CN104113807A - 一种极环覆膜超薄传声器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种极环覆膜超薄传声器，包括外壳、垫片和极环，外壳底部中心设置有一个圆孔，垫片贴附于外壳底部上表面，垫片靠近圆孔的部分上表面贴附有振膜，另一部分上表面设置有塑环，极环外壁贴附于塑环内壁，极环底面与振膜相接触。用极环覆膜与外壳之间绝缘垫片形成的电容代替背极板与振环覆膜之间绝缘垫片形成的电容，使得组装更加方便，成本更低，结构更加简单。而且振膜采用密度低、比弹率高的聚丙烯酸树脂作为振膜的基体，并在基体中加入了生物纤维、防弹丝和填料等来改善振膜的强度、杨氏模量等性能，使传声器的音质更加完美。
Description
技术领域
本发明涉及一种传声器，尤其涉及一种极环覆膜超薄传声器。
背景技术
传声器，又叫麦克风、话筒、微音器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。如图1所示，传统传声器包括外壳1、振环2-1、振膜2-2、垫片3、背极板4、塑环5、极环6、防尘网8以及PCB组件。所述振环2-1贴附于外壳1上底面，振环2-1上表面贴附有振膜2-2，振膜2-2上表面贴附有垫片3，所述垫片3靠近外壳圆孔的部分上表面设置有背极板4，另一部分上表面设置有塑环5，所述塑环5内壁下端与背极板4相接触，其内壁的另一部分与极环6相接触，极环6上下连接背极板4和PCB组件。这样的设计使得传声器的体积更大、结构更加复杂、成本更高。
而传声器中的振膜是传声器感应声音及转换为电能讯号的主要组件，因此，振膜的材质及机构设计决定了传声器音质特性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的传声器存在着上述的问题，提供一种结构更简单、组装更方便、音质更好、成本更低的极环覆膜超薄传声器。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种极环覆膜超薄传声器，包括外壳、垫片和极环，所述外壳底部中心设置有一个圆孔，所述垫片贴附于外壳底部上表面，所述垫片靠近圆孔的部分上表面贴附有振膜，另一部分上表面设置有塑环，所述极环外壁贴附于塑环内壁，极环底面与振膜相接触；其中，所述振膜由以下重量份数组成：聚丙烯酸树脂：50-80份，生物纤维：8-15份，防弹丝：8-15份，填料：10-15份，加工助剂：1-5份。
振膜是传声器感应声音及转换为电能讯号的主要组件，它的材质及机构设计决定了传声器音质特性，因此，在振膜中加入不同比例的不同组分会产生不同的音质效果。为使传声器重放频带尽可能宽，就需要振膜比弹性率E/ρ尽量大，其中E代表振膜材料的弹性模量，ρ代表振膜材料的密度。所以在振膜材料的选择上应该尽量增加材料的弹性模量而减小材料的密度。因此，本发明选择密度低、比弹率高聚丙烯酸树脂作为振膜材料的基体，而且还在基体中加入了高模量、高强度和低密度的防弹丝、生物纤维、填料等，使得本发明传声器的振膜材料的比弹性率E/ρ提高很多，使传声器重放频带变宽。此外，防弹丝、生物纤维、填料等的加入能使振膜具有适当的内阻尼，而适当的内阻尼可使频率响应曲线比较平滑，改善音质。
进一步地，所述生物纤维为从甲壳类海洋动物中提取的甲壳素生物纤维。在振膜的基体中加入从甲壳类海洋动物中提取的甲壳素生物纤维虽然对传声器的频响曲线改善不多，但传声器音频明显变得中音丰满，声音自然、清晰，特别是播放歌声时能体现出声带振动的肉质感。
进一步地，所述防弹丝为芳纶。芳纶具有超高的强度和模量，分别为钢丝的5-6倍和2-3倍，而且它的重量非常轻，只有钢丝的0.2左右。在振膜基体中加入防弹丝芳纶，不仅可以增强振膜的强度和模量，还能改善传声器的音质，给人带来一种浑厚中带细腻、刚劲中带柔和的听觉。而且，防弹丝与生物纤维一起加入到振膜基体中，会使传声器的音质更加丰满，层次感更明显，颗粒感更强。但是，加入太多或者太少的防弹丝都不能对传声器音质的改善起到很好的作用，因此，本发明根据振膜基体的成分及其重量比，将防弹丝的加入量控制在8-15份之间。
进一步地，所述填料为碳纤维、硼纤维、石墨、金属须晶中的一种或多种。这些填料密度低，而且可以提高振膜的比弹性率。尤其是碳纤维和硼纤维，具有较高的杨氏模量和强度，且内阻尼较大，能与振膜基体材料制成复层结构，增加可弯曲性，而且也能对传声器的音质起到一定的改善作用。
进一步地，所述加工助剂为液体石蜡、氯化石蜡中的一种或两种。本发明加工助剂液体石蜡、氯化石蜡的加入，可以改善振膜基体的加工流动性。
进一步地，所述振膜的制备方法包括以下步骤：
S1：按上述振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出，投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中；
S2：将上述物料从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料，其中，双螺杆挤出机温度设定在190℃-220℃之间，喂料频率25-35赫兹，转速280-320转/分；
S3：将上述粒料投入挤出机中挤出得到振膜型材，然后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
进一步地，所述的传声器还包括防尘网，所述防尘网贴附于外壳下底面。
进一步地，所述的传声器还包括PCB组件，所述PCB组件由极环支撑并扣于外壳内部。
进一步地，所述塑环与外壳留有空隙，塑环上端与PCB组件留有空隙。
