CN112040381A - 一种扬声器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种扬声器装置，其特征在于，包括：至少一个换能器；柔性导声部件，所述柔性导声部件为机械振动传导层；其中，至少一个换能器通过连接部件与所述柔性导声部件相连接，以使所述柔性导声部件输出声音信号，本发明实施例公开的扬声器装置可以有效避免硬性扬声器贴身使用不舒适的情况。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电声转换领域，尤其涉及一种扬声器装置。
背景技术
声音的本质是机械振动，声信号可以看作一种波现象，声波一种由媒介粒子平行于能量方向的位移而产生的疏密波。扬声器是一种将电信号转换为声信号的换能器，亦即将声信号转换为机械振动的设备。
传统的扬声器都具有硬质的、难以弯曲的部件，如电磁扬声器和压电扬声器；静电扬声器虽其换能装置之核心为柔性薄膜，但通常需要将薄膜固定在硬质框架之上，其成品仍可视为硬质的。硬质的扬声器在贴合身体的场景下应用受限，例如在可穿戴设备上或睡眠时使用时，硬质的扬声器会造成使用者的不适。
发明内容
本发明实施例提供一种扬声器装置，能够解决硬质扬声器在贴合身体的场景下使用不适的问题。
第一方面，1、一种扬声器装置，其特征在于，包括：
至少一个换能器；
柔性导声部件，所述柔性导声部件为机械振动传导层；
其中，至少一个换能器通过连接部件与所述柔性导声部件连接，以使所述柔性导声部件输出声音信号。
进一步的，所述换能器为偏心旋转质量换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的直流电机与偏心质量配重；
其中，所述偏心质量配重通过电枢轴与所述直流电机电连接。
进一步的，所述连接部件为铆钉，所述柔性导声部件包括棉布层与聚乙烯层。
进一步的，所述换能器为压电换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的第一电极层、第二电极层以及压电陶瓷片；
其中，所述压电陶瓷片耦合于所述第一电极层与第二电极层之间。
进一步的，所述换能器为线性换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的压缩弹簧、永磁体与音圈；
其中，所述压缩弹簧的一端固定连接于所述壳体的第一内壁，所述压缩弹簧的另一端固定连接于所述永磁体；所述音圈固定连接于所述壳体的第二内壁，且同轴套接于所述永磁体外侧。
进一步的，所述连接部件包括以下任意一种：四合扣式连接部件、胶合式连接部件以及磁力式连接部件。
进一步的，所述的装置还包括：声信号接收端子和声信号处理部件；
其中，所述声信号接收端子的一端固定于所述换能器外壳的外壁，所述声信号接收端子的另一端与所述声信号处理部件电连接。
进一步的，所述声信号处理部件包括：信号处理器和数模转换器；
其中，所述信号处理器的一端接收声音信号，所述信号处理器的另一端与所述数模转换器的一端电连接；
所述数模转换器的另一端与所述声信号接收端子电连接。
进一步的，所述声信号处理部件还包括：放大器；
其中，所述放大器的一端与所述数模转换器的另一端电连接；所述放大器的另一端与所述声信号接收端子电连接。
进一步的，所述声信号处理部件还包括：无线接收器，所述无线接收器与所述信号处理器电连接。
进一步的，所述信号处理器包括以下任意一种：数字信号处理器、中央处理单元、微型控制器、现场可编程控制门阵列以及专用芯片。
本发明实施例提供一种扬声器装置，包括至少一个换能器；柔性导声部件，所述柔性导声部件为机械振动传导层；其中，至少一个换能器通过连接部件与所述柔性导声部件连接，以使所述柔性导声部件输出声音信号，可以有效避免硬性扬声器贴身使用不舒适的情况。
附图说明
图1A为本发明实施例一提供的一种扬声器装置的结构示意图；
图 1B为本发明实施例提供的一种扬声器装置的示意图；
图 2 为本发明实施例提供的一种扬声器装置的 A-A 剖面图；
图 3 为本发明实施例提供的一种偏心质量执行器的工作原理示意图；
图 4 为本发明实施例提供的三种换能器的示意图；
图 5 为本发明实施例提供的三种连接部件的示意图；
图 6A为本发明实施例提供的一种偏心质量换能器的频率响应图，展示100Hz 至11500Hz 的频率响应；
图6B为本发明实施例二提供的另一种扬声器装置的结构示意图；
图6C为本发明实施例二提供的又一种扬声器装置的结构示意图；
