CN102404664A

CN102404664A - 定向扬声器

Info

Publication number: CN102404664A
Application number: CN2010102764219A
Authority: CN
Inventors: 王建清; 乐秀海; 王跃民; 宋甘亮; 闻心月; 张洁伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种定向扬声器，包括多个超声波换能器单元和电路基板，该多个超声波换能器单元排列在该电路基板上，各超声波换能器单元包括将电信号转换为超声波机械振动的换能元件，该换能元件包括第一电极和第二电极，其中，换能元件固定在电路基板上，换能元件的第一电极和第二电极分别通过一引线与该电路基板连接。本发明的定向扬声器体积小，尤其适合于便携式电子产品使用。

Description

定向扬声器

技术领域

本发明涉及一种小型指向性声源，更具体地说，涉及一种适用于便携式电子产品的定向扬声器。

背景技术

超声波定向扬声器的工作原理是:把待发射的音频信号调制在超声波频率的载波信号上，然后用超声换能器发射出去。由于空气的非线性声学效应，在传播过程中声波中的音频信号会自解调出来，被人耳直接听到。由于超声传播的超指向性，叠加在超声波上的可听声也具有很好的指向性，因此这种声源被称为超声波定向扬声器。传统扬声器的声音传播是发散式的，不具有指向性，势必会带来声音的互扰。指向性声源具有广泛的商业用途。由于它发出的声音具有很强的指向性，可以利用这一点来产生针对个人的声音，而不会打扰到其他人。例如，博物馆里的游客站在某件展览品面前时，只会听到和这个展览品有关的声音，而不会被来自其它展览品的声音干扰；餐馆里用餐的客人可以根据自己的喜好来选择背景音乐，而不会打扰到其他人；逛超市的时候，经过不同的货架，就会听到不同的商品的介绍，而处在其他地方的顾客不会受到这些声音的打扰。

现有的定向扬声器通常采用数十或者数百只普通的超声波换能器单元焊接到PCB板上，构成超声波换能器阵列。现有的超声波换能器单元的一种结构如图1所示，其包括喇叭形的谐振器1a、导波板2a、将电信号转换为超声波机械振动的压电陶瓷换能元件3a、底座4a、外壳5a和一对引脚6a。外壳5a罩设在底座4a上，形成一封闭的空腔7a，谐振器1a、导波板2a和压电陶瓷换能元件3a均设置在该空腔7a内。导波板2a设置在压电陶瓷换能元件3a的上方，并与压电陶瓷换能元件3a相粘接；导波板2a与压电陶瓷换能元件3a 共同组成超声波换能器单元的压电振子。谐振器1a设置在导波板2a的上方，并与导波板2a相粘接。压电陶瓷换能元件3a通过硅胶8a粘接在底座4a上。压电陶瓷换能元件包括第一电极和第二电极，该两个电极分别通过一根引线与两个引脚6a电连接，引脚6a焊接在PCB板上。这种超声波换能器单元包括外壳、底座等元件，由多个这种超声波换能器单元组成的定向扬声器外形尺寸较大，厚度较厚，不适合用在便携式电子产品上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种体积小、适合于便携式电子产品使用的定向扬声器。

本发明所采用的技术方案是：一种定向扬声器，包括多个超声波换能器单元和电路基板，该多个超声波换能器单元排列在该电路基板上，各超声波换能器单元包括将电信号转换为超声波机械振动的换能元件，该换能元件包括第一电极和第二电极，其中，换能元件固定在电路基板上，换能元件的第一电极和第二电极分别通过一引线与该电路基板连接。

本发明的超声波换能器单元与现有的超声波换能器单元相比，省去了外壳、底座、引脚等部件，从而降低了生产材料成本。更为重要的是，由于超声波换能器单元省略了外壳、底座等部件，因此超声波换能器单元阵列可以实现更加紧密的排列，在更小的尺度上获得更高的声压，同时降低了整体厚度，因而可制成小型定向扬声器，装入便携式电子产品中使用。

附图说明

图1是现有的一种超声波换能器单元的剖面结构示意图；

图2是本发明的超声波换能器单元的一种实施方式的剖面结构示意图；

图3示出了本发明的超声波换能器阵列的一种排列形状；

图4示出了本发明的超声波换能器阵列的另一种排列形状；

图5是本发明的定向扬声器的另一种实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

本发明的定向扬声器，包括多个超声波换能器单元100和电路基板200，多个超声波换能器单元100排列在电路基板200上。该多个超声波换能器单元100可采用各种不同的方式排列在电路基板200上，从而形成不同形状的超声波换能器阵列，如三角形、方形、平行四边形、六角形等等。在一个示例中，如图3所示，四个超声波换能器单元100是以2×2的方式排列在电路基板上；而在图4中，超声波换能器阵列的形状为六角形。

