CN112272347A - 发声装置、电子设备及其发声方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种发声装置、电子设备及其发声方法，该发声装置包括壳体、电路板和发声组件。所述壳体上设置有出声孔，所述电路板设置于所述壳体内，所述发声组件包括多个阵列排布在所述电路板第一表面的超声波换能器，所述发声组件的发声面与所述出声孔相对，所述超声波换能器具有定向发声的功能。本申请实施例提供的发声装置将多个可以定向发声的所述超声波换能器阵列排布在所述电路板第一表面，提高了所述发声装置的定向发声强度和发声效果。

Description

发声装置、电子设备及其发声方法

技术领域

本申请涉及声电转换技术领域，具体地，本申请涉及一种发声装置、电子设备及其发声方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，电子设备也具备了越来越多的功能。比如为了给用户提供更好的发声效果，电子设备上配置了重低音、立体声等扬声器。但这些扬声器不具备很好的指向性，也就是扬声器在发声后可能朝向任意方向传递声音，这不仅打扰了了目标用户周围的人群，也暴露了目标用户的个人隐私。

目前出现了可以定向发声的定向扬声器，但这些定向扬声器往往尺寸都比较大，不方便携带。而且这类定向扬声器的耗电量较大，增加了定向扬声器的运行成本。

发明内容

本申请实施例提供一种发声装置、电子设备及其发声方法，以解决现有定向发声装置使用不便的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种发声装置，包括：

壳体，所述壳体上设置有出声孔；

电路板，所述电路板设置于所述壳体内；

发声组件，所述发声组件包括多个阵列排布在所述电路板第一表面的超声波换能器，所述发声组件的发声面与所述出声孔相对。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括第一方面所述的发声装置。

第三方面，本申请实施例提供了一种采用第二方面所述电子设备的发声方法，包括：

第一发声装置通过第一发声路径向用户发声，所述第一发声路径为所述第一发声装置朝向用户的直线路径，所述第一发声装置的发声能量为F(x)，所述第一发声装置与用户的距离为L1；

第二发声装置发声并将声音传递至所述第一发声路径，所述第二发声装置的发声能量为F(-x)，所述第二发声装置与用户的距离为L2，其中，L2大于L1。

本申请实施例采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例提供了一种发声装置，包括壳体、电路板和发声组件。所述壳体上设置有出声孔，所述电路板设置于所述壳体内，所述发声组件包括多个阵列排布在所述电路板第一表面的超声波换能器，所述发声组件的发声面与所述出声孔相对，所述超声波换能器具有定向发声的功能。本申请实施例提供的发声装置将多个可以定向发声的所述超声波换能器阵列排布在所述电路板第一表面，提高了所述发声装置的定向发声强度和发声效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种发声装置的截面图；

图2为本申请实施例提供的另一种发声装置的截面图；

图3为本申请实施例提供的一种发声装置的发声组件结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备上发声装置的连接结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电子设备上发声装置的连接结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种电子设备上发声装置的连接结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的发声方法示意图；

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的发声方法流程图。

附图标记说明：

100-发声装置；1-壳体；11-出声孔；12-防尘网；2-电路板；3-发声组件；31-超声波换能器；101-设备壳体；102-收纳槽；103-连接杆；1031-球铰链。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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做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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。

参照图1至图3，本申请实施例提供了一种发声装置100，包括：

壳体1、电路板2和发声组件3。

所述壳体1上设置有出声孔11，所述电路板2设置于所述壳体1内，所述发声组件3包括多个阵列排布在所述电路板2第一表面的超声波换能器31，所述第一表面可以是所述电路板2的上表面，所述出声孔11设置于所述壳体1的顶面上，所述发声组件3的发声面与所述出声孔11相对，所述超声波换能器31具有定向发声的功能，所述发声组件3的发声面与所述出声孔11相对后，所述发声组件3定向发出的声音可以从所述出声孔11对外输出。

具体地，所述超声波换能器31的超声频段范围为30k～70kHz，相邻所述超声波换能器31的中心间距范围为2.5-6mm。具体可以为，所述超声波换能器31呈正方形，相邻所述超声波换能器31相互紧贴时，所述超声波换能器31的边长范围为2.5-6mm。

