CN101262713A

CN101262713A - 一种平面扬声器

Info

Publication number: CN101262713A
Application number: CNA2007100553921A
Authority: CN
Inventors: 谭红
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-09-10

Abstract

本发明涉及一种扬声器，尤其是一种把电能转换成声能的平面扬声器。一种平面扬声器，包括振膜、框架、驱动器***；振膜具有柔性可弯曲的特征，经过沿至少一个方向上的预紧力拉伸后，固定到框架上，并与驱动***耦合，经驱动***激励后振动发声。驱动***至少包括功率放大器、执行器。一个执行器可直接连结到振膜后表面，激励振膜振动发声，也可通过控制振膜后面空腔内流体压力的变化间接激励膜振动发声。扬声器的输出声压及频率响应可通过改变振膜预紧力及周边约束进行调解；增加振膜预紧力，加强扬声器的中、高频响应，降低振膜周边约束，加强扬声器的低频响应。

Description

一种平面扬声器

所属技术领域

本发明涉及一种扬声器，尤其是一种把电能转换成声能的平面扬声器。

背景技术

平面扬声器是一种新型的电声转换***，它的结构及发声原理与传统的锥型盆扬声器不同。传统扬声器利用锥型振膜的活塞运动，与空气耦合发出声音；而平面扬声器则利用板料的受迫弯曲振动发声。基本上，现有的平面扬声器采用刚性平板做为发声媒介，平板一般具有蜂巢式三明治结构，例如，在中国专利01112935.2及专利申请200510035614.4中都提到这类刚性发声板，因此这类扬声器也被称为板式扬声器。它的缺点为：(1)复合型的蜂窝板制造成本高；(2)扬声器的优化设计需要建立复杂的模型；(3)难以提供低音效果，除非加大刚性平板面积，这使得开发小型化、高音质的平板扬声器变得非常困难。

发明内容

为了克服现有扬声器的缺点，本发明提供一种制造成本低、结构紧凑、频响范围宽、电声转换效率高的平面扬声器。

本发明所采用的技术方案是：一种平面扬声器，包括振膜、框架、驱动器***；所述的振膜具有柔性可弯曲的特征，经过沿至少一个方向上的预紧力拉伸后，固定到框架上，振膜与驱动***耦合，经驱动***激励后振动发声。所述的驱动***至少包括功率放大器、执行器。所述的执行器可以是电磁执行器、电动执行器或压电执行器。一个执行器可直接连结到振膜后表面，激励振膜振动发声，也可通过控制振膜后面空腔内流体压力的变化间接激励振膜振动发声。振膜可以是各类聚合物薄膜，也可是各类薄型纸板，或各类薄型金属板，此类振膜制造成本低、电声转换效率高并且结构紧凑、占地空间小。扬声器的输出声压及频率响应可通过改变振膜预紧力及周边约束进行调解；增加振膜预紧力，加强扬声器的中、高频响应，降低振膜周边约束，加强扬声器的低频响应，此类调解可满足扬声器频响范围宽的要求。

附图说明

图1是本发明所述的平面扬声器实施例一，11是前表面振膜，12是后表面振膜，13是框架，14是电路模块，15是电动执行器，16是执行器与振膜连接媒介。

图2是本发明所述的平面扬声器实施例二，17是执行器与框架连接媒介。

图3是本发明所述的平面扬声器实施例三，31是第一个反面空腔，32是第二个反面空腔。

图4是本发明所述的平面扬声器实施例四，41是质量块，42是中间支撑。

图5是本发明所述的平面扬声器实施例五，51是密封空腔，52是通孔。

具体实施方式

如图1所示，一个平面扬声器包含前表面振膜11和后表面振膜12；所述的振膜具有柔性可弯曲的特征，它可以是各类聚合物，例如：聚酰亚胺(polyimide)薄膜或聚酯薄膜(polyester)，也可是各类薄型纸板，或各类薄型金属板，例如：铝箔或铜箔。振膜在经过沿至少一个方向(x-x’或y-y’方向)上的预紧力拉伸后，固定到框架13上。预紧拉伸的结果导致薄膜内部形成一定的预应力，这些拉应力可以调节扬声器的频率响应，尤其是中、高频响应。根据当前的发明，扬声器的输出声压及频率响应可通过改变振膜预紧力及周边约束进行调解；增加振膜预紧力，加强它的中、高频响应，降低振膜周边约束，加强它的低频响应。实验表明：制作大型平面扬声器，振膜周边可以全部约束到支架13上，而制作小型平面扬声器，振膜周边可以部分约束，部分悬空。在外力激励下，无约束的柔性振膜可以产生很大的位移，这加强了小型平面扬声器的低音效果。振膜可以通过机械夹紧固定或直接粘结到框架13上。粘结剂可以选用各类环氧树脂胶，也可用双面胶带。一个驱动***包含电路模块14和电动执行器15。电路模块14至少包含功率放大器，一个附加的频响均衡器被用来进一步加强扬声器的高保真效果。电动执行器15包含线圈、磁铁、导磁环等元件，其上下部分分别与前表面振膜11和后表面振膜12相连。连接媒介16最好选用弹性、抗冲击的环氧树脂胶。电动执行器15最好处于一个偏心位置，这样做的目的是为了最大限度激起薄膜的各个模态振动。当音源信号电流通过放大器输入到线圈时，所产生的电磁力及反作用力分别激励前表面振膜11和后表面振膜12产生共振，并与空气耦合发出声音，再现原有的声音效果。图1所示的平面扬声器具有双面发音的特征，对于处在不同角度的听众而言，所感觉的听觉效果没有根本性的区别。

