CN112135228A - 一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，包括壳体、振动膜片、后极板、保护罩、绝缘体和信号输出机构，保护罩安装在壳体的外部，壳体内部设有空腔，后极板、绝缘体和信号输出机构均安装在空腔内，振动膜片安装在壳体的上端，后极板位于振动膜片的下方，后极板与振动膜片之间具有空气间隙，振动膜片、后极板与空气间隙形成电容，绝缘体与后极板连接，信号输出机构与绝缘体连接；本发明通过激光焊接的方式将上环、镍合金振膜以及下环焊接成一个整体，实现了传声器的整体耐高温性能，扩宽传声器的使用温度范围，通过壳体与振动膜片进行过盈配合连接，将两者压配在一起，实现传声器壳体与振膜的可靠连接。

Description

一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器

技术领域

本发明涉及电容传声器技术领域，尤其涉及一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器。

背景技术

目前环境噪声已经成为继废气、废水、废渣后的第四大污染，只要有震动的地方就能产生声音，机器工作能产生声音，动物鸣叫能产生声音，云层摩擦能产生雷声，所以在生活中的各个环境内都存在着声音，某些声音可能存在于常规环境中，方便我们测量，但在某些高温高湿或者极寒的环境中的声音，就需要有较宽的温度使用范围的高稳定性工作标准传声器才能对其进行测量，本传声器是为满足此类需求而设计的。

目前国内缺少耐高低温的高稳定性工作标准传声器。传声器振膜稳定性较差，且与外壳配合之后的传声器的温度系数较大。国内传声器的振膜与外壳基本都是通过螺纹的连接方式，同时振膜与外壳还需要用胶水固定，防止两者位置发生变化，影响传声器性能，但胶水遇冷或者受热都是无法保证其粘结牢固性，振膜位置一旦发生改变，传声器性能也会发生改变，从而无法得出准确的测试值。

例如，申请号为CN200920112557.9，申请日为2009年01月10日的中国专利申请公开了一种传声器，包括驻极体电容传声器、外壳、 振动膜片、支撑环和密封材料；所述驻极体电容传声器、振动膜片和支撑环位于外壳内部；所述外壳的底部设有至少一个通孔，所述外壳的内底面上设有环形凸起；所述环形凸起的上平面与振动膜片的底面紧贴并密封连接，所述振动膜片的上平面与支撑环的底面紧贴并密封连接，所述支撑环的上平面与驻极体电容传声器的外底面紧贴；所述外壳的上端部压住驻极体电容传声器的上端部；所述密封材料涂敷在外壳的上端部与驻极体电容传声器的上端部的接缝处。该申请的传声器采用密封材料将驻极体电容传声器与外壳连接，密封材料一般为胶水，胶水遇冷或者受热都是无法保证其粘结牢固性，影响传声器性能，使得传声器工作不稳定。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中传声器的振膜稳定性差以及使用温度范围窄的问题；提供一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，加强传声器壳体与振膜的连接稳定性，扩宽传声器的使用温度范围，提高传声器在恶劣环境中使用的寿命。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，包括壳体、振动膜片、后极板、保护罩、绝缘体和信号输出机构，所述保护罩安装在壳体的外部，所述壳体内部设有空腔，所述后极板、绝缘体和信号输出机构均安装在空腔内，所述振动膜片安装在壳体的上端，所述后极板位于振动膜片的下方，所述后极板与振动膜片之间具有空气间隙，所述振动膜片、后极板与空气间隙形成电容，所述绝缘体与后极板连接，所述信号输出机构与绝缘体连接。振动膜片和后极板构成以空气为介质的电容器的两个电极，两者之间的空气层间距约为25μm。两电极上加有电压（极化电压200V），加电压后电容器充电，并贮存电荷，当声波作用在振动膜片上时，振动膜片发生振动，使振动膜片与后极板之间距离变化，电容也发生变化，于是就产生一个与声波成比例的交变电压信号，送到连接的前置放大器，实现传声器的功能。

作为优选，还包括第一螺纹圈、第二螺纹圈、弹片、垫片和垫圈，所述绝缘体上端通过垫圈与壳体的空腔内壁连接，所述弹片与绝缘体下端连接，所述第二螺纹圈与弹片连接，所述第一螺纹圈与第二螺纹圈连接，所述信号输出机构穿过第一螺纹圈和第二螺纹圈与绝缘体连接，所述垫片位于信号输出机构与绝缘体之间。通过信号输出机构、第一螺纹圈和第二螺纹圈将绝缘体固定在壳体内的空腔壁上，通过弹片使得绝缘体与空腔内壁之间具有一定的弹性，通过垫片和垫圈加固和保护绝缘体与空腔壁之间的连接稳定性。

