CN108260067B - 一种用于发声装置的振动件以及发声装置 - Google Patents

一种用于发声装置的振动件以及发声装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于发声装置的振动件及发声装置，在振动件相对两侧的弹性部上分别设置有第一压敏电阻、第二压敏电阻；在振动件上还设置有阻值不随振动件振动而发生变化的第三电阻和第四电阻；第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻和第四电阻构成了惠斯通电路，且被配置为用于输出表征与第一压敏电阻、第二压敏电阻相对应的弹性部位置形变的电信号。本发明的振动件，通过弹性部上的随形变而发生阻值变化的压敏电阻，以及连接部或者振动部上阻值不会发生变化的电阻构成的惠斯通电路，可以测量振动件的整体振幅；其应用到发声装置后，可以实现振幅的监测。通过对发声装置位移进行监测并控制，能将发声装置的性能充分的发挥出来。

Description

一种用于发声装置的振动件以及发声装置
技术领域
本发明涉及电声转换领域，更具体地，涉及一种用于发声装置的振动件，尤其涉及一种可以检测振幅的振动件；本发明还涉及一种应用此振动件的发声装置。
背景技术
扬声器作为电子设备的一个重要组成部分，对其性能的要求越来越高。扬声器振动系统的振幅和扬声器的性能有着直接关系，为了满足更高的性能要求，就需要对扬声器的工作状态进行监测，根据监测状况对扬声器进行调整，并且还要保证扬声器的发音效果。通过对扬声器的振幅进行监测并控制，可以将扬声器性能充分的发挥出来。
而现有的扬声器均不具备振幅检测的功能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于发声装置的振动件的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于发声装置的振动件，包括位于边缘的连接部、位于中部区域的振动部，以及位于连接部与振动部之间的弹性部；其中，在所述振动件中相对两侧的弹性部上分别设置有第一压敏电阻、第二压敏电阻；在所述振动件上设置有阻值不随振动件振动而发生变化的第三电阻和第四电阻；所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻和第四电阻构成了惠斯通电路，且被配置为用于输出表征与第一压敏电阻、第二压敏电阻相对应的弹性部位置形变的电信号。
可选地，所述第三电阻、第四电阻为压敏电阻，且所述第三电阻、第四电阻设置在振动部上或者连接部上。
可选地，所述第三电阻、第四电阻为本身阻值不会发生变化的电阻，所述第三电阻、第四电阻设置在振动部、连接部或者弹性部上。
可选地，所述第三电阻、第四电阻设置在振动件相对的两侧。
可选地，所述振动件为振膜，所述弹性部为设置在连接部与振动部之间的折环结构。
可选地，所述振动件为定心支片，所述连接部呈框体状，所述振动部的拐角位置分别通过弹性部与连接部的拐角位置连接。
可选地，所述第一压敏电阻在其弹性部上的位置与第二压敏电阻在其弹性部上的位置相对应。
可选地，所述定心支片呈长方形，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻设置在位于定心支片短边方向的弹性部上；所述第三电阻、第四电阻设置在位于定心支片长边方向的振动部上。
可选地，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻位于弹性部上与连接部连接的位置。
可选地，所述第一压敏电阻设置有一个或者多个；所述第二压敏电阻的数量设置有一个或者多个。
可选地，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻、第四电阻在振动板静止时的参数一致。
可选地，还包括用于连接第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻和第四电阻的导电部，所述导电部延伸到连接部的边缘并形成用于外接的焊盘。
根据本发明的另一方面，还提供了一种发声装置，包括上述的振动件。
