超声波模式下的电动换能器制造技术

公开了一种具有线圈、振膜和板的电动换能器，其中，所述换能器适于产生在人类可听见的声学范围和超声波范围内的声压级，使得该换能器可用作扬声器和超声波接近传感器。所述换能器可以适于产生在20kHz至70kHz之间的高于约88dB的声压级。此外，所述换能器可以适于产生在20kHz至70kHz之间的约90dB至95dB之间的声压级。所述板可以包括诸如圆顶部分或一组肋的结构刚度增加特征，其可以增加在超声波范围内的所产生的声压级。所述换能器还可以包括前谐振器，所述前谐振器可用于进一步调谐和/或增加在超声波范围的所产生的声压级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波模式下的电动换能器
本专利技术涉及电动(electrodynamic)换能器，特别是用作扬声器并能够在可听声频范围和超声波频率范围内进行声音传输的换能器。本专利技术还涉及一种接近传感器系统，该系统利用能够在可听声频范围和超声波频率范围内进行声音传输的扬声器和能够接收语音信号和超声波频率信号的麦克风。本专利技术还涉及包含这种接近传感器的移动电话。
技术介绍
尽管移动电话的尺寸已经变得更小和/或更薄，但是对于更多的特征和能力的需求却在增加。然而，所有新的特征和能力所需的部件(component)在电话壳体内需要越来越多的空间。业界希望收缩各种部件所需空间的尺寸。在某些情况下，两个或更多个部件的功能已经组合成一个部件以减小所需的空间。接近感测技术在各种不同的行业中是流行的，并且现在在移动电话中经常用于各种功能。例如，可以使用接近传感器来检测电话何时接近用户的耳朵。当电话处于该位置时，可以关闭显示屏幕以降低功耗并禁用触摸屏以避免脸颊的无意的触碰。接近传感器还用于检测电话附近的运动或移动，因此当用户的手接近电话时，电话可以唤醒并且显示用户界面。这使得设备在不使用时能够在低功率、待机状态下工作，然后在接近时唤醒到活动状态，缩短唤醒时间。存在几种类型的接近传感器，包括感应传感器、电容式光电传感器或光电和超声波传感器。一般来说，出于接近检测目的，光电原理是最广泛使用的，而电容式则是第二广泛使用的。超声波主要用于精确的范围检测，并且不用于简单的接近检测。超声波传感器通常包括可以发射超出人类听觉的上限范围(通常高于20千赫兹)的声波的换能器，以及在波从目标反弹之后检测波的回波的麦克风。传感器然后基于发送信号和接收回波所花费的时间来确定传感器与目标之间的距离。在希望在移动电话中进行接近检测的典型情况下，需要将接近传感器安装在设备中。然而，鉴于上述移动电话壳体内的空间限制以及不断增加的对更小和更少部件的渴望，提供一种用于将接近感测功能添加到设备的方法和系统将是有益的，其中不需要附加设备或部件。美国专利No.6,542,436公开了一种用于检测对象是否在设备附近的单个扬声器-单个麦克风检测布置。已经在设备中发现的音频换能器用于实现检测功能。对于接近感测功能，产生用于驱动设备的输出声换能器的测量信号，并且监视该设备的输入声换能器以检测测量信号。该布置基于检测到的测量信号的改变来确定目标是否在设备附近。然而，所公开的系统利用人类听觉的音频范围内的测量信号。当通过空气传播时，超声波声音比可听见的声音衰减得更快，允许进行更精确的距离测量。因此，超声波优选用于接近检测目的。因此，需要一种使用在移动电话中发现的标准电动式扬声器和麦克风的超声波接近传感器。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种能够作为用于移动电话中的扬声器和超声波信号发射器的电动换能器。因此，移动电话扬声器可以用于产生人类可听见的声波以及用于产生超声波。可以实现超声波范围内的高的声压级(SPL)。例如，为了增强高频(高于约20kHz)的频率响应，电动换能器的振膜包括软悬架区域和固定在其上的刚性板。刚性板还可以包括结构刚度增加元件，诸如圆顶部分或肋。因此，为了在超声波范围内实现所需的SPL，可以修改电动换能器的以下结构参数：板结构/几何形状(包括任何结构刚度增加元件，诸如圆顶部分或肋)、板材、板到振膜粘附力、线圈到振膜粘附力、和/或包括具有附加谐振器的振膜。此外，电动换能器的优化的机械整合可以通过包括也可以是移动设备的一部分的前谐振器和/或后谐振器来进一步增强超声波性能。前谐振器和/或后谐振器可以被设计成增加振幅和Q因子，以实现电动换能器的辐射特性的最终调谐，并且实现电动换能器的频率特性的最终调谐。因此，可以在振膜上方的一个组合区域中实现多个超声波调谐谐振器与专用于人类可听见的音频范围的谐振器的组合。只要换能器的热限制没有超程(overtravel)，这样的电动换能器就可以使用远高于常用音频信号的峰值电压。这意味着可以使用高峰值因子来在短时间内产生在超声波范围内的高声压级。因此，如本文所述，移动电话扬声器也可以用作用于接近感测的超声波换能器。因此，本专利技术的一个方面涉及一种电动换能器，该电动换能器包括线圈、振膜和板，其中，该电动换能器适于产生在人类可听见的声学范围和超声波范围内的声压级。本专利技术的另一方面涉及一种电动换能器，该电动换能器可以适于产生在20kHz到70kHz之间的高于约88dB的声压级。