CN102045627A - 收音装置及使用其的电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种收音装置，包括外套管、导电体、压电部及电路单元；外套管具有一中空部，其中，一声波传入该中空部；导电体设置于该中空部，其根据传入中空部的声波产生振动；压电部设置于导电体表面，根据导电体的振动产生一信号；而电路单元则接收该信号并进行处理以产生一声音信号。本发明所提供的收音装置体积小、不占空间，并且可透过调整导电体的长度、增加导电体的振动幅度或提供额外电压等方式提升收音装置对声波的接收能力，因此除可单独使用外，还可适用在各式的耳机麦克风组或其他电子装置上。
Description
技术领域
本发明涉及一种收音装置，尤其是一种压电式(piezoelectric)收音装置。
背景技术
收音装置已成为现代人日常生活中最常使用的用品之一，凡移动通讯设备、录音笔、具录音功能的音乐播放装置等，皆需要质量良好的收音装置来达到接收外界声音-特别是指使用者所发出的语音-的效果。
常见的收音装置包括电容式麦克风及压电式麦克风，传统的压电式麦克风中，多半利用一振膜或弹性物质贴附在人体上，以感受人体发声时的声波压力，并将声波的压力传递到压电材料，使压电材料的结构因压力而改变，再产生电压以供处理。
传统的压电式麦克风利用振膜或弹性物质(如：海绵或弹簧)感测声波振动，而此类振膜或弹性物质本身会吸收掉部分的声波压力的振动，使得原本振动程度较细微的高频声波信号易于产生失真，对声波的感测灵敏度及收音效果都需要进一步的改善。
发明内容
本发明提供一种收音装置，该收音装置体积小、不占空间，并且可透过调整导电体的长度、增加导电体的振动幅度或提供额外电压等方式提升收音装置对声波的接收能力，因此除可单独使用外，还可适用在各式的耳机麦克风组或其他电子装置上。
本发明提供一种可调整收音灵敏度的收音装置，包括外套管、导电体、压电部及电路单元。外套管具有用以接收使用者发声所产生的声波的一中空部；导电体设置于该中空部，其根据传入中空部的声波产生振动；压电部设置于导电体表面，根据导电体的振动产生一信号；而电路单元则接收该信号并进行处理以产生一声音信号。
本发明提供一种设置有收音装置的电子装置，所述的电子装置即设置有上述的收音装置，并接收收音装置所产生的声音信号后加以储存或输出。
有关本发明所提供的收音装置的详细说明，请参照以下实施方式及附图的说明。
附图说明
图1为本发明所提供收音装置第一实施例的剖面示意图；
图2为本发明所提供收音装置第二实施例的剖面示意图；
图3为本发明所提供收音装置第三实施例的剖面示意图；及
图4为本发明所提供一种使用收音装置的电子装置实施例的方块图。
【主要元件附图标记说明】
1，1a-1c收音装置
10外套管
100中空部
102收音口
12，12a导电体
14，14a压电部
140压电片
142压电片
16，16a电路单元
18固定结构
20振动辅助部
200辅助块
202辅助块
3电子装置
30处理单元
32供电单元
150，150a导线
152，152a导线
具体实施方式
图1为本发明的收音装置第一实施例的剖面示意图，收音装置1包括一外套管10、一导电体12、一压电部14、一电路单元16、及一固定结构18。
外套管10为金属制的一中空管状体，外套管10内具有中空部100，外套管10两端开口的其中一端为收音口102，用以接收在收音装置1外产生的声波到中空部100，例如人类的讲话而产生的振动；另一端的开口则以固定结构18封闭。
导电体12设置在中空部100，与外套管10的管体大致上平行地设置。在本实施例中导电体12为以金属制成的一柱状体，导电体12两端的其中一端连接于固定结构18加以固定，另一端为朝向收音口102的振动端120。当声波自收音口102传入中空部100时，柱状的导电体12根据声波振动所造成的压力，而于振动端120开始产生振动(vibration)。
压电部14沿着导电体12表面设置，用以将导电体12的振动所产生的动能转换为电能，输出一信号。导电体12及压电部14分别连接导线150及152，导线150及152再穿越固定结构18上开设的穿孔而连接于电路单元16，该等导线150及152分别用于作为输出到电路单元16的信号的正、负极其中之一。电路单元16中包括电容、晶体管或放大电路等元件(图未示)，用以接收及处理压电部14所转换的信号，例如经过取样、过滤、放大等作业以产生出一声音信号，以利将声音信号传送到扬声器播出或储存于电子装置内(图未示)。
其中，相对于振动体12及压电部14，金属制的外套管10产生的极性为负极，具有隔绝外界噪声干扰的作用。
