[发明专利]利用压电材料或发声振动器件的高低音耦合的扬声器系统

说明书

技术领域

本发明属于扬声器技术领域，特别涉及一种利用压电材料或多功能发声振动器件的高低音耦合的扬声器系统。

背景技术

扬声器是一种电-力-声换能器，它是音响设备中的重要元件。扬声器在人们平时的日常生活中广泛被使用，带来了很多的便利，汽车、广播、电视、音箱、手机、MP4、电脑等电子产品领域中，扬声器的应用几乎随处可见。扬声器的种类很多，按其能量转换原理可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式等几种；按频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器，其中动圈式扬声器应用最为广泛。而压电扬声器因其小、薄、轻的特点，在当今器件小型化的趋势下，具有极其光明的前景与未来。

目前大多数压电扬声器的振动发声部分的基本原理为：电极接通交流电，由于逆压电效应，压电陶瓷片产生振动，使金属振膜发生弯曲变形，从而产生振动，进而推动空气振动，产生声压，发出声音。

与传统的动圈扬声器相比，压电扬声器有以下几点优势：

1.压电扬声器结构中不需要磁铁，从而也不会存在任何的磁场对周围的电路产生干扰和影响，也不会从周围空间吸纳尘粒。

2.压电扬声器的厚度超薄，相比动圈式扬声器，压电扬声器可安装于更为扁平空间中，这一点使其在当今市场极具有竞争力；

3.压电扬声器具有轻便的特点，重量一般都小于1g，比传统的动圈扬声器轻50％-80％；

4.压电扬声器功耗低，一般小于15mW，是动圈式扬声器消耗功率的1/5-1/2，这大大延长了器件的电池寿命；

5.压电扬声器的声学设计简单，背面只需很少空间，甚至不需要对于动圈扬声器所必须的用于提高声压级的空腔。

在相比于传统扬声器具备很大优势的同时，普通压电扬声器也存在一些缺点，这主要表现在音质上较差。研究表明，大多数音质好的扬声器，其频率响应曲线是平坦的。而传统的压电扬声器的第一阶谐振频率(频率响应曲线的一个峰对应的频率)一般较高，低频特性稍差，即低音重放效果略差。例如13×19规格的压电扬声器的第一阶谐振频率一般在1.2kHz～1.4kHz之间，20×20规格的压电扬声器的第一阶谐振频率一般在600Hz～1kHz之间。另外现有的压电平板扬声器的声压频响曲线在中频带一般有较剧烈的起伏，从而造成谐波失真高、音质差，相对而言动圈式扬声器的中频带要平坦的多。此外，基于单层陶瓷片的压电平板扬声器的平均声压输出一般要较相同尺寸的动圈扬声器低。

可以设想，如果能将传统的成熟动圈式扬声器与新兴的压电式扬声器相结合，保留各自的优势并规避各自的不足，应该可以得到一种具有上佳听感的薄型扬声器系统。近年来市面上出现的多功能发声振动器件MFD亦为集成并替换动圈式扬声器和压电式扬声器提供了可能。

发明内容

本发明的目的是鉴于已有技术的不足，针对性地提出一种利用压电材料或多功能发声振动器件的高低音耦合的扬声器系统。

本发明的技术方案为：

振膜安装在外壳上，且振膜与外壳之间构成后腔；在振膜上安装用于驱动振膜振动的压电陶瓷；振膜的中心位置设置孔洞，且在孔洞处粘结形状与该孔洞完全吻合的扬声器或多功能发声振动器件，保证后腔与外界不联通；扬声器或多功能发声振动器件与压电陶瓷之间的电路关系为并联连接，同时接受重放电压信号。

所述压电陶瓷的个数、形状和位置可以亦对扬声器系统的声输出有重要影响，这种影响可以参见专利号为201020256591.6的已授权的专利“一种压电平板扬声器用的柔性配重结构”，压电陶瓷除了起到振动驱动作用外还可视为前述专利中的配重结构，其形状和位置应根据相关声学测试和听感试验确定，例如多片阵列排布、矩形、圆形、环形、多边形、蝴蝶形等，粘贴与振膜的一侧或同时粘结与振膜的两侧。

所述压电陶瓷片的结构为单层结构或者多层结构。

所述振膜采用包括镍铁合金、不锈钢在内的金属材料或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、聚醚酮纤维在内的高分子材料。

本发明还提供了一种扬声器单元阵列系统，由若干个所述的扬声器单元按环形阵列排列或矩阵阵列排列组成。

所述各个扬声器单元的初次谐振频率各不相同。