进一步地，所述的PCB组件还包括场效应管、第一电容、第二电容、PCB板和插针，所述场效应管贴附于PCB板下表面，场效应管上表面与插针下表面相接触，所述第一电容贴附于PCB板下表面，所述第二电容的一部分贴附于PCB板下表面，另一部分贴附于插针下表面，所述插针插于PCB板上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明用极环覆膜与外壳之间绝缘垫片形成的电容代替背极板与振环覆膜之间绝缘垫片形成的电容，使得组装更加方便，成本更低，结构更加简单。
2.本发明采用密度低、比弹率高的聚丙烯酸树脂作为振膜的基体，并在基体中加入了生物纤维、防弹丝和填料等来改善振膜的强度、杨氏模量等性能，改善传声器的音质。
附图说明
图1是传统传声器的整体结构示意图。
图中，1、外壳；2-1、振环；2-2、振膜；3、垫片；4、背极板；5、塑环；6、极环；7、PCB板；8、防尘网；9、FET；10、第一电容；11、第二电容；12、插针。
图2是本发明的整体结构示意图。
图中，1、外壳；2、垫片；3、振膜；4、防尘网；5、塑环；6、极环；7、FET；8、第一电容；9、第二电容；10、PCB板；11、插针。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图2，本发明一实施例中，极环覆膜超薄传声器，其包括外壳1、垫片2、振膜3、防尘网4、塑环5、极环6、PCB组件；所述垫片2、振膜3、塑环5、极环6、PCB组件位于外壳1内部；防尘网4位于外壳1外部。
防尘网4贴附于外壳1下底面，用于保护传声器，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。
外壳1呈柱体形，其作用是整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳1中，外壳1还可以起到电磁屏蔽的作用。另外，外壳1的底部设置有一个圆形通孔，声音通过该通孔传播到传声器的内部。另外，外壳1上底面作为电容的另一个电极取代传统传声器中的背极板的作用。
垫片2呈圆环形，贴附于外壳1上底面，垫片2靠近圆孔的部分上表面贴附有振膜3，另一部分上表面设置有塑环5，垫片2的作用是隔离振膜3和外壳1，为振膜3的振动提供一个空间。
振膜3是一个极静的塑料膜片，在它上面蒸发一层纯金薄膜，然后经高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷，该振膜3与外壳1底部上表面之间形成一个电容。当声音传入时，振膜3随声波的传输而发生振动，此时振膜3与外壳1之间的电容量也随声音而发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压信号，如此就完成了声音转换为电信号的过程。电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率。
塑环5设置于外壳1和极环6之间，与外壳1留有空隙，上端与PCB组件留有空隙。塑环5起到一个绝缘的作用，避免了外壳1和极环6之间形成电容，从而影响传声器。
极环6上下连接PCB板10和振膜3，其外壁贴附于塑环5内壁，其底面与振膜3相接触。极环6首先起到一个支撑的作用,另外将电信号传送到PCB板10上。
PCB组件由极环6支撑并扣于外壳1内部，同时也起到一个固定组件的作用。PCB组件包括场效应管(FET)7、第一电容8、第二电容9、PCB板10和插针11，FET7贴附于PCB板10下表面，FET7上表面与插针11下表面相接触，所述第一电容8贴附于PCB板10下表面，所述第二电容9的一部分贴附于PCB板10下表面，另一部分贴附于插针11下表面，所述插针11插于PCB板上。
其中FET7是起到阻抗变换和放大的作用，主要是阻抗变换。利用FET的高输入阻抗来实现阻抗变换，以便获得比较高的FET栅源极间电压，从而得到比较大的输出信号；插针11可以将传感器与外部设备相连接并进行信号的传输。
其中，上述振膜3由以下重量份数组成：聚丙烯酸树脂：50-80份，生物纤维：8-15份，防弹丝：8-15份，填料：10-15份，加工助剂：1-5份。
表1：本发明实施例1-4振膜的组成成分及其重量份数
实施例1：
按表1中实施例1的振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出后投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中，将双螺杆挤出机温度设定在190℃℃之间，喂料频率控制在25赫兹，转速控制在280转/分，从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料。粒料再投入挤出机中挤出得到振膜型材，最后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
实施例2：
按表1中实施例2的振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出后投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中，将双螺杆挤出机温度设定在200℃之间，喂料频率控制在28赫兹，转速控制在295转/分，从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料。粒料再投入挤出机中挤出得到振膜型材，最后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
实施例3：