本发明的振动件，通过弹性部上的随形变而发生阻值变化的压敏电阻，以及连接部或者振动部上阻值不会发生变化的电阻构成的惠斯通电路，可以测量振动件的整体振幅；其应用到发声装置后，可以实现振幅的监测。通过对发声装置位移进行监测并控制，能将发声装置的性能充分的发挥出来。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明定心支片的结构示意图。
图2是本发明压敏电阻构成的惠斯通电路图。
图3是本发明定心支片上压感元件测试的振幅-电压输出曲线。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1，本发明提供了一种发声装置，其可以是应用在手机、笔记本、平板电脑、音乐播放器等电子产品中的扬声器或者受话器结构。这种发声装置通常包括振动系统以及磁路系统，磁路系统通常包括位于外壳内腔中的盆架、磁铁、华司等部件。振动系统通常包括音圈、振动件等结构。这种发声装置的结构及其工作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明应用到发声装置中的振动件包括位于边缘的连接部、位于中部区域的振动部，以及位于连接部与振动部之间的弹性部。通过位于边缘的连接部可以将振动件连接到发声装置的壳体上，位于中部区域的振动部作为振动件的主要振动区域，弹性部可以有助于提高振动部的振动灵敏度，该改善振动件的振动特性。
本发明的振动件可以是振膜，也可以是定心支片。振膜是发声装置不可缺少的重要部件，其中部区域的振动部用于振动发声，其弹性部为本领域技术人员所熟知的折环结构，连接部、弹性部、振动部可以是一体成型的。
定心支片是辅助振膜振动的部件，通过设置定心支片可以抑制振膜的偏振问题，以改善振膜的振动性能，提高发声装置的出音效果。在安装的时候，定心支片的连接部可以连接在壳体上，其中部区域的振动部可以直接粘接在振膜或者振膜的球顶上，也可以粘接在振膜与音圈之间。定心支片的安装方式及其工作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
在本发明一个具体的实施方式中，现以定心支片为例，对本发明振动件的技术方案进行详尽的描述。
参考图1，定心支片包括位于边缘的连接部1、位于中部区域的振动部2，以及位于连接部1与振动部2之间的弹性部。连接部1可以呈框体状，例如呈长方形框体。振动部2位于连接部1的框体中，其形状可以呈长方形的框体状或者板状结构。
弹性部即为悬臂,弹性部可以设置有两条，分别记为第一悬臂3、第二悬臂8。第一悬臂3、第二悬臂8分布在定心支片相对的两侧，例如分布在定心支片的两个短边上。第一悬臂3、第二悬臂8的一端分别连接在连接部1的拐角位置，另一端沿着定心支片的短边方向延伸并连接在振动部2相应的拐角位置，通过位于相对两侧的第一悬臂3、第二悬臂8可以使振动部2悬置在连接部1的框体内。当振动时，第一悬臂3、第二悬臂8会发生形变，以使得定心支片的振动部2可以随着振膜同步振动。
当然，对于本领域的技术人员而言，弹性部也可以设置有四条，除了第一悬臂3、第二悬臂8外，还设置有第三悬臂6、第四悬臂10。第三悬臂6、第四悬臂10分布在定心支片相对的另外两侧，例如分布在定心支片的两个长边上。第三悬臂6、第四悬臂10的一端分别连接在连接部1的拐角位置，另一端沿着定心支片的长边方向延伸并连接在振动部2相应的拐角位置。振动部2的四个拐角位置分别通过四个悬臂部与连接部1的四个拐角位置连接，从而可以使振动部稳固地悬置在连接部1的框体内。
在第一悬臂3、第二悬臂8上分别设置有第一压敏电阻5、第二压敏电阻9。在振动件上还设置有阻值不随振动件的振动而发生变化的第三电阻、第四电阻。
在一个具体的实施方式中，第三电阻、第四电阻为压敏电阻，分别记为第三压敏电阻7和第四压敏电阻11，第三压敏电阻7和第四压敏电阻11设置在振动件上除弹性部的位置。第一压敏电阻5、第二压敏电阻9、第三压敏电阻7和第四压敏电阻11构成了惠斯通电路，且被配置为用于输出表征与第一压敏电阻5、第二压敏电阻9相对应的弹性部位置形变的电信号。
为了将各电阻的信号引出，以形成检测回路，在定心支片上设置了导电部4。参考图1、图2，通过该导电部4可将定心支片上的第一压敏电阻5(R1)、第二压敏电阻9(RX)、第三压敏电阻7(R2)、第四压敏电阻11(R3)连接成惠斯通电路。惠斯通电路的具体结构属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