如图2所示，一个平面扬声器只包含前表面振膜11；所述的柔性振膜预紧拉伸后固定到框架13上。电动执行器15的前表面粘结到振膜上，后表面连接到框架13的底面上。执行器15可通过螺栓或强力胶17紧固到框架13上，通过作用在线圈上的电磁力直接激励振膜；执行器15也可底面悬空，或通过软性泡沫、橡胶等与机架13相连，通过运动产生的惯性力来激励振膜。与图1不同之处在于，图2所示的平面扬声器单面发声。

如图3所示，一个平面扬声器包含一个表面振膜11；所述的柔性振膜预紧拉伸后固定到框架13上，在振膜反面，形成两个独立的空腔31、32，如图3(a)所示。在空腔内，分别有两个电动执行器15粘结到振膜上。来自左右声道的信号通过功率放大器(没有显示)输入到两个执行器中，带动振膜发声，形成立体声效果。如图3(b)所示，连接双声道的两个驱动器也可以左右离心分布在一个空腔内，并粘结到同一振膜11上，这种结构提供了类似图3(a)的音响效果。

在上面的几个实施例中，一个电动执行器用来激励张紧薄膜的模态振动。除了这类执行器，本发明也提供了压电陶瓷执行器。如图4所示，两片极化相反的压电陶瓷紧固地粘接在一起。在同一信号作用下，一层伸张，另一层收缩，整个压电执行元件15产生弯曲运动，带动两端附着的质量块41上下运动，由此产生的惯性力通过中间支承42激励平面薄膜11振动发声。同样的结构，可以采用单压电陶瓷晶片粘接单金属薄片作为执行器，也可采用片状多层压电陶瓷晶片作为执行器。采用这类执行器使得开发更为薄型化的平面音响成为可能。

上述的执行器直接连结到振膜后表面，激励振膜振动发声。本发明所述的扬声器，其执行器也可通过控制振膜后面空腔内流体压力的变化间接激励膜振动发声。如图5所示，柔性振膜11预紧拉伸后固定到刚性机架13上，在振膜后面，形成一个密封空腔51。空腔内充满流体，例如：水或空气。音源信号通过放大器(没有显示)带动一个执行器15产生运动；该运动进一步通过机架上的通孔52控制空腔内流体压力产生变化，从而带动平面张紧薄膜振动发声。在这样的结构中，振膜上每一点都分布着近似均匀的激励力，因此它的绝大部分模态都会被激发出来。这样的平面扬声器，可以覆盖一个较宽的频率范围，音质较好。

Claims

1. 一种平面扬声器，包括振膜、框架、驱动器***，其特征在于：振膜具有柔性可弯曲的特征；振膜经过沿至少一个方向上的预紧力拉伸后，固定到框架上；振膜与驱动***耦合，经驱动***作用产生弯曲振动进行扬声。

2. 如权利要求1所述的平面扬声器，其特征在于：它的输出声压及频率响应可通过改变振膜的预紧力及周边约束进行调解；增加振膜预紧力，加强扬声器的中、高频响应，降低振膜周边约束，加强扬声器的低频响应。

3. 如权利要求1所述的平面扬声器，其特征在于：它可以单面发声，也可以双面发声；所包含的振膜可以为一个、两个或多个。

4. 如权利要求1所述的平面扬声器，其特征在于：所述的驱动***可以是一个、两个或多个，所述的单个平面扬声器可以提供单声道、双声道的效果。

5. 如权利要求1所述的平面扬声器，其特征在于：所述的驱动***至少包括功率放大器、执行器。

6. 如权利要求5所述的平面扬声器，其特征在于：所述的执行器可选用电磁执行器、电动执行器、压电执行器。

7. 如权利要求6所述的平面扬声器，其特征在于：所述的压电执行器至少包含一层片状压电陶瓷。

8. 如权利要求5所述的平面扬声器，其特征在于：所述的执行器可直接连结到振膜后表面，激励振膜振动发声；所述的执行器也可通过控制振膜后面空腔内流体压力的变化间接激励振膜振动发声。