CN103686559A

CN103686559A - 压电声响器

Info

Publication number: CN103686559A
Application number: CN201310449823.8A
Authority: CN
Inventors: 木嶋薰; 佐藤晃
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: US9055373B2; CN103686559B; US20140086436A1; JP2014066819A; JP5578218B2

Abstract

本发明提供一种谋求通信的稳定性提高的压电声响器。本发明所涉及的压电声响器（10）是使用声响来发送信号的压电声响器，具备：压电振动板（15），在金属板（16）贴合压电元件（18）而构成；壳体（12），收纳压电振动板（15），在内部划分有伴随着压电振动板（15）的振动而共振的共振空间（S）；以及一对端子（17,19），与压电振动板（15）的金属板（16）和压电元件（18）电连接；在信号的频率范围内不存在压电声响器的共振点（fr,fa）。即，通过使共振点（fr,fa）偏离发送的信号的频带，从而避免在共振点产生的信号传达距离的缩短，并且可以谋求通信的稳定性提高。

Description

压电声响器

技术领域

本发明涉及一种使用声响来发送信号的压电声响器。

背景技术

一直以来，已知有利用作为发音部件的现有的扬声器（speaker）、以及搭载在移动电话等的终端的传声器（mike），以空气为媒质向终端发送信号的通信方法。（下述专利文献1等）

作为上述通信方法的应用，最近，考虑从电视的扬声器发送节目信息的数据、或者从小型的保健装置发送信号仅几米左右的距离的应用。

然而，考虑上述通信方法的利用的一般的扬声器以动态型为主，该动态型扬声器中，小型化或轻量化、省电化是非常困难的。

因此，在进行发音部件的小型化时，优选与下述专利文献2所公开的那样的、动态型扬声器相比更加容易小型化或轻量化、省电化的压电声响器。作为小型的压电声响器，可以实现例如直径13mm以下、高度8mm以下的壳体（case）尺寸。

在这样的压电声响器中，16～20kHz的频带适合于近距离发送，在比16kHz低的频率下由于容易听到声音而不面向通信，另外，在比20kHz高的频率下数据发送速度变慢而不适合于数据通信。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许4295781号

专利文献2：日本特开平11-52958号公报

发明内容

然而，在采用上述的小型的压电声响器作为发音部件的情况下，在16～20kHz的频带中，有时会成为一部分的信号未送到位于规定的距离（近距离）的接收用传声器这样的不稳定的通信状态。

发明人们对该通信的稳定性进行悉心的研究探讨，发现了该原因与压电声响器的共振点有关系。

因此，本发明是为了解决上述的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种谋求通信的稳定性提高的压电声响器。

本发明所涉及的压电声响器，是使用声响来发送信号的压电声响器，具备在金属板贴合压电元件而构成的压电振动板、收纳压电振动板并在内部划分有伴随着压电振动板的振动而共振的共振空间的壳体（case）、以及与压电振动板的金属板和压电元件电连接的一对端子，在信号的频率范围内不存在压电声响器的共振点。

发明人们新发现了，在压电声响器的共振点处于发送的信号的频带时，在该共振点，信号传达距离显著地缩短。因此，在本发明的压电声响器中，通过使共振点偏离发送的信号的频带，从而避免这样的信号传达距离的缩短，谋求通信的稳定性提高。

另外，也可以是壳体的构成材料的弯曲弹性模量为6000MPa以上的方式。在这种情况下，由于抑制了多个压电声响器之间的共振点的偏差，因此，能够在相同设计的多个压电声响器中谋求通信的稳定性提高。

根据本发明，提供了可以谋求通信的稳定性提高的压电声响器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的压电声响器的概略平面图。

图2是图1所示的压电声响器的II-II线截面图。

图3是表示图1,2所示的压电声响器的共振点附近的等价电路的图。

图4是表示图1,2所示的压电声响器的阻抗特性的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的优选的实施方式。再有，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，省略重复的说明。

本发明所涉及的压电声响器（Sounder）是以空气为媒质的发送声响信号的装置，例如在0.1m～2m左右的近距离通信中被使用。

如图1和图2所示，压电声响器10具有将压电振动板15收纳在壳体（case）12内的构造。

压电振动板15为圆板状，具有使用粘接剂将压电元件18贴合于金属板16的下面的构造。作为压电元件18，可以使用例如锆钛酸铅系压电陶瓷等的压电陶瓷。

壳体12由上部壳体13和下部壳体14构成，在它们之间划分有伴随着压电振动板15的振动而共振的共振空间S。壳体尺寸是直径（Φ）为13mm以下（例如12mm），高度（H）为8mm以下（例如3.5mm）。由于壳体尺寸小到该程度，因此，压电声响器10能够谋求实用上足够的小型化。