图6D为本发明实施例二提供的又一种扬声器装置的结构示意图；
图 7 为本发明实施例二提供的一种优选扬声器装置的结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的一种扬声器装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
需要说明的是，本发明实施例及权利要求书中所使用的术语，除非明确说明，或上下文明确提示，否则不应被视为具有排他性的，例如：“一个”和“一种”等词并非仅指单数，亦可包含复数情况；“包含”和“包括”仅提示本说明书所明确指出的元素（步骤、器件等），并不具有对其他元素的排除性；“基于”仅提示本说明书所明确指出之前置技术，并不排除其他具备同样功效的技术，也就是说应被理解为“至少是部分基于”。同样，在本发明实施例及权利要求书中使用“例如”、“如”等词后所列举的示例，仅提示本发明实施例及权利要求书所明确指出之例子，不具有排他性。
现有的扬声器依驱动方式可以大略分为电磁式、压电式和静电式三种。其中压电式扬声器因其低频相应能力较差，主要用于警报器等产品；静电式扬声器为近年来出现的新型扬声器技术，当前制造成本较高；电磁式扬声器因其技术成熟，制造成本低，在消费型产品、军事和工业领域都有广泛的应用。但是现有的上述三种类型的扬声器都属于硬质扬声器，造成用户使用不适。
本发明实施例中所描述的“柔性扬声器”，一如权利要求书，是指一种将模拟声信号转换为机械振动，机械振动信号经由柔性导声部件传导，再经由空气传导至人耳的设备。术语“扬声器”是指将电信号转换为机械振动，亦即声信号的换能器，“扬声器”一词亦可以由同类词语代替，如“耳机”、“喇叭”、“播放器”等。术语“柔性”在本发明实施例及权利要求书的范围内，是指物体在较低作用力下即可发生形变的特性，与之相对的特性是“硬质的”或“刚性的”。进一步说，在本发明实施例及权利要求书中出现的“柔性”物体是指该物体具有可挠性和/或弹性的，例如棉布、聚乙烯薄膜具有可挠性，亦即较易受力变形，又具有失去使其变形的力后，不能恢复其受力前形态的特性；同时棉布、聚乙烯薄膜亦具有一定弹性，亦即在使其变形的力失去后，恢复其受力前形态的特性。其他术语将在下文提及时进行进一步阐述。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种扬声器装置的结构示意图，该装置具体包括：
至少一个换能器110、连接部件120以及柔性导声部件130；
其中，所述柔性导声部件为机械振动传导层；
其中，至少一个换能器110通过连接部件120与所述柔性导声部件130相连接，以使所述柔性导声部件130输出声音信号。
示例性的，图 1B为本发明实施例提供的一种示例性的扬声器装置。其中，101为柔性导声部件与102 为换能器；换能器 102 通过 Audio Input 端接受模拟声信号，Power为电源。
图2为本发明实施例提供的一种示例性的扬声器装置（即图1B中扬声器A-A）的剖面图。其中，101为柔性导声部件、101.1为棉布层、101.2为低密度聚乙烯层、102为换能器、201为连接部件、202为偏心质量执行器以及203为偏心质量配重。
具体的，柔性导声部件101 与换能器102由连接部件201相连接，换能器102在接收到声音信号后，通过连接部件201传导至柔性导声部件101，再由柔性导声部件101输出该声音信号。
在一实施例中，图 1B和图 2 中所标注的声源和电源的产生部件可以被包装在本实施例提供的扬声器装置之外。例如，声源和电源的产生部件可以通过导线与换能器连接，或通过无线技术，具体例如声源信号如蓝牙（Bluetooth）、近域通讯（Near-FieldCommunication）、调频信号（Frequency Modulation），电源如无线供电 Qi 标准等与换能器连接。在另一实施例中，声源和电源的产生部件亦可与换能器被包装于同一外壳中。
进一步的，本发明实施例提供的换能器为偏心旋转质量换能器，包括：具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的直流电机与偏心质量配重；其中，所述偏心质量配重通过电枢轴与所述直流电机电连接：具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的直流电机与偏心质量配重；其中，所述偏心质量配重通过电枢轴与所述直流电机电连接。
