CN103260120A - 音叉谐振式超磁致伸缩扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种音叉谐振式超磁致伸缩扬声器。本发明包括音叉式谐振放大机构、超磁致伸缩驱动器、发声音箱。本发明所述的超磁致伸缩驱动器置于音叉式谐振放大机构双臂之间，轴心位置靠近音叉式谐振放大机构底端部分，与音叉式谐振放大机构底端的距离为L，L占音叉式谐振放大机构臂长的1/4至1/5，利用垫片和音叉式谐振放大机构双臂的夹紧力提供超磁致伸缩驱动器工作时所需的预紧力。本发明采用音叉作为超磁致伸缩驱动器输出的放大装置，直接线性放大了振幅，提升了音响强度，降低了功率消耗，同时利用音叉谐振的频率响应曲线修正了超磁致伸缩扬声器频率响应不平坦的情况，缓解了各个声部不平衡的现象。

Description

音叉谐振式超磁致伸缩扬声器

技术领域

本发明涉及一种新型扬声器，尤其是一种引入音叉元件的谐振式超磁致伸缩扬声器。

背景技术

超磁致伸缩材料是一种实现电-磁-机械能转换的磁致伸缩材料，该材料在一定的交变磁场中，能自发产生微量伸缩，目前已成功应用于声纳系统、超声换能器、致动器、减振系统及大扭矩低速马达等方面。超磁致伸缩扬声器在设计上突破了传统扬声器采用音圈驱动和振膜发声的方式，利用超磁致伸缩材料在外部激励磁场的作用下会改变材料内部磁畴的排列从而使得材料长度或者体积改变的特性直接驱动音板发声。

目前超磁致伸缩扬声器普遍采用的发音原理为：音源信号经功率放大后通过电磁感应将交变电流信号转化为交变磁场，再由超磁致伸缩材料转化为机械振动信号，机械振动信号直接加载在硬质材料上使其振动发声。国内外对这种超磁致伸缩材料扬声器的研制均停留在单点驱动或是采用超磁致伸缩扬声器和传统扬声器相结合的方式。由于超磁致伸缩驱动器输出振幅（位移）有限，所以超磁致伸缩扬声器在音质和响度上与传统扬声器相比均存在一定的差距。目前常使用的方法是单一加大功放倍数，但这并不能改善超磁致伸缩扬声器的音质和增大驱动器输出位移，而且存在功率消耗大，成本高，易产生失真等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引入音叉元件的谐振式超磁致伸缩扬声器。利用音叉的调音谐振性能驱动硬质平面振动发音，以提高音质。利用音叉对于某范围内极佳的频率响应曲线去修正当前仍有较多缺陷的磁致伸缩驱动器频率响应曲线，采用多点驱动，将音叉的频响曲线与原磁致伸缩驱动器的曲线叠加使最终的频响曲线较平坦。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

本发明包括音叉式谐振放大机构、超磁致伸缩驱动器、发声音箱。

本发明所述的超磁致伸缩驱动器置于音叉式谐振放大机构双臂之间，轴心位置靠近音叉式谐振放大机构底端部分，与音叉式谐振放大机构底端的距离为L，L占音叉式谐振放大机构臂长的1/4至1/5，利用垫片和音叉式谐振放大机构双臂的夹紧力提供超磁致伸缩驱动器工作时所需的预紧力。

本发明所述的音叉式谐振机构作为超磁致伸缩驱动器与发声音箱之间的媒介而存在，与传统音叉结构基本一致，其谐振频率根据所测驱动器频响曲线得到。

本发明所述的超磁致伸缩驱动器由超磁致伸缩棒、永久磁铁、线圈骨架、电磁线圈组成，线圈骨架内装有永久磁铁和被两块永久磁铁夹着的超磁致伸缩棒，永久磁铁对超磁致伸缩棒施加了偏置磁场避免了超磁致伸缩棒在磁场驱动下产生倍频现象，线圈骨架外绕有电磁线圈，线圈骨架装在套筒内，电磁线圈产生的交变磁场和永久磁铁产生的恒定偏置磁场叠加形成驱动磁场。

本发明所述的超磁致伸缩驱动器与音叉式谐振放大机构的组合振动装置可以为一个或多个，超磁致伸缩驱动器可在音叉式谐振机构的内部利用垫片预紧，或施加预压力后固定于音叉式谐振放大机构的其它部位。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用音叉作为超磁致伸缩驱动器输出的放大装置，直接线性放大了振幅，提升了音响强度，降低了功率消耗，同时利用音叉谐振的频率响应曲线修正了超磁致伸缩扬声器频率响应不平坦的情况，缓解了各个声部不平衡的现象。