各个超声波换能器单元包括将电信号转换为超声波机械振动的换能元件，该换能元件包括第一电极和第二电极，其中，换能元件固定在电路基板200上，换能元件的第一电极和第二电极分别通过一引线与该电路基板200连接。上述的电路基板200可以是PCB板或陶瓷基板，换能元件的材质可以是压电陶瓷、压电晶体、PVDF薄膜或磁致伸缩材料。

图2示出了本发明的超声波换能器单元100的一种实施例的结构，其包括喇叭形的谐振器1、导波板2、将电信号转换为超声波机械振动的压电陶瓷换能元件3，压电陶瓷换能元件3具有第一电极和第二电极。

谐振器1、导波板2和压电陶瓷换能元件3从上至下依次排列。在电路基板200上涂布有形状以及位置合适的硅胶8，压电陶瓷换能元件3的下表面粘在硅胶8上（通常是每一压电陶瓷换能元件与间隔设置的2滴硅胶相粘接），获得适度弹性的支撑。导波板2粘接在压电陶瓷换能元件3的上表面上，导波板2与压电陶瓷换能元件3共同组成超声波换能器单元的压电振子。谐振器1粘接在导波板2的上表面上。压电陶瓷换能元件3的第一电极和第二电极分别通过一引线4焊接在电路基板200的焊盘210上。

较佳的是，电路基板200在每一超声波换能器单元100下方的位置开设有一通孔220。该通孔可以避免压电陶瓷换能元件3的下电极焊点以及下电极的引线碰到电路基板200，并能够加大换能元件3的振动空间，从而起到改善发声效果的作用。

在另一种实施例中，本发明的定向扬声器还可包括一音频扬声器300和一工作模式切换电路，构成复合型扬声器。如图5所示，该音频扬声器300可嵌设在电路基板200上或通过粘接材料粘接在电路基板200上，该音频扬声器300的引线焊接在电路基板200的焊盘上。该工作模式切换电路用于控制该定向扬声器在音频扬声器工作模式与超声波换能器工作模式之间进行切换。当定向扬声器处于音频扬声器工作模式时，只有音频扬声器工作，所有超声波换能器单元均不工作；当定向扬声器处于超声波换能器工作模式时，只有超声波换能器单元工作，而音频扬声器不工作，从而达到自由选择发出定向声音或者非定向声音的效果。

本发明的定向扬声器由于体积小、厚度薄，因而适用于手机、游戏机、MP3、MP4、PSP、笔记本电脑等小型电子产品，用以控制声音传播方向，只让特定方向的人听到，使声音具有私密性，避免声音干扰其他人或者泄露私人声音信息,具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种定向扬声器，包括多个超声波换能器单元和电路基板，所述多个超声波换能器单元排列在所述电路基板上，各超声波换能器单元包括将电信号转换为超声波机械振动的换能元件，所述换能元件包括第一电极和第二电极，其特征在于，所述换能元件固定在所述电路基板上，换能元件的第一电极和第二电极分别通过一引线与该电路基板连接。

2.如权利要求1所述的定向扬声器，其特征在于，所述换能元件的材质为压电陶瓷；

各所述超声波换能器单元还包括谐振器和导波板，所述导波板设置在该压电陶瓷换能元件的上方，并与该压电陶瓷换能元件相粘接；所述谐振器设置在该导波板的上方，并与导波板相粘接。

3.如权利要求2所述的定向扬声器，其特征在于，所述压电陶瓷换能元件的第一电极和第二电极分别通过一引线焊接在电路基板的焊盘上。

4.如权利要求3所述的定向扬声器，其特征在于，所述压电陶瓷换能元件通过硅胶粘接在所述电路基板上。

5.如权利要求4所述的定向扬声器，其特征在于，所述电路基板在每一超声波换能器单元下方的位置开设有一通孔。

6.如权利要求1所述的定向扬声器，其特征在于，该定向扬声器还包括一音频扬声器和一工作模式切换电路；

所述音频扬声器设置在所述电路基板上，该音频扬声器的引线焊接在电路基板的焊盘上；所述工作模式切换电路用于控制该定向扬声器在音频扬声器工作模式与超声波换能器工作模式之间进行切换。

7.如权利要求6所述的定向扬声器，其特征在于，所述音频扬声器嵌设在所述电路基板上或通过粘接材料粘接在所述电路基板上。

8.如权利要求1所述的定向扬声器，其特征在于，所述电路基板为PCB板或陶瓷基板。

9.如权利要求1所述的定向扬声器，其特征在于，所述换能元件的材质为压电陶瓷、压电晶体、PVDF薄膜或磁致伸缩材料。