CN111787472A

CN111787472A - 发声结构、音频设备和头戴显示设备

Info

Publication number: CN111787472A
Application number: CN202010881887.5A
Authority: CN
Inventors: 张�杰; 赵忠旭; 贺小凡; 姜滨; 迟小羽
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: CN111787472B

Abstract

本申请公开了一种发声结构、音频设备和头戴显示设备，所述发声结构包括：主声管和扬声器，所述主声管具有传递声音的传声通道，所述主声管设有连通所述传声通道的出声孔；所述扬声器设于所述主声管内，所述扬声器的出声端与所述出声孔之间形成有相互连通的传声段和消声段，垂直于声音传播方向的所述传声段和所述消声段的横截面积不同。本申请的技术方案能够有效降低人耳敏感频点的频响，提高用户接听到声音的质量。

Description

发声结构、音频设备和头戴显示设备

技术领域

本申请涉及发声结构技术领域，尤其涉及一种发声结构、音频设备和头戴显示设备。

背景技术

由于人耳的耳道效应谐振作用，人耳对个别高频频点特别敏感。当相应的音频产品在这些频点的频响偏高时，人耳会听到齿音等声音。而扬声器由单体特性或结构限制，在这些频点的声音难以有效降低。进而导致用户接听到的声音质量变差。

发明内容

基于此，针对现有的扬声器难以有效降低人耳敏感频点的频响，导致用户接听到的声音质量变差的问题，有必要提供一种发声结构、音频设备和头戴显示设备，旨在能够有效降低人耳敏感频点的频响，提高用户接听到声音的质量。

为实现上述目的，本申请提出的一种发声结构，所述发声结构包括：

主声管，所述主声管具有传递声音的传声通道，所述主声管设有连通所述传声通道的出声孔；和

扬声器，所述扬声器设于所述主声管内，所述扬声器的出声端与所述出声孔之间形成有相互连通的传声段和消声段，垂直于声音传播方向的所述传声段和所述消声段的横截面积不同。

可选地，所述传声段包括有多个，所述消声段包括有多个，所述消声段和所述传声段之间交替连接。

可选地，一所述消声段连接所述扬声器的出声端，一所述传声段设置所述出声孔。

可选地，所述消声段包括第一消声段、第二消声段和第三消声段，所述传声段包括第一传声段、第二传声段和第三传声段；

所述第一消声段连接所述扬声器的出声端，沿所述扬声器的声音传播方向依次设置所述第一消声段、所述第一传声段、所述第二消声段、所述第二传声段、所述第三消声段和所述第三传声段；

所述出声孔设于所述第三传声段。

可选地，所述第一传声段、所述第二传声段和所述第三传声段的横截面积相同；

所述第一消声段、所述第二消声段和所述第三消声段的横截面积相同。

所述第一消声段、所述第二消声段和所述第三消声段的横截面积不同。

可选地，所述主声管包括传声管和消声管，所述传声管围设形成所述传声段，所述消声管围设形成所述消声段，所述传声管和所述消声管一体成型。

可选地，所述发声结构还包括吸音层，所述吸音层设置于所述消声段。

此外，为了实现上述目的，本申请还提供一种音频设备，所述音频设备包括壳体和如上文所述发声结构，所述发声结构设于所述壳体。

此外，为了实现上述目的，本申请还提供一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括显示端、头戴部和如上文所述发声结构，所述显示端设于所述发声结构的一端，所述头戴部设于所述发声结构的另一端。

本申请提出的技术方案中，由扬声器发出声音，声音在主声管的传声通道内传播，并由出声孔传出。在声音的传播过程中，声音在传声段正常传播，而在消声段部分，由于传声通道的横截面积发生变化，某些频点的声音在消声段产生反射或者被吸收。由此，通过调节消声段的横截面积，使传声段和消声段的横截面积不同，继而通过横截面积的变化减少噪音，降低人耳敏感的频响，从而提高用户接听到的声音质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请发声结构一实施例的结构示意图；

图2为图1中发声结构的剖面示意图；

图3为图1中发声结构的传声对比仿真曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	主声管	122	第二传声段
101	出声孔	123	第三传声段
				110	消声段	11	消声管
111	第一消声段	12	传声管
				112	第二消声段	20	扬声器
113	第三消声段	30	显示端
				120	传声段	40	头戴部
121	第一传声段

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，本申请各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

扬声器又称为喇叭，是一种电声换能器件。喇叭发出的声音频率在16Hz~20000Hz之间。由于人耳的耳道效应谐振作用，人耳对声音的个别高频频点特别敏感，例如在2kHz、4kHz以及7kHz。当相应的音频产品在这些频点的频响偏高时，人耳会听到齿音或者S音等声音。这些声音在人耳形成噪音，而扬声器由单体特性或结构限制，在这些频点的声音难以有效降低。进而导致用户接听到的声音质量变差。