压电部14具有受到机械压力时会产生电性信号的特性，压电部14在受到压力时，及材料结构会产生变形，为了对抗结构排列的变形，压电部14在受压的两端会产生正、负电荷，而正、负电荷为消除电位差所进行的移动则产生电压。因此，在本实施例中，利用压电部14将导电体12因声波脉冲所产生的振动转换为信号，再取用其中的电压信号到电路单元16进行处理。压电部14的材质可为压电陶磁、压晶体管或压电薄膜。压电陶磁例如：钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(Lead titanate，PbTiO3)、锆钛酸铅(Lead zirconate titanate，PZT)或锆钛酸铅及银复合物(PZT/Ag composites)等；压晶体管常见的则有：铌酸锂、铌酸钾、石英、电气石、酒石酸钠(Sodium tartrate)、若歇尔盐(Rochelle salt)等；而压电薄膜则例如：氧化锌(ZnO)等；此外，天然的高分子物质及人工合成的聚合物中，也有部分具有所述的压电性能。
压电部14的长度可与导电体12的长度相等，或使导电体12略长于压电部14。在本例中，压电部14与导电体12的长度相等，亦即压电部14与导电体12的表面重叠，以提供较大面积的压电部14以进行电能的转换。
利用压电部14可将压力转换为信号的能力，本实施例的收音装置1可作为一接触式或非接触式收音装置。以接触式收音装置为例，其可被贴附或按压在人体的发声部位周围的皮肤，例如喉咙、耳下等处，借助于人体发声时声波所产生的压力，使收音装置1的导电体12产生振动，并使得压电部14根据振动而转换为所述的信号。
压电部14所能产生的信号的强度，受到导电体12依其感受到的压力而展现出来的振动幅度的影响；当导电体12所产生的振幅越大，对压电部14产生的压力越大，压电部14所转换出来的信号也相对越强。而在相同的声波产生的压力下，导电体12的长度与其所产生的振幅大小成正比，因此，导电体12的长度越长，压电部14所转换出来的信号强度也越强，即使是振动程度较细微的声波所产生的压力，收音装置1接收后亦可转换为稳定的信号，并产生清楚的声音信号。因此，在本例中可设置较长的导电体12，以提高收音装置1收音的灵敏度。
图2为收音装置第二实施例的剖面示意图，相较于第一实施例，本例的收音装置1a更包括一振动辅助部20，设置于导电体12的振动端120。振动辅助部20可为密度较高、重量较重的物质，例如金属，用以增加导电体12在振动时的振动幅度。以图2所示为例，导电体12为一柱状体时，振动辅助部20可为一金属环，环绕于导电体12的振动端120，增加导电体12在振动端120的重量，使得导电体12根据钟摆原理，调整其振动的振幅。所使用的金属环可设置为不均匀的环状，以便使振动体12根据重力的不同而增加振动幅度。
当导电体12振动的幅度越大，压电部14受到的压力及所转换的信号的强度也越强；在相同的声波压力之下，增加了振动辅助部20的收音装置1a比不具振动辅助部的收音装置1能转换出较大的电压，并使电路单元16处理后所产生的声音信号更为清晰，借此而提高收音装置1a的收音灵敏度。
在本例中，压电部14的长度即略短于导电体12，振动辅助部20直接固定于导电体12未受压电部14覆盖的部位，然而实施的方式并不限于此，振动辅助部20亦可间接透过设置在导电体12表面的压电部14而固定于导电体12的振动端120。第二实施例中与第一实施例相同部分的说明，请参照第一实施例的内容。
图3为本发明所提供收音装置第三实施例的剖面示意图。本实施例的电路单元16a设置在外套管10的其中一端，以作为固定导电体12a的固定结构。本例的导电体12a为一金属制成的片状体，如一铜片，设置在外套管10的中空部100，导电体12a的一端以焊接或其他方式固定于电路单元16a，另一端为振动端120，则朝向收音口102。压电部14a包括二个压电片140及142，分别设置于片状导电体12a的两面，用以将导电体12a振动而对压电片140及142所造成的压力，转变为信号。本实施例中，压电片140及142分别透过导线150a及152a连接到电路单元16a，以作为压电片140及142所产生的信号的两极，并分别传输到电路单元16a进行处理以产生声音信号。振动辅助部则包括二个辅助块200及202，亦分别对称设置在导电体12a的两面，以增加导电体12a振动时的振幅。
其中，导电体12a受到声波的压力而产生振动，并且利用辅助块200及202以钟摆原理增加振幅，使得设置在导电体12a表面的压电部14a(包括压电片140及142)因振动的压力而产生反应，使正、负电荷分离并分别积聚在压电片140及142的两侧。
本实施例中采用二个压电片140及142分别设置在导电体12a两侧的好处在于，除了可使压电片140及142分别作为信号输出的两极之外(亦即压电片140与142输出信号极性相反)，亦可根据制作的需求，仿照第一或第二实施例，使压电片140及142为信号输出时的同一极(压电片140与142输出信号极性相同)，而导电体12a为另一极(即导电体12a输出信号极性与压电部14a相反)。其余相同部分请参见图1及图2所示实施例的说明。
图4为本发明所提供一种设置了收音装置的电子装置实施例的方块图。本例的电子装置3除了设置收音装置1c之外，还包括处理单元30及一供电单元32，分别用于处理电子装置3所需输出或输入的数据，以及供应电子装置3运作所需的电力。