作为优选，所述的振动膜片为环形膜片，所述振动膜片包括上环、下环和镍合金振膜，所述振动膜片由上环和下环将镍合金振膜夹持并通过激光焊接形成一体结构。在镍材料中加入铬、铜等元素形成镍合金振膜，使振动膜片材料的线胀系数与传声器外壳比较接近，从而保证在不同温度下传声器的频响及灵敏度变化最小，通过激光焊接的方式将上环、镍合金振膜以及下环焊接成一个整体，具有了耐高温及高稳定性的特性，使用温度上限提高到了150℃，常规采用锡焊的振膜，由于受焊锡熔点的限制，使用温度往往不会超过100℃；传声器其余部分都为耐高温零件，配合上激光焊接振膜部分，就实现了传声器的整体耐高温性能，由此扩宽了传声器的使用温度范围，提高传声器在恶劣环境中的使用寿命。

作为优选，所述的上环的厚度相对于下环的厚度小。下环与壳体连接，厚度较大，有利于振动膜片与壳体进行连接，同时，振动膜片与后极板通电后，振动膜片往往会发生形变，采用较厚的下环，保证镍合金振膜不会与后极板直接接触，采用厚度较小的上环，保证振动膜片接收到声波信号会产生振动。

作为优选，所述的信号输出机构为镀金螺母，所述镀金螺母通过内部引线与后极板连接。通过镀金螺母将电容值的变化传输给前置放大器，实现声波的接收。

作为优选，所述的振动膜片与壳体通过过盈配合连接。通过壳体与振动膜片进行过盈配合连接，将两者压配在一起，实现传声器壳体与振膜的可靠连接。

作为优选，所述的第二螺纹圈包括两个半圆形螺纹，两个所述半圆形螺纹连接处填充有压电陶瓷，两个所述半圆形螺纹与压电陶瓷形成第二螺纹圈。将一个完整的螺纹圈对半切开，形成两个半圆形螺纹，两个半圆形螺纹贴合在一起时，镀金螺母可进行扭动，当对压电陶瓷进行充电时，压电陶瓷发生形变，使得两个半圆形螺纹无法在完整对接，螺纹线路发生变化，镀金螺母无法与螺纹进行匹配，镀金螺母无法扭动，将镀金螺母进行卡死，使得螺纹连接更加牢固。

本发明的有益效果是：（1）通过振动膜片与后极板以及空腔介质形成电容，膜片发生振动时，电容发生变化，通过镀金螺母将电容变化值传递出去，实现传声器的功能；（2）在镍材料中加入铬、铜等元素形成镍合金振膜，使振动膜片材料的线胀系数与传声器外壳比较接近，从而保证在不同温度下传声器的频响及灵敏度变化最小；（3）通过激光焊接的方式将上环、镍合金振膜以及下环焊接成一个整体，具有了耐高温及高稳定性的特性，使用温度上限提高到了150℃，实现了传声器的整体耐高温性能，扩宽传声器的使用温度范围，提高传声器在恶劣环境中使用的寿命；（4）通过壳体与振动膜片进行过盈配合连接，将两者压配在一起，实现传声器壳体与振膜的可靠连接。

附图说明

图1是本发明实施例的传声器的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的振动膜片的结构示意图。

图3是本发明实施例的传声器的剖视图。

图中1.壳体，2.第一螺纹圈，3.第二螺纹圈，4.弹片，5.绝缘体，6.垫圈，7.振动膜片，8.后极板，9.垫片，10.信号输出机构，11.保护罩，12.上环，13.镍合金振膜，14.下环。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，如图1所示，包括壳体1、振动膜片7、后极板8、保护罩11、绝缘体5、信号输出机构10、第一螺纹圈2、第二螺纹圈3、弹片4、垫片9和垫圈6，保护罩11安装在壳体1的外部，壳体1内部设有空腔，后极板8、绝缘体5和信号输出机构10均安装在空腔内，振动膜片7安装在壳体1的上端，后极板8位于振动膜片7的下方，后极板8与振动膜片7之间具有空气间隙，振动膜片7、后极板8与空气间隙形成电容，绝缘体5与后极板8连接，信号输出机构10与绝缘体5连接，绝缘体5上端通过垫圈6与壳体1的空腔内壁连接，弹片4与绝缘体5下端连接，第二螺纹圈3与弹片4连接，第一螺纹圈2与第二螺纹圈3连接，信号输出机构10穿过第一螺纹圈2和第二螺纹圈3与绝缘体5连接，垫片9位于信号输出机构10与绝缘体5之间，信号输出机构10为镀金螺母，镀金螺母通过内部引线与后极板8连接，如图3所示，振动膜片7与壳体1通过过盈配合连接，实现传声器壳体1与振膜的可靠连接。

