[发明专利]将电信号转换成声频振荡的方法以及多功能电子气动转换器

说明书

技术领域

本发明涉及电声工程，特别是涉及将电信号转换成声频振荡 的方法以及电声转换器。本发明可以将电信号转换成声频振荡并 可以用于例如再现音乐和语音的扬声器的声学装置，还可以用于 多种特定的装置以满足应用功能。

背景技术

在所有的将电信号转换成声频振荡的现有技术的方法以及在 执行这些方法的扬声器的实际设计中，采用多种类型的机械中间 装置。

电动力转换方法。在现有技术中采用大量的电动力系统，其 中多种形式和设计的谐振喇叭式的活塞用作机械中间装置。例如， 1998年6月5日申请的专利PCT/JP98/02503(即，1999年1月 21日公开的PCT专利WO99/03304以及2002年2月16日公开的 俄国专利No.2179788)公开了一种平面声频转换器，其中通过可 移动振动膜将电信号转换成声音信号。

静电转换方法。在1994年3月3日公开的俄国专利No. 2010459中公开了一种静电扬声器。位于两个固定的穿孔电极之 间的空气间隔中的隔膜在该发明中作为机械中间装置。当极化电 压相对于电极对称地施加到隔膜上并且声压不对称地与电极连接 时，隔膜则在到电极的吸引力差的作用下与声频振荡合拍地开始 振动。

现有技术公知的马丁洛根(Martin Logan)静电扬声器包括三 个主要元件——两个定极板、由薄的透明材料制成且用作机械中 间装置的振动膜以及所谓的隔板。隔板限制了定极板之间振动膜 的移动自由。

电磁转换方法。Magnepan公司在带子和类似带子的变送器的 基础上研制出现有的Magneplanar平面声频系统，其中中间装置 是波形金属薄片制成的非常薄的带子或者是粘贴在涤纶(Dacron) 振动膜上的金属薄片，该振动膜根据在强永磁体中流通的电流的 形状变化而振动，其中强永磁体为沿带子平行延伸的柱形。

1997年4月16日公开的俄国专利No.2071186公开了一种现 有的电声转换器，其具有堆栈形式的机械中间装置，包括一组彼 此溅射产生的交替排列的平面导电层和介电层。该堆栈位于强交 流磁场中，并且堆栈板的导线连接到直流发电机。安培交流力周 期性施加到板上，从而压缩或延伸导电板之间的低弹性介电基底。 但是，由于堆栈的一侧原地牢固地固定，所以另一侧由于堆栈总 体积变化而以磁场发电机的频率振动。该体积变化导致产生声波。

电致伸缩转换方法。现有的电致伸缩扬声器模型包括一种这 样的机械中间装置，该机械中间装置由位于两层柔性导流材料之 间的软硅聚合物制成，所述材料在电场的作用下改变形状。

2002年6月10日公开的俄国专利No.2184622公开了另一种 用于产生声频振荡和机械振动的装置，它是一种使用具有偶极结 构的无定形介电材料的电致伸缩转换器，该偶极结构作为位于导 电板之间的机械中间装置。

压电转换方法。几种类型的转换器都采用压电材料作为机械 中间装置。所施加电压的变化使得压电材料的变形程度因此发生 改变，从而产生声波。

使用空气动力学转换电音频信号的方法。使用该方法的装置 使得透明面板在空气压力下振动，其中空气压力由位于面板后方 空间中的转换器产生。该项技术允许空气压力穿过整个面板表面 进行传输，从而实际上作为机械中间装置来产生声频振荡。

分布式振动方法。现有的声频NXT面板由固定在面板某几个 点上的一个或几个专用转换器激励。在这种情况下，面板材料本 身作为机械中间装置，其中产生复杂的振动过程。

尽管产生声频振荡的设计和方法各不相同，但是之前所有的 声频系统都具有一个共同的缺点。即它们会产生幅相和幅频失真， 这是因为它们的机械振动系统的材料特性和传导介质(空气)的特 性大相径庭，以及它们实际上已经达到通过促使机械中间装置运 动将电信号转换成声频振荡的效率极限。

在理想情况下，机械中间装置100％的能量被传送到周围空 气，会使得施加的信号产生相当大的损耗和失真。此外，损耗和 失真会在所有转换阶段发生。例如，在电动力扬声器中将电信号 转换成声频信号具有至少四个阶段。电信号能量转换成磁能，磁 能然后转换成扬声器喇叭的动能。进而，喇叭在空气中产生声波。 声波携带着人类耳朵听到的声振荡的声能。一种能够消除负面影 响的显而易见的解决方案是：将电能直接转换成声能，不利用机 械中间装置和中间阶段。