具体的，在本发明实施例中，换能器可以为偏心旋转质量换能器（ERM，又称“偏心旋转质量马达”、“偏心振动马达”、“偏心质量电机”等），以下简称ERM。参考图 2，ERM 由一个直流电机 202和一块偏心质量配重 203 构成，偏心质量配重 203连接于直流电机202的电枢轴。众所周知，模拟声信号为交流电信号，亦即电流强度和电流方向都发生周期性变化的电信号；又知直流电机202在极性发生改变时，电机的转向亦随之发生变化。结合图 3，当模拟声信号接入 ERM，随着信号的极性发生变化，直流电机转向发生变化，电机带动配重，使得 ERM 的重心产生变化，由此产生机械振动（声信号）。机械振动借由连接部件 201 传导至柔性导声部件 101，并由使用者接受。
进一步的，本发明实施例中的连接部件201为铆钉。柔性导声部件101是由一层棉布层101.1 和一层低密度聚乙烯（LDPE）层层叠而成。
需要说明的是，除了 ERM 之外，其他可将模拟声信号转换为机械振动的换能器亦可应用于本实施例。图 4 为本发明实施例提供的三种换能器的示意图，其中，401为偏心旋转质量换能器、402为压电材料换能器以及403为线性振动换能器。
进一步的，本发明实施例提供的换能器为压电换能器（也即压电材料换能器402），包括：具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的第一电极层402.1、第二电极层402.3以及压电陶瓷片402.2；其中，所述压电陶瓷片402.2耦合于所述第一电极层402.1与第二电极层402.3之间。
具体的，本发明实施例提供的压电材料换能器402，指的是利用压电效应产生机械振动的换能器，第一电极层402.1和第二电极层402.3为电极，压电陶瓷片402.2可以是一组压电陶瓷片。根据逆压电效应的原理，压电材料会在施加电场时产生形变，并在施加的电场消失后恢复其原本形状，形变的方向与电场的极性有关，因此可将模拟电信号转换为机械振动。
进一步的，本发明实施例提供的换能器为线性（振动）换能器，包括：具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的压缩弹簧403.2、永磁体403.1与音圈403.3（voice coil）；其中，所述压缩弹簧403.2的一端固定连接于所述壳体的第一内壁，所述压缩弹簧403.2的另一端固定连接于所述永磁体403.1；所述音圈403.3固定连接于所述壳体的第二内壁，且同轴套接于所述永磁体403.1外侧。
具体的，本发明实施例提供的线性换能器403为又一种可用的换能器方案：线性执行器（又称“线性共振执行器”、“音圈马达”或“线性振动马达”）。当电流通过音圈时，与永磁体的磁场互动产生一个垂直于电流方向的力向量，进而推动永磁体，力向量的方向由电流的方向决定，因此模拟声信号可带动线性振动执行器往复运动产生机械振动。
进一步的，本发明实施例提供的连接部件包括以下任意一种：四合扣式连接部件、胶合式连接部件以及磁力式连接部件。
需要说明的是，连接部件可以是如图2中所展示的连接部件203，固定于换能器与柔性导声部件之上的，也可以是可拆卸的。如图5所示，图5为本发明实施例提供的三种连接部件的示意图，其中：501为四合扣式连接部件；502为胶合式连接部件；503为磁力式连接部件。
具体的，在四合扣式连接部件501中，包括：四合扣按钮501.1与四合扣卡槽501.2，此种连接部件借由机械力将换能器与柔性导声部件相连接，例如可以是四合扣按钮501.1的上表面与换能器固定连接，柔性导声部件安装于四合扣卡槽501.2上，并与四合扣按钮501.1卡扣连接；在胶合式连接部件502中，包括化学胶合材料502.1，其具体胶合材料应根据换能器与柔性导声部件的具体材料进行选择；在磁力式连接部件503中，包括第一永磁体503.1与第二永磁体503.2，第一永磁体503.1可以直接与换能器外壳相连接，此种连接部件借由磁力将换能器与柔性导声部件相连接。
可选的，柔性导声部件可选用任何适用于具体应用场景材料，包括但不限于：棉、麻和其他纺织品，皮革、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、醋酸乙烯、各种纸张、金属网、硅胶、天然橡胶等。除了上述之单一材料，柔性导声部件亦可使用多种材料复合形成。例如，复合材料可以为多层单质材料堆叠而成，也可以是多材质纤维混纺形成。
