一種發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元、包含該單元的耳機及驅(qū)動發(fā)聲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)聲裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元、包含該發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的耳機以及驅(qū)動發(fā)聲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耳機是一種電-力-聲電聲轉(zhuǎn)換器，多用于手機、隨身聽等設(shè)備，耳機一般與媒體播放器分離，利用一個插頭鏈接。耳機具有便攜性的優(yōu)點，可以在不影響旁人的情況下獨自聆聽音響。亦可隔開周圍環(huán)境的聲響，對在錄音室或噪音環(huán)境下工作的人很有幫助。
[0003]按照電聲轉(zhuǎn)換方式分類，耳機可分為動圈、靜電、動鐵等。
[0004]動圈耳機的音圈處于永磁場中并與振膜連接，音圈在信號電流驅(qū)動下帶動振膜發(fā)聲。
[0005]動鐵耳機利用電磁鐵產(chǎn)生交變磁場，振動部分是一個鐵片懸浮在電磁鐵前方，信號經(jīng)過電磁鐵時使電磁鐵磁場變化，從而使鐵片振動發(fā)聲。
[0006]由于動鐵耳機與動圈耳機的結(jié)構(gòu)不同，與動圈耳機相比，動鐵耳機尺寸更小，對音樂的動態(tài)表現(xiàn)、瞬間細(xì)節(jié)表現(xiàn)、聲音密度上遠(yuǎn)勝于動圈耳機。同時，動鐵耳機的頻響曲線更加穩(wěn)定。動圈耳機在不同的溫度、濕度以及使用過程中，頻響曲線會出現(xiàn)一些可聞的變化。而動鐵則表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，使聲音素質(zhì)更加穩(wěn)定可靠，不易改變。一個很重要的原因是，動鐵單元幾乎都是由金屬材料制造，通過高精密的模具成形的，動圈單元的振動膜片一般是通過膠水與線圈相結(jié)合的，此工藝增加了不同個體的差異，所以動鐵對比動圈的單元電聲性能要穩(wěn)定許多。傳統(tǒng)上，動鐵單元中的振膜為單一層的硬質(zhì)膜片，硬質(zhì)膜片的諧振頻率較高，能產(chǎn)生較好的高頻效果，但是中低頻效果不理想。
[0007]壓電陶瓷主要應(yīng)用于揚聲器領(lǐng)域，大多數(shù)壓電揚聲器利用壓電材料受到電場作用發(fā)聲形變的原理，將壓電動元件置于音頻電流信號形成的電場中，使其發(fā)聲位移，從而產(chǎn)生逆電壓效應(yīng)，最后驅(qū)動金屬振膜發(fā)聲。壓電與使用動圈、動鐵耳機相比有如下優(yōu)勢:
[0008]1.壓電揚聲器不需要磁鐵，從而也不會存在任何的磁場對周圍的電路產(chǎn)生干擾和影響，也不會從周圍空間吸納塵粒；
[0009]2.壓電揚聲器功耗低，電聲轉(zhuǎn)換效率高；
[0010]3.壓電揚聲器可以使用薄型設(shè)計，尺寸及外觀更具優(yōu)勢。
[0011 ]同時，壓電揚聲器也存在一些缺點。傳統(tǒng)的壓電揚聲器由于結(jié)構(gòu)設(shè)計所產(chǎn)生的聲壓頻響曲線在中頻帶一般有較劇烈的起伏，從而造成諧波失真高、音質(zhì)差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的一個目的，在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、音質(zhì)佳且電聲轉(zhuǎn)換效率高的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元。
[0013]本發(fā)明的再一個目的，在于提出一種頻寬、音色、失真等性能方便調(diào)整的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元。
[0014]本發(fā)明的另一個目的，在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、音質(zhì)佳且電聲轉(zhuǎn)換效率高的驅(qū)動發(fā)聲方法。
[0015]本發(fā)明的又一個目的，在于提出一種頻寬、音色、失真等性能方便調(diào)整的驅(qū)動發(fā)聲方法。
[0016]本發(fā)明的還一個目的，在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、音質(zhì)佳且電聲轉(zhuǎn)換效率高的耳機。
[0017]為達(dá)上述的至少一個目的，一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0018]一種發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元，包括分開設(shè)置的以下部件:
[0019]振膜；以及
[0020]壓電陶瓷，用于在驅(qū)動電路的驅(qū)動信號激勵下產(chǎn)生機械形變，進(jìn)而帶動所述振膜振動發(fā)聲；
[0021]所述振膜(3)在所述壓電陶瓷(I)的帶動下發(fā)聲。
[0022]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷通過連接件與所述振膜連接。
