使用標準的接收器，當焊接該轉(zhuǎn)換器時不會阻塞孔48。
圖14顯示了另一種提供轉(zhuǎn)換器10的出口的位置。在該實施例中，通過轉(zhuǎn)換器的后表面提供出口，通常是通過微型基底或PCB25，提供基底或PCB視為了固定外部可操作的焊盤或端子26。
在圖14的上面顯示部分中，通過轉(zhuǎn)換器壁以及PCB25的孔48由保護網(wǎng)格29覆蓋，保護網(wǎng)格不僅降低了孔48的總直徑，還防止孔48被耳垢、汗等污染和阻塞。
在圖14的下面顯示部分中，在PCB25之下提供在轉(zhuǎn)換器壁內(nèi)的孔48，PCB自身內(nèi)部或其后部(然后在PCB25和轉(zhuǎn)換器壁之間關(guān)閉)具有通道或縫隙27，通道或縫隙27從孔48通向在PCB27側(cè)的開口50。
圖15顯示了在接收器中提供出口的另一種方式，其中轉(zhuǎn)換器10蓋內(nèi)部有部件56，還有一端開向轉(zhuǎn)換器蓋的開口48、另一端開向轉(zhuǎn)換器10內(nèi)部的氣流通道58。自然，該氣流通道58在部件56內(nèi)具有任意形狀。
使用圖示的部件56具有這樣的優(yōu)點，既無需改變轉(zhuǎn)換器10的外尺寸，且也不易阻塞轉(zhuǎn)換器10。同樣，可在多種不同轉(zhuǎn)換器10中應(yīng)用相同部件56。
在圖16中看到另一個實施例，其中在轉(zhuǎn)換器10的蓋48內(nèi)提供氣流通道46。通過在蓋內(nèi)部表面提供通道46并用箔片/板60覆蓋該通道的一部分從而封閉通道46長度的一部分來提供氣流通道46。同樣，該通道46一端開向轉(zhuǎn)換器10的內(nèi)部容積，另一端到孔48，朝向外界。
該實施例的優(yōu)點在于它不改變轉(zhuǎn)換器外尺寸。然而，可能希望控制箔片/板60的振動特性從而該部件不會干擾轉(zhuǎn)換器10內(nèi)的聲音。
圖17顯示了位于助聽器中的轉(zhuǎn)換器的實施例，例如在ITC或CIC助聽器60內(nèi)的SLA外殼。
該助聽器包括用于固定轉(zhuǎn)換器10的空腔65，轉(zhuǎn)換器10具有出口嘴(spout)14以及從轉(zhuǎn)換器內(nèi)部空間開向外界的開口48。在該空腔65內(nèi)，外殼60具有由轉(zhuǎn)換器10覆蓋的縫隙64，以形成和開口48氣流連接的通道66。該縫隙64進一步從空腔65開向助聽器60的內(nèi)部隔室62，該隔室用于容納電池和/或放大器。轉(zhuǎn)換器60具有通過內(nèi)部隔室62的氣流通道，隔室62反過來通過該縫隙以及在可移動電池隔室附近的開口連接到外部環(huán)境。
圖18顯示了通過具有提供所需出口特性的管的外部部件66來提供出口的實施例。該管例如可以是中空的針，例如長度6mm，直徑0.1mm。該管66可以附加到或和轉(zhuǎn)換器10內(nèi)的任意開口結(jié)合，例如圖12中所見的蓋，并在圖14所見的PCB中提供的開口或在出口嘴內(nèi)提供的開口。
圖19顯示了一種不同類型的實施例，其中蓋中的開口48由箔片68覆蓋，在箔片中提供比孔48小得多的孔。和轉(zhuǎn)換器10較厚的壁相比，在箔片中更容易提供非常小的孔(見下文)。在箔片中鉆非常小的孔可以例如使用激光來進行。當然，由于其上的聲壓，箔片68會振動，但因為孔48自身做的較小，該振動會被保持在可接受的水平。
圖20顯示了在其蓋上以網(wǎng)格或適當圖案70提供多個孔的轉(zhuǎn)換器10?？椎臄?shù)目限定了可流經(jīng)的空氣或氣體的量，孔的尺寸限定了該出口的聲學特性。
圖21顯示了用粘在轉(zhuǎn)換器蓋上的箔片或多孔層72覆蓋轉(zhuǎn)換器10蓋中的孔48的實施例，從而使得通過孔48排出的空氣通過層72。以此種方式，層72的孔隙度確定了出口特性，和孔8的直徑或尺寸無關(guān)。這在下面說明。
圖22顯示了更復雜的實施例，其中轉(zhuǎn)換器10的蓋的整個部分12’都用多孔材料制成，因此由于其自身不再需要在蓋中有實際的孔，也能促進氣流流動。同樣，該材料的孔隙度(以及厚度、體積、區(qū)域等)能夠確定出口以及聲學特性。多孔材料包括陶瓷或諸如METAPOR的可透過空氣的多微孔鋁。
附件1在該附件中，給出確定具有非常小直徑的管的聲阻抗的公式Ra=8η·lπ·a4---(Ωa)]]>Ma=43·ρ·lπ·a2---[kg/m4]]]>注意，因子4/3是由于長的細管中拋物線流曲線(profile)引起的。
管的聲阻抗是Za＝Ra+jω·Ma對于低頻，電阻項是主要的。轉(zhuǎn)折(corner)頻率是f0=12π·RaMa=12π·8η·lπ·a4·3π·a24ρ·l=3ηπ·ρ·a2]]>其中η＝18.6·10-6Pa.s(空氣粘度系數(shù)@293K，105Pa)ρ＝1.29kg/m3(空氣質(zhì)量密度@293K)附件2在該附件中，說明了怎樣確定諸如網(wǎng)格、泡沫等的多孔材料的出口特性。