本发明实施例提供一种扬声器装置，包括至少一个换能器；柔性导声部件，所述柔性导声部件为机械振动传导层；其中，至少一个换能器通过连接部件与所述柔性导声部件相连接，以使所述柔性导声部件输出声音信号，可以有效避免硬性扬声器贴身使用不舒适的情况。
实施例二
在上述实施例中，未经处理的模拟声信号可以直接接入换能器，但在一些特定应用场景中，一些对声信号的加工可以提升输出声音的品质。例如上述实施例采用ERM 作为换能器，任何将模拟声信号转换为机械振动信号的换能器对于不同频率的声信号所产生的机械振动强度（声压）是不同的，在本领域内被称之为“频率响应”。具体例如，如图 6A所示，在上述实施例提供的扬声器装置中，采用 ERM 换能器对于 1100Hz、5500Hz 和 6500Hz 左右的频率产生较低的声压，而对 2000Hz、3000Hz、6000Hz 和 8000Hz 左右的频率产生较高的声压。但是在不同的场景中，使用者需要提高或降低某频率的声压。因此，本发明实施例提供的扬声器装置还包括：声信号接收端子和声信号处理部件。
如图6B所示，图6B为本发明实施例二提供的另一种扬声器装置的结构示意图，包括：换能器610、连接部件620、柔性导声部件630、声信号接收端子640以及声信号处理部件650。其中，所述声信号接收端子640的一端固定于所述换能器610外壳的外壁，所述声信号接收端子640的另一端与所述声信号处理部件650电连接。
进一步的，如图6C所示，所述声信号处理部件650包括：信号处理器6501和数模转换器6502；其中，所述信号处理器6501的一端接收声音信号，所述信号处理器6501的另一端与所述数模转换器6502的一端电连接；所述数模转换器6502的另一端与所述声信号接收端子640电连接。
进一步的，如图6D所示，所述声信号处理部件还包括：放大器6503；其中，所述放大器6503的一端与所述数模转换器6502的另一端电连接；所述放大器6503的另一端与所述声信号接收端子640电连接。
进一步的，所述信号处理器包括以下任意一种：数字信号处理器、中央处理单元、微型控制器、现场可编程控制门阵列以及专用芯片。
示例性的，如图 7 所示，信号处理器以数字信号处理器为例进行说明。图 7 为本发明实施例二提供的一种优选扬声器装置的结构示意图，包括数字信号处理器701、数模转换器702以及放大器703。
具体的，本发明实施例在换能器与数字声信号（Digital Audio Signal）之间加入数字信号处理器 701。数字信号处理 701 将声信号进行如均衡（Equalization）、低通滤波（Low-Pass Filter）、高通滤波（High-Pass Filter）、波段滤波（Band-Pass Filter）等处理后再通过数模转换器 702（DAC）输出模拟声信号（Analog Audio Signal），再经 703 放大器输出至换能器转换为机械振动信号。
本发明实施例通过添加声信号接收端子和声信号处理部件，可以对换能器接收到的声音信号进行优化处理，使得柔性导声部件传输优质声音信号，以改善用户接受声音质量差的情况。
实施例三
在上述实施例基础上，本发明实施例提供的扬声器装置内声信号处理部件还包括：无线接收器，所述无线接收器与所述信号处理器电连接。
图8为本发明实施例三提供的又一种扬声器装置的结构示意图，包括：换能器810、连接部件820、柔性导声部件830、声信号接收端子840，声信号处理部件850、信号处理器8501、数模转换器8502以及无线接收器8503。其中，无线接收器8503与信号处理器8501电连接。
在一些场景中，数字声信号需要以无线的方式传输，如便携式音乐播放器、智能手机、个人电脑等设备具有使用蓝牙（Bluetooth）协议将数字声信号传输至接收器的功能。因此，在实施例二的基础上，本实施例进一步添加用于接受蓝牙协议所传输的数字声信号，并将其传输至实施例二中所谈及的数字声信号处理部件（DSP），进一步转换为模拟声信号后传输至换能器。
需要注意的是，本实施例使用蓝牙传输协议仅作为示范用例，其他无线传输协议如无线网络（WiFi）、ZigBee、低功耗宽域网络（LoRa）等亦可作为无线传输的协议。
本发明实施例通过添加无线接收器，可以接受多种途径的声音信号。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种扬声器装置，其特征在于，包括：
至少一个换能器；
柔性导声部件，所述柔性导声部件为机械振动传导层；
