CN109862492B - 声音改进的扬声器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种扬声器装置(200)，其包括沸石材料(100)，该沸石材料包括具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子(102)。对于具有在0.7微米和30微米之间的范围内的直径的孔的增加的孔份额，显示已经观察到谐振频率向着较低频率的偏移有所增加。

Description

声音改进的扬声器系统
本申请是申请日为2013年2月22日进入中国国家阶段的、申请日为2011年8月23日的、申请号为201180040808.7的、发明名称为“声音改进的扬声器系统”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种扬声器装置领域。
背景技术
在包括扬声器、壳体和谐振空间的扬声器装置中，气体吸收材料—在下文称为吸收器—例如，活性碳或沸石可以放置在其中以改善扬声器装置的声音产生。扬声器的谐振空间中的吸收器通过气体吸收和释放作用导致谐振空间的明显虚拟增大(virtualenlargement)。从而扬声器装置的谐振频率降低至在不存在吸收器的情况下仅采用实质较大的谐振空间可以实现的值。
然而，已证明吸收器的使用具有多种问题。一种问题是吸收器的老化，特别是由于对具有高的蒸汽压力的物质的不可逆的吸收引起的老化。
EP 2 003 924 A1涉及一种扬声器系统，其中通过将粘合剂添加至包括多个颗粒的多孔材料以进行模制而获得的气体吸收器用来物理地吸收扬声器系统的封闭空间中的气体。多孔材料可以由从由活性碳、沸石、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO3)、氧化镁(MgO)、氧化铁黑(Fe3O4)、分子筛、球壳状碳分子和碳纳米管组成的组中选出的一种制成。粘合剂可以为粉状树脂材料和纤维状树脂材料中的一种。
考虑到上述情况，存在对使得能够增加扬声器装置的谐振空间的虚拟声学体积(virtual acoustic volume)、同时基本上避免或至少减少上述问题中的一个或多个的改进技术的需求。
发明内容
可以通过根据独立权利要求的主题满足这种需求。本文中公开的主题的有利实施例由从属权利要求描述。
根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器装置，包括用于容纳扬声器的扬声器容器以及包括具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子的沸石材料。根据实施例，沸石材料包括纯SiO2改性的沸石粒子。应当注意到，在本文中，术语“至少200的硅铝质量比”包括更高的硅铝质量比，如，250或300，以及不含铝的沸石粒子。在后一种情况中，沸石材料的全部沸石粒子都是纯SiO2改性的。
由发明人进行的实验表明，这种沸石粒子可以提供每体积单位的良好的吸收能力以及缓慢的老化行为。沸石为多微孔性矿物质，通常为铝硅酸盐矿物，并且对本领域技术人员来说是已知的。关于沸石的基本信息可以从国际沸石协会和对应的网站(http://www.iza-online.org/)获得。
通常，在本文中，扬声器涉及任何类型的电声换能器。
根据第一方面的实施例，沸石粒子中的至少一部分具有FER结构。根据另一实施例，沸石粒子中的至少一部分具有MFI结构。根据实施例，所有的沸石粒子都具有相同的结构，如，FER结构。根据其它实施例，沸石材料包括具有至少两种不同的结构的沸石粒子。例如，在实施例中，沸石材料包括具有FER结构的沸石粒子和具有MFI结构的沸石粒子。在本文中，这三个字母代码涉及根据国际沸石协会而定的沸石的分类，并且其中可以从http://www.iza-online.org/获得。
