CN112153539A - 一种骨传导扬声器 - Google Patents

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Abstract

本申请是关于一种骨传导扬声器。该骨传导扬声器包括：扬声器本体，所述扬声器本体用于产生振动；振动传声层，所述振动传声层与所述扬声器本体的一部分区域接触，用于传播所述扬声器本体产生的振动；减振层，所述减振层包裹所述扬声器本体上除与所述振动传声层接触的一部分区域以外的其他区域。智能穿戴设备中设有骨传导扬声器，并与使用者的身体直接接触；共振处理方法包括过滤处于所述预设频率范围内的音频信号或调节处于所述预设频率范围内的音频信号的增益。本发明可防止骨传导扬声器产生漏音，改善相关技术中骨传导扬声器的漏音问题，保护用户隐私，提升用户体验。

Description

一种骨传导扬声器
技术领域
本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种骨传导扬声器，使用该骨传导扬声器的智能穿戴设备，以及该骨传导扬声器在此设备中产生的共振的处理方法。
背景技术
声音传播的途径有两种：一种是通过空气振动传播；一种是通过直接振动传播。骨传导扬声器通过直接振动人的骨骼或皮肤组织传播声音，其工作原理是通过将电信号转换为机械振动信号，机械振动通过人的骨骼或皮肤组织传播声音。在相关技术中，骨传导扬声器产生的振动从各个方向上进行振动传声，导致声音不集中，产生漏音，容易泄露用户隐私。
发明内容
本申请提供一种骨传导扬声器和智能穿戴设备及共振处理方法，以解决相关技术中的不足。
本发明是按照以下技术方案实现的。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种骨传导扬声器，包括：扬声器本体，所述扬声器本体用于产生振动；振动传声层，所述振动传声层与所述扬声器本体的一部分区域接触，用于传播所述扬声器本体产生的振动；减振层，所述减振层包裹所述扬声器本体上除与所述振动传声层接触的一部分区域以外的其他区域。
可选的，所述减振层包括围绕所述扬声器本体周向的第一减振层、和与所述扬声器本体的底部接触的第二减振层，所述第一减振层和所述第二减振层用于隔离所述扬声器本体产生的一部分振动。
可选的，所述第一减振层包括凹陷部，所述凹陷部自所述第一减振层的表面向内凹陷形成。
可选的，所述第一减振层包括弹性柱，所述弹性柱位于所述第一减振层上朝向所述第二减振层的表面，并与所述第二减振层接触。
可选的，所述第一减振层与所述扬声器本体过盈配合。
可选的，所述扬声器本体包括：壳体，所述壳体包括与外部连通的容纳腔；电路板，所述电路板配合于所述壳体，以封闭所述容纳腔；振动片，所述振动片位于所述容纳腔内并与所述壳体的内壁连接，以使所述壳体产生振动；其中，所述壳体与所述振动传声层和所述减振层接触。
可选的，所述扬声器本体还包括位于所述振动片与所述电路板之间的第一垫圈，所述壳体包括向内弯折形成的抵接部，所述抵接部与所述电路板的一侧接触，所述第一垫圈与所述电路板上相对的另一侧接触，以限位所述电路板。
可选的，所述扬声器本体还包括：线圈，所述线圈与所述电路板电连接；支架，所述支架与所述振动片连接，包括一朝向所述线圈的凹槽；磁铁，所述磁铁位于所述凹槽内；其中，所述线圈与所述凹槽的内壁之间具有间隙。
可选的，所述扬声器本体还包括调音棉，所述调音棉连接于所述振动片上朝向所述容纳腔底部的表面；和/或所述电路板上朝向所述容纳腔底部的表面。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种智能穿戴设备，包括如上述任一项实施例所述的骨传导扬声器；
其中，在所述可穿戴设备处于穿戴状态时，所述振动传声层与用户接触。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种共振处理方法，应用于智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括骨传导扬声器，所述方法包括：
获取音频信号；
判断所述音频信号的频率是否位于预设频率范围内，所述预设频率范围包括所述骨传导扬声器的固有频率；
在所述音频信号的频率位于所述预设频率范围内时，针对所述音频信号进行处理，以防止共振。