其中，至少一个换能器通过连接部件与所述柔性导声部件相连接，以使所述柔性导声部件输出声音信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述换能器为偏心旋转质量换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的直流电机与偏心质量配重；
其中，所述偏心质量配重通过电枢轴与所述直流电机电连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述连接部件为铆钉，所述柔性导声部件包括棉布层与聚乙烯层。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述换能器为压电换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的第一电极层、第二电极层以及压电陶瓷片；
其中，所述压电陶瓷片耦合于所述第一电极层与第二电极层之间。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述换能器为线性换能器，包括：
具有底壁的壳体及组配于所述壳体内的压缩弹簧、永磁体与音圈；
其中，所述压缩弹簧的一端固定连接于所述壳体的第一内壁，所述压缩弹簧的另一端固定连接于所述永磁体；所述音圈固定连接于所述壳体的第二内壁，且同轴套接于所述永磁体外侧。
6.根据权利要求1-2或4-5中任意所述的装置，其中，所述连接部件包括以下任意一种：四合扣式连接部件、胶合式连接部件以及磁力式连接部件。
7.根据权利要求1-5中任意所述的装置，还包括：声信号接收端子和声信号处理部件；
其中，所述声信号接收端子的一端固定于所述换能器外壳的外壁，所述声信号接收端子的另一端与所述声信号处理部件电连接。
8.根据权利要求1-5中任意所述的装置，其中，所述声信号处理部件包括：信号处理器和数模转换器；
其中，所述信号处理器的一端接收声音信号，所述信号处理器的另一端与所述数模转换器的一端电连接；
所述数模转换器的另一端与所述声信号接收端子电连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述声信号处理部件还包括：放大器；
其中，所述放大器的一端与所述数模转换器的另一端电连接；所述放大器的另一端与所述声信号接收端子电连接。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述声信号处理部件还包括：无线接收器，所述无线接收器与所述信号处理器电连接。
11.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述信号处理器包括以下任意一种：数字信号处理器、中央处理单元、微型控制器、现场可编程控制门阵列以及专用芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010886994.7A CN112040381A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种扬声器装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010886994.7A CN112040381A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种扬声器装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112040381A true CN112040381A (zh) | 2020-12-04 |
Family
ID=73586793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010886994.7A Pending CN112040381A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种扬声器装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112040381A (zh) |
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2020
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