CN102007778B - 驱动器声场的定向 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板状静电驱动器，其包括表面形成有电极(4)的至少一个板状定片(2)和至少一个可动振膜(3)，其中信号沿着信号线(5)被传输至电极。在本发明的方案中，由驱动器的组成部件构成的RC电路至少部分地形成定向驱动器的声场的延迟。

Description

驱动器声场的定向

技术领域

本发明涉及一种板状静电驱动器，其包括表面形成有电极的至少一个板状定片和至少一个可动振膜，其中信号沿着信号线被传输至电极。

本发明进一步涉及一种板状静电驱动器声场的定向方法，该板状静电驱动器包括表面形成有电极的至少一个板状定片和至少一个可动振膜，其中信号沿着信号线被传输至电极。

背景技术

目前，辐射声场的定向一般是通过形成数个声源，并采用不同的延迟和/或信号幅度给每一个声源提供信号来实现的。采用常量值或可调RC电路，或者经过多通道模拟或数字信号处理，确立信号的延迟和频率滤波。数个声源的利用依赖数个延迟电路，也可能需要利用数个放大通道。因此，系统变得复杂，需求的元件数量很大。

US4338489公开文本揭露了一种主要用于耳机的结构，该结构用于定向驱动器的辐射场。在该方案中，发声振膜分为几个部分，经过不同部分的信号得到不同的延迟。JP2265400公开文本揭露了一种调节扬声器的方向的方案。在该方案中，同一平面上设置有很多振动器，经过各自的延迟设备定向到达每个振动器的信号。通过适当的调节延迟设备的相位延迟角可提供定向。但是，为了给振膜或不同振动器的不同部分形成延迟，这两个方案都需要单独的延迟设备或电路，这样会增加大量的元件，提高了系统的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的和改进的驱动器辐射声场的定向方法。

本发明的方法的特点是：通过RC电路形成的定向声场的延迟，提供指向，其中RC电路至少部分是由驱动器的组成部件构成。

本发明的设备的特点是：由驱动器的组成部件构成的RC电路形成至少部分延迟定向的声场。

本发明的思想是：作为对数个声源以及控制声源所需要的数个延迟电路和放大通道的替代，至少部分地采用板状静电驱动器本身。在本发明的方案中，声场的指向是基于通过RC电路形成的定向声场的延迟，该RC电路至少部分是由驱动器的组成部件构成。根据实施例，由于定片彼此之间非常接近，较佳的距离小于0.5mm，静电驱动器的电容很高，所以静电驱动器本身用作RC电路的电容是可行的。进一步的，根据实施例，通过由一些电阻材料制成的电极，也即定片的表面，形成相应的RC电路的电阻。

与当采用现有技术实现对应的定向相比，本发明具有减少了所需元件的数量和大大简化了结构和控制部件的优点。获得此优点是因为如不再需要独立的电阻，这样的结构至少部分可用作组成部件。

本发明方案的另一优点是有可能得到良好的指向和平面波形，举例来说，借此可有效避免或在必要时使用墙壁、天花板和其他对应部件对声音的反射。

本发明的又一优点是优化聆听区域和扬声器的数量，根据从很窄到很宽的应用，同样的技术能够产生非常不同和精确指定的声场。

附图说明

附图中详细描述了本发明一些实施例，其中：

图1为静电驱动器的结构示意图，如扬声器；

图2为现有技术的静电驱动器形成的声场的示意图；

图3为采用本发明的静电驱动器形成的有向声场的侧视示意图；

图4为图3所示的采用本发明的静电驱动器形成的有向声场的正视示意图；

图5为本发明的静电驱动器一实施例定向的声场的正视示意图，其中信号输入位置位于驱动器的中线上；

图6为现有技术中接近通道天花板悬挂的双极驱动器的声场的示意图；以及

图7为本发明中接近通道天花板悬挂的双极驱动器的声场的示意图。

为清晰起见，图中简化的示出了本发明的一些实施例。图中相同部件标示为相同的附图标记。

具体实施方式

图1为静电驱动器的结构示意图，如扬声器。静电驱动器1包括至少一个板状定片2和可动振膜3。在图1所示的实施例中具有两个定片2，可动振膜3设置定片之间。定片2的表面形成有电极4。信号沿着信号线5传输到电极。

图2示出了现有技术中静电驱动器形成的声场。在现有技术的方案中，电极4的导电性能非常好，也即定片2的表面4是导电的，例如为金属涂层。实际中，即使在驱动器的边缘输入信号，静电驱动器中的信号也没有传输延时。这样就形成如图2所示的声场。

