发声装置制造方法及图纸

一种发声装置，包括至少一空气脉冲产生元件。每个空气脉冲产生元件包括振膜、第一音腔与至少一开口，其中一腔体压力存在于第一音腔中。振膜被致动以改变第一音腔的腔体压力以产生多个空气脉冲，空气脉冲通过开口而传播，空气脉冲在声压位准方面产生一非零偏移，且非零偏移是相对于发声装置外的环境压力的压力值的一偏差。

【技术实现步骤摘要】
发声装置
本专利技术涉及一种发声装置，特别是涉及一种能够产生保真度高的声音的发声装置。
技术介绍
扬声器驱动(speakerdriver)在扬声器产业中对于高保真声音的再现是最难挑战。在声波传播的物理学教导上，在人类可听频率范围内，通过加速传统扬声器驱动的振膜所产生的声压可表示为P∝Sm·A(公式-1)，其中Sm为振膜表面积，A为振膜的加速度。也就是说，声压P正比于振膜表面积Sm与振膜的加速度A的乘积。此外，振膜位移Dm可表示为Dm∝1/2·A·T2∝1/f2(公式-2)，其中T与f分别为声波的周期与频率。传统扬声器驱动所引起的空气运动量VA,CV可表示为VA,CV∝Sm·Dm。对于特定的扬声器驱动，其振膜表面积为常数，且对于一特定声压P，空气运动量VA,CV正比于1/f2，即VA,CV∝1/f2(公式-3)。举例而言，在传统的电动力学扬声器驱动中，其线圈和磁铁用于产生振膜驱动力，18千赫兹(kHz)的声音是由其振膜于一定的表面积以18kHz振动所产生，而30Hz的声音也是由振膜以30Hz振动所产生。在结果上，对于一特定声压P，在此两频率(即，30Hz与18kHz)之间，由振膜所移动的净空气体积的比值是360,000。换句话说，为了在30Hz与18kHz产生相同的声压位准(soundpressurelevel,SPL)，扬声器驱动在30Hz所需移动的空气量为在18kHz的360,000倍。为了覆盖人类可听频率的全部范围，即由20Hz至20kHz，高频扬声器(tweeter)、中范围驱动(mid-rangedriver)和低频扬声器(woofer)必须包含在传统扬声器中。此些所有附加元件将占据传统扬声器的大空间，并且还增加其生产成本。因此，传统扬声器的设计挑战之一是不可能使用单个驱动来覆盖人类可听频率的全部范围。通过传统扬声器产生高保真度声音的另一个设计挑战是其外壳。扬声器外壳通常用于容纳所产生声音的向后辐射波，以避免在某些频率中消除向前辐射波，其中此声音频率的对应波长明显大于扬声器尺寸。扬声器外壳也可用于帮助改善或重塑低频响应。因此，通过适当选择扬声器驱动与外壳的参数，可利用组合的外壳-驱动的共振峰值来增强共振频率附近的声音输出，因此改善所得扬声器的性能。然而，当扬声器外壳的内部空间不够大时，空气运动量对于外壳的空间的比值会上升，外壳内部的压力变动也上升，其导致振膜在其运动范围的最小峰值或最大峰值的附近会出现非线性或畸变运动。为了避免此问题，传统扬声器外壳要求含有足够大的空间。对于最高保真度的扬声器，外壳内部空间因此通常远大于扬声器驱动的实体空间。近年来，微型扬声器有望被包含在例如智能手机、平板、笔记型电脑、智能手表、智能眼镜等装置中。在任何的小型装置中，由于其主机装置的尺寸限制，扬声器的空间通常非常小。但若传统扬声器的尺寸受到限缩，由传统扬声器所产生的声音的品质/保真度会因为上述问题而急剧下降。因此，如何提供一种发声装置来克服上述传统扬声器所面临的设计挑战是本领域的一个重要目标。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是提供一种能够产生保真度高的声音的发声装置。本专利技术的一实施例提供一种发声装置，其包括至少一空气脉冲产生元件。每个空气脉冲产生元件包括振膜、第一音腔与至少一开口，其中一腔体压力存在于第一音腔中。振膜被致动以改变第一音腔的腔体压力以产生多个空气脉冲，空气脉冲通过开口而传播，空气脉冲在声压位准(soundpressurelevel)方面产生一非零偏移(non-zerooffset)，且非零偏移是相对于发声装置外的环境压力(ambientpressure)的压力值的一偏差。在阅读了下文绘示有各种附图的实施例的详细描述之后，对于所属领域的技术人员来说，应可清楚明了本专利技术的目的。附图说明图1所示为本专利技术第一实施例的发声装置的空气脉冲产生元件的俯视示意图。图2所示为沿着图1的剖面线A-A’的剖面示意图。图3所示为气流速度与边界层厚度的示意图。图4所示为本专利技术一实施例的通孔的示意图。图5所示为本专利技术第一实施例的振膜的示例性移动的剖面示意图。图6所示为本专利技术一实施例的驱动信号、振膜位移量、腔体压力以及腔体压力与环境压力之间的压力差的示意图。图7所示为本专利技术一实施例的驱动信号与输入信号之间的关系示意图。图8所示为本专利技术另一实施例的驱动信号的示意图。图9所示为本专利技术另一实施例的驱动信号的示意图。图10所示为本专利技术一实施例的方波驱动信号、振膜位移量与腔体压力的示意图。图11所示为本专利技术一实施例的斜坡波形驱动信号、振膜位移量与腔体压力的示意图。图12所示为本专利技术一实施例的弯曲波形驱动信号、振膜位移量与腔体压力的示意图。图13所示为本专利技术另一实施例的驱动信号与输入信号之间的关系示意图。图14所示为本专利技术另一实施例的驱动信号与输入信号之间的关系示意图。图15所示为本专利技术一实施例由发声装置所产生的多个空气脉冲的声压位准与声波的示意图。图16所示为本专利技术第二实施例的发声装置的空气脉冲产生元件的俯视示意图。图17所示为沿着图16的剖面线B-B’的剖面示意图。图18所示为本专利技术第三实施例的发声装置的空气脉冲产生元件的俯视示意图。图19所示为本专利技术第四实施例的发声装置的空气脉冲产生元件的俯视示意图。图20所示为沿着图19的剖面线C-C’的剖面示意图。图21所示为本专利技术一实施例的发声装置的俯视示意图。图22所示为本专利技术一实施例的两组空气脉冲的波形与结合此些组的空气脉冲后的波形的示意图。图23所示为本专利技术一实施例的多个空气脉冲的示意图。其中，附图标记说明如下：100、200、300、400空气脉冲产生元件112第一板体112w第一侧壁114第二板体114w第二侧壁120振膜120a第一表面120b第二表面130致动件140吸收物件410狭缝Af气流AL压电材料层AP空气脉冲BDL边界层BS边界表面CH1第一音腔CH2第二音腔CPV特征压力差值CY脉冲周期D距离Dn方向DRS、DRS’、DRS”、DRS1、DRS2、DRS3、DRS4、DRS5、DRS6、DRS7、驱动信号DRS8、DRS9、DRS10、DRS11、DRS12、Sp、Sq、SuE1、E2电极L1第一振膜位移量L2第二振膜位移量Ld位移量OPR矩形区域PA1、PA2阵列PC1第一快速压力变化PC2第二快速压力变化PCH腔体压力Pd压力差Pe压力值PGS脉冲产生时段PIS脉冲隔离时段Pr1第一压力值Pr2第二压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发声装置，其特征在于，包括：/n至少一空气脉冲产生元件，每个所述至少一空气脉冲产生元件包括：/n一振膜；/n一第一音腔，其中一腔体压力存在于所述第一音腔中；以及/n至少一开口；/n其中所述振膜被致动以改变所述第一音腔的所述腔体压力以产生多个空气脉冲，所述多个空气脉冲通过所述至少一开口而传播，所述多个空气脉冲在声压位准方面产生一非零偏移，且所述非零偏移是相对于所述发声装置外的一环境压力的一压力值的一偏差。/n