可选的，所述针对所述音频信号进行处理，包括：
过滤处于所述预设频率范围内的音频信号；
或者，调节处于所述预设频率范围内的音频信号的增益。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请中减振层和振动传声层共同包裹扬声器本体，使得扬声器本体上产生的振动通过振动传声层进行传递，而通过减振层可以避免扬声器本体上产生的振动从各个方向传播，防止骨传导扬声器产生漏音，改善相关技术中骨传导扬声器的漏音问题，保护用户隐私，提升用户体验。
附图说明
图1是本发明中骨传导扬声器的分解示意图；
图2是本发明中骨传导扬声器的应用场景图之一；
图3a是本发明中第一减振层的结构示意图；
图3b是本发明中第一减振层的截面示意图；
图4是本发明中一种扬声器本体的截面示意图；
图5是本发明中骨传导扬声器的应用场景图之二；
图6是图5中的局部放大图；
图7是本发明中共振处理方法的流程图；
图8是本发明中骨传导扬声器的振动强度与频率的对应关系曲线图。
其中，100.骨传导扬声器；200.智能穿戴眼镜；1.扬声器本体；2.振动传声层；3.减振层；31.第一减振层；32.第二减振层；311.凹陷部；11.壳体；12.电路板；13.振动片；111.容纳腔；14.第一垫圈；15.第二垫圈；16.线圈；17.支架；171.凹槽；18.磁铁；19.调音棉。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行进一步说明。
如图1-8所示，图1是根据一示例性实施例示出的一种骨传导扬声器100的分解示意图。如图1所示，骨传导扬声器100可以包括扬声器本体1、振动传声层2和减振层3。其中，扬声器本体1可以基于扬声器本体1内的磁场变化而产生振动，而振动传声层2与扬声器本体1的一部分区域接触，从而使得扬声器本体1上产生的振动能够通过振动传声层2进行传递。并且，如图2所示，当骨传导扬声器100被装配智能穿戴眼镜200时，该振动传声层2与用户接触，从而将扬声器本体1所产生的振动传播至用户的骨骼，使之产生振动，使得用户能够听到声音。例如，音乐、视频声音、录音等。
减振层3包裹扬声器本体1上处于振动传声层2接触的一部分区域以外的其他区域，从而避免扬声器本体1上产生的振动从各个方向传播，防止骨传导扬声器100产生漏音，改善相关技术中骨传导扬声器漏音严重的问题。
其中，需要说明的是：减振层3包裹扬声器本体1上与振动传声层2接触的一部分区域以外的其他区域，可以理解为：该其他区域与扬声器本体1上与振动传声层2接触的区域之和，可以刚好等于扬声器本体1的整个表面积；或者，也可以是其他区域与扬声器本体1上与振动传声层2接触的区域之和略小于扬声器本体1的整个表面积，例如，可以是超过扬声器本体1表面积的80％以上。
在一实施例中，减振层3可以为一整体结构，其包括用于装配扬声器本体1的凹槽，此时减振层3与扬声器本体1之间过盈配合，避免扬声器本体1在减振层3内晃动；或者在另一实施例中，减振层3也可以采用分体结构，仍以图1、图2所示，该减振层3可以包括围绕扬声器本体1周向的第一减振层31、和与扬声器本体1的底部接触的第二减振层32，该第一减振层31和第二减振层32用于隔离扬声器本体1产生的一部分振动。而由于减振层3采用分体结构，便于针对扬声器本体1的外观结构进行加工，使之能够恰好匹配于扬声器本体1，避免漏音。
其中，第一减振层31与扬声器本体1之间可以过盈配合，避免扬声器本体1在第一减振层31内晃动。举例而言，该第一减振层31与扬声器本体1之间可以存在0.1mm的干涉率，从而在确保能够将扬声器本体1装配至第一减振层31内的同时稳固扬声器本体1。
基于图1、图2所示的实施例，如图3a、3b所示，第一减振层31可以包括凹陷部311，该凹陷部311自第一减振层31的表面向内凹陷形成，增强第一减振层31对振动的缓冲效果，减少经第一减振层31传导至第二减振层32的振动量。
仍以图3所示，该第一减振层31可以包括弹性柱312，弹性柱312可以位于第一减振层31上朝向第二减振层32的表面，并与第二减振层32接触，增强第一减振层31和第二减振层32之间的缓冲效果。