图3和图4为利用本发明静电驱动器形成的有向声场的示意图，该有向声场是在驱动器1的左边缘输入信号时形成的。图3为该实施例中声场的侧视图，图4为该声场的正视图。声场展开且更多向右偏转。在其他实施例中，如需要也可在驱动器的其他点输入信号，驱动器中连接点的位置影响了RC电路的值和辐射场的形状，如图4和图5所示的例子。

在本发明的方案中，声场的指向是基于通过RC电路形成的定向声场的延迟，该RC电路至少部分是由静电驱动器1的组成部件构成。由于定片2彼此之间非常接近，较佳的距离为小于1mm，进一步较佳的距离为小于0.5mm，静电驱动器1的电容很高，所以静电驱动器本身可用作RC电路的电容。在本发明只有一个定片的实施例中，定片和振膜之间形成电容。在一个定片的实施例中，较佳地，定片与振膜之间的距离小于0.5mm。

相应地，通过经由下述方式形成具有一些电阻材料电极4(也就是定片2的表面)来形成RC电路的电阻：在定片表面测量得到的连接点和位于同一表面与连接点距离最远的点之间的电阻值至少为1kΩ。在本实施例中，举例来说，驱动器的大小及连接点与最远距离点之间的距离也会在1厘米到数米之间变化。由于在制造过程中可调节所形成的电容，定片表面所需的电阻率可在较宽的范围浮动，例如1*10^-7-1*10⁵Ω*m。举例来说，定片表面的电阻材料可由铬、钛、不锈钢或导电聚合物或半导电聚合物来形成，从而使得可采用几种制造方法。甚至在最终的制造过程中，由于静电元件的内部形状影响电容，电容和电阻都是可调的，进而电路的延迟也是可调的，并且通过选择导体的长度和位置，电阻也是可调的。另外，还可在电路中增加所需的单独的电阻、电容、线圈和其他相应的元件。

与现有技术方案相反，在本发明的方案中，定片表面4具有一些阻抗作用，这一点是与现有技术方案不同的原因，与信号与其输入位置的距离有关，信号的延迟增加。因此，当在驱动器1的边缘输入信号，电极4和驱动器共同形成RC电路时，与信号输入位置7距离较远的地点的声音信号的延迟要高于与信号输入位置7距离较近的地点的声音信号；在图3的实施例中，信号输入位置7对边的信号得以延迟，驱动器1产生图3的有向声场。信号输入位置7是信号被输入到驱动器中的点。术语连接点或连接口也可用于指连接位置7，而且当具体指点状输入位置时，术语连接点或连接口也可指输入点。

单独地或主要地利用驱动器元件定向声场，减少了所需元件的数量，简化了结构和控制。这是可能实现的，因为静电表面彼此非常接近，所以与静电表面远离彼此的传统方案相比，驱动器的电容较高。当电容较低时，像传统方案的情况那样，为了得到相应的时间延迟，需要较高的电阻。另外，由于足够高的驱动器电容，通过电极电阻值已经实现了定向声场所需的时间延迟，该电极电阻值并没有在很大程度上减弱声音质量、频带宽度或能源效率。

图5为一例子的示意图，其示出了与本发明第二个实施例中图4所示的声场相比，当信号输入位置7改变时，声场方向变化的情况。在这个实施例中，输入位置7位于驱动器1的中线，声场更倾向于向两侧展开，而不是向上和向下。

图6和图7为本发明一实施例的示意图，其示出了接近通道的天花板6悬挂的双极驱动器，它向两个不同的方向辐射声音。信号沿着信号线5被传输到电极。图6示出了现有技术的声场，它部分接触到天花板6，从而引发干扰反射。相应地，图7示出了驱动器1根据本发明进行声音定向所产生的声场，其中声音定向以下述方式进行：声场被导离信号输入边缘。这样，图7的设置能够避免天花板6的干扰反射。这特别适用于对声音有要求的场所，例如通道和隧道，又如商店、购物中心和机场。

在本发明不同的实施例中，根据需要也可扩大辐射场，以及将辐射场定向另一方向，而不是辐射表面的正常方向。另外，通过采用两个或更多驱动器或扬声器元件可能产生不同的声场。根据它们的目的，这些不同的声场可组成不同方向的声场，它们可指向同一目标或数个不同的目标。在这种方式下，举例来说，平板扬声器传递的波前通常与幅度平面垂直，它可以产生不同类型的声场。进一步的，通过以串联或并联的方式将通过延迟产生的声场的指向和元件的偏转进行组合，可以更为灵活的方式来调节由此获得的聆听区域和声场与声音环境的方向，其中，举例来说，元件在时间延迟方向上偏转、与时间延迟方向垂直的方向和/或与元件的布置置垂直的方向上偏转。

