CN113438573B - 扬声器和发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扬声器和发声装置，所述扬声器包括发声单体、盖体以及共振结构，所述发声单体具有发声端；所述盖体设于所述发声端，并与所述发声端围合形成声腔；所述共振结构至少部分设于所述声腔内，所述共振结构具有共振腔，所述共振腔的腔壁设有第一音孔和第二音孔，所述第一音孔连通所述共振腔和外界，所述第二音孔连通所述共振腔和声腔，所述第一音孔的横截面积和所述第二音孔的横截面积均小于所述共振腔的横截面积。本发明提出的扬声器能通过共振结构按照声音输出需要进行物理调音。

Description

扬声器和发声装置

技术领域

本发明涉及声学技术领域，特别涉及一种扬声器和发声装置。

背景技术

为调节扬声器等发声单元的声学表现，相关技术主要采取以下两种方案：

方案1，使发声单元连接额外的信号处理模块，信号处理模块通过软件模拟对发声单元输出的特定频段的音频信息进行调整，比如消除发声单元输出的中高频段中不需要的音频变化；

方案2，在将发声单元装配到耳机、音箱等音频设备的外壳内时，使发声单元和上述外壳之间形成声腔，通过声腔吸收特定频段的声波，以改变发声单元在特定频段的声学表现。

采用上述方案1对发声单元输出的音频信息进行处理时，会导致发声单元输出的声音带有底噪，同时也会带来冷暖音色听感的变化，降低发声单元整体的声学表现。

采用上述方案2对发声单元输出的音频信息进行处理时，额外的声腔结构将导致耳机、音箱等音频设备的空间需求增加，增加音频设备的体积和制造成本。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种扬声器，旨在提升扬声器调音的可靠性。

为实现上述目的，本发明提出了一种扬声器，所述扬声器包括：

发声单体，所述发声单体具有发声端；

盖体，所述盖体设于所述发声端，并与所述发声端围合形成声腔；及

共振结构，所述共振结构至少部分设于所述声腔内，所述共振结构具有共振腔，所述共振腔的腔壁设有第一音孔和第二音孔，所述第一音孔连通所述共振腔和外界，所述第二音孔连通所述共振腔和声腔，所述第一音孔的横截面积和所述第二音孔的横截面积均小于所述共振腔的横截面积。

在本发明的一实施例中，所述共振结构设于所述声腔内，所述盖体设有与所述第一音孔连通的第一声孔。

在本发明的一实施例中，所述第一声孔正对所述发声端设置；

或，所述盖体设有第二声孔，所述第二声孔正对于发声端设置，所述第一声孔位于所述第二声孔的一侧。

在本发明的一实施例中，所述第一音孔和所述第二音孔错位设置；

且/或，所述第一音孔的孔径和所述第二音孔的孔径相等；

且/或，所述第一音孔为圆形孔或正多边形孔；

且/或，所述第二音孔为圆形孔或正多边形孔；

且/或，所述共振腔为球形腔或方形腔。

在本发明的一实施例中，所述共振腔包括第一腔段和第二腔段，所述第一腔段的横截面积小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第一腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第二腔段的腔壁；

或，所述共振腔包括第二腔段和第三腔段，所述第三腔段的横截面积小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第二腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第三腔段的腔壁；

或，所述共振腔包括第一腔段、第二腔段以及第三腔段，所述第一腔段的横截面积和所述第三腔段的横截面积均小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第一腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第三腔段的腔壁。