根据另一实施例，沸石材料还包括将单独的沸石粒子粘合在一起的粘合剂。这允许形成大于单个沸石粒子的沸石材料的颗粒。而且，可以通过粘合剂和沸石材料的成分的合适处理而在沸石粒子之间形成一定的间距。
根据另一实施例，沸石粒子包括具有在第一直径范围内的直径的第一孔，沸石材料包括在不同的沸石粒子之间的第二孔。沸石粒子中的第一孔的尺寸通常具有陡峭的孔直径分布。第二孔的直径可以受到沸石材料的制造工艺的影响。
根据实施例，第二孔具有在第二直径范围内的直径，第二直径范围与第一直径范围隔开至少一个量级。例如，如果第一直径范围扩展至大约4纳米，根据实施例，第二孔的第二直径范围从约40纳米扩展至更大的直径。
根据另一实施例，第二孔具有大于50纳米的孔直径。
根据还一实施例，沸石材料具有在0.7微米和30微米之间的范围内的第二孔。根据另一实施例，沸石材料具有在1微米和10微米之间的范围内的第二孔。
根据第一方面的实施例，第二孔具有局部峰值在0.7微米和30微米之间的直径范围内的孔直径分布。根据另一实施例，第二孔具有局部峰值在1微米和10微米之间的直径范围内的孔直径分布。
根据另一实施例，沸石材料包括具有采用所述粘合剂粘合在一起的多个所述沸石粒子的颗粒，该颗粒具有在0.2毫米和0.9毫米之间的范围内的平均颗粒尺寸。
根据另一实施例，相对于沸石材料的整体质量，粘合剂的质量分数在从1％到20％的范围内。根据另一实施例，相对于沸石材料的整体质量，粘合剂的质量分数在从2％到10％的范围内。根据另一实施例，相对于沸石材料的整体质量，粘合剂的质量分数在从4％到6％的范围内。
根据一实施例，沸石粒子具有小于10微米的平均直径。根据另一实施例，沸石粒子具有小于5微米的平均直径。根据另一实施例，沸石粒子具有小于2微米的平均直径。
根据一实施例，沸石粒子具有大于0.1微米的平均直径。根据另一实施例，沸石粒子具有大于0.3微米的平均直径，或者，根据又一实施例，大于0.5微米。
根据第二方面，提供了一种沸石材料，该沸石材料能够通过下述步骤获得：(i)由具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子(102)和非极性溶剂制备沸石悬浮液；(ii)将沸石悬浮液与粘合剂悬浮液混合以获得沸石-粘合剂混合物；以及(iii)干燥沸石-粘合剂混合物。根据第二方面的实施例，如关于第一方面或其实施例和示例描述的那样构造或处理沸石材料。
根据本文中公开的主题的实施例，沸石材料是通过下述方式获得的：(a)采用有机溶剂，如酒精，制备沸石悬浮液，其中沸石粒子具有小于10微米，或者根据另一实施例，小于2微米的平均粒径；(b)例如通过搅拌使沸石悬浮液变均匀；(c)随后将变均匀的沸石悬浮液与粘合剂悬浮液，例如乳胶悬浮液混合。乳胶悬浮液的实施例包括聚丙烯酸酯悬浮液、聚苯乙烯醋酸盐悬浮液、聚乙烯醋酸盐悬浮液、聚乙基乙烯醋酸盐悬浮液、聚丁二橡胶悬浮液等中的至少一种。根据一实施例，粘合剂，例如聚合物的质量浓度在1％(重量)和10％(重量)之间，或者，根据其它实施例，在4％(重量)和6％(重量)之间。随后干燥所产生的悬浮液。可以以不同的方式进行干燥，如，通过硫化床、喷雾法、或通过将所产生的悬浮液倾倒在热板上(根据一实施例，热板的温度在120摄氏度和200摄氏度之间的范围中，或者在150摄氏度和170摄氏度之间的范围中)。如果所产生的固体的颗粒比所希望的大，则例如通过灰浆搅拌机、锤击旋转研磨机、切割研磨机或振动板研磨机将所产生的固体切碎或破碎成较小的块。(d)随后，用筛子筛选所产生的固体(任选地，切碎或破碎的)，以获得在期望的直径范围内的颗粒。
根据第三方面，提供了一种制备用作扬声器装置中的吸收器材料的沸石材料的方法，该方法包括下述步骤：(i)由具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子和包括有机溶剂的溶剂制备沸石悬浮液；(ii)将沸石悬浮液与粘合剂悬浮液混合以获得沸石-粘合剂混合物；以及(iii)干燥沸石-粘合剂混合物。根据第三方面的实施例，如关于第一方面或其实施例和示例描述的那样构造或处理沸石材料。