本附件說明了代表性產(chǎn)品的計算。具有其他孔隙尺寸、壁厚度等或具有諸如高截止頻率的不同要求的其他產(chǎn)品當然應(yīng)當使用其它參數(shù)計算。
所需壓力補償諸如溫度改變的外部影響會使得接收器內(nèi)的壓強(pressure)過高或過低。接收器內(nèi)腔和外部環(huán)境之間的這種壓差異會使失真增加，因此需要通過氣流通道或出口補償。
在某些情形中，環(huán)境壓強會快速增加或降低。這例如當某人在非常高的建筑物的電梯內(nèi)并從底層上到頂層時會出現(xiàn)。而當乘飛機旅行并在飛機起、降時也會出現(xiàn)。在所有這些例子中，希望在某段時間內(nèi)補償這種環(huán)境壓強的變化。
例如，最大增加10％壓強(pressure)，在10秒內(nèi)消散10％。
孔的最小尺寸例如最大增加10％壓強，在10秒內(nèi)消散10％。
→就像RC網(wǎng)絡(luò)放電一樣Pc(t)＝(Pressure_difference)*e^(-t/RC)，其中V＝壓差，R＝聲阻，C＝聲順(acoustic compliance)在10秒鐘到達10％→Pc(10)＜＝0.1*Pc(0)→(Pressure_difference)*e^(-10/RC)＜＝0.1*(Pressure_difference)→e^(-10/RC)＜＝0.1＝e^-2.30
→-10/RC＜＝-2.30→RC＜＝10/2.30C是給定的前容積以及直至能通過聲音但不能透過空氣的阻隔物(barrier)的管形材料的組合容積的聲順。
前容積大約7.82e-9[m3](如Sonion Netherlands BV制造的Sonion 2300系列接收器中的)管形材料10mm(長度)×1.4mm(內(nèi)徑)＝10e-3*3.14*(1.4e-3/2)^2＝15.4e-9[m3]聲順C＝V/(ρ_air*c_air^2)，ρ_air＝1.2kg/m3(空氣密度)，c_air＝344m/s(空氣中聲速)->C＝(7.82e-9+15.4e-9)/(1.2*344^2)＝1.64e-13[m5/N]因此阻抗必須小于R＜(10/2.30)/C＝435/1.64e-13＝2.66e13[Ns/m5]因此，能夠計算孔的直徑(假定通道具有等于接收器蓋厚度的長度以及等于整個直徑的寬度)。
r_a＝(8*μ_air*L)/(n*R^4)，r_a＝聲阻，R＝通道半徑，L＝通道長度，μ_air＝1.81e-5(空氣粘度)因此，R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*r_a)]^(1/4)＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*2.66e13)]^(1/4)＝4.2[μm]因此孔的直徑應(yīng)當至少8.4[μm]，從而在10[s]到10[10％]內(nèi)消散壓強的10％變化。
低聲學影響孔的最大直徑我們希望出口對高頻的影響越小越好，通常接收器運行在這些高頻。從仿真中顯示出，蓋中的50[μm]的孔對高頻具有顯著影響。這是聲阻抗r_a＝(8*u_alr*L)/(n*R^4)＝(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*(50e-6/2)^4)＝21.24e9[Ns/m5]接收器中的孔大約0.3[mml直徑，并用多孔材料覆蓋。因為我們希望有效孔不大于50[μm]直徑，這需要孔隙度●孔＝nR^2＝3.14*(0.3e-3/2)^2＝70.6e-9[m2]●有效的、希望的＝nR^2＝3.14*(50e-6/2)^2＝1.96e-9[m2]●孔隙度＜1.96e-9/70.6e-9＝2.77％這當然取決于蓋中的孔的尺寸。對于0.2[mm]的孔，這會是孔隙度＜1.96e-9/3.14*(0.2e-3/2)^2＝6.25％一般公式是孔隙度＝1.96e-9/(3.14*孔半徑^2)這得到了對于直徑大于0.1[mm]的孔，孔隙度低于25％。
蓋中的更小的孔會需要較高孔隙度，但難以制成。
由于有效孔直徑在直徑上低于50[μm]，多孔材料的孔隙尺寸應(yīng)當顯著低于該值，通常＜5[μm]。
多孔材料的厚度會小于2[mm]，從而保證接收器直徑足夠小。注意到多孔材料的厚度和孔隙尺寸限定了孔隙度。
提供多孔或小孔的不同方式的要求蓋內(nèi)僅有一個孔為了獲得具有希望規(guī)格的出口(在某個時間內(nèi)的壓強補償，以及對接收器正常操作沒有聲學影響)，優(yōu)選地在蓋中存在大于8[μm]并低于50[μm]的孔。因此假定該孔厚度180[μm]。