本发明采用的音叉式谐振机构可在一定范围内任意设计其放大比例与频响曲线。

本发明结构简单，其发声体可以为声板或音响等硬质材料，其形状和厚度在一定范围内不受限制。

本发明可适应不同材质与大小的音板与音箱，只要根据所选材料频响曲线的不足改变音叉的尺寸与设计和改变音叉驱动装置的数量即可。

本发明只要对系统的结构进行最优配置，即可达到音叉修正的最优效果，包括多点音叉方位、角度等的最优配置。

本发明利用多点音叉共振激励硬质平板材料发音，平板振幅加大、音量增强，多点修正扬声器的音质优于单点式超磁致伸缩扬声器，功放利用率的增强更是保证了音量的提高，高音质的表现。

本发明制作工艺简便。

附图说明

图1是音叉式谐振超磁致伸缩扬声器示意图；

图2是超磁致伸缩驱动器剖视图；

图3是七点散布式谐振扬声器理想频响曲线示意图；

图4是几种简单阵列方式；

图中，1.音叉式谐振放大机构，2.超磁致伸缩驱动器，3.垫片，4.发声音箱，5.永久磁铁，6.超磁致伸缩棒，7.线圈骨架，8.电磁线圈，9.套筒。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1所示，本发明的谐振式超磁致伸缩扬声器由音叉式谐振放大机构1，超磁致伸缩驱动器2，垫片3，发声音箱4组成。超磁致伸缩器2置于音叉式谐振放大机构1双臂之间，它的轴心位置位于靠近音叉式谐振放大机构1底端部分约占音叉式谐振放大机构1臂长的1/4至1/5处，通过垫片3及音叉式谐振放大机构1双臂的夹紧力提供超磁致伸缩棒6工作时所需的轴向预紧力，或施加预压力固定于音叉式谐振放大机构1的其它部位。磁致伸缩驱动器2产生音频振动后因音叉式谐振放大机构1的物理杠杆特性将其振动放大，同时，音叉式谐振放大机构1的频响曲线修正了扬声器的频响曲线中凹陷的部分，利用多点互补的方式也使整个扬声器的整体频响曲线较平坦。最后将放大后的振动传递至发声音箱4，引起发声音箱4共鸣发声。

参照图2所示，超磁致伸缩驱动器2由永久磁铁5、超磁致伸缩棒6、线圈骨架7、电磁线圈8组成。线圈骨架7内装有永久磁铁5和被两块永久磁铁5夹着的超磁致伸缩棒6，永久磁铁5对超磁致伸缩棒6施加了偏置磁场避免了超磁致伸缩棒6在磁场驱动下产生倍频现象，线圈骨架7外绕有电磁线圈8，线圈骨架7装在套筒9内，电磁线圈8产生的交变磁场和永久磁铁5产生的恒定偏置磁场叠加形成驱动磁场。

参照图3所示，可选择5到7个谐振放大机构将全频段信号分频放大，需专用的分频器将各个信号独立供给谐振式放大机构。最后通过各个谐振放大机构位置的合理配置后实现和谐发声。

参照图4所示，将若干个音叉式谐振放大机构按照一定的阵列方法布阵在散布式扬声器的音板上，可以使每个驱动器的振动在音板上发生叠加而发生共振，并且控制阵列中各个单元的输入信号的延时时间，可以使声波在指定的地点或方向会发生叠加而不互相干扰，使扬声器在大范围内产生立体声，达到预期空间混响效果。

Claims (3)

1. 音叉谐振式超磁致伸缩扬声器，包括音叉式谐振放大机构（1）、超磁致伸缩驱动器（2）、发声音箱（4），其特征在于：超磁致伸缩驱动器（2）通过垫片（3）预压缩并置于音叉式谐振放大机构（1）双臂之间，超磁致伸缩驱动器（2）的轴心位置靠近音叉式谐振放大机构（1）底端部分，与音叉式谐振放大机构（1）底端的距离为L，L占音叉式谐振放大机构（1）臂长的1/4至1/5，音叉式谐振放大机构（1）作为超磁致伸缩驱动器（2）与发声音箱（4）之间的媒介而存在。

2.根据权利要求1所述的音叉谐振式超磁致伸缩扬声器，其特征在于：所述的超磁致伸缩驱动器（2）由超磁致伸缩棒（6）、永久磁铁（5）、线圈骨架（7）、电磁线圈（8）组成，线圈骨架（7）内装有永久磁铁（5）和被两块永久磁铁（5）夹着的超磁致伸缩棒（6），线圈骨架（7）外绕有电磁线圈（8），线圈骨架（7）装在套筒（9）内。

3.根据权利要求1所述的音叉谐振式超磁致伸缩扬声器，其特征在于：所述的超磁致伸缩驱动器（2）与音叉式谐振放大机构（1）的组合振动装置有多个。

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