如图2所示，振动膜片7为环形膜片，振动膜片7包括上环12、下环14和镍合金振膜13，振动膜片7由上环12和下环14将镍合金振膜13夹持并通过激光焊接形成一体结构，上环12的厚度相对于下环14的厚度小。下环14与壳体1连接，厚度较大，有利于振动膜片7与壳体1进行连接，同时，振动膜片7与后极板8通电后，振动膜片7往往会发生形变，采用较厚的下环14，保证镍合金振膜13不会与后极板8直接接触，采用厚度较小的上环12，保证振动膜片7接收到声波信号会产生振动。

第二螺纹圈3包括两个半圆形螺纹，两个半圆形螺纹连接处填充有压电陶瓷，两个半圆形螺纹与压电陶瓷形成第二螺纹圈3。

本发明的振动膜片7和后极板8构成以空气为介质的电容器的两个电极，两者之间的空气层间距约为25μm。两电极上加有电压（极化电压200V），加电压后电容器充电，并贮存电荷，当声波作用在振动膜片7上时，振动膜片7发生振动，使振动膜片7与后极板8之间距离变化，电容也发生变化，于是就产生一个与声波成比例的交变电压信号，送到连接的前置放大器，实现传声器的功能。

在镍材料中加入铬、铜等元素形成镍合金振膜13，使振动膜片7材料的线胀系数与传声器外壳比较接近，从而保证在不同温度下传声器的频响及灵敏度变化最小，通过激光焊接的方式将上环12、镍合金振膜13以及下环14焊接成一个整体，具有了耐高温及高稳定性的特性，使用温度上限提高到了150℃，常规采用锡焊的振膜，由于受焊锡熔点的限制，使用温度往往不会超过100℃；传声器其余部分都为耐高温零件，配合上激光焊接振膜部分，就实现了传声器的整体耐高温性能，由此扩宽了传声器的使用温度范围，提高传声器在恶劣环境中的使用寿命。

将一个完整的螺纹圈对半切开，形成两个半圆形螺纹，两个半圆形螺纹贴合在一起时，镀金螺母可进行扭动，当对压电陶瓷进行充电时，压电陶瓷发生形变，使得两个半圆形螺纹无法在完整对接，螺纹线路发生变化，镀金螺母无法与螺纹进行匹配，镀金螺母无法扭动，将镀金螺母进行卡死，使得螺纹连接更加牢固。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，包括：

壳体、振动膜片、后极板、保护罩、绝缘体和信号输出机构，所述保护罩安装在壳体的外部，所述壳体内部设有空腔，所述后极板、绝缘体和信号输出机构均安装在空腔内，所述振动膜片安装在壳体的上端，所述后极板位于振动膜片的下方，所述后极板与振动膜片之间具有空气间隙，所述振动膜片、后极板与空气间隙形成电容，所述绝缘体与后极板连接，所述信号输出机构与绝缘体连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

还包括第一螺纹圈、第二螺纹圈、弹片、垫片和垫圈，所述绝缘体上端通过垫圈与壳体的空腔内壁连接，所述弹片与绝缘体下端连接，所述第二螺纹圈与弹片连接，所述第一螺纹圈与第二螺纹圈连接，所述信号输出机构穿过第一螺纹圈和第二螺纹圈与绝缘体连接，所述垫片位于信号输出机构与绝缘体之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

所述振动膜片为环形膜片，所述振动膜片包括上环、下环和镍合金振膜，所述振动膜片由上环和下环将镍合金振膜夹持并通过激光焊接形成一体结构。

4.根据权利要求3所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

所述上环的厚度相对于下环的厚度小。

5.根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

所述信号输出机构为镀金螺母，所述镀金螺母通过内部引线与后极板连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

所述振动膜片与壳体通过过盈配合连接。

7.根据权利要求2所述的一种宽温度范围使用的高稳定性工作标准传声器，其特征在于，

所述第二螺纹圈包括两个半圆形螺纹，两个所述半圆形螺纹连接处填充有压电陶瓷，两个所述半圆形螺纹与压电陶瓷形成第二螺纹圈。

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