导电部4将四个电阻连接在一起后，其信号引出的位置可以延伸到连接部1的边缘位置，例如可延伸到连接部1的四个拐角位置，并分别形成一用于外接的焊盘12。
将四个焊盘分别形成在连接部1的四个拐角的位置，这利于电信号的引出。本发明的定心支片可以采用FPC板，导电部也可以采用FPC板，定心支片的这种结构及在其表面另行设置FPC板作为导电部属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
第三压敏电阻7、第四压敏电阻11可以设置在连接部1相对的两侧，例如可设置在连接部1的两个长边方向上。
但是由于定心支片的振动部2需要粘接在振膜、球顶或者振膜与音圈之间的位置，因此在本发明另一个具体的实施方式中，第三压敏电阻7、第四压敏电阻11设置在振动部2相对的两侧，例如设置在振动部2的两个长边方向上。
当定心支片随着振膜发生振动时，其连接部1的位置是固定的，其振动部2随着振膜发生的是平动动作，因此位于连接部1或者位于振动部2上的第三压敏电阻7、第四压敏电阻11不会受到形变所带来的压力，所以第三压敏电阻7、第四压敏电阻11的阻值不会发生变化。
第一悬臂3、第二悬臂8则会随着振动部2的振动而发生形变，此时第一压敏电阻5、第二压敏电阻9会感应该形变，因此通过设计的电路就可以输出表征相应弹性部位置形变的电信号。
压敏电阻材料在受到压力变形时，它的阻值会发生变化，通过测量其阻值变化，就可以测量出它的当前受力变形情况。搭建相应的惠斯通电桥，就能测量其阻值变化。将弹性部的受力和变形等力学量转化成电阻这一电学量，通过电路即可测量出它当前的受力状态，并推测出当前振幅。
定心支片中的第一压敏电阻5(R1)、第二压敏电阻9(Rx)、第三压敏电阻7(R2)、第四压敏电阻11(R3)形成的惠斯通电路,如图2所示。例如在定心支片保持静止的时候，所述第一压敏电阻5(R1)、第二压敏电阻9(Rx)、第三压敏电阻7(R2)、第四压敏电阻11(R3)在振动板静止时的参数一致。也就是说，当R1、Rx不受力时，R1＝Rx＝R2＝R3＝R0。R1、Rx为工作片，布置在应力变化较大处，而R2、R3布置在应力变化较小处。因此在电桥AC端通电后，B、D两点的电势相等，测得的电势差UBD＝0。当R1、Rx受力后，产生变化的阻值ΔR1、ΔRx阻值发生变化，当两根悬臂位移一致即阻值变化一致时，取ΔR1＝ΔRx，因此在电桥AC端通电后，B、D两点的电势不相等，测得的电势差UBD为：
而压敏电阻受力后产生的阻值变化，符合如下公式：
其中，πl、πt分别为正向和切向压阻系数，σl、σt为压敏电阻受力时产生的正应力和切应力。
当定心支片随振膜在电磁力的驱动下产生位移μ，定心支片上铺设有压敏电阻的悬臂会受力变形，且悬臂相对于其与连接部连接的位置发生位移μ，悬臂结构的等效刚度系数K符合广义胡克定律，因此悬臂上受力F为：
F＝Kμ (公式3)
其中正应力和切应力的解分别为：
其中，l为悬臂的长度，h为悬臂的高度，b为悬臂的宽度，I是悬臂截面的转动惯量，S是悬臂截面的面积。
通过上述公式即可得到位移和测点BD电势差的关系：
由此可建立起数学模型，使得可以用电量/电压的变化来表征发声装置振幅的变化。
例如在本发明一个具体的测试中，当发声装置不工作时，振膜、球顶和定心支片均处于静止的状态，此时电桥上的电阻阻值相等，当AC端加载1V的测试电压时，测点BD端测得的电势差为0V。当发声装置工作时，定心支片随振膜向上移动后，四条悬臂随着移动而产生变形，在悬臂的根部就会产生较大的应力，当达到最大振幅时，测点BD端测得的电势差则为0.14V。通过对其他振幅时测点输出电势的仿真，得到了“振幅-电压输出”曲线，参考图3。通过该曲线可以看出，测量电压良好的反映出了振幅情况。
本发明的振动件，通过弹性部上的随形变而发生阻值变化的压敏电阻，以及连接部或者振动部上阻值不会发生变化的压敏电阻构成的惠斯通电路，可以测量振动件的整体振幅；其应用到发声装置后，可以实现振幅的监测。通过对发声装置位移进行监测并控制，能将发声装置的性能充分的发挥出来。
在本发明一个优选的实施方式中，第一悬臂3、第二悬臂8上的压敏电阻可以分别设置有一个；为了提高检测的精度，两个悬臂上的压敏电阻也可以分别设置有两个、三个或者更多个。
本发明的压敏电阻可通过贴装的方式分别铺设在第一悬臂3、第二悬臂8上。