本发明的驱动器特别适用于在与听者有关的情况下，不能确定驱动器的最佳位置的场合，或者需要在制造工程或视觉地面上确定驱动器的位置的场合。该实施例的例子为需要用作扬声器的投影表面。该表面必须是平直的，但是声音辐射模式需为不对称展开的。最佳作用表面面积也很大，但是需要扩大因此得到的狭窄的辐射束，以适应较宽的聆听区域。另一工作实例为车内扬声器。经常不可能得到最佳定位和定向，在这种情况下，本发明的驱动器对辐射束的优化提高了声音体验质量和系统可用性。第三个例子是耳机，本发明的驱动器可实现精确地调节声场性能，以接近耳朵和外耳道外。

进一步的，在本发明实施例中，为了听觉测量，可能形成球形辐射体。在该实施例中，通过采用本发明方案，可能形成具有很多面的多面体，不采用多通道技术，也可在电力上平衡辐射场的性能。与基于现有技术的方案相比，这种类型的辐射体较易于制造，在声学上它更类似于球形辐射体。

除了以上所述实施例，通过采用其他声学测量设备、家庭声音复制设备、多通道扬声器、其他车辆扬声器的有向或反射声场，利用本发明也可得到多种应用。如有需要，也可将扬声器元件用作声音传感器(扩音器)。

在一些情况下，本发明所呈现的特征可以如此使用，而不考虑其他特征。另一方面，如有需要本申请呈现的特征可合并以形成不同的组合。

附图及其相关描述仅用于说明本发明的思想。在权利要求的范围中，本发明的细节可有所不同。

Claims (13)

1.一种板状静电驱动器，其接近天花板悬挂并包括：至少一个板状定片(2)以及至少一个可动振膜(3)，所述板状定片(2)的表面形成有电极(4)，其中信号沿信号线(5)传输至电极，其特征在于，由驱动器的组成部件构成的RC电路至少部分地形成定向声场的延迟，信号输入位置(7)位于驱动器的边缘，通过由一些电阻材料制成作为电极的定片表面(4)至少部分地形成RC电路的电阻，借此与信号输入位置(7)距离较远的地点的声音信号的延迟高于与信号输入位置距离较近的地点，从而产生平面波形声场。

2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，从定片表面测量得到的输入位置(7)和与输入位置(7)距离最远且位于同一表面的点之间的电阻值至少为1kΩ。

3.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述静电驱动器(1)至少部分地作为RC电路的电容。

4.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，包括：两个板状定片(2)以及设置所述两个板状定片(2)之间的可动振膜(3)。

5.根据权利要求4所述的驱动器，其特征在于，作为RC电路电容的静电驱动器(1)的定片(2)之间的距离小于1.0mm。

6.根据权利要求5所述的驱动器，其特征在于，作为RC电路电容的静电驱动器(1)的定片(2)之间的距离小于0.5mm。

7.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，板状定片(2)与静电驱动器(1)的可动振膜(3)之间的距离的至少部分地作为具有一个定片的RC电路的电容，所述距离小于0.5mm。

8.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述驱动器为扬声器。

9.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述驱动器为扩音器。

10.一种板状静电驱动器的声场定向方法，所述板状静电驱动器接近天花板悬挂并包括：至少一个板状定片以及至少一个可动振膜，所述板状定片的表面形成有电极，信号沿信号线传输至电极，其特征在于，通过RC电路形成的定向声场的延迟提供指向，其中RC电路至少部分地由驱动器(1)的组成部件构成，所述信号输入位置(7)位于驱动器(1)的边缘，通过由一些电阻材料制成作为电极定片的表面(4)形成RC电路的电阻，借此与信号输入位置(7)距离较远的地点的声音信号的延迟高于与信号输入位置(7)距离较近的地点，从而产生平面波形声场。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，从定片表面测量得到的输入位置(7)和与输入位置(7)距离最远且位于同一表面的点之间的电阻值至少为1kΩ。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述静电驱动器(1)至少部分地作为RC电路的电容。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述驱动器包括：两个板状定片(2)以及设置在所述两个板状定片(2)之间的可动振膜(3)。

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