【技术特征摘要】
20190707 US 62/871,157;20200227 US 16/802,5691.一种发声装置，其特征在于，包括：
至少一空气脉冲产生元件，每个所述至少一空气脉冲产生元件包括：
一振膜；
一第一音腔，其中一腔体压力存在于所述第一音腔中；以及
至少一开口；
其中所述振膜被致动以改变所述第一音腔的所述腔体压力以产生多个空气脉冲，所述多个空气脉冲通过所述至少一开口而传播，所述多个空气脉冲在声压位准方面产生一非零偏移，且所述非零偏移是相对于所述发声装置外的一环境压力的一压力值的一偏差。


2.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述空气脉冲具有一脉冲周期，在所述脉冲周期内的通过所述至少一开口的净气流量为0。


3.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述空气脉冲具有一脉冲周期，在所述脉冲周期内的所述振膜的净位移量为0。


4.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述空气脉冲具有一脉冲周期，在所述脉冲周期内的所述空气脉冲的净声压位准不为0。


5.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述空气脉冲具有一脉冲周期，在所述脉冲周期结束时所述第一音腔的所述腔体压力的值相等于所述发声装置外的所述环境压力的所述压力值。


6.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述多个空气脉冲在多个脉冲周期内是非周期性的。


7.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述至少一空气脉冲产生元件所产生的所述多个空气脉冲具有一脉冲率，所述脉冲率高于人类最大可听频率。


8.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述振膜被致动以改变所述第一音腔内的一腔体容积以改变所述腔体压力。


9.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述至少一空气脉冲产生元件包括多个空气脉冲产生元件，且所述空气脉冲产生元件以一时间交错方式来驱动以产生所述多个空气脉冲。


10.如权利要求9所述的发声装置，其特征在于，所述空气脉冲产生元件的其中一个所产生的所述空气脉冲的一脉冲率小于所有所述空气脉冲产生元件所产生的所述空气脉冲的一整体脉冲率。


11.如权利要求10所述的发声装置，其特征在于，所有所述空气脉冲产生元件所产生的所述空气脉冲的所述整体脉冲率高于人类最大可听频率。


12.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，相对于所述发声装置外的所述环境压力，所述多个空气脉冲具有相同的极性。


13.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，每个所述空气脉冲具有一脉冲周期，每个所述脉冲周期具有依序的一脉冲产生时段与一脉冲隔离时段，所述振膜在所述脉冲产生时段中从一初始位置移动到一第一位置，且所述振膜在所述脉冲隔离时段中从所述第一位置移动到一第二位置。


14.如权利要求13所述的发声装置，其特征在于，所述第二位置相同于所述初始位置。


15.如权利要求13所述的发声装置，其特征在于，在所述多个脉冲周期的其中一个中，所述脉冲产生时段包括一上升期间，且所述振膜在所述上升期间中从所述初始位置移动到所述第一位置。


16.如权利要求15所述的发声装置，其特征在于，所述脉冲产生时段还包括在所述上升期间之后的一维持期...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振宇，陈磊，
申请(专利权)人：知微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US