根据一实施例，所述溶剂由至少一种有机溶剂组成。根据另一实施例，所述溶剂包括至少一种有机溶剂和至少一种无机溶剂。
根据第四方面，提供了包括具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子的沸石材料在暴露至由扬声器装置的扬声器产生的声音的扬声器装置区域中的用途。根据第四方面的实施例，如关于第一方面或其实施例和示例描述的那样构造或处理沸石材料。
在上文中，已经参照扬声器装置、沸石材料、制造沸石材料的方法和沸石材料的使用描述了本文中公开的主题的示例性实施例，并且在下文中将描述所述示例性实施例。必须指出的是，当然，涉及本文中公开的主题的不同方面的特征的任何组合也是可行的。例如，已经参照装置类型权利要求描述了一些实施例，同时已经参照方法类型权利要求描述了其它实施例。然而，本领域技术人员将根据上文和下文的描述推断，除非另外说明，除了属于一个方面的特征的任何组合之外，还涉及不同方面或实施例的特征之间的任何组合，例如，甚至装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何组合也被视为本申请公开了。
根据以下将描述的示例，本发明的上述方面和实施例以及其它方面和实施例是明显的，并参照附图对这些方面和实施例进行说明，但本发明不限于这些方面和实施例。
附图说明
图1示意性地示出用于阻抗测量的测量电路。
图2示意性地示出用于测量扬声器装置的阻抗响应的测量电路。
图3示意性地示出用于声压级测量的测量电路。
图4示意性地示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石材料的颗粒。
图5示意性地示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石材料。
图6示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石的氮吸收等温线。
图7示出BEA沸石老化前和老化后的氮吸收等温线。
图8示出MFI沸石老化前和老化后的氮吸收等温线。
图9示出FER沸石老化前和老化后的氮吸收等温线。
图10示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石的电阻抗曲线。
图11示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石的累积孔体积曲线。
图12示出用于图11的沸石材料和用于空的谐振空间的电阻抗曲线。
图13示出用于根据本文中公开的主题的实施例的扬声器装置、用于具有空的谐振空间的扬声器装置、以及用于在其谐振空间中具有活性碳纤维的扬声器装置的声压级测量值。
图14示出用于根据本文中公开的主题的实施例的具有不同颗粒尺寸的沸石材料的电阻抗曲线。
图15示出用于根据本文中公开的主题的实施例的具有不同聚合物含量的沸石材料的电阻抗曲线。
图16示出根据本文中公开的主题的实施例的扬声器装置。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。注意到，在不同的附图中，向相似或相同的元件提供相同附图标记或提供仅在第一个数字上不同于对应的附图标记的附图标记。
在下文中，描述用来确定在本文中呈现的实验结果的测量方法。
室温氮吸收测量