多孔薄片使用多孔材料，這意味著(對于接收器蓋中的0.3[mm]的孔)Aeff，min＝3.14*(8e-6/2)^2＝5.03e-11[m2]Aeff，max＝3.14*(50e-6/2)^2＝1.96e-9[m2]Aeff，holeincover＝3.14*(0.3e-3/2)^2＝70.6e-9[m2]因此對于多孔Porous_mln＝5.03e-11/70.6e-9＝0.07％Porous_max＝1.96e-9/70.6e-9＝2.77％這些值都依賴于蓋中的孔直徑。
已經(jīng)給出了最大孔隙尺寸，它應(yīng)當?shù)陀?0[μm]。
難以給出最小孔隙尺寸，孔隙度下限至少對于該給定孔隙尺寸是能實現(xiàn)的。
因此，當由具有上述孔隙度的薄片進一步限制(例如在圖21中的)時，在實際轉(zhuǎn)換器的表面提供大孔。
網(wǎng)格如果在具有多個孔的蓋內(nèi)產(chǎn)生網(wǎng)格n個孔r_a＝r_a_single/n，r_a_single＝單個孔的聲阻，r_a＝多個孔的組合聲阻r_a＝(8*μ_air*L)/(n*n*R^4)，n＝孔數(shù)目r_a＜2.66e13(來自3)r_a＞21.24e9(來自4)則孔的半徑應(yīng)當是最小的R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*r_a*n)]^(1/4)＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*2.66e13*n)]^(1/4)最大R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*21.24e9*n)]^(1/4)對于2個孔，R最小3.5[μm]，最大21.0[μm]對于4個孔，R最小2.97[μm]，最大17.7[μm]對于8個孔，R最小2.5[μm]，最大14.9[μm]對于25個孔，R最小1.8[μm]，最大11.2[μm]R限定了各個孔的半徑，不是直徑。
泡沫涉及網(wǎng)格的計算也可用于泡沫，因為泡沫的整體孔隙度對應(yīng)具有確定孔隙尺寸的通道的數(shù)目。泡沫中的這些通道可能彎延并相互作用，但不會顯著影響空氣的通過，也不會影響出口的聲學特性。
權(quán)利要求
1.一種電-聲轉(zhuǎn)換器，包括具有內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)換器外殼，并包括適于在內(nèi)部空間和外界之間傳送聲音的聲音端口，響應(yīng)于接收的聲音或適于產(chǎn)生聲音的可偏轉(zhuǎn)隔膜，該隔膜將內(nèi)部空間分成第一和第二獨立的腔，以及第一和第二氣流通道，適于促進外界和第一以及第二腔之間的氣流傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一氣流通道促進第一腔和外界之間的氣流傳輸，以及第二氣流通道促進第二腔和外界之間的氣流傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一氣流通道促進第一腔和外界之間的氣流傳輸，第二氣流通道促進第一腔和第二腔之間的氣流傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一氣流通道具有在第一腔內(nèi)的聲壓和第一通道朝向外界開口處的聲壓之間提供傳遞功能的尺寸，該傳遞功能包括在自由場條件下測量的截止頻率低于100Hz的低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中在外殼的第一預定位置提供聲音端口，以及氣流通道之一或兩個都適于促進腔和外界之間的氣流流動，在外殼相對位置提供該通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，進一步包括響應(yīng)電信號偏轉(zhuǎn)隔膜的裝置，以及提供電信號給偏轉(zhuǎn)裝置的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，進一步包括提供對應(yīng)隔膜偏轉(zhuǎn)的電信號的裝置，以及用于接收對應(yīng)隔膜偏轉(zhuǎn)的電信號的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中該聲音端口基本上不透過氣流。
9.一種轉(zhuǎn)換器組件，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲轉(zhuǎn)換器，以及適于在外界和聲音端口之間傳輸聲音的聲音傳輸部件，其中該聲音傳輸部件用適于傳輸聲音但基本上不透過氣流的部件閉塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件，其中閉塞部件包括蠟阻隔物。