所述超声波换能器31的超声频段范围在30～70kHz的情况下，所述超声波换能器31的波长范围为4.8-11.3mm，也就是所述超声波换能器31的半波长范围为2.4-5.65mm，这时所述超声波换能器31的半波长与相邻所述超声波换能器31的中心间距接近，相邻所述超声波换能器31在定向发声时的超声波可以得到相互加强，提高了所述发声组件3的定向发声强度和发声效率。

具体地，在所述发声装置100应用于电子设备中时，比如手机等用户常用的电子设备，这类电子设备输出的VP(Peak Voltage，峰值电压)一般在7V左右，而本申请实施例提供的发声装置100在7V输入电压及发声距离为10cm左右的情况下，至少可以获得5kHz以上带宽及声压级120dB以上的定向声音，保证了电子设备的发声效果。

本申请实施例提供的发声装置100将多个可以定向发声的所述超声波换能器31阵列排布在所述电路板2第一表面后组成所述发声组件3，而且所述超声波换能器31的半波长与相邻所述超声波换能器31的中心间距接近，可以使相邻所述超声波换能器31在定向发声时的超声波得到相互加强，提高了所述发声装置100的定向发声强度和发声效果。

进一步地，所述超声波换能器31的超声频段范围可以为40～55kHz，相邻所述超声波换能器31的中心间距范围为3.0-4.5mm。

具体地，40～55kHz的超声频段可以提高所述超声波换能器31的定向发声强度，而相邻所述超声波换能器31的中心间距范围为3.0-4.5mm的情况下，仍然可以保持所述超声波换能器31的半波长与相邻所述超声波换能器31的中心间距接近，达到进一步提高所述发声装置100定向发声强度的目的。

可选地，所述发声组件3的面积大于或等于250mm²，优选400mm²。

具体地，为了保证所述发声组件3的定向发声效果，所述发声组件3的面积需要尽量大一些，多个所述超声波换能器31的定向发声相互加强后可以共同增强所述发声组件3的发声效果。在一种具体地实施方式中，参见图3，所述发声组件3包括36个所述超声波换能器31，36个所述超声波换能器31组成6*6的定向发声组件3，36个所述超声波换能器31呈正方形布置，每个所述超声波换能器31呈正方形，相邻所述超声波换能器31相互紧贴，所述超声波换能器31的边长约为4mm，最后得到的所述发声组件3的面积为400mm²。另外，多个所述超声波换能器31也可以呈圆形阵列排布，比如所述超声波换能器31组成环形，多个从小到大的环形组成圆形阵列排布。本申请实施例对多个所述超声波换能器31的具体排布方式不做限制。

可选地，所述电路板2上设置有焊盘，所述超声波换能器31焊接于所述焊盘上。

具体地，多个所述超声波换能器31阵列排布在所述电路板2第一表面后，为了保证所述电路板2提供给所述超声波换能器31稳定的电信号，需要将所述超声波换能器31和所述电路板2实现稳定电连接。而所述超声波换能器31焊接于所述电路板2上的焊盘后，可以在保证所述超声波换能器31与所述电路板2连接强度的基础上，提高所述电路板2与所述超声波换能器31之间电信号传输的稳定性和传输效率。

可选地，参见图2，所述发声装置100还包括防尘网12，所述防尘网12设置于所述出声孔11处。

具体地，由于所述超声波换能器31的尺寸较小且发声精度较高，这就需要保证所述超声波换能器31的发声环境清洁、可靠。但为了所述超声波换能器31的发声能够顺畅地传输到所述发声装置100的外部，则需要设置所述出声孔11。所述出声孔11的设置便可能成为尘土等杂质进入到所述发声装置100内部的端口，存在杂质进入到所述发声装置100内部后影响所述超声波换能器31发声的风险。而将所述防尘网12设置于所述出声孔11处后，便在提高了所述发声装置100内部清洁性的同时，保证了所述发声装置100的发声效果。另外，所述防尘网12可以设置于所述出声孔11的内侧，也就是设置于靠近所述声孔11的所述壳体1内侧，如图2所示；也可以是，所述防尘网12设置于所述出声孔11的外侧，也就是设置于靠近所述声孔11的所述壳体1外侧；或者所述防尘网12设置于靠近所述声孔11的所述壳体1内壁上，也就是所述防尘网12设置于所述出声孔的中间。