[0023]優(yōu)選的，還包括殼體，所述振膜和所述壓電陶瓷均設(shè)置于殼體內(nèi)；
[0024]所述壓電陶瓷呈一端與所述殼體固定的懸臂結(jié)構(gòu)，或者，所述壓電陶瓷相對的兩端均與所述殼體固定，或者，所述壓電陶瓷通過支架支撐于所述殼體內(nèi)；
[0025]優(yōu)選的，所述振膜直接粘接于所述殼體上;或者，
[0026]所述殼體內(nèi)設(shè)置有壓環(huán)，所述振膜粘接于所述壓環(huán)上。
[0027]優(yōu)選的，所述連接件設(shè)置于所述壓電陶瓷的自由端部或所述壓電陶瓷與所述振膜相對的兩面之間。
[0028]優(yōu)選的，所述振膜上設(shè)置有補強板；
[0029]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷呈一端與所述殼體固定的懸臂結(jié)構(gòu)，所述連接件的一端連接所述振膜或所述補強板，另一端設(shè)置有凹槽，所述壓電陶瓷的自由端插入所述凹槽中；
[0030]優(yōu)選的，所述連接件包括第一導(dǎo)向套和第二導(dǎo)向套，所述壓電陶瓷穿設(shè)于所述第一導(dǎo)向套中，所述第一導(dǎo)向套的側(cè)壁上設(shè)置有連接桿，所述連接桿的自由端經(jīng)所述第二導(dǎo)向套穿出并與所述振膜或所述補強板連接；
[0031]優(yōu)選的，所述振膜為金屬材料、高分子材料或纖維樹脂類復(fù)合材料；
[0032]優(yōu)選的，所述補強板為金屬材料、高分子材料或纖維樹脂類復(fù)合材料。
[0033]優(yōu)選的，所述支架包括固定設(shè)置于所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸以及可轉(zhuǎn)動的套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上的固定塊，所述壓電陶瓷穿設(shè)于所述固定塊中；
[0034]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷的一端穿設(shè)于所述固定塊中，另一端上設(shè)置有配重塊。
[0035]優(yōu)選的，所述振膜的至少一側(cè)設(shè)置有折環(huán)；
[0036]優(yōu)選的，所述振膜上不同位置的所述折環(huán)的寬度相同或不同。
[0037]優(yōu)選的，所述殼體上靠近所述振膜的一側(cè)設(shè)置有出聲孔；
[0038]優(yōu)選的，所述出聲孔與所述振膜的中心位置對應(yīng)，或者與所述振膜的折環(huán)位置對應(yīng)。
[0039]優(yōu)選的，所述殼體上靠近所述壓電陶瓷的一側(cè)開設(shè)有通孔；
[0040]優(yōu)選的，所述通孔處設(shè)置有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0041 ]又一個方面，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0042]一種驅(qū)動發(fā)聲的方法，其中，
[0043]提供振膜以及壓電陶瓷，兩者分開設(shè)置；
[0044]提供驅(qū)動信號，驅(qū)動壓電陶瓷產(chǎn)生機械形變；
[0045]振膜在壓電陶瓷的帶動下發(fā)聲。
[0046]優(yōu)選的，所述振膜以及壓電陶瓷之間通過連接件連接或者耦合。
[0047]另一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0048]一種耳機，包括耳機外殼，所述耳機外殼內(nèi)設(shè)置有如上所述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元。
[0049]本發(fā)明的有益效果為:
[0050]本發(fā)明提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元將動鐵耳機的傳動結(jié)構(gòu)與壓電陶瓷的材料相結(jié)合，保留各自的優(yōu)勢并規(guī)避各自的不足，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，將振膜和壓電陶瓷分開設(shè)置，電聲轉(zhuǎn)換效率高、音質(zhì)佳，且為調(diào)節(jié)振膜的振動模態(tài)、優(yōu)化音質(zhì)提供了設(shè)計空間。
[0051]本發(fā)明提供的驅(qū)動發(fā)聲方法通過壓電陶瓷帶動與其分開設(shè)置的振膜發(fā)聲，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，電聲轉(zhuǎn)換效率高、音質(zhì)佳，且為調(diào)節(jié)振膜的振動模態(tài)、優(yōu)化音質(zhì)提供了設(shè)計空間。
[0052]本發(fā)明提供的耳機由于采用了上述的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、音質(zhì)佳且電聲轉(zhuǎn)換效率高，具有很高的市場競爭力以及廣闊的市場空間。
【附圖說明】
[0053]圖1是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的剖視圖之一；
[0054]圖2是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的剖視圖之二；
