CN102623004A

CN102623004A - 声波发生器

Info

Publication number: CN102623004A
Application number: CN2012100259394A
Authority: CN
Inventors: 中山利明; 林俊男; 樱井公二
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-08-01
Also published as: DE102012200637A1; JP2012158221A; JP5287888B2; US20120194329A1

Abstract

一种声波发生器，包括：扬声器控制电路(4)和扬声器(2)。扬声器控制电路(4)包括信号生成单元(3)，所述信号生成单元(3)配置为生成具有蜂音频率性质的电信号。所述蜂音频率性质包括关于A Hz具有泛音关系并且定基音于所述A Hz处的多个频率，所述A Hz是目标生成频率并且对应于可听范围内的低音调频率。扬声器(2)通过施加电信号到产生声波的振动板(1)来根据电信号生成声波。

Description

声波发生器

技术领域

本发明涉及一种声波发生器。

背景技术

一般地，具有大振动片的扬声器，诸如低音扬声器，用于生成低音调(pitch)声音。然而，如果存在对装载和成本的任何限制，则难以采用该具有大振动片的扬声器。另一方面，在具有小扬声器(微扬声器)的声波发生器中，则难以生成低音调声音。因此，仅生成具有较低音调音的声音。

例如，声波发生器用于车辆靠近通知装置，该车辆靠近通知装置用于通知行进声音小的车辆的存在，该车辆诸如是电动车、燃料电池车和混合动力车。作为例子，将关于生成通知声以通知诸如行人的人车辆的存在的车辆靠近通知装置的情形，来解释上述缺陷。例如，JP2005-289175A描述了一种使用动态扬声器来生成通知声音的车辆靠近通知装置。

尽管将诸如单一声音、和弦声音、音乐声音、有音声音(voice sound)和伪引擎声音的各种声波信号视为通知声音，但是期望在通知声音中包括400Hz或更低的低音调声音，以使声音深沉和提高倾听舒适度。

图7示例一种真实引擎声音的频率特性。如图7所示，该真实引擎声音包括400Hz或更低的低音调声音。当伪引擎声音作为通知声音生成时，期望该伪引擎声音在可听范围内类似于该真实引擎声音。

实际上，由于装载的限制，难以采用诸如低音扬声器的大扬声器作为用于发送通知声音到车辆的外部区域的扬声器。另一方面，如果采用小型扬声器(微扬声器)来生成伪引擎声音，则难以包括具有400Hz或更低的频率的低音调声音。也就是说，在车辆靠近通知装置中，由于装载的限制，难以采用大扬声器，并且因此难以生成包括低音调声音的通知声音。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够无需大扬声器而生成低音调声音的声波发生器。

根据一个方面，一种声波发生器，包括：扬声器控制电路和扬声器。扬声器控制电路包括信号生成单元，所述信号生成单元配置为生成具有蜂音(humming)频率性质的电信号。所述蜂音频率性质包括关于AHz具有泛音关系并且定基音于所述A Hz处的多个频率，所述A Hz是目标生成频率并且对应于可听范围内的低音调频率。扬声器通过施加电信号到产生声波的振动板来根据电信号生成声波。

在该结构中，当扬声器由具有蜂音频率性质的电信号驱动时，生成的声波关于时间轴变化。即，生成的声波具有在A Hz调谐的周期性质。结果，AHz的目标发生频率被听为蜂音声音。

换句话说，由于该蜂音声音，不能由扬声器机械产生的AHz的目标生成频率能够被听到，好像该目标生成频率实际由该扬声器生成一样。因此，能够生成低于扬声器的生成能力的低音调频率，由此能够生成低音调声音，无需使用诸如低音扬声器的大扬声器。

附图说明

根据参照附图所做的以下详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更明显，其中，相似的部件由相似的参考数字标明，并且其中：

图1是用于解释根据第一实施例的声波发生器生成的频率信号的蜂音频率性质的图示；

图2是示例根据第一实施例的声波发生器产生的蜂音声音的时间图；

图3是采用根据第一实施例的声波发生器的车辆靠近通知装置的框图；

图4A和4B是作为根据第一实施例的声波发生器的扬声器的范例的车用喇叭的横截面视图；

图5是用于解释根据第二实施例的声波发生器中生成的频率信号的蜂音频率性质的图示；

图6是用于解释通过施加根据第二实施例的频率信号而产生的声音的频率特征的图示；以及

图7是示例真实引擎声音的频率特性的图示。

具体实施方式

将参照附图描述范例性实施例。

声波发生器是将电信号转换为声波信号的设备。一般地，声波发生器包括：扬声器2，其通过施加电信号到产生声波的振动板(片)而根据该电信号产生该声波；以及扬声器控制电路4，其包括信号生成单元3，信号生成单元3生成“频率信号”作为用于使振动板1振动的电信号。