本专利技术的另一方面涉及一种电动换能器，该电动换能器可以适于产生在20kHz到70kHz之间的介于约90dB到95dB之间的声压级。本专利技术的另一方面涉及一种电动换能器，其中，板包括结构刚度增加特征，诸如圆顶部分或一组肋。本专利技术的另一方面涉及一种电动换能器，该电动换能器还包括具有延伸穿过谐振器的一个或多个孔的前谐振器，其中该前谐振器适于增加电动换能器在超声波范围内的声压级。本专利技术的另一方面涉及一种包括线圈、板和振膜的电动换能器。板包括结构刚度增加特征，并且振膜包括开口(aperture)，所述板位于该开口内。振膜和板部分重叠，并且振膜和板在部分重叠处彼此粘合。电动换能器适于产生在人类可听见的声学范围和超声波范围内的声压级。在下面的描述和附图中，这种电动换能器的更多细节和优点将变得显而易见。附图说明从下面的详细描述、所附的权利要求和附图中，本专利技术的这些方面和其它方面、特征、细节、应用、和优点将变得更加显而易见，其中，附图例示出了根据本专利技术的示例性实施方式的特征，并且其中：图1示出了根据本专利技术的第一实施方式的电动换能器的立体剖视图；图2示出了图1的电动换能器的剖视图；图3示出了图1的电动换能器的剖视图；图4示出了根据本专利技术的第二实施方式的电动换能器的剖视图；图5示出了根据本专利技术的第一实施方式的在人体可听见的声学范围内的电动换能器的频率响应；图6示出了根据本专利技术的第一实施方式的在超声波范围内的电动换能器的频率响应；图7示出了根据本专利技术的第三实施方式的电动换能器的立体剖视图；图8示出了图7的电动换能器的剖视图；图9a至图9d示出了根据本专利技术的第三实施方式的具有椭圆形圆顶部分的板的立体图、顶视图和剖视图；图10a至图10d示出了根据本专利技术的第三实施方式的具有环形圆顶部分的板的立体图、顶视图和剖视图；图11a至图11c示出了根据本专利技术的第三实施方式的具有纵向肋的板的立体图、顶视图和剖视图；图12a至图12c示出了根据本专利技术的第三实施方式的具有横向肋的板的立体图、顶视图和剖视图；图13示出了根据本专利技术的第四实施方式的电动换能器的剖视图；图14示出了根据本专利技术的各种实施方式的固定到电动换能器的前谐振器的立体剖视图；图15a示出了根据本专利技术的各种实施方式的在没有前谐振器的情况下电动换能器在超声波范围内的频率响应；图15b示出了根据本专利技术的各种实施方式的在具有前谐振器的情况下电动换能器在超声波范围内的频率响应；图16示出了根据本专利技术的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式和第四实施方式的电动换能器的剖视图；图17示出了根据本专利技术的第五实施方式的电动换能器的剖视图；图18示出了与根据本专利技术的第一实施方式至第四实施方式中任一实施方式的电动换能器的理论频率响应相比的根据本专利技术第五实施方式的电动换能器的理论频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动换能器，所述电动换能器包括：线圈；振膜；以及板，其中，所述电动换能器适于产生在人类可听见的声学范围和超声波范围内的声压级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.11 US 62/114,5801.一种电动换能器，所述电动换能器包括：线圈；振膜；以及板，其中，所述电动换能器适于产生在人类可听见的声学范围和超声波范围内的声压级。2.根据权利要求1所述的电动换能器，其中，所述电动换能器适于产生在20kHz至70kHz之间的高于约88dB的声压级。3.根据权利要求1所述的电动换能器，其中，所述电动换能器适于产生在20kHz至70kHz之间的约90dB至95dB之间的声压级。4.根据权利要求1所述的电动换能器，其中，所述线圈粘附到所述振膜，并且所述振膜粘附到所述板。5.根据权利要求4所述的电动换能器，其中，所述电动换能器还包括：用于将所述线圈粘附到所述振膜的线圈固定材料；以及用于将所述振膜粘附到所述板的板固定材料。6.根据权利要求5所述的电动换能器，其中，所述线圈固定材料是胶水、双面胶带或热活化膜。7.根据权利要求5所述的电动换能器，其中，所述板固定材料是胶水、双面胶带或热活化膜。8.根据权利要求1所述的电动换能器，其中，所述线圈粘附到所述板，并且所述板粘附到所述振膜。9.根据权利要求8所述的电动换能器，其中，所述电动换能器还包括：用于将所述线圈粘附到所述板的线圈固定材料；以及用于将所述板粘附到所述振膜的板固定材料。10.根据权利要求9所述的电动换能器，其中，所述线圈固定材料是胶水、双面胶带或热活化膜。11.根据权利要求9所述的电动换能器，其中，所述板固定材料是胶水、双面胶带或热活化膜。12.根据权利要求1所述的电动换能器，其中，所述板包括结构刚度增加特征。13.根据权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·伦巴赫，F·瑞宁，M·富洛克，A·泰美尔，C·克劳保夫，H·鲍尔，S·桑格尔，A·辛藤纳切，
申请(专利权)人：奥音科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11