音频换能器中的点激励布置制造技术

本发明专利技术提供了一种用于音频换能器的方法和装置。该音频换能器通过驱动振膜的叶片来激励。对于高阶模态分量，确定叶片的多个节点区域，所述高阶模态分量对应于谐振频率并且具有大于一的阶。识别至少两个高阶模态分量的交叉区域，其中激励点被放置在交叉区域内。音频换能器的振膜包括框架、至少一个合叶和叶片。该叶片通过至少一个合叶连接到框架，并且被信号源在激励点处激励，以便产生声学信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及音频换能器(audio transducer)中的振膜(diaphragm)的叶片 (paddle )。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面， 一种方法支持音频换能器的激励。该音频换能器通过驱动振膜的叶片来激励。对于高阶模态分量(higher-order modalcomponent),确定叶片的多个节点(node)区域，所述高阶模态分量对应于谐振频率并且具有大于一的阶。识别至少两个高阶模态分量的交叉(intersection)区域。激励点被布置在交叉区域内，其中所述叶片随后被机械源在激励点处激励。根据本专利技术的另一方面，当确定高阶模态分量时，确定第二阶模态分量和第三阶模态分量的节点区域。可以确定附加的模态分量。根据本专利技术的另 一方面，例如通过加固叶片的一部分来改变至少一个节点区域。根据本专利技术的另一方面，音频换能器的振膜包括框架(frame )、至少一个合叶(hinge)和叶片。该叶片通过至少一个合叶连接到框架，并且被信号源在激励点处激励，以便产生声学信号。该激励点被布置在至少两个高阶模态分量的交叉区域内。根据本专利技术的另一方面，至少一个合叶包括由狭缝(slot)区域分离的两个合叶。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的在激励点处被激励的音频换能器的振膜；图2示出了根据本专利技术实施例的音频换能器；图3A示出了根据本专利技术实施例的在基本(fundamental)模式下被激励4的振膜的叶片；图3B示出了根据本专利技术实施例的在第二阶(second-order)模式下被激励的振膜的叶片；图3C示出了根据本专利技术实施例的在第三阶(third-order)模式下被激励的振膜的叶片；图3D示出了根据本专利技术实施例的在第四阶(fourth-order)模式下被激励的振膜的叶片；图4描绘了根据本专利技术实施例的叶片的不同节点区域，其中每个节点区域与多个模态分量之一相关联；图5示出了根据本专利技术实施例的被测耳机响应；图6示出了根据本专利技术实施例的叶片的建模；图7示出了根据本专利技术实施例的原型的被测叶片速率；和图8示出了根据本专利技术实施例的原型的被测叶片速率。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术实施例的在激励点处被激励的音频换能器的振膜100。振膜100包括叶片101，该叶片101通过合叶105和107连接到框103。合叶105和107通过狭缝区域111隔离。叶片101通过缝隙区域109与框103隔离。在本专利技术的实施例中，狭缝区域111和缝隙区域109被聚脂薄膜@覆盖。聚脂薄膜从叶片101的前面开始密封到后面。否则，在一侧上产生的正压可能被叶片101的另一侧上的负压抵消。而且，聚脂薄膜可以对叶片101提供额外的钢度。在本专利技术的实施例中，叶片101由长度L为6.76 mm、宽度为3.86 mm和厚度为0.002英寸的铝1100-H19制成。(如图l所示，叶片101的长度不包括合叶部分105和107。然而，如果叶片包括合叶部分105和107,则该叶片将增加0.254 mm的长度)。功能上，叶片101的目的是排出空气(或液体)以便生成声学信号。叶片101是具有各向同性(isotropic)材料属性的连续结构，并且因此不会典型地表现为集中(lumped)系统。如果人们正在用多个驱动器设计耳机，每个驱动器期望再现窄带频率，则人们能够基于驱动器的集中等效物来优化系统。然而，使用单个宽带驱动器，人们必须折衷该集中(低频)特性来获得高频控制程度。这种途径就意味着理解动态驱动器组件的机械行为。通过适当地放置激励点113以驱动叶片101，人们可以提高音频换能器的高频响应。对于线性动态的偏移(excursion),叶片101的排气量(displacement)可以数学地表示为模态分量的加权和，其中加权常数(模态预期因子)是频率和负载的函数，并且所述模式是材料属性、几何学和边界条件的函数。每个模态分量具有相关联的谐振频率，并且可能或者不能有益于净排气量(由模式在叶片表面上的积分来确定)。基本模式将最大净排气量贡献给悬臂式(cantilevered)叶片响应。因此，期望在整个频率范围内延伸基本模态分量的影响。不幸的是，假定的悬臂式叶片可能具有许多20kHz以下的模态分量。尽管排气量是所有模态分量的叠加，当在单个模态谐振频率激励结构时，得到的排气量将仅由那个模式组成(剩余模式的加权常数都是零)。