其中，压敏电阻在第一悬臂3上的位置与压敏电阻在第二悬臂8上的位置相对应。例如，压敏电阻均分布在各自悬臂的中部位置或者根部位置，使得压敏电阻对外的响应可以保持一致，以提高检测的精度。压敏电阻优选设置在悬臂部与连接部连接的位置。因为在振动部2发生位移的时候，该位置所受到的压力最大，因此可以提高压敏电阻的电信号输出。
当定心支片呈长方形结构时，压敏电阻优选设置在短边方向的悬臂部上，这是由于在振动时，短边的悬臂部变形时受到的压力较大，可以提高压敏电阻的电信号输出。
其中，需要注意的是，由于需要设置惠斯通电路中第三压敏电阻、第四压敏电阻的阻值不随定心支片的振动发生变化，因此本发明的第三电阻、第四电阻也可以选用本身阻值就不会改变的电阻，此时，第三电阻和第四电阻可以设置在振动部或者连接部上，也可以分别设置在第三悬臂6和第四悬臂10上，其布置的方式与第一压敏电阻5、第二压敏电阻9在第一悬臂3、第二悬臂8上的布置方式类似，在此不再具体说明。
需要说明的是，第一压敏电阻5与第二压敏电阻9也可以同时设置在同一侧的弹性部上，此时需要对应设置第三电阻和第四电阻以便形成惠斯通电路，本发明对第一压敏电阻及第二压敏电阻在弹性部上的位置不做限制。
进一步的，本发明实施例还提供了一种发声装置，包括上述实施例所述的振动件。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种用于发声装置的振动件，其特征在于：包括位于边缘的连接部、位于中部区域的振动部，以及位于连接部与振动部之间的弹性部；其中，在所述振动件中相对两侧的弹性部上分别设置有第一压敏电阻、第二压敏电阻；在所述振动件上设置有阻值不随振动件振动而发生变化的第三电阻和第四电阻；所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻和第四电阻构成了惠斯通电路，且所述惠斯通电路被配置为用于输出表征与第一压敏电阻、第二压敏电阻相对应的弹性部位置形变的电信号；还包括用于连接第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻和第四电阻的导电部，所述导电部延伸到连接部的边缘并形成用于外接的焊盘。
2.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述第三电阻、第四电阻为压敏电阻，且所述第三电阻、第四电阻设置在振动部上或者连接部上。
3.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述第三电阻、第四电阻为本身阻值不会发生变化的电阻，所述第三电阻、第四电阻设置在振动部、连接部或者弹性部上。
4.根据权利要求2或3所述的振动件，其特征在于：所述第三电阻、第四电阻设置在振动件相对的两侧。
5.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述振动件为振膜，所述弹性部为设置在连接部与振动部之间的折环结构。
6.根据权利要求4所述的振动件，其特征在于：所述振动件为定心支片，所述连接部呈框体状，所述振动部的拐角位置分别通过弹性部与连接部的拐角位置连接。
7.根据权利要求6所述的振动件，其特征在于：所述第一压敏电阻在其弹性部上的位置与第二压敏电阻在其弹性部上的位置相对应。
8.根据权利要求6所述的振动件，其特征在于：所述定心支片呈长方形，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻设置在位于定心支片短边方向的弹性部上；所述第三电阻、第四电阻设置在位于定心支片长边方向上。
9.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述第一压敏电阻、第二压敏电阻位于弹性部上与连接部连接的位置。
10.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述第一压敏电阻设置有一个或者多个；所述第二压敏电阻的数量设置有一个或者多个。
11.根据权利要求1所述的振动件，其特征在于：所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三电阻、第四电阻在振动板静止时的参数一致。
12.发声装置，其特征在于：包括如权利要求1至11任一项所述的振动件。
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