收音灵敏度的好坏是收音装置的其中一种性能指针，而灵敏度的表现方式包括在单位声压下，以收音装置输出端所能输出的电压大小来判断，在单位声波压力下输出的电压越大，代表收音装置的灵敏度也就越高。本实施例的收音装置1c即接收供电单元32提供的电压，以增加收音装置1c的灵敏度。
收音装置1c设置在电子装置3以传输声音信号给处理单元30时，虽不需额外供给电压即可接收声波振动的压力而产生信号，但由于电子装置3具有供电单元32，因此亦可利用供电单元32提供额外的电压(V+)给收音装置1c的输出端(一般多为收音装置的正极端输出，负极多为接地端)，以使得传送到电子装置3的处理单元30的声音信号，在相同的声波压力下输出更大电压，而提高了收音装置1c的灵敏度。处理单元30接收到声音信号后，即可加以处理以供储存在电子装置3中、或输出到其他电子装置(图未示)，以利使用者透过电子装置3进行语音通讯。
本实施例当中，由于收音装置1c可借助于供电单元32额外提供的电压，增强收音装置1c所产生的电压，即使于收音装置1c制作完成后，还能以改变供电单元32的手段，视需求提供较大或较小的电压来调整收音的清晰度，因此，除了可作为接触式收音装置之外，本例中的收音装置1c亦适于作为一非接触式收音装置。在不接触人体的情形下，经由空气传递的声波传送到收音装置1c时，声波所造成的压力已经十分细微，压电部所能转换的电能微小，但利用供电单元32提供的电压使信号产生更大的电位差，以获得清晰的声音信号。
上述各实施例所述的收音装置可制为体积微小的麦克风元件，以便设置在各种具有收音需求的电子装置3中，例如内嵌在移动通讯装置、便携计算机装置、整合式耳机麦克风当中，接收使用者对电子装置所输入的语音，增加使用该等电子装置的便利性。
然而，上述各实施例当中的项目及元件，仅为阐述本发明所举的例示，并无限制权利要求保护范围的意图。凡遵循本发明的精神及根据本发明所揭示的技术手段，而进行微幅的修改或改变，亦属本发明权利要求保护的范畴内。
Claims (17)
1.一种收音装置，其特征在于，包括：
一外套管，具有接收声波的一中空部；
一导电体，设置于该中空部，根据该声波产生振动；
一压电部，设置于该导电体表面，根据该导电体的振动产生一信号；及一电路单元，接收该信号并进行处理以产生一声音信号。
2.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该收音装置接收一供电单元所提供的电压，以增加该声音信号的强度。
3.如权利要求1或2所述的收音装置，其特征在于，该收音装置为一非接触式收音装置。
4.如权利要求1或2所述的收音装置，其特征在于，该收音装置为一接触式收音装置。
5.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于还包括：
一振动辅助部，设置于该中空部，固定于该导电体，用以增加该导电体的振动幅度。
6.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该压电部的长度短于该导电体的长度。
7.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该压电部的长度与该导电体的长度相等。
8.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该压电部的材料为压电陶磁、压晶体管或压电薄膜。
9.如权利要求8所述的收音装置，其特征在于，压电陶磁为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、或锆钛酸铅及银复合物，压晶体管为铌酸锂、铌酸钾、石英、电气石、酒石酸钠、或若歇尔盐，压电薄膜为氧化锌。
10.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该导电体为一柱状体或一片状体。
11.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该导电体的材质为金属。
12.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该压电部为至少一压电片，贴附于该导电体表面。
13.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该导电体与该外套管平行。
14.如权利要求1所述的收音装置，其特征在于，该外套管具有两端，其中一端为一收音口，用以接收该声波，另一端设有一固定结构，用以固定该导电体。
15.如权利要求14所述的收音装置，其特征在于，该导电体具有两端，其中一端固定于该固定结构，另一端为一振动端，朝向该收音口，该振动端根据该收音口接收到的该声波而产生振动。
16.如权利要求14所述的收音装置，其特征在于，该固定结构为该电路单元。
17.一种使用如权利要求1所述收音装置的电子装置，其特征在于，该收音装置设置于该电子装置，该电子装置接收该声音信号以供储存或输出。
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