已经采用“Quantachrome”公司的吸收测量装置“Nova 1000e”在25摄氏度(℃)、在25毫巴(mbar)和1100mbar之间确定氮吸收等温线。其它技术信息可从“Quantachrome”公司的技术数据表获得，如，在粉末技术说明书19中的“A Method for the Determination ofAmbient Temperature Adsorption of Gases on Porous Materials(用于确定多孔材料上的气体的环境温度吸收的方法)”部分中。
电阻抗的测量
扬声器阻抗的测量基于图1中示出的电路30。参考电阻R2连接在激励信号源2和扬声器3之间。R1表示供电线1的欧姆电阻。
电阻抗依赖于频率。在作为频率f的函数的电压U1和U2，即U1(f)和U2(f)的测量之后，根据下述等式计算阻抗Z：
Figure BDA0001943448820000061
用于确定图2中示出的阻抗响应的测量电路40包括在图2中的3处指示的、NXPRA11×15×3.5型、序列号为0001A5 9205E 11141345的扬声器，该扬声器已经通过密封件4被密闭密封地安装在封闭体积5(ca.500mm3，12.5mm×9.5mm×4.2mm)上。封闭体积5形成扬声器的谐振空间。在谐振空间为空的情况下谐振频率为1000Hz。在示例性实施例中，激励信号由计算机声卡7产生，其中经由计算机声卡7的音频输出端口6将激励信号提供至扬声器。左侧线路输出端口6用来输出测试信号，左侧线路输入端口8用于获得测试中设备(DUT)信号，右侧线路输入端口9用作参考输入端口。电阻10用于使测试信号衰减。
通过谐振效应，产生测试信号的放大，其中所述放大取决于谐振空间的体积。如果谐振空间的体积为空，则在一定频率处测试信号存在一定的放大。通过减小该体积，所述放大向着更高频率偏移。通过增大该体积或通过将合适的沸石材料放入谐振空间中，该放大的最大值可以偏移值较低频率。
声压级测量
图3示意性地示出用于声压级测量的实验配置50。声卡12的左侧输出端口11用作扬声器3的信号源。该声卡的左侧输入端口14用于记录麦克风15的输出电压。
为了评估测量数据，已经采用程序“Arta”和“Limp”。可以从程序“Arta”和“Limp”的用户指南获取评估和实验配置的其它细节。该用户指南可从http://www.fesb.hr/～mateljan/arta/获得。
实施例的结果和描述
根据发明人的研究发现，现有技术未提供具有抗老化的扬声器系统、具有低声阻的运行良好的吸收器。例如，活性碳可以用作气体吸收材料，但存在多种问题。活性碳是导电的并且会干扰扬声器的电磁换能器或扬声器之内或之外的其它电子部件。通过导电材料中的电流的感应产生的与周围设备的相互作用通常是不希望的。例如，如果天线靠近导电材料放置，则该天线的传输能力降低。
此外，碳基材料的使用会导致其它问题。例如，发明人已经观察到，可起化学反应的活性碳会与扬声器壳体的金属部件反应，导致腐蚀。使用活性碳带来的另一个严重问题是由活性碳的失常引起的短路的发生。
对于大于500Hz的谐振频率，还不知道存在导致谐振空间的体积虚拟声学增大至少因子2(即，至少2倍)的非导电吸收材料。通过使虚拟声学体积增大因子2，采用已知的微型扬声器系统可以实现超过150Hz的较低频率的谐振偏移。为了实现谐振空间的大的虚拟增大，针对作为空气的主要部分的氮气的高吸收能力和在105Pa处的高吸收系数(dn/dp)是重要的，以允许在发生压力变化时在吸收材料上吸收或从吸收材料释放大量气体。在本文中，“n”表示吸收的气体量，“p”表示气体的压力。
为了更好的吸收能力，吸收器的表面应当尽可能地大，因为气体分子主要吸收在该表面上。然而，诸如形态、化学结构、表面曲率等之类的其它参数对材料的吸收能力来说是重要的。然而，至少对处于高于其临界温度Tc的温度下的气体来说，物质的上述特性与其吸收特性之间的精确关系是未知的。对于处于室温的氧气和氮气就是如此，因为Tc(N2)＝126K以及Tc(O2)＝155K。由于可用于吸收器的体积受限，因此，适合虚拟声学体积增大的吸收器的适合性的标准是每体积单位的吸收能力。因而，每质量单位的吸收能力仅是受到限制地被关注。