可选地，所述防尘网12的孔隙面积占所述防尘网12总面积的80％-98％。

具体地，由于所述超声波换能器31具有定向发声的功能，也就是所述发声组件3发出的声音可以从所述出声孔11对外定向输出，所以，所述防尘网12的孔隙面积便决定了所述发声组件3从所述出声孔11对外定向输出的效率。为了使所述发声组件3达到较高的输出效率，可以将所述防尘网12的孔隙面积设置为所述防尘网12总面积的80％-98％，比如所述防尘网12采用骨架较细的金属网，也就是所述防尘网12的大部分面积都为孔，可以大大提高所述发声组件3的输出效率。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括所述的发声装置100。所述电子设备上搭载的所述发声装置100数量可以是一个、两个、三个或者多个，多个所述发声装置100还可以形成环绕的立体声发声效果。

具体地，参见图4至图6，所述电子设备包括设备壳体101和两个所述的发声装置100，两个所述的发声装置100分别为第一发声装置和第二发声装置，两个所述发声装置100均转动连接于所述设备壳体101。所述发声装置100相对于所述设备壳体101转动的情况下，可以实现所述发声装置100发声方向的调整。比如用户需要从电子设备的正面收音时，所述发声装置100的发声面可以转动至所述电子设备的正面，比如用户需要从电子设备的背面收音时，所述发声装置100的发声面可以转动至所述电子设备的背面，以提升用户的使用体验。

可选地，参见图5和图6，所述发声装置100通过连接杆103与所述设备壳体101连接。所述连接杆103可以提供给所述发声装置100更大的转动半径，提高所述发声装置100的转动灵活性。

具体地，参见图5和图6，所述连接杆103的至少一端设置有球铰链1031，所述连接杆103通过所述球铰链1031与所述发声装置100和/或所述设备壳体101连接。

具体地，所述连接杆103的端部设置有所述球铰链1031后，由于所述球铰链1031可以实现360°转动，也就是所述发声装置100可以相对于所述设备壳体101实现360°的全方位转动，提高了所述发声装置100发声方向的多样性。在一种具体的实施方式中，参见图4和图5，所述球铰链1031设置于所述连接杆103靠近所述设备壳体101的一端，所述设备壳体101上设置有与所述球铰链1031配合的球形槽，这时所述发声装置100和所述连接杆103可以一同相对于所述设备壳体101实现360°转动；在另一种具体的实施方式中，参见图6，所述球铰链1031设置于所述连接杆103的两端，这时所述发声装置100不仅可以相对于所述连接杆103实现360°转动，所述发声装置100和所述连接杆103还可以一同相对于所述设备壳体101实现360°转动。

可选地，参见图4和图6，所述设备壳体101上设置有用于收纳所述发声装置100的收纳槽102。

具体地，所述发声装置100在转动连接于所述设备壳体101后，可以提高所述发声装置100发声方向的多样性。但在所述发声装置100不需要发声时，如果所述发声装置100仍然凸出所述设备壳体101，便降低了所述电子设备外观美感和使用便捷性。所述收纳槽102的设置便提供了所述发声装置100在未使用时的收纳空间，可以在所述发声装置100收纳于所述收纳槽102时提高所述设备壳体101的整体性紧凑性。另外，所述收纳槽102的尺寸可以根据所述发声装置100的尺寸来设置，本申请实施例对此不做限制。

可选地，参见图6，所述第一发声装置和第二发声装置对称设置在所述设备壳体101的两端。

具体地，所述第一发声装置和第二发声装置共同设置于所述电子设备上时，可以增强所述电子设备的发声强度和发声效果，而且所述第一发声装置和第二发声装置对称设置在所述设备壳体101的两端后可以增加所述电子设备的立体声发声效果，实现所述电子设备多样化的发声效果。

另外，所述发声装置100可以满足所述电子设备不同场景下的各种应用需求。比如通过所述发声装置实现定向音视频、定向通话、定向闹钟、定向音视频中的环绕声等功能。

参见图7和图8，本申请实施例还提供了一种采用所述电子设备的发声方法，包括：

S101，第一发声装置通过第一发声路径向用户发声，所述第一发声路径为所述第一发声装置朝向用户的直线路径，所述第一发声装置的发声能量为F(x)，所述第一发声装置与用户的距离为L1；