在上述各个实施例中，第一减振层31可以采用弹性大且硬度小的材料制成，例如，可以采用硅胶、橡胶或者TPU(Thermoplastic polyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体橡胶)材料中的一种或者几种，本申请并不对此进行限定。第二减振层32可以采用材料密度大、弹性大，且具有压缩性的材料制成，并可以根据材料的压缩比设计第二减振层32的尺寸。
基于本公开的实施例，如图4所示，扬声器本体1可以包括壳体11、电路板12、振动片13。其中，壳体11了可以包括与外部连通的容纳腔111，电路板12配合于该壳体11，振动片13位于容纳腔111内部，并于壳体11的内壁连接。由此，由于电路板12配合壳体111，能够封闭容纳腔111，从而由振动片13产生的振动能够被传递至壳体11，使得壳体11产生的振动。
该壳体11进一步可以于减振层3和振动传声层2进行接触，以通过振动传声层2进行声音的传递、通过减振层3防止漏音。而进一步由于电路板12的密封作用，使得振动片13产生的振动不会通过壳体11的开口传出，避免由于振动片13的振动引起外部空气振动，改善漏音，提高骨传导扬声器100的出声效果，保护用户隐私。
在本实施例中，扬声器本体1还可以包括位于振动片13和电路板12之间的第一垫圈14，壳体11可以包括向内弯折形成的抵接部112，该抵接部112与电路板12的一侧接触、第一垫圈14与电路板12的另一侧接触，从而通过第一垫圈14和抵接部112在相对的两个方向上对电路板12进行限位，避免了电路板12的晃动。
进一步地，扬声器本体1还可以包括第二垫圈15，该第二垫圈15位于振动片13和壳体11的底部之间，以通过第二垫圈15对振动片13进行支撑，提高振动片13的强度，避免变形，保证骨传导扬声器100的音效。
其中，第一垫圈14和第二垫圈15可以采用密度小的非金属材质制成，以减小第一垫圈14和第二垫圈15的重量，减轻骨传导扬声器100的重量，提升用户体验。
仍以图4所示，扬声器本体1还可以包括线圈16、支架17、磁铁18。其中，线圈16与电路板12连接，使得线圈16中通入电流时产上磁场；支架17连接于振动片13上，并且包括一朝向线圈16设置的凹槽171，该凹槽171内放置有磁铁18，从而磁体18产生的磁场与线圈16产生的磁场之间相互作用，使得振动片13进行振动发声。其中，线圈16与凹槽171的内壁之间具有间隙，基于该间隙可以增大骨传导扬声器100的频宽，增强骨传导扬声器100的低音效果。举例而言，凹槽171的内壁可以理解为凹槽171的竖壁，该竖壁与线圈16之间的间隙在1-1.5mm之间，比如，可以是1.2mm，1.3mm，1.4mm等，本申请并不对此进行限定。
在上述各个实施例中，扬声器本体1还可以包括调音棉19，在一实施例中，调音棉19可以连接在振动片13上朝向容纳腔111底部的表面；或者，在另一实施例中，调音棉19可以连接在电路板12上朝向容纳腔111底部的表面；或者，在另一实施例中，可以如图4中所示，可以在电路板12和振动片13上朝向容纳腔111底部的表面均设置调音棉19，以提高骨传导扬声器100的出声效果。
基于本申请中提供的骨传导扬声器100，在此如图5、图6所示，骨传导扬声器100被装配至智能眼镜200时为例，对骨传导扬声器100的传声过程进行说明。具体而言，骨传导扬声器100可以被装配于智能眼镜200的镜腿201上，而为了实现立体声效，可以在智能眼镜200的两只镜腿201上均设置本申请中提供的骨传导扬声器100。
当智能眼镜200与外部音频设备之间处于连接状态，例如可以是无线连接或者蓝牙连接，眼镜本体200根据接收到的外部音频设备所产生的音频信号产生电流，电流通过线圈16使之产生磁场，且线圈16产生的磁场与磁铁18产生的磁场相互作用，使得振动片13产生振动，振动片13产生的振动传递至壳体11，从而壳体11振动，进一步该振动可以传递至于壳体11接触的振动传声层2，振动传声层2与用户接触，使得用户体内的骨骼产生振动，从而实现声音传播。
其中，振动传声层2由于需要与用户接触实现振动传递，所以，该振动传声层2可以采用抗过敏材料制成，避免过敏，且该振动传声层2可以采用软性材料制成，实现较好的防漏音效果。举例而言，振动传声层2可以采用硅胶、乳胶和塑胶中的一种或者多种材料制成。