在本发明的一实施例中，所述扬声器包括至少两个所述共振结构，至少两个所述共振结构间隔设置。

在本发明的一实施例中，至少部分所述共振结构的共振腔的容积不同。

在本发明的一实施例中，所述共振结构包括所述声腔的部分腔壁和设于所述声腔腔壁的第一壳体，所述第一壳体与所述声腔的部分腔壁围合形成所述共振腔。

在本发明的一实施例中，所述扬声器包括第二壳体，所述第二壳体至少部分设于所述声腔内，并形成为所述共振结构，所述第二壳体内设有所述共振腔。

此外，本发明还提出一种发声装置，所述发声装置包括：

外壳，所述外壳具有安装腔；和

上述的扬声器，所述扬声器设于所述安装腔内。

本发明技术方案通过在扬声器发声端设置盖体，使盖体和扬声器发声端围合形成声腔，在盖体上设置共振结构，使共振结构至少部分位于声腔内，共振结构设有共振腔和与共振腔连通的第一音孔和第二音孔，通过第一音孔连通外界和共振腔，第二音孔连通共振腔和声腔，且第一音孔的横截面积和第二音孔的横截面积均小于共振腔的横截面积。以此，共振结构成为符合亥姆霍兹共鸣器共振原理的声学结构，在发声单体的发声端输出声音时，该声音中的特定频段的声波将通过第二音孔进入共振腔内，并引起共振腔内空气的共振，从而对该特定频段的声波进行加强或削弱，实现扬声器的物理调音，而不会出现低噪，扬声器调音的可靠性高。同时，因为共振结构设置于扬声器，采用该扬声器的音频设备也不需要额外设置腔体结构来调节扬声器输出的声音，从而有利于缩减音频设备的整体体积，降低音频设备的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明扬声器在第一实施例中的结构示意图；

图2为图1中盖体在第一实施例中的结构示意图；

图3为图1中盖体在第二实施例中的结构示意图；

图4为本发明扬声器在第二实施例中的结构示意图；

图5为本发明扬声器在第三实施例中的结构示意图；

图6为本发明扬声器在第四实施例中的结构示意图；

图7为本发明扬声器在第五实施例中的结构示意图；

图8为本发明扬声器在第六实施例中的结构示意图；

图9为本发明扬声器的频响曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	发声单体	311	第一腔段
11	发声端	312	第二腔段
				2	盖体	313	第三腔段
21	第一声孔	32	第一音孔
				22	第二声孔	33	第二音孔
3	共振结构	4	声腔
				31	共振腔

本发明目的的实现、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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“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。全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，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，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出了一种扬声器，如图1所示，扬声器包括发声单体1、盖体2以及共振结构3，发声单体1具有发声端11；盖体2设于发声端11，并与发声端11围合形成声腔4；共振结构3至少部分设于声腔4内，共振结构3具有共振腔31，共振腔31的腔壁设有第一音孔32和第二音孔33，第一音孔32连通共振腔31和外界，第二音孔33连通共振腔31和声腔4，第一音孔32的横截面积和第二音孔33的横截面积均小于共振腔31的横截面积。

在本实施例中，发声单体1可为扬声器单体，其包括磁路组件、音圈以及振膜等，发声单体1的发声端11为扬声器单体设置有振膜的一端。盖体2面向发声单体1的一侧可设有容置槽，发声单体1的发声端11盖合于容置槽的槽口处，并与容置槽的槽壁围合形成声腔4。

共振结构3可穿设于盖体2，以使共振结构3部分位于声腔4内；或者，共振结构3容置于声腔4内；共振结构3设有共振腔31和与共振腔31连通的第一音孔32和第二音孔33，声腔4通过第二音孔33与共振腔31连通，共振腔31通过第一音孔32与外界连通，第一音孔32、共振腔31以及第二音孔33依次连通形成一共振通道。当共振结构3穿设于盖体2时，共振结构3位于共振腔31外侧的部分设有第一音孔32，共振结构3位于共振腔31内的部分设有第二音孔33，以使第一音孔32连通外界和共振腔31，并使第二音孔33连通共振腔31和声腔4。当共振结构3设于声腔4内时，盖体2设有连通第一音孔32的通孔结构，以使第一音孔32连通外界和共振腔31，并使第二音孔33连通共振腔31和声腔4。其中，第二音孔33可尽量靠近发声单体1的发声端11设置，以使发声端11的声波输出能够及时地以更高的强度扩散至共振腔31内，而不至于在声腔4内过多地反射衰减，如此有利于提升共振结构3对扬声器的调音效果。