根据发明人的研究发现，具有固有的非多孔材料和低粒子尺寸的吸收器不适合实现谐振空间的虚拟声学增大。这种材料是具有约9nm的粒子尺寸的干燥胶状SiO2。对于这种粒子尺寸，粘合剂粒子应当具有相同的尺寸，因为否则每体积单位的吸收器粒子的量并且因此每体积单位的吸收表面将下降大的程度。然而，吸收器粒子之间的纳米范围的距离导致吸收器具有不希望的高声阻。
对于具有大的内部表面的材料，即，对于诸如沸石之类的固有多孔材料，较大的粒子可以用于构建吸收器。
沸石通常是被以高达10μm的粒子尺寸合成的。如果以简单的方式将这些粒子彼此胶合在一起，则由于粒子之间的距离小，所产生的声阻太高。
具有超过10μm的直径的沸石粒子带来的一个问题是这些粒子的内部区域的可接近性。由于用于各个吸收和释放过程的时间间隔在数毫秒内，因此到吸收位置的路径应当尽可能地短，这对于大于10μm的粒子来说是不能实现的。因而，与较小的粒子相比，用这种粒子填充的谐振空间的虚拟声学体积仅存在有限的增加。
图4示出根据本文中公开的主题的实施例的沸石材料100。沸石材料100包括沸石粒子，一些沸石粒子在图4中由102表示。沸石粒子具有由在图4中示出的各个沸石粒子内示出的结构指示的内部的第一孔104。
采用粘合剂(图4中未示出)将沸石粒子粘合在一起。根据本文中公开的主题的实施例，第二孔106形成在沸石粒子102之间。在示例性实施例中，第二孔106具有约1微米至10微米的直径，如图4中所示。由于粘合剂，图4中的单个粒子102粘合在一起以形成颗粒108。
还应当提及，虽然在图4中以矩形形状画出沸石粒子102，但实际的沸石粒子可能具有取决于沸石粒子的实际结构的不同形式。
图5示出图4中示出的类型的多个颗粒108。如图5中所示，在一实施例中，颗粒108的直径为约0.5mm至0.6mm。
通过大量的实验，发明人发现，采用结构类型FER或MFI的沸石可以获得良好的吸收特性。在实验中已证明，具有高的硅铝质量比的沸石在吸收/释放方面是有利的。这可能是由这些沸石的增加的疏水性引起的，使得通常可能同时发生的吸水过程仅以有限的程度发生。
可以被合成为纯SiO2或几乎纯SiO2的沸石结构例如为类型DDR、FER、MFI或BEA。这三个字母代码涉及根据国际沸石协会而定的沸石的分类，并且其中可以从http://www.iza-online.org/获得。该代码根据沸石的原子结构给沸石分级。至少纯SiO2形式的沸石以非常低的铝含量，即，以超过200的硅铝质量比为特征。
通过大量测量发现，在所调查的沸石中，针对处于室温的氮气，沸石类型FER具有最高的吸收能力。在图6中示出实验结果的细节，其中针对沸石类型BEA、MFI、FER和DDR，示出在以毫巴(mbar)为单位的压力p下的以毫摩尔每毫升(mmol/ml)为单位的被吸收气体(氮气)的量。对于吸收能力的测量，粉末形式的纯硅沸石已经在500摄氏度被激活1小时。进行激活以从沸石中去除任何可能的残留物。通过测量沸石的质量并将该质量除以沸石的晶体学上确定的密度而确定沸石的体积，该密度对本领域技术人员来说也是已知的。
为了确定所调查的沸石的老化行为，在激活(曲线1)之后且在正常条件下在周围空气中老化(曲线2)一周之后，确定氮吸收等温线(在以mbar为单位的压力p下的以mmol/ml为单位的被吸收气体A的量)。
在图7中示出用于沸石类型BEA的结果，在图8中示出用于沸石类型MFI的结果，在图9中示出用于沸石类型FER的结果。
