CN103796143B - 面积变化控制型电容传声器及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面积变化控制型电容传声器及其实现方法，所述传声器包括外壳、电路板单元、定极板、动极板、定极板固定单元和动极板控制单元，其中：所述电路板单元分别与组成电容的定极板和动极板电连接；所述定极板固定单元将定极板固定在外壳内；所述动极板控制单元用于将因声音信号振动作用旋转后的动极板回转到初始位置；所述外壳靠近动极板的一面设置有1个或多个外壳通孔。本发明传声器的动极板受到声音振动时转动引起的与定极板相对面积变化导致的电容变化远大于膜片振动引起的电容变化，传声器的灵敏度得到有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及传声器技术领域，特别是涉及一种面积变化控制型电容传声器及其实现方法。
背景技术
传声器又称为麦克风，是电声系统的一个组成部分，是一种将声音信号转换成电信号的传感器件。现有的传统电容式传声器都是传声器接收到声音，振膜发生振动从而改变了振膜与背极板之间的距离使电容发生变化，传导到电路板上的电信号发生改变。
电容的大小为，传统的电容式传声器主要是通过声音使振膜振动使电容上下极板之间的距离发生改变从而改变电容的大小。
当声压使d变化为d -Δd或d +Δd时
当很小时，C与Δd近似线性。由于现有振膜式传声器为位移型传声器，且灵敏度正比于Δd，因为Δd很小，所以传声器的灵敏度较低，对于微弱的声音振动信号无法提取。
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，对于如何提取一些振动微弱的小信号，是当前一个迫切需要解决的难题，这也是当前传声器产品研发的一个新方向。
另外，当现有振膜式传声器的振膜接收到较大声音时，又容易产生破损导致传声器无法正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种面积变化控制型电容传声器及其实现方法，可解决现有电容式传声器灵敏度较低且易于损坏的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种面积变化控制型电容传声器，包括外壳、电路板单元、定极板、动极板、定极板固定单元和动极板控制单元，其中：所述电路板单元分别与组成电容的定极板和动极板电连接；所述定极板固定单元将定极板固定在外壳内；所述动极板控制单元用于将因声音信号振动作用旋转后的动极板回转到初始位置；所述外壳靠近动极板的一面设置有1个或多个外壳通孔。
优选的，所述动极板控制单元包括使所述动极板受到朝一个方向转动的力矩作用的弹性部件和将所述动极板限定在初始位置的动极板位置限定部件；所述动极板为受到声音信号振动时可以朝另一个方向转动的曲面极板。
优选的，所述弹性部件为弹簧；和/或，所述动极板位置限定部件为固定在外壳底部的小细杆。
优选的，所述外壳的顶部开口处采用卷边工艺，所述外壳的底部设置有小孔；所述定极板固定单元包括支架、垫片和垫环；所述外壳顶部开口处的卷边扣住电路板单元，所述定极板通过放置在外壳底部的垫环与电路板单元下方的垫片固定在动极板的上方，所述支架通过垫片与外壳底部的小孔固定；所述动极板上设置一圆孔，并通过所述圆孔套接在所述支架上；所述动极板圆孔部位的厚度大于其他部位的厚度，或所述垫环的厚度大于动极板的厚度。
优选的，还包括位于外壳通孔外侧的防尘网。
优选的，所述电路板单元包括印刷电路板、管芯和电信号输出端。
优选的，所述印刷电路板设置有1个或多个电路板通孔。
依据本发明的另一优选实施例，公开了一种面积变化控制型电容传声器的实现方法，包括利用弹性部件使所述动极板受到朝一个方向转动的力矩作用；利用动极板位置限定部件将所述动极板限定在初始位置；所述动极板在声音信号的作用下朝另一个方向转动，导致所述动极板和定极板之间的相对面积发生变化；声音停止时所述动极板在所述力矩的作用下回转到初始位置。
优选的，所述动极板边缘与定极板边缘在初始位置的夹角为180°；所述动极板在声音信号的作用下朝另一个方向转动时，动极板边缘与定极板边缘之间的夹角大于0°且小于180°。
优选的，将所述定极板固定在动极板的上方与动极板有一定距离的位置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明优选实施例用一个固定的定极板和一个可转动的动极板构成一个有效面积可以变化的电容，当传声器受到声音信号的振动时，通过声压使构成电容的可以转动的动极板发生转动，转动角度的改变，使两个极板重合的面积就发生改变，从而电容的大小就发生改变，上极板传到电路板上的电信号发生改变。由于电容的变化与基本成线性关系，因此面积变化引起的电容变化远大于膜片振动引起的电容变化，从而使得传声器的灵敏度得到有效提高，解决了现有电容传声器灵敏度不高的问题。
另外，由于电容的改变基于动极板的转动，因此，对于较大的声音信号，也不会造成极板的破坏，可以有效解决现有振膜式电容传声器易于被强大的声音信号破坏的问题。
附图说明
图1是本发明面积变化控制型电容传声器一实施例的结构示意图；
图2是图1所示的电容传声器的各单元部件位置关系示意图；
图3是本发明面积变化控制型电容传声器的实现方法一实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1和2，示出了本发明面积变化控制型电容传声器一实施例的结构示意图，包括：外壳4，电路板单元1，组成电容的定极板31和动极板32，以及，定极板固定单元和动极板控制单元，其中：