这个观察暗示在20 kHz以下的每个模态谐振频率处，叶片排气量由单个模态贡献组成，因此除了基本谐振频率处的贡献外，将不具有来自基本模式的贡献。然而，这仅当激励不发生在节点区域(在不经历相应谐振频率处的模态排气量的结构上的位置)时才是真的。如将要讨论的，当叶片101在激励点113处被激励时，其中所有高阶模态分量具有穿过激励点113的相关节点区域(其可理想化为节点线)，高阶模态分量将不利于得到的叶片排气量(高阶模态具有大于一的阶。基本模态分量具有一阶)。高阶模态分量的贡献通常是不受欢迎的，因为得到的排气量部分地抵消了贡献于基本模态分量的排气量。人们通过谨慎地选择激励点113的位置可以极大地减少高阶模态分量的影响。而且，将激励应用到叶片上除合叶节点以外的任何位置将激励基本模态分量。在其基本模式下振动时，整个叶片同相地运动。在图1所示的示例性实施例中，两个最低的偶数阶模式(二和四)共享从合叶105和107贯穿叶片101的中间到自由末端的顶部的节点区域。第二和第四阶模态分量具有异相振动并且因此积分为零并不有利于净排气量的相等部分。然而，这些模态分量的激励在两个谐振频率处作为响应可能潜在地造成急剧下降。20 kHz以下的剩余奇数阶(第三)模态分量导致叶片的自由末端异相地振动，并且与基本模式相比，将积分到更小的净排气量。在示例性实施例中，第三模式的第二节点线(第一节点线在合叶末端)的位置是距合叶近似0.66xL的距离，其中L是叶片长度。由于沿着中心线的这个点由模式形状定义， 因此激励点113的位置是材料属性、几何学和边界条件的函数。在沿着中心 线距合叶具有长度0.66L的点处将点力量施加到悬臂式叶片301,会激励基本 模式，但是不会激励20kHz以下的剩余三个模式。当点力量被施加在叶片自 由末端(例如，在离合叶的距离L处)时，这适当地延伸了人们将获得的在 该频率上基本模式的影响。因此，在高阶模态分量的影响变得明显之前，振 膜300被控制在更宽的带宽上。通过减少三个剩余模态隔离基本振动模式有助于20 kHz以下。通过在三 个不受欢迎的模式形状的节点线的交叉处布置点力量激励，来实现隔离。特 定的位置将取决于几何学和材料属性，但是使用这种技术可以对各种结构来 确定该特定的位置。计算机模拟(有限元分析)可被用来确定节点线的位置， 并且因此预测最佳激励点。叶片排气量(在二维中被建模)可以表示为*乂) = |> 乂) (公式1 )其中;7^^fe位置(s,0处的叶片排气量， 是模态加权因子，它是频率和负 荷的函数，以及S(e力是第j阶模态分量的模态排气量。模态排气量是边界条 件的函数，并且定义什么通常被称作模式形状。特定点(s,0处的叶片排气量7 是在点(s力处的模态排气量与加权因子相乘的和，它可以是实数或复数。在 理想(无损失)材料中，在/ = /,(对应于第j谐振频率)激励结构将仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激励音频换能器的方法，包括：　（ａ）确定叶片的多个节点区域，每个节点区域与多个高阶模态分量之一相关联，该高阶模态分量具有大于一的阶；　（ｂ）识别至少两个高阶模态分量的交叉区域；　（ｃ）在交叉区域内放置激励点；和　 　（ｄ）通过信号源在所述激励点处激励所述叶片，以便产生声学信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-29 11/536,8291. 一种用于激励音频换能器的方法，包括(a)确定叶片的多个节点区域，每个节点区域与多个高阶模态分量之一相关联，该高阶模态分量具有大于一的阶；(b)识别至少两个高阶模态分量的交叉区域；(c)在交叉区域内放置激励点；和(d)通过信号源在所述激励点处激励所述叶片，以便产生声学信号。2. 如权利要求l所述的方法，其中(a)包括 (a)(i)确定第二阶模态分量和第三阶模态分量;和 其中所述至少两个高阶模态分量包括第二阶模态分量和第三阶模态分量。3. 如权利要求2所述的方法，其中所述至少两个高阶模态分量进一步包 括另一个模态分量。4. 如权利要求l所述的方法，还包括(e) 改变多个节点区域中的至少一个。5. 如权利要求4所述的方法，其中(e)包括 (e)(i)加固所述叶片的一部分。6. 如权利要求l所述的方法，其中(a)包括 (a)(i)用有限元分析来分析所述叶片。7. 如权利要求l所述的方法，其中(a)包括 (a)(i)将所述叶片建模为悬臂。8. 如权利要求l所述的方法，其中(a)包括 (a)(i)以激励频率激励所述叶片； (a)(ii)获得所述叶片的速率曲线图；和 (a)(iii)以不同的频率重复(a)(i)- (a)(ii)。9. 一种振膜，该振膜在音频换能器中被激励来产生声学信号；包括 框架；至少一个合叶；和通过所述至少一个合叶连接到框架的叶片，该叶片被信号源在激励...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰S格林尼普三世，
申请(专利权)人：舒尔阿奎西什控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]