S102，第二发声装置发声并将声音传递至所述第一发声路径，所述第二发声装置的发声能量为F(-x)，所述第二发声装置与用户的距离为L2，其中，L2大于L1。

具体地，所述第一发声装置和第二发声装置均具有很好的定向发声效果，但由于定向发声的传播距离较远，会产生较多的声波浪费，而且不利于用户获取声音时的隐私保护。本申请实施例提供的发声方法是在所述第一发声装置和第二发声装置信号调试时，将所述第一发声装置和第二发声装置的信号作反向的相位，比如所述第一发声装置的发声能量为F(x)，所述第二发声装置的发声能量为F(-x)，这样可以将一定距离后所述第一发声装置和第二发声装置的发声声波相互抵消，在保证用户获取有效发声的基础上，实现发声装置的定向、可控发声。

在一种具体的实施方式中，参加图7，所述第一发声装置发射超声波信号形成第一发声路径，所述第一发声路径为所述第一发声装置朝向用户的直线路径并可以向远离用户的方向延伸，所述第一发声装置的发声能量为F(x)，所述第二发声装置发射另外一组超声波信号，所述第二发声装置的发声能量为F(-x)。用户首先获取所述第一发声装置的发声，此时用户与所述第一发声装置的距离可以为30cm，也就是L1为30cm；所述第一发声装置发射的超声波信号在越过用户传播时，所述第二发声装置发射的超声波信号在传播50cm后与所述第一发声装置发射的超声波信号相遇，也就是L2为50cm(因为电子设备的尺寸较小，一般长度小于10cm，L2的长度在大于L1的长度20cm的情况下，不存在用户在未接收到声音时所述第二发声装置发射的超声波信号便与所述第一发声装置发射的超声波信号相遇)。由于所述第一发声装置和第二发声装置的超声波信号相位正好相反，所述第一发声装置和第二发声装置发射的超声波信号会相互抵消，于是所述第一发声装置和第二发声装置的超声波信号在相遇后将不会再有超声波能量解调出可听声，可以实现所述电子设备的定向、可控发声。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (14)

1.一种发声装置(100)，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)上设置有出声孔(11)；

电路板(2)，所述电路板(2)设置于所述壳体(1)内；

发声组件(3)，所述发声组件(3)包括多个阵列排布在所述电路板(2)第一表面的超声波换能器(31)，所述发声组件(3)的发声面与所述出声孔(11)相对。

2.根据权利要求1所述的发声装置(100)，其特征在于，所述超声波换能器(31)的超声频段范围为30～70kHz，相邻所述超声波换能器(31)的中心间距范围为2.5-6mm。

3.根据权利要求1或2所述的发声装置(100)，其特征在于，所述超声波换能器(31)的超声频段范围为40～55kHz，相邻所述超声波换能器(31)的中心间距范围为3.0-4.5mm。

4.根据权利要求1所述的发声装置(100)，其特征在于，所述发声组件(3)的面积大于或等于250mm²。

5.根据权利要求1所述的发声装置(100)，其特征在于，多个所述超声波换能器(31)呈正方形布置。

6.根据权利要求1所述的发声装置(100)，其特征在于，还包括防尘网(12)，所述防尘网(12)设置于所述出声孔(11)处。

7.根据权利要求6所述的发声装置(100)，其特征在于，所述防尘网(12)的孔隙面积占所述防尘网(12)总面积的80％-98％。

8.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的发声装置(100)。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括设备壳体(101)和两个所述的发声装置(100)，两个所述的发声装置(100)分别为第一发声装置和第二发声装置，两个所述发声装置(100)均转动连接于所述设备壳体(101)。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述发声装置(100)通过连接杆(103)与所述设备壳体(101)连接。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述连接杆(103)的至少一端设置有球铰链(1031)，所述连接杆(103)通过所述球铰链(1031)与所述发声装置(100)和/或所述设备壳体(101)连接。

12.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述设备壳体(101)上设置有用于收纳所述发声装置(100)的收纳槽(102)。

13.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述第一发声装置和第二发声装置对称设置在所述设备壳体(101)的两端。

14.一种采用权利要求9至13任一项所述电子设备的发声方法，其特征在于，包括：

第一发声装置通过第一发声路径向用户发声，所述第一发声路径为所述第一发声装置朝向用户的直线路径，所述第一发声装置的发声能量为F(x)，所述第一发声装置与用户的距离为L1；

第二发声装置发声并将声音传递至所述第一发声路径，所述第二发声装置的发声能量为F(-x)，所述第二发声装置与用户的距离为L2，其中，L2大于L1。

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