在根据本实施例的声波发生器中，信号生成单元3生成具有包括“多个频率(多个蜂音频率)”的蜂音频率性质的“频率信号(电信号)”，并且该“多个蜂音频率”关于A Hz具有泛音关系，并且定基音于A Hz处。该A Hz是“目标声音生成频率”并且是可听范围内的低音调频率。

例如，为了更好地理解，该“多个蜂音频率”由AHz×2、AHz×3和AHz×4等提供。该“多个蜂音频率”的数量不受特别的限制，但是由“频率信号”产生的声音的蜂音性质现住地在“多个蜂音频率”的数量上有增加。

下文中，将参照附图详细描述声波发生器的范例性实施例。在范例性实施例中，声波发生器范例性地采用到车辆靠近通知装置。

<第一实施例>

将参照图1-4B来描述第一实施例。

车辆靠近通知装置典型地装配在由电动机驱动并且行驶声音小的车辆中。例如，车辆靠近通知装置装配在电动车、混合动力车等中。依赖于行驶状况或在传感器探测到诸如行人的人时，车辆靠近通知装置向车辆外部的区域发出通知声音，从而向车辆的外围通知车辆的存在。

如图3所示，车辆靠近通知装置包括用作动态扬声器的车用喇叭2和用于控制车用喇叭2的操作的扬声器控制电路4。

(车用喇叭2的说明)

车用喇叭2是电磁报警声音生成设备，其向车辆外部的区域发出报警声音。例如，车用喇叭2具有公知的结构。车用喇叭2布置在车辆的前部上，诸如在前格栅(front grill)的内侧上，以使得向车辆外部的区域发出报警声音。

特定地，当用户操作喇叭开关，诸如方向盘的喇叭按钮时，车用喇叭2发出报警声音。当施加了等于或大于阈值(例如电压等于或大于8V，诸如电池电压)的直流自激电压时，车用喇叭2生成报警声音。

将参照图4A和4B来描述车用喇叭2的详细结构。

车用喇叭2通过支柱11固定在车的前部上。车用喇叭2包括线圈12、固定磁心(磁吸引磁心)13、活动磁心(可移动磁心)14、固定触点15和活动触点16。

当施加有电流时，线圈12生成磁力。由于线圈12生成的磁力，固定磁心13生成磁吸引力。活动磁心14被支撑在振动板(片)1的中心部分并且可朝向固定磁心13移动。活动触点16随着活动磁心14的移动而移动。随着活动磁心14朝向固定磁心13移动，活动触点16与固定触点15分离，由此关闭到线圈12的电流。

应用等于或大于阈值(例如，等于或大于8V)的直流自激电压到车用喇叭2的电流施加端子(即，连接到线圈12的两端的端子)使能以下两种运动的重复。

(i)吸引移动，其中活动磁心14被磁力朝向固定磁心13吸引，以将活动触点16与固定触点15分离，由此关闭到线圈12的电流；以及

(ii)复位移动，其中由于振动板1施加作为返回弹力的力，使得活动触点16与固定触点15相接触，活动磁心14返回到初始位置，由此重启到线圈12的电流施加。

从而，到线圈12的该断续电流施加(即固定磁心13的磁吸引力的断续发生)使得振动板1随着活动磁心14而振动，导致来自车用喇叭2的报警声音的生成。

图4A和4B示例车用喇叭2的范例。图4A的车用喇叭发出已通过喇叭部件17放大的报警声音，该喇叭部件17具有螺旋号角形状并且用作声管。图4B的车用喇叭发出已由共振板(盘)18放大的报警声音。

在本实施例中，车用喇叭2用作用于生成通知声音的动态扬声器，如上所述。特定地，当线圈12施加有低于自激电压的分离激发电压(例如低于8V的电压)的“频率信号(电信号)”时，通过“频率信号”利用线圈12使振动板1振动，以生成对应于“蜂音频率性质”的声波(空气压缩波)。

(扬声器控制电路4的说明)

扬声器控制电路4包括：信号生成单元3，其生成“频率信号(用于使振动板1振动的电信号)”；喇叭驱动放大器21，其通过“频率信号”驱动车用喇叭2；以及信号处理单元22，其控制通知声音的生成。

下文中，将描述扬声器信号生成单元3、喇叭驱动放大器21和信号处理单元22的结构和操作。

(信号生成单元3的说明)