本实施例中的扬声器在设计时，通过调整第一音孔32、第二音孔33以及共振腔31的形状和尺寸，可使共振结构3呈现为具有不同的共振频率，从而使发声单体1发出的声音在通过第二音孔33进入共振腔31内时，单体发出的声音中的某些频段的声波引起共振腔31内的空气共振，从而使某些的频段的声波被削减或增强，以按照实际需要对扬声器的声学性能进行调节。为更好地说明该效果，结合图9所示，图9中横坐标表示扬声器输出的声波的频率，单位为赫兹；纵坐标表示扬声器输出的声波的响度，单位为分贝。图9中在邻近10赫兹处对应的分贝数值最高的第一条曲线为未采用本实施例中共振结构3的扬声器，其余两条曲线代表采用了本实施例提供的共振结构3的扬声器，区别在于，所采用的共振结构3的整体外形和尺寸不同。由图9可知，采用了本实施例中的共振结构3的扬声器在6k赫兹频段处的响度明显弱于未采用本实施例中的共振结构3的扬声器，本实施例中的共振结构3的扬声器在7k赫兹频段处的响度明显强于未采用本实施例中的共振结构3的扬声器，即共振结构3能够与6k赫兹频段和7k赫兹频段附近的声波产生共振，并吸收和削减6k赫兹频段的声波，同时增强7k赫兹频段的声波。因此，本实施例中的扬声器通过设置共振结构3能够对扬声器输出的某些频段的声波进行削减，也可以对另一些频段的声波进行增强，并且通过改变共振结构3的外形和尺寸，也可以控制特定频段的声波的削减或增强的幅度，实现不同的调音效果。

本实施例方案通过将第一音孔32的横截面积和第二音孔33的横截面积设计为均小于共振腔31的横截面积，其中第一音孔32和第二音孔33的横截面面积为第一音孔32和第二音孔33的沿其横截面形成的开孔面积，共振腔31的横截面积为共振腔31沿其横截面形成的开口面积。使共振结构3成为符合亥姆霍兹共鸣器共振原理的声学结构，在发声单体1的发声端11输出声音时，该声音中的特定频段的声波将通过第二音孔33进入共振腔31内，并引起共振腔31内空气的共振，从而对该特定频段的声波进行加强或削弱，实现扬声器的物理调音，而不会出现低噪，扬声器调音的可靠性高。同时，因为共振结构3设置于扬声器，采用该扬声器的音频设备也不需要额外设置腔体结构来调节扬声器输出的声音，从而有利于缩减音频设备的整体体积，降低音频设备的制造成本。

在本发明的一实施例中，结合图1和图2所示，共振结构3设于声腔4内，盖体2设有与第一音孔32连通的第一声孔21。

在本实施例中，共振结构3完全容纳于声腔4内，盖体2开设有连通第一音孔32的第一声孔21，如此共振腔31通过第一音孔32和第一声孔21与外界连通，使第二音孔33、共振腔31、第一音孔32以及第一声孔21依次连通形成连通声腔4和外界的共振通道，保证声腔4内的声波可通过该共振通道向外传播输出。示例性地，盖体2面向发声端11的一侧设有容置槽，容置槽的底壁设有该第一声孔21，共振结构3连接于容置槽的底壁，且第一音孔32对应第一声孔21设置，如此实现第一声孔21和第一音孔32的连通。

在本发明的一实施例中，结合图1和图2所示，第一声孔21正对发声端11设置；或，结合图1和图3所示，盖体2设有第二声孔22，第二声孔22正对于发声端11设置，第一声孔21位于第二声孔22的一侧。

在本实施例中，第一声孔21正对发声端11设置，可使发声端11的振膜在振动时能够推动声腔4内的空气通过第一声孔21，满足振膜振动的空间需求，给发声端11的振膜提供振动发声的条件。将第一音孔32邻近第一声孔21设置，使第一音孔32与第一声孔21连通，如此，共振腔31可借助第一声孔21与外界连通，避免了需要在盖体2上额外再开设连通共振腔31的开口或通道结构，有利于节省盖体2的加工程序和加工成本。