[0055]圖3是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的剖視圖之三；
[0056]圖4是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的剖視圖之四；
[0057]圖5是本發(fā)明具體實施例提供的振膜、補強板及壓環(huán)配合結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0058]圖6是本發(fā)明具體實施例提供的振膜、補強板及壓環(huán)配合結(jié)構(gòu)示意圖之二；
[0059]圖7至9是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元靈敏度曲線特性仿真結(jié)果圖；
[0060]圖10是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元應(yīng)用于耳機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]圖中，1、壓電陶瓷；2、連接件；21、第一導(dǎo)向套；22、第二導(dǎo)向套；23、連接桿;3、振膜;31、折環(huán);4、補強板;5、壓環(huán);6、前殼;61、出聲孔;7、后殼;71、通孔;8、防塵網(wǎng)；91、轉(zhuǎn)軸；92、固定塊;93、轉(zhuǎn)動軸承;10、配重;11、耳機外殼;111、耳機出聲孔。
【具體實施方式】
[0062]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0063]實施例一:
[0064]本實施例提供了一種發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元，其包括分開設(shè)置的振膜和壓電陶瓷，壓電陶瓷在驅(qū)動電路的驅(qū)動信號激勵下產(chǎn)生機械形變，進(jìn)而帶動振膜振動發(fā)聲。
[0065]本實施例提供的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元將動鐵耳機的傳動結(jié)構(gòu)與壓電陶瓷的材料相結(jié)合，保留各自的優(yōu)勢并規(guī)避各自的不足，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，將振膜和壓電陶瓷分開設(shè)置，電聲轉(zhuǎn)換效率高、音質(zhì)佳，且為調(diào)節(jié)振膜的振動模態(tài)、優(yōu)化音質(zhì)提供了設(shè)計空間。
[0066]下面結(jié)合【附圖說明】發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的具體結(jié)構(gòu)。
[0067]圖1示出一種結(jié)構(gòu)形式的發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元，其包括殼體以及設(shè)置于殼體內(nèi)的振膜3和壓電陶瓷I。
[0068]殼體米用兩半部分對接的結(jié)構(gòu)，包括對接在一起的前殼6和后殼7，前殼6為發(fā)聲結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)框架，振膜3和壓電陶瓷I均設(shè)置在前殼6內(nèi)。前殼6上開設(shè)有出聲孔61，振膜3設(shè)置于靠近所述出聲孔61的一側(cè)，S卩，振膜3位于出聲孔61與壓電陶瓷I之間。前殼6與后殼7的連接方式不限，例如，可通過膠水粘接，或者通過超聲波將后殼7焊接在前殼6上。
[0069 ]前殼6內(nèi)設(shè)置有壓環(huán)5，振膜3粘接于壓環(huán)5上，壓環(huán)5可以設(shè)置在振膜3的一側(cè)，也可以在振膜3的兩側(cè)都壓環(huán)5設(shè)置。壓環(huán)5與振膜3形成的組件再整體粘接在前殼6上。當(dāng)然，也可以不設(shè)置壓環(huán)5，直接將振膜3固定在前殼6上，例如將振膜3粘接在前殼6上，可進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)。
[0070]振膜3上設(shè)置有補強板4，補強板4的形狀不限，可以為平板、拱頂或者為帶花紋的拱頂?shù)刃螤?。補強板4設(shè)置于振膜3上靠近出聲孔61的一側(cè)。振膜3和補強板4可采用包括鎳鐵合金、鋁合金、鈦合金、不銹鋼、金屬電鍍材料等在內(nèi)的金屬材料，或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纖維(PEN)、聚醚酮纖維(PEEK)等在內(nèi)高分子材料，亦或是FR4玻璃纖維增強型環(huán)氧樹脂等纖維樹脂類復(fù)合材料。振膜3、補強板4以及壓環(huán)5的外輪廓可依據(jù)產(chǎn)品外形進(jìn)行設(shè)置，例如設(shè)置為矩形、圓形、橢圓形、跑道形以及其他異形形狀等等。
[0071]壓電陶瓷I可以呈一端與殼體固定的懸臂結(jié)構(gòu)，例如如圖1中所示，壓電陶瓷I的一端固定于前殼6上并夾置于前殼6與后殼7之間，自由端通過連接件2與振膜3連接或者耦合。具體的，連接件2的一端與振膜3連接，例如與振膜3通過膠水粘接，連接件2的另一端設(shè)置有凹槽，壓電陶瓷I的自由端插入凹槽中，