为了总结上述研究发现，在所考虑的纯SiO2改性的沸石中，结构类型镁碱沸石(FER)对于处于正常压力下的每体积单位的氮气来说具有最高的吸收能力，并且与成几乎纯SiO2改性的沸石类型BEA相比不会老化。到目前为止，还不存在针对这种令人惊奇的实验结果的解释。虽然本领域技术人员已知的是，沸石可以吸收不同的物质并且具有高的蒸汽压力的物质的吸收会导致孔受到阻塞，并且因此导致小分子的吸收能力减小，但还不清楚为什么由沸石BEA吸收的物质会明显导致吸收能力的不可逆的降低，并且不清楚为什么沸石FER不发生这种效应。采用沸石类型MFI，由于环境影响，仅发生可忽略的老化过程，这导致扬声器装置中的吸收能力的同样可忽略的降低。因而，沸石MFI在其老化行为方面与沸石类型FER是可比较的。
因而，沸石类型FER对于作为根据本文中公开的主题的扬声器装置中的吸收材料的应用来说是有希望的候选者。然而，应当理解，其它类型的沸石也可以用于提供根据本文中公开的主题的沸石材料。
在所调查的沸石的固有孔的孔直径的比较中发现，沸石BEA、MFI、FER、DDR的固有孔的直径以此顺序从0.7nm至0.4nm连续地下降。根据实验，使用小的固有孔直径的沸石看起来是有利的，其中固有孔直径的下限由氮气分子的尺寸(约0.4nm)给出。然而，到目前为止，对于具有0.44nm×0.36nm的孔直径的、应当为氮气提供良好的可接近性的DDR沸石的差性能还不存在任何解释。
通常，可行的是，可以以疏水形式制造的其它沸石类型也适合提供根据本文中公开的主题的沸石材料。例如，沸石类型CHA、IHW、IWV、ITE、UTL、VET、MTW也可以被制成为纯或掺杂SiO2改性，并具有疏水特性。例如，可以采用元素周期表中的第四族元素，如采用锗进行掺杂。
根据实验发现，沸石的初级粒子的小于10μm的粒子尺寸是有利的。根据本文中公开的主题的实施例，初级粒子的直径小于5μm。根据另一实施例，初级粒子的直径小于2μm。根据另一实施例，初级粒子的直径大于300nm。
通过比较测量示出，大于10μm的初级粒子直径对于扬声器装置的谐振空间的虚拟声学体积的增大是有害的。图10示例性地示出具有以粉末状应用、初级粒子的直径不同的FER沸石的扬声器装置的以欧姆(Ω)为单位的电阻抗I随以赫兹(Hz)为单位的频率f变化的测量值。为此，针对两种不同的粒子尺寸，测量具有空的谐振空间和具有填充有纯SiO2改性的FER沸石的谐振空间的扬声器装置的电阻抗曲线。在每种情况中沸石的所应用的质量为60mg。在图10中示出结果。曲线(1)示出具有直径为5μm的FER沸石的扬声器装置的阻抗。图10的曲线(2)对应于空的谐振空间，曲线(3)对应于填充有具有直径为约100μm的初级粒子的FER沸石的谐振空间。由于以粉末形式应用沸石，因此在没有相当大的衰减的情况下，在扬声器的谐振空间不能应用更多的沸石。根据图10可以得出，对于100μm的初级粒径，所获得的为谐振最大值相对于空的谐振空间的偏移低于对于直径为10μm的初级粒子的谐振最大值的偏移。此外，谐振峰值的最大值的一半处的总宽度对于较大的初级粒子尺寸来说相当大。
根据由发明人进行的实验发现，在存在具有大于沸石的固有微孔的孔直径的大孔的情况下，与不具有大孔的相同材料相比，谐振峰的偏移进一步增加，并且衰减降低。如何获得大量这些大孔的一个实验示例(以下称为第一方法)是使用纯SiO2改性并具有1μm的初级粒子尺寸(直径)的44g煅烧沸石MFI并将该沸石分散在96％酒精中。随后，以使得固体产品中的聚丙烯酸酯的浓度为5％的量提供聚丙烯酸酯悬浮液。为此，初始的、含水聚丙烯酸酯悬浮液设置有浓度为11％(重量)的聚丙烯酸酯。首先，已经将聚丙烯酸酯悬浮液的体积用96％酒精加倍，并且随后在大量搅拌下将其添加至沸石悬浮液。所产生的混合物在3-4秒内、在160摄氏度温度下在尺寸为50×50cm2的板上被纯化。随后，用切割研磨机破碎所产生的固体并用分析筛将其分成几部分。在如此获得的固体中，通过水银孔率法确定累积孔分布。在图11中示出结果曲线(1)，其中随着以微米(μm)为单位的孔直径d绘制以立方毫米每克(mm3/g)为单位的累积孔体积Vp。应当注意到，累积孔体积是指如果在具体孔直径处不存在任何孔体积时体积水平是恒定的。因而，可以从累积孔体积的一阶导数(d(Vp)/d(d))获得孔直径分布。