11.一種包括具有一個或多個側(cè)面部分以及內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)換器外殼的電-聲轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括響應(yīng)于接收的聲音或適于產(chǎn)生聲音的可偏轉(zhuǎn)隔膜，該隔膜將內(nèi)部空間分成第一和第二獨立的腔，聲音端口，適于在第一腔和外界之間傳送聲音，以及在朝向第一和第二腔之一的第一開口以及朝向外界的第二開口之間延伸的通道，該通道適于促進第一或第二腔和外界之間的氣流流動，該通道具有能在第一或第二腔的聲壓以及通道第二開口處的聲壓之間提供傳遞功能的尺寸，該傳遞功能包括在自由場條件下測量的截止頻率低于100Hz的低通濾波器，其中該通道的至少部分在側(cè)面部分內(nèi)并沿其平面延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中該通道的指少部分具有彎延的形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中該通道在第二開口朝向外界加寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中該通道的至少部分包括一個或多個空腔。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中該通道的至少部分具有預定的橫截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中由在該平面內(nèi)共同延伸的兩個部件限定該側(cè)面部分，該通道被限定在兩個部件之間。
17.一種微型助聽器接收器、麥克風或揚聲器，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電-聲轉(zhuǎn)換器。
18.一種包括具有內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)換器外殼的電-聲轉(zhuǎn)換器，包括適于在內(nèi)部空間和外界之間傳送聲音的聲音端口，響應(yīng)于接收的聲音或適于產(chǎn)生聲音的可偏轉(zhuǎn)隔膜，以及適于促進外界和內(nèi)部空間之間的氣流傳輸?shù)臍饬魍ǖ溃渲性摎饬魍ǖ腊ㄍㄟ^轉(zhuǎn)換器外殼的開口以及覆蓋該開口的多孔部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)換器，其中該多孔部件包括箔片，該箔片包括位于與開口的氣流連接中的多個通孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的轉(zhuǎn)換器，其中在包括所述孔的容積中該箔片的孔隙度在0.05％到3％之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)換器，其中多孔部件包括網(wǎng)格，該網(wǎng)格包括位于與開口的氣流連接中的多個通孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)換器，其中該網(wǎng)格包括每個半徑在1.8μm到30μm之間的2到50個孔。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)換器，其中多孔部件包括泡沫、網(wǎng)狀物或陶瓷，它們包括位于與開口的氣流連接中的多個通孔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的轉(zhuǎn)換器，其中多孔部件的孔隙度在0.02％到15％之間，在遠離開口方向上的厚度在10μm到300μm之間。
25.一種微型助聽器接收器、麥克風或揚聲器，包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的電-聲轉(zhuǎn)換器。
26.一種微型助聽器接收器、麥克風或揚聲器，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件。
全文摘要
一種電－聲轉(zhuǎn)換器，包括用于平衡其中兩個腔內(nèi)的壓強的DC大氣壓強均衡出口。轉(zhuǎn)換器的聲音端口用防止氣流通過的傳聲部件密封。該轉(zhuǎn)換器還有在側(cè)面部分平面內(nèi)延伸的單個出口，該出口具有限定其聲學特性的彎延的路徑，或可以包括錐形部分或空腔。
文檔編號H04R1/22GK1856180SQ20051012178
公開日2006年11月1日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者阿爾特·Z·范哈爾特恩, 尼爾斯·貝克曼 申請人:桑尼奧荷蘭有限公司