上部壳体13以从上方覆盖压电振动板15的方式配置，在其顶板部设置有开口12a作为放音孔。另外，下部壳体14以从下方支撑压电振动部15的方式配置，在向压电振动板15侧突出的环状支撑部上支撑压电振动部15的边缘。

壳体12的上部壳体13和下部壳体14均由PBT树脂或ABS树脂等的合成树脂构成。另外，上部壳体13和下部壳体14的构成材料均具有高的弯曲弹性模量，在依照ISO178的测定试验中，该弯曲弹性模量为6000MPa以上，优选为7300MPa以上（例如，7600MPa）。

在金属板16的下面电连接有第1端子17，在压电元件18的下面连接有第2端子19，这些端子对17,19在引出到壳体12外的端部17a,19a，与外部电极（未图示）相连接。

由于压电声响器10具有上述构造，因此，若在一对端子17,19之间输入电压的方向交替地改变的信号（交流电压），则压电元件18在面方向上伸缩且压电振动板15发生振动，发出规定频率的声波。

接着，参照图3和图4，对上述的压电声响器10的共振点进行说明。

压电声响器10的共振点（共振频率（fr）和反共振频率（fa））可以基于图3所示那样的共振频率附近的等价电路而如以下那样表示。

[数1]

fr = 1 / {2 π \sqrt{L_{1} C_{1}}}

[数2]

fa = 1 / {2 π \sqrt{L_{1} C_{0} C_{1} / (C_{1} + C_{0})}}

在图3和上述2式中，L₁表示串联电感，C₁表示串联电容，C₀表示并联电容，R₁表示串联电阻。

再有，在实际求出压电声响器10的共振频率（fr）和反共振频率（fa）的情况下，将阻抗分析仪连接在压电声响器10的端子对17,19，扫描频率，测量阻抗和相位来算出共振点。作为阻抗分析仪，可以使用例如惠普公司制4194。

图4是表示压电声响器10的阻抗特性的图表，在图表中表示共振点fr,fa。如该图表所示，在压电声响器10，存在起因于壳体12或压电振动板15、端子对17,19等的构成部件的多个共振点fr,fa。

压电声响器10使用图4中用点表示的18kHz附近的频带（更具体而言，16kHz～20kHz频带）作为发送的信号的频率范围。在压电声响器10中，16～20kHz的频带适合于近距离发送，在比16kHz低的频率下由于容易听到声音而不面向通信，另外，在比20kHz高的频率下数据发送速度变慢而不适用于数据通信。

再者，在压电声响器10中，在16～20kHz的频带中也不存在压电声响器10的任一个的共振点fr,fa。

这里，发明人们新发现了，在压电声响器的共振点fr,fa的任一个处于发送的信号的频带时，在该共振点，信号传达距离显著地缩短。可以认为这是由于发送压电声响器的声响信号的能量耗费在压电声响器的共振能量，因而该信号传达距离缩短。

因此，发明人们通过使压电声响器10的任一个的共振点fr,fa均偏离发送的信号的频带即18kHz附近的频带，从而避免在共振点所产生的信号传达距离的缩短。即，在压电声响器10中，在发送的信号的频带的整个范围内，没有信号传达距离的缩短，因而能够可靠地在如设计那样的距离中进行通信，并且实现了通信的高稳定性。

再有，在压电声响器10中，如上所述，构成壳体12的合成树脂的弯曲弹性模量为6000MPa以上。在构成壳体12的合成树脂的弯曲弹性模量比6000MPa小的情况下，会有共振点移动到上述18kHz附近的频带（16kHz～20kHz频带）的担忧，在这种情况下，通信的稳定性降低，但是，若为6000MPa以上，则有效地抑制了共振点的移动，因而在制作多个压电声响器10时，在多个压电声响器10之间，抑制了共振点fr,fa的偏差。因此，在相同设计的多个压电声响器10中，任一个的压电声响器10均能够实现通信的高稳定性。

符号的说明

10…压电声响器、12…壳体、15…压电振动板、16…金属板，17,19…端子、18…压电元件。

Claims

1.一种压电声响器，其特征在于，

是使用声响来发送信号的压电声响器，

具备：

压电振动板，在金属板贴合压电元件而构成；

壳体，收纳所述压电振动板，在内部划分有伴随着所述压电振动板的振动而共振的共振空间；以及

一对端子，与所述压电振动板的金属板和压电元件电连接，

在所述信号的频率范围内不存在压电声响器的共振点。

2.如权利要求1所述的压电声响器，其特征在于，

所述壳体的构成材料的弯曲弹性模量为6000MPa以上。