基于本申请提供的骨传导扬声器100，存在固有频率，该固有频率与骨传导扬声器100的固有特性有关，比如质量、形状和材质等。而当外部音频信号中存在与骨传导扬声器100的固有频率对应的信号时，可能产生共振。因此，本申请中还提供一种共振处理方法，该共振处理方法可以应用于智能穿戴设备，该智能穿戴设备可以包括骨传导传扬声器，该骨传导扬声器可以包括如上述任一项实施例所述的骨传导扬声器100，或者也可以是采用其他结构的骨传导扬声器，本申请并不对此进行限制。如图7所示，该方法可以包括以下步骤：
在步骤701中，获取音频信号。
在本实施例中，以智能穿戴设备为智能眼镜200为例，该智能眼镜200可以与外部音频播放器连接，以获取音频信号。举例而言，智能眼镜200可以通过蓝牙连接外部音频播放器，或者通过无线连接外部音频播放器，外部音频播放器可以包括音箱、移动终端。或者，该智能眼镜200还可以通过电磁波接收电台信号，从而获取音频信号。
在步骤702中，判断所述音频信号的频率是否位于预设频率范围内，所述预设频率范围包括所述骨传导扬声器的固有频率。
在本实施例中，预设频率范围可以是基于固有频率上下浮动的范围。例如，可以是固有频率±10hz，或者固有频率±5hz、固有频率±15hz等，本申请并不对此进行限定。需要说明的是：智能眼镜200是以单个数据包的形式从外部音频播放器处接收音频信号，所以本申请中也是针对单个数据包内音频信号的频率与预设频率范围进行匹配，确定是否需要对该单个数据包对应的音频信号进行处理。
以本申请实施例中提供的骨传导扬声器100为例，可以通过信号传输函数、频响应曲线计算得到骨传导扬声器100的固有频率。具体而言，数字信号传输函数：
H(ejw)＝|H(ejw)|ejQ(w)；
其中，|H(ejw)|：幅频特性，表示信号通过该滤波器后各频率的衰减情况；Q(w)：相频特性，表示各频率成分通过该滤波器后在时间上的延时情况。
数字信号频率响应曲线相关公式：
Figure BDA0002703838300000081
基于上述方式，如图8所示，可以确定本申请提供的骨传导扬声器100的固有频率约为240hz。
基于此，预设频率范围可以是(230hz，250hz)或者(220hz，260hz)或者(225hz，255hz)，当然还可能是其他形式，在此不再赘述。
在步骤703中，在所述音频信号的频率位于所述预设频率范围内时，针对所述音频信号进行处理，以防止共振。
在本实施例中，当音频信号的频率处于预设频率范围内时，可以对此段音频信号进行处理，具体而言，可以将处于预设频率范围内的音频信号进行过滤，或者也可以是调节音频信号的增益，使得该音频信号的强度衰减到小于引起骨传导扬声器发生共振所需的强度，从而能够避免引起共振，防止智能眼镜振动过大，用户体验不佳。

Claims (3)

1.一种骨传导扬声器，其特征在于，包括：
扬声器本体，所述扬声器本体用于产生振动；
振动传声层，所述振动传声层与所述扬声器本体的一部分区域接触，用于传播所述扬声器本体产生的振动；
减振层，所述减振层包裹所述扬声器本体上除与所述振动传声层接触的一部分区域以外的其他区域；
所述减振层包括围绕所述扬声器本体周向的第一减振层、和与所述扬声器本体的底部接触的第二减振层，所述第一减振层和所述第二减振层用于隔离所述扬声器本体产生的一部分振动；
所述第一减振层包括凹陷部，所述凹陷部自所述第一减振层的表面向内凹陷形成；
所述第一减振层包括弹性柱，所述弹性柱位于所述第一减振层上朝向所述第二减振层的表面，并与所述第二减振层接触；
所述扬声器本体包括：壳体，所述壳体包括与外部连通的容纳腔；电路板，所述电路板配合于所述壳体，以封闭所述容纳腔；振动片，所述振动片位于所述容纳腔内并与所述壳体的内壁连接，以使所述壳体产生振动；其中，所述壳体与所述振动传声层和所述减振层接触；
所述扬声器本体还包括：线圈，所述线圈与所述电路板电连接；支架，所述支架与所述振动片连接，包括一朝向所述线圈的凹槽；磁铁，所述磁铁位于所述凹槽内；其中，所述线圈与所述凹槽的内壁之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的骨传导扬声器，其特征在于，所述第一减振层与所述扬声器本体过盈配合。
3.根据权利要求1所述的骨传导扬声器，其特征在于，所述扬声器本体还包括调音棉，所述调音棉连接于，所述振动片上朝向所述容纳腔底部的表面；和/或所述电路板上朝向所述容纳腔底部的表面。
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