为了解决上述问题，参阅图1和图2所示，本申请提供一种发声结构，发声结构包括：主声管10和扬声器20，扬声器20设于主声管10的一端。

主声管10具有传递声音的传声通道，主声管10设有连通传声通道的出声孔101；声音是一种机械波，机械波的传递需要介质，在传声通道内填充有空气，声音在传递时沿着传声通道传播，并由出声孔101传播出。

扬声器20设于主声管10内，扬声器20的出声端与出声孔101之间形成有相互连通的传声段120和消声段110，垂直于声音传播方向的传声段120和消声段110的横截面积不同。声音在传声通道内传播时，在经过传声段120时，声音正常传播，在经过消声段110时，声音的传播空间产生变化，某些频率的声音被反射，即在消声段110内停留无法继续传播，最终被消声段110的壁面吸收。定义传声段120的横截面积为S₁，消声段110的横截面积为S₂，消声段110的长度为D，消声段110与传声段120的横截面积的比值S₁₂=S₂/S₁，传声段120与消声段110的横截面积的比值S₂₁=S₁/S₂，则依据声压连续及体积速度连续的原理推导可知，其声强透射系数tI遵循以下公式：

其中，k=ɷ/c，ɷ=2πf，f为声音的频率，c为声音在空气中的传播速度，c=λf，λ为声波的波长，由此可知k=2πf/λf=2π/λ。声强透射强度与消声段110和传声段120的横截面积比值、以及消声段110长度D有关，由此可知，通过调节消声段110的横截面积能够改变S₁₂和S₂₁的比值，从而减少某一频点的频响。同时，通过调整消声段110的长度D，也能够改变某一频点的频响。对上述声强透射系数tI公式求导可知：

，如此推导可知，

，其中n为正整数（n=1，2，3......），也就是说消声段110的长度为声波波长1/4的奇数倍时，声强透射系数tI最小，由此通过消声段110的声音在某一频率下得以减弱，参阅图3所示，可见传声对比仿真曲线图，曲线1为没有设置消声段110的仿真曲线图，曲线2为设置有消声段110的仿真曲线图。通过设置消声段110，调整消声段110的横截面街，配合调节消声段110的长度D，由图3可知，设置消声段110结构可以有效的降低2.4kHz及7.3kHz的谐振峰。另外还可以通过调节消声段110的横截面积和消声段110的长度D来降低其他频点的频响，例如减少4kHz左右的频点的频响。

本实施例提出的技术方案中，由扬声器20发出声音，声音在主声管10的传声通道内传播，并由出声孔101传出。在声音的传播过程中，声音在传声段120正常传播，而在消声段110部分，由于传声通道的横截面积发生变化，某些频点的声音在消声段110产生反射或者被吸收。由此，通过调节消声段110的横截面积，使传声段120和消声段110的横截面积不同，继而通过横截面积的变化减少噪音，降低人耳敏感的频响，从而提高用户接听到的声音质量。

在上述实施例中，传声段120包括有多个，消声段110包括有多个，消声段110和传声段120之间交替连接。通过这种设置多个消声段110和多个传声段120的方式，可以单独对每个消声段110进行调节。比如可以调节其中一个消声段110的横截面积，再调节另一消声段110的长度，或者对其中一个消声段110的横截面积和长度同时进行调节。另外，设置多个传声段120和多个消声段110更加有利于对声音中某一频率的调节，声音反复在传声段120和消声段110之间传播，声音穿透的横截面积在大小之间变化，进一步消减噪音。再者，多个消声段110还可以对多个频率进行调节，从而实现同时降低多个频点的频响效果。

在上述实施例中，一消声段110连接扬声器20的出声端，一传声段120设置出声孔101。由此可知，经过扬声器20的声音首先经过消声段110，其次再经过传声段120，从而保证经过传声段120的声音已经进行过噪音的消除，保证由传声段120播出的声音是清晰的。

在上述实施例中，消声段110包括第一消声段111、第二消声段112和第三消声段113，传声段包括第一传声段121、第二传声段122和第三传声段123，第一消声段111连接扬声器20的出声端，沿扬声器20的声音传播方向依次设置第一消声段111、第一传声段121、第二消声段112、第二传声段122、第三消声段113和第三传声段123，出声孔101设于第三传声段123。由此可知，通过三段消声段和三段传声段的穿插首尾依次连接，进一步的保证对声音频响调节的灵活性，可以通过对三段消声段中任一一段进行调节，还可以对三段同时进行调节，进而能够实现一个频点或者多个频点的同时调节。