信号生成单元3预先在其中存储“频率信号”，并根据来自信号处理单元22的指令输出“频率信号”。将参照图1详细描述由信号生成单元3生成的“频率信号”。

期望在通知声音中包括等于或低于400Hz(例如250Hz)的低音调音，以使通知声音深沉并提高倾听舒适度。

在车辆中，用于装配车用喇叭2的空间通常是受限的，因此难以增大车用喇叭2的大小，需要该车用喇叭生成包括等于或低于400Hz的低音调音的通知声音。

一般地，车用喇叭2生成以预定频率(例如500Hz)作为基音的报警声音，并且从而难以生成低于该基音的低音调。即使与车用喇叭2分离的动态扬声器装配在车辆中以生成通知声音，用于该分离动态扬声器的空间仍然受限。因此，难以装配诸如低音扬声器的大扬声器。即使与车用喇叭2分离的动态扬声器装配在车辆中，也难以生成包括等于或低于400Hz的低音调的通知声音。

因为上述原因，在一般技术中，频率信号设定为等于或大于500Hz，其能够由车用喇叭2生成，如图1中的比较范例(a)中所示。

为解决该问题，本实施例的信号生成单元3采用以下技术。

在本实施例中，目标再生频率由A Hz，诸如250Hz提供。这里，目标再生频率是不能由车用喇叭2生成，但期望生成的声音。

在此情况下，信号生成单元3配置为生成“频率信号”，“频率信号”具有包括“多个频率”的蜂音频率性质。此外，该“多个频率”关于诸如250Hz的A Hz具有泛音关系，并且定基音(pitch)于诸如250Hz的A Hz处。

信号生成单元3使用调制电路作为用于生成“蜂音频率性质”的信号生成设备。即，能够通过使用调制电路输出“多个频率”。

特定地，如图1的(b)中所示，在从500Hz开始的范围中，每隔A Hz诸如每隔250Hz，产生多个频率，作为蜂音频率。需要指出的是，在图1(b)中的250Hz处的虚线α是并非由信号生成单元3生成的频率。

(喇叭驱动放大器21的说明)

喇叭驱动放大器21是操作车用喇叭2作为动态扬声器的功率放大器。喇叭驱动放大器21放大从信号生成单元3输出的“频率信号”并且施加该放大的频率信号到车用喇叭2的电流施加端子。

喇叭驱动放大器21的最大输出功率被限制为低于8V(分离-激发电压)，以限制车用喇叭2由于用于生成通知声音的电压输出而生成报警声音。

(信号处理单元22的说明)

信号处理单元22从外部设备，诸如车辆的引擎控制单元(ECU)，接收用于生成通知声音的通知声音操作信号(操作指令信号)。例如，在下面情形下，ECU提供通知声音操作信号到信号处理单元22：

(i)当车辆处于预定的操作状况时，即，在需要生成通知声音的行驶状况下，诸如，在行驶速度等于或低于20km/h的状况下；以及

(ii)当车辆正在行驶时，通过人识别系统(未示出)等探测到人处于车辆行驶的方向上时。

(第一实施例的操作和有益效果)

当信号处理单元22接收到来自ECU等的通知声音操作信号时，信号处理单元3输出具有包括“图1(b)中所示的多个频率”的蜂音频率性质的“频率信号”到喇叭驱动放大器21。喇叭驱动放大器21放大“频率信号”并发送放大的信号到车用喇叭2的电流施加端子。

当接收到“频率信号”时，由于振动板1的振动，车用喇叭2产生“包括多个蜂音频率的声波”。图2示例了由车用喇叭2产生的声波。

如图2所示，由扬声器生成的声音具有蜂音性质，其周期性的在目标生成频率(A Hz)，诸如“250Hz”处达到峰值。结果，“250Hz”作为蜂音生成。

即，尽管“250Hz”不是由车用喇叭2机械地生成，但是“250Hz”能够通过蜂音性质听到，好像“250Hz”实际上从车用喇叭2生成一样。结果，能够生成包括“250Hz”的通知声音。

因此，在车辆靠近通知装置中，能够向车外部的区域发出低于车用喇叭2的声音生成限制的包括“250Hz”的通知声音。即，能够产生包括低音调音的通知声音，而无需在车辆内装配诸如低音扬声器的大扬声器。

在本实施例中，因为使用调制电路生成频率信号的“多个频率”，所以以“250Hz”为间隔的蜂音性质明显地发生。从而，“250Hz”被作为大声音生成。换句话说，“250Hz”的声压能够产生为基本等于由车用喇叭2实际上生成的“蜂音频率声波”的声压。