按表1中实施例3的振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出后投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中，将双螺杆挤出机温度设定在210℃之间，喂料频率控制在32赫兹，转速控制在310转/分，从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料。粒料再投入挤出机中挤出得到振膜型材，最后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
实施例4：
按表1中实施例4的振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出后投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中，将双螺杆挤出机温度设定在220℃之间，喂料频率控制在35赫兹，转速控制在320转/分，从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料。粒料再投入挤出机中挤出得到振膜型材，最后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
将本发明实施例1-4制得的振膜进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：本发明实施例1-4制得的振膜性能测试结果
从表2可知，本发明实施例1-4制得的振膜弹性模量E大于12GPa，而密度ρ在1.0-1.5g·cm-3之间，因此振膜材料的比弹性率E/ρ都大于10m2·s-3，使的本发明传声器重放频带更宽。
应用实施例：
将本发明实施例1-4中制得的振膜材料运用于本发明极环覆膜超薄传声器中。
对照组：
市售普通传声器。
将本发明极环覆膜超薄传声器和市售普通传声器进行音质测试，测试结果如表3所示。
表3：本发明极环覆膜超薄传声器音质测试结果
| 传声器 | 音质 |
| 应用实施例1 | 4.6 |
| 应用实施例2 | 4.8 |
| 应用实施例3 | 4.4 |
| 应用实施例4 | 4.5 |
| 对照组 | 2.8 |
音质为10人小组通过测试后按1-5分评分后各组的得分平均值，5分为满分。
从表3可知，本发明极环覆膜超薄传声器采用的振膜材料以聚丙烯酸树脂为基体，并在基体中加入了防弹丝、生物纤维和填料等，使传声器的音质更加丰满，层次感更明显，颗粒感更强。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种极环覆膜超薄传声器，包括外壳、垫片和极环，其特征在于，所述外壳底部中心设置有一个圆孔，所述垫片贴附于外壳底部上表面，所述垫片靠近圆孔的部分上表面贴附有振膜，另一部分上表面设置有塑环，所述极环外壁贴附于塑环内壁，极环底面与振膜相接触；其中，所述振膜由以下重量份数组成：聚丙烯酸树脂：50-80份，生物纤维：8-15份，防弹丝：8-15份，填料：10-15份，加工助剂：1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述生物纤维为从甲壳类海洋动物中提取的甲壳素生物纤维。
3.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述防弹丝为芳纶。
4.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述填料为碳纤维、硼纤维、石墨、金属须晶中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述加工助剂为液体石蜡、氯化石蜡中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述振膜的制备方法包括以下步骤：
S1：按权利要求1中所述的振膜的组成成分及其重量份数称取原料，然后将原料投入高速混合机中充分混合均匀，从高速混合机中排出，投入到双螺杆挤出机喂料料斗，由喂料料斗喂入到双螺杆挤出机中；
S2：将上述物料从双螺杆挤出机的机头挤出，再通过造粒机造粒得到粒料，其中，双螺杆挤出机温度设定在190℃-220℃之间，喂料频率25-35赫兹，转速280-320转/分；
S3：将上述粒料投入挤出机中挤出得到振膜型材，然后将振膜型材在成型模具内冷却、真空成型得到最终产品振膜。
7.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，还包括防尘网，所述防尘网贴附于外壳下底面。
8.根据权利要求1所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，还包括PCB组件，所述PCB组件由极环支撑并扣于外壳内部。
9.根据权利要求8所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，所述塑环与外壳留有空隙，塑环上端与PCB组件留有空隙。
10.根据权利要求8所述的一种极环覆膜超薄传声器，其特征在于，PCB组件还包括场效应管、第一电容、第二电容、PCB板和插针，所述场效应管贴附于PCB板下表面，场效应管上表面与插针下表面相接触，所述第一电容贴附于PCB板下表面，所述第二电容的一部分贴附于PCB板下表面，另一部分贴附于插针下表面，所述插针插于PCB板上。
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