此外，在图11中还示出根据本文中公开的主题的实施例的比较材料的结果。比较材料是通过将纯SiO2改性的且具有1μm初级粒度的44g煅烧沸石MFI分散进入水中获得的。随后，添加含水聚丙烯酸酯悬浮液(11％(重量)聚丙烯酸酯)，使得与整个固体含量相关的聚合物部分为5％。通过搅拌装置使混合物变均匀，并通过热空气在搅拌状态下干燥该混合物。用切割研磨机破碎产生固体并用分析筛将其分成几部分。这种材料的通过水银孔率法获得的累积孔体积与孔直径之间的关系在图11中被示出为曲线(2)。根据图11，明显的是，用于制备沸石材料的第一方法导致具有在1μm-10μm范围内的直径的大孔的份额增加得非常多。
图12示出两种材料随频率f变化的电阻抗(I)测量值，其中曲线(1)对应于具有增加的大孔份额的材料，曲线(2)对应于比较材料，曲线(3)对应于空的谐振空间。具有增加的大孔份额的材料导致谐振偏移较高、虚拟声学体积增加较多，并且同时降低衰减。
在图13中，示出用于商业上可获得的微型扬声器装置类型NXP RA11×15×3.5的声压级(SPL)与频率f测量值之间的关系，该微型扬声器装置类型NXP RA11×15×3.5的后腔体积(谐振空间)的量达到1cm2。线1示出具有空的谐振空间的扬声器装置的频率响应，线2示出在谐振空间中具有活性碳纤维网的这种扬声器装置的频率响应，线3示出在谐振空间中具有大孔份额增加的沸石材料的同一扬声器装置的频率响应。谐振频率通过两种材料，即活性碳纤维网和具有增加的大孔份额的沸石材料而偏移到相同的程度，从800Hz减小到630Hz。同样，两种材料的衰减也是可比的。两种材料都使扬声器衰减到弱的程度，使得维持约90dB的初始声压级。然而，大孔份额增加的沸石材料是非导电材料并且不容易老化。
根据一实施例，沸石材料的各个成分(本文中称为颗粒)具有在0.1mm和0.9mm之间的直径，并且包括多个沸石粒子(参见以上图4和图5)。根据另一种施例，该颗粒具有在0.4mm和0.7mm之间的范围内的直径。例如，上述大孔份额增加的沸石材料具有0.3mm的颗粒尺寸。为了研究颗粒尺寸的影响，已经采用对应的筛子获得不同的颗粒尺寸份额，并且已经获得这些材料的电阻抗谱图。图14示出测量到的谱图(以欧姆为单位的阻抗I随以赫兹为单位的频率f的变化)。以mm给出对应图14中的各个曲线的各种粒径。如从图14明显看出的那样，对于0.6mm的粒径以及低于0.3mm的粒径，谐振最大值的频移较小，并且关于在0.3mm至0.6mm范围内的粒径，衰减较高。
小于0.1mm的颗粒尺寸导致颗粒在扬声器中不希望的运动，这会导致声音的非线性失真。对于大于0.9mm的粒径，声阻不希望地增加。
根据本文中公开的主题的另一实施例，吸收器材料包含少于20％的粘合剂(聚合物材料)。根据另一实施例，吸收器材料包含少于10％的粘合剂。根据另一实施例，吸收器材料包含少于1％的粘合剂。粘合剂将沸石初级粒子粘合在一起。已经证实，在实验中，对于大于10％的聚合物份额(成固态)，通过将该材料引入扬声器装置的谐振空间实现的虚拟声学体积增大低于1.5。对于低于4％的聚合物浓度(再次与成固态的整体质量相关(聚合物的质量/整体质量))，所产生的材料是不稳定的且显现严重的磨损。图15示出具有不同聚合物浓度的材料关于频率f的电阻抗(I)曲线。用于图15中的图谱的材料包括如上所述获得的大孔份额增加的沸石的沸石粒子(图11中的曲线1)。图15的曲线1是为具有6％聚合物的沸石材料获得的，图15的曲线2是为具有12％聚合物的沸石材料获得的。如从图15中明显看出那样，较高的聚合物含量导致谐振频率向较低频率偏移得较少。
图16示出根据本文中公开的主题的实施例的扬声器装置200。扬声器装置200包括用于容纳扬声器3的扬声器容器202。此外，扬声器装置200在暴露至由扬声器装置200的扬声器3产生的声音的区域204中，例如在谐振空间中，包括根据本文中公开的主题的方面和实施例的沸石材料100。