<第二实施例>

将参照图5和6来描述第二实施例。下文中，相似的部件由相似的附图标记标明。

作为动态扬声器的范例，类似于第一实施例，车用喇叭2生成具有500Hz的基音的报警声音。从而，难以生成低于该基音的低音调音(250Hz)。

因此，在一般技术中，例如，生成平均乐律为“do”的声音作为通知声音的范例，使用等于或高于由车用喇叭2生成的500Hz(即，500Hz、1kHz、2kHz和4kHz的频率)的包括“do”的频率的频率信号，如图5(a)中的比较范例中所示。

在本实施例中，另一方面，目标生成频率提供为“250Hz”(低于500Hz的八度音中的“do”声音)作为A Hz的范例。因此，如图5(b)所示，信号处理单元3配置为输出具有包括多个频率的蜂音频率性质的“频率信号”，该多个频率关于250Hz具有泛音关系，并且定基音于250Hz处。

特定地，信号生成单元3输出“频率信号”，其中750Hz和1.25kHz的频率被增加到如图5(a)中所示的“do”声音的频率中。即，频率信号(电信号)的蜂音频率性质包括500Hz、750Hz、1kHz和1.25kHz的频率，如图5(b)示。

喇叭驱动放大器21放大具有包括“do”声的频率和来自信号处理单元3的750Hz和1.25kHz的频率的蜂音频率性质的“频率信号”。当车用喇叭2的电流施加端子施加有该放大的频率信号时，“频率信号的蜂音频率性质”由车用喇叭2产生。从而，“具有蜂音频率性质的声波”从车用喇叭2发出。如此，在时间轴上创建250Hz的蜂音声音。即，声波具有在250Hz调谐的周期性质。

结果，如图6的箭头β所示，不是从车用喇叭2机械地生成的“250Hz”通过蜂音性质产生，好像该“250Hz”实际上从车用喇叭2生成一样。即，能够产生不能由车用喇叭2生成的250Hz的“do”声音，。

在上述范例性的实施例中，采用车用喇叭2作为动态扬声器的范例。替代地，分离的动态扬声器(微扬声器)可装配在车辆内，与车用喇叭2相分离，来生成通知声音。

在上述范例性实施例中，通过动态扬声器生成通知声音，动态扬声器诸如是车用喇叭2。作为另一范例，可通过动态扬声器(例如，车用喇叭2)和使用超声波的参数扬声器来生成通知声音。

在上述范例性实施例中，采用声波发生器作为车辆靠近通知装置。然而，声波发生器的使用并不限制于车辆靠近通知装置。例如，可以采用声波发生器用于房子和建筑的报警声音发生器和铃音发生器。

对于本领域技术人员来说，容易想到附加的优点和修改。因此，本发明在其宽广的意义上并不限于所示和所描述的具体细节、代表性装置和示例性范例。

Claims

1.一种声波发生器，包括：

扬声器控制电路(4)，所述扬声器控制电路(4)包括信号生成单元(3)，所述信号生成单元(3)配置为生成具有蜂音频率性质的电信号，所述蜂音频率性质包括关于A Hz具有泛音关系并且定基音于所述A Hz处的多个频率，所述A Hz是目标生成频率并且对应于可听范围内的低音调频率；以及

扬声器(2)，所述扬声器(2)通过施加所述电信号到产生声波的振动板(1)来根据所述电信号生成所述声波。

2.如权利要求1所述的声波发生器，其中，所述信号生成单元(3)包括生成所述蜂音频率性质的调制电路。

3.如权利要求1或2所述的声波发生器，其中，所述声波发生器设置在车辆靠近通知装置中，所述车辆靠近通知装置通过向车辆的外部发出通知声音来通知所述车辆的存在。

4.如权利要求1或2的声波发生器，其中：

所述扬声器(2)是车用喇叭，所述车用喇叭包括线圈(12)、活动磁心(14)、固定磁心(13)和所述振动板(1)；

当等于或大于阈值水平的直流自激电压被施加到所述线圈(12)时，由于所述活动磁心(14)被所述线圈(12)生成的磁力吸引到所述固定磁心(13)，通过至所述线圈(12)的断续电传导利用所述固定磁心来使所以所述振动板(1)振动，由此生成报警声音，以及

当通过低于所述自激电压的分离激发电压将电信号施加到所述线圈(12)时，通过所述电信号来使所述振动板(1)振动，由此生成对应于所述蜂音频率性质的所述声波。