在上述实施例中，第一传声段121、第二传声段122和第三传声段123的横截面积相同；传声段的主要作用在于保证声音正常的传播，传声段的横截面积相同，能够保证声音在传播过程中不受到损伤，即保证声音在传播过程中各个频点的谐振峰值稳定。

第一消声段111、第二消声段112和第三消声段113的横截面积相同。消声段的主要作用在于降低声音某一频点的频率响应，即降低某一频点的频率，使声音在齿音或者S音的频点振动降低，从而降低噪音，保证用户接听到的声音质量。三段消声段的横截面积相同，保证消除某一频段噪音的一致性更好。

第一消声段111、第二消声段112和第三消声段113的横截面积不同。由此可知，在设置三段消声段的基础上，通过调节三段消声段的横截面积能够调整消声段110与传声段120的横截面积的比值，进而调整多个频点的噪音，保证获得更好的噪音消除效果。

在上述实施例中，主声管10包括消声管11和传声管12，传声管12围设形成传声段120，消声管11围设形成消声段110，其中，可以理解的是，消声段110和传声段120是将主声管10的传声通道分段获得的，而消声管11和传声管12是围设形成传声通道每一相应分段的管壁。传声管12和消声管11一体成型，通过传声管12和消声管11的一体成型，能够保证主声管10的密封性，避免声音外泄到外部环境，保证声音在传递过程中的不失真。

在上述实施例中，发声结构还包括吸音层（图未示），吸音层设置于消声段。通常可以将吸音层粘贴在消声段110，声音在经过消声段110，吸音层能够更好的将声音吸收，吸音层的主要材料是吸声材料，例如，石棉、纤维或者聚酯薄膜等。

另外，消声段110和传声段120均为具有圆形截面，消声段110的轴心和传声段120的轴心重合，从而保证声音在经过消声段110能够被均匀分散的吸收掉。

本申请还提供一种音频设备，音频设备包括壳体和如上文发声结构，发声结构设于壳体。壳体形成一个安装发声结构的安装空间，通过壳体对发声结构进行保护，避免发声结构受到损伤，同时也避免灰尘落入到发声结构内壁，从而保证音频设备能够正常工作。

本申请音频设备的具体实施方式参阅上文发声结构的各个实施例，在此不再赘述。

再次参阅图1所示，本申请还提供一种头戴显示设备，头戴显示设备包括显示端30、头戴部40和如上文发声结构，显示端30设于发声结构的一端，头戴部40设于发声结构的另一端。头戴显示设备的显示原理包括多种，用户通过头戴显示设备能够体验到身临其境的体验，例如AR（Augmented Reality，增强现实）显示和VR（Virtual Reality，虚拟现实）显示。显示端30设置有显示屏，用户在使用头戴显示设备时，头戴部40套设于用户的头部，从而使头戴显示设备固定在用户的头部，人眼通过显示端30的显示屏播放显示画面。

本申请头戴显示设备的具体实施方式参阅上文发声结构的各个实施例，在此不再赘述。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种发声结构，其特征在于，所述发声结构包括：

2.如权利要求1所述的发声结构，其特征在于，所述传声段包括有多个，所述消声段包括有多个，所述消声段和所述传声段之间交替连接。

3.如权利要求2所述的发声结构，其特征在于，一所述消声段连接所述扬声器的出声端，一所述传声段设置所述出声孔。

4.如权利要求3所述的发声结构，其特征在于，所述消声段包括第一消声段、第二消声段和第三消声段，所述传声段包括第一传声段、第二传声段和第三传声段；

所述出声孔设于所述第三传声段。

5.如权利要求4所述的发声结构，其特征在于，所述第一传声段、所述第二传声段和所述第三传声段的横截面积相同；

6.如权利要求4所述的发声结构，其特征在于，所述第一传声段、所述第二传声段和所述第三传声段的横截面积相同；

7.如权利要求1至6中任一项所述的发声结构，其特征在于，所述主声管包括传声管和消声管，所述传声管围设形成所述传声段，所述消声管围设形成所述消声段，所述传声管和所述消声管一体成型。

8.如权利要求1至6中任一项所述的发声结构，其特征在于，所述发声结构还包括吸音层，所述吸音层设置于所述消声段。

9.一种音频设备，其特征在于，所述音频设备包括壳体和如权利要求1至8中任一项所述发声结构，所述发声结构设于所述壳体。

10.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括显示端、头戴部和如权利要求1至8中任一项所述发声结构，所述显示端设于所述发声结构的一端，所述头戴部设于所述发声结构的另一端。