应当注意到，术语“包括”不排除其他元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个。同样，联系不同实施例描述的元件可以组合。应当注意到，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制权利要求的保护范围。
为了概括本发明的上述实施例，可以声明：
提出了一种扬声器装置，其包括沸石材料，该沸石材料包括具有至少200的硅铝质量比的沸石粒子。对于具有在0.7微米和30微米之间的范围内的直径的孔的增加的孔份额，显示已经观察到谐振频率向着较低频率的偏移有所增加。
附图标记列表：
2 信号源
4 密封件
3 扬声器
5 封闭体积
6 音频输出端口
7 声卡
8 左侧线路输入端口
9 右侧线路输入端口
10 电阻
11 左侧输出端口
12 声卡
14 左侧输入端口
15 麦克风
30 阻抗测量电路
40 阻抗响应测量电路
50 用于声压级测量的配置
100 沸石材料
102 沸石粒子
104 沸石粒子内的第一孔
106 沸石粒子之间的第二孔
108 颗粒
200 扬声器装置
202 扬声器容器

Claims (14)

1.一种声学元件，放置在扬声器装置的后腔体积中，所述声学元件包括具有二氧化硅和铝成分的多个沸石粒子，其中硅铝质量比为至少200，并且其中当暴露在所述扬声器装置的所述后腔体积中的声压下时，所述声学元件中的沸石粒子吸收和释放被包含在所述扬声器装置的所述后腔体积中的气体介质，以虚拟增大所述气体介质的谐振空间。
2.根据权利要求1所述的声学元件，其中，所述声学元件包括具有结构FER的沸石粒子。
3.根据权利要求1所述的声学元件，其中，所述声学元件包括具有结构MFI的沸石粒子。
4.根据权利要求1所述的声学元件，其中，所述声学元件包括具有结构MFI和结构FER的沸石粒子。
5.根据权利要求1所述的声学元件，其中，所述声学元件包括平均直径小于10微米或大于0.1微米的沸石粒子。
6.根据权利要求2至权利要求4任一项所述的声学元件，其中，所述声学元件包括具有多个微孔的沸石粒子，所述微孔具有处于0.4纳米和0.7纳米之间的孔直径。
7.根据权利要求1所述的声学元件，其中，所述声学元件包括疏水性的沸石粒子。
8.一种声换能器壳体，包括：
框架，限定内部体积；和
在所述声换能器壳体中的端口，被配置用于安装声换能器，
其中所述声换能器壳体的所述内部体积的第一部分是后腔体积；
根据权利要求1所述的声学元件，设置在所述声换能器壳体的所述后腔体积中。
9.一种声换能器装置，包括：
根据权利要求8所述的声换能器壳体；和
安装在所述声换能器壳体的所述端口中的声换能器。
10.一种扬声器壳体，包括三维封闭体，限定内部体积；并且所述扬声器壳体还包括：在所述扬声器壳体中的容器，被配置用于安装扬声器；和
根据权利要求1所述的声学元件，设置在所述扬声器壳体的所述后腔体积中。
11.一种扬声器装置，包括：
根据权利要求10所述的扬声器壳体；和
安装在所述扬声器壳体的所述容器中的扬声器，其中所述扬声器在声学上被耦合至所述后腔体积和所述声学元件。
12.一种扬声器壳体，包括：
三维封闭体，限定声学室；和
在所述扬声器壳体中的孔，被配置用于将扬声器耦合至所述声学室；和
根据权利要求1所述的声学元件，设置在所述扬声器壳体的所述后腔体积中。
13.一种扬声器装置，包括：
根据权利要求12所述的扬声器壳体；和
安装在所述扬声器壳体中的扬声器。
14.一种扬声器装置，包括：
扬声器壳体，包括后腔体积和用于扬声器的安装端口；
设置在所述安装端口中的扬声器；和
设置在所述后腔体积中的声学元件，其中所述声学元件包括根据权利要求1所述的声学元件。
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