电路板单元1分别与组成电容的定极板31和动极板32电连接；
在本优选实施例中，电路板单元1具体包括印刷电路板、将声音信号转换成的电信号进行放大等处理的管芯和电信号输出端。其中，上述印刷电路板上设置有1个或多个电路板通孔11（优选设置2个）。
外壳4的顶部开口位置采用卷边工艺，外壳的底部设置有1个或多个外壳通孔41（优选设置6个圆孔）；
定极板固定单元用于将定极板31固定在外壳上；包括支架23、垫片21和垫环22；
上述外壳顶部的开口处的卷边42扣住电路板单元1，定极板31通过放置在外壳底部的垫环22与电路板单元1下方的垫片21固定在动极板32的上方，支架23通过垫片21与外壳4底部的小孔固定；
动极板32上设置一圆孔，并通过圆孔套接在支架23上；
为使得定极板31和动极板32之间有一定的间隙，动极板32圆孔部位的厚度大于其他部位的厚度，或，选用厚度大于动极板32厚度的垫环22。
动极板控制单元用于将因声音信号振动作用旋转后的动极板回转到初始位置，包括使动极板32受到朝一个方向转动的力矩作用的弹性部件（如弹簧）和将动极板32限定在初始位置的动极板位置限定部件（如固定在外壳底部的小细杆）;
在本优选实施例中，动极板32为受到声音信号振动时可以朝另一个方向转动的曲面极板；
防尘网5位于外壳底部通孔41的外侧。
需要说明的是，上述装置实施例属于优选实施例，所涉及的单元和模块并不一定是本发明所必须的。
参照图3，示出了本发明面积变化控制型电容传声器的实现方法一实施例的流程，具体包括以下步骤：
步骤S301：利用弹性部件使所述动极板受到朝一个方向转动的力矩作用；
步骤S302：利用动极板位置限定部件将所述动极板限定在初始位置；
步骤S303：上述动极板在声音信号的振动作用下朝另一个方向转动，导致动极板和定极板之间的相对面积发生变化；
步骤S304：声音停止时，动极板在所述力矩的作用下回转到初始位置。
设上下两个极板的边缘之间夹角为。
当没有声音时， ，动极板与定极板之间重合的面积为零，没有信号输出；
当有一定的声音时，动极板发生转动，动极板边缘与定极板边缘之间的夹角0°< θ< 180°，两极板之间的重合面积发生变化，从而改变了电容量的，使两极板之间的信号输出。
可见的变化与成线性关系。面积变化引起的电容变化远大于膜片振动引起的电容变化，所以这种面积变化控制型电容式传声器的灵敏度远大于传统振膜式电容传声器。
在本优选实施例中，为保证组成电容的动极板好定极板之间有一定的间隙，可采用将定极板固定在动极板上方与动极板有一定距离的位置。
对于前述的方法实施例，为了描述简单，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或同时执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种面积变化控制型电容传声器及其实现方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种面积变化控制型电容传声器，其特征在于，包括外壳、电路板单元、定极板、动极板、定极板固定单元和动极板控制单元，其中：
所述电路板单元分别与组成电容的定极板和动极板电连接；
所述定极板固定单元将定极板固定在外壳内；
所述动极板控制单元用于将因声音信号振动作用旋转后的动极板回转到初始位置；
所述定极板和所述动极板构成一个有效面积可以变化的电容；
所述外壳靠近动极板的一面设置有1个或多个外壳通孔；
所述动极板控制单元包括使所述动极板受到朝一个方向转动的力矩作用的弹性部件和将所述动极板限定在初始位置的动极板位置限定部件；
所述动极板为受到声音信号振动时可以朝另一个方向转动的曲面极板。
2.如权利要求1所述的传声器，其特征在于：
所述弹性部件为弹簧；和/或
所述动极板位置限定部件为固定在外壳底部的小细杆。
3.如权利要求1所述的传声器，其特征在于：
所述外壳的顶部开口处采用卷边工艺，所述外壳的底部设置有小孔；
所述定极板固定单元包括支架、垫片和垫环；
所述外壳顶部开口处的卷边扣住电路板单元，所述定极板通过放置在外壳底部的垫环与电路板单元下方的垫片固定在动极板的上方，所述支架通过垫片与外壳底部的小孔固定；
所述动极板上设置一圆孔，并通过所述圆孔套接在所述支架上；
所述动极板圆孔部位的厚度大于其他部位的厚度，或所述垫环的厚度大于动极板的厚度。
4.如权利要求1所述的传声器，其特征在于，还包括：位于外壳通孔外侧的防尘网。
5.如权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述电路板单元包括印刷电路板、管芯和电信号输出端。
6.如权利要求5所述的传声器，其特征在于，所述印刷电路板设置有1个或多个电路板通孔。
7.一种面积变化控制型电容传声器的实现方法，其特征在于，所述电容传声器包括组成电容的动极板和定极板，所述方法包括：
利用弹性部件使所述动极板受到朝一个方向转动的力矩作用；
利用动极板位置限定部件将所述动极板限定在初始位置；
所述动极板在声音信号的作用下朝另一个方向转动，导致所述动极板和定极板之间的相对面积发生变化；
声音停止时所述动极板在所述力矩的作用下回转到初始位置；
所述动极板边缘与定极板边缘在初始位置的夹角为180°；
所述动极板在声音信号的作用下朝另一个方向转动时，动极板边缘与定极板边缘之间的夹角大于0°且小于180°。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述定极板固定在动极板的上方与动极板有一定距离的位置。
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