在盖体2上开设间隔设置的第一音孔32和第二音孔33时，使第二音孔33正对于发声端11设置，通过第二声孔22给发声端11的振膜提供振动发声的调节；并且，通过第一声孔21连通共振腔31和外界，使第二音孔33、共振腔31、第一音孔32以及第一声孔21依次连通形成连通声腔4和外界的共振通道，允许声腔4内的声波在共振腔31内产生共振后向外传播输出。通过在盖体2上额外开设连通共振腔31的第一声孔21，使发声单体1通过第二声孔22的向外的声音输出和发声单体1通过共振腔31向外输出的声波之间互不干涉，有利于改善发声单体1输出声音的音质。

在本发明的一实施例中，如图1所示，第一音孔32和第二音孔33错位设置；且/或，第一音孔32的孔径和第二音孔33的孔径相等；且/或，第一音孔32为圆形孔或正多边形孔；且/或，第二音孔33为圆形孔或正多边形孔；且/或，共振腔31为球形腔或方形腔。

在本实施例中，第一音孔32和第二音孔33错位设置时，第一音孔32和第二音孔33非同轴设置，发声单体1发出的声波在由第二音孔33传播至第一音孔32的过程中，声波将在共振腔31内发生更多的反射，从而某些频段的声波将在共振腔31内产生更强烈的共振，某些频段的声波将被更多地削减或增强，从而提升本扬声器的调音幅度。

在本发明的一实施例中，如图4所示，共振腔31包括第一腔段311和第二腔段312，第一腔段311的横截面积小于第二腔段312的横截面积，第一音孔32设于第一腔段311的腔壁，第二音孔33设于第二腔段312的腔壁；或，如图5所示，共振腔31包括第二腔段312和第三腔段313，第三腔段313的横截面积小于第二腔段312的横截面积，第一音孔32设于第二腔段312的腔壁，第二音孔33设于第三腔段313的腔壁；或，如图6所示，共振腔31包括第一腔段311、第二腔段312以及第三腔段313，第一腔段311的横截面积和第三腔段313的横截面积均小于第二腔段312的横截面积，第一音孔32设于第一腔段311的腔壁，第二音孔33设于第三腔段313的腔壁。

在本实施例中，共振腔31至少包括第二腔段312，此外共振腔31还包括第一腔段311和第三腔段313中的至少一个，在同时设置第一腔段311和第二腔段312时，第一腔段311位于第二腔段312上方，并与第二腔段312连通；在同时设置第二腔段312和第三腔段313时间，第三腔段313位于第二腔段312下方，并与第二腔段312连通。其中，第二腔段312和第三腔段313可为直线延伸的腔段结构，也可以为包括至少部分弯折段或弯曲段的腔段结构，该腔段结构包括但不限于为管道结构。第二腔段312和第三腔段313各处的腔内宽度以相等为宜，以使第二腔段312和第三腔段313易于加工成型，但为实现共振腔31在特定频率下的共振性能，也可将第二腔段312和第三腔段313设计为圆柱体、方柱体等规则形状，或将第二腔段312和第三腔段313设计为不规则形状。

在本发明的一实施例中，结合图7和图8所示，扬声器包括至少两个共振结构3，至少两个共振结构3间隔设置。

在本实施例中，每一共振结构3具有共振腔31，每一共振腔31的结构可相同或不同，比如，至少一共振腔31包括第一腔段311和第二腔段312，至少另一共振腔31包括第二腔段312和第三腔段313；或者，至少一共振腔31段包括第一腔段311、第二腔段312以及第三腔段313，至少另一共振腔31包括第一腔段311和第二腔段312；又或者，至少一共振腔31段包括第一腔段311、第二腔段312以及第三腔段313，至少另一共振腔31包括第二腔段312和第三腔段313。

进一步结合图2所示，每一共振结构3的第一音孔32可同时连通于盖体2上的第一声孔21，并通过第一声孔21与外界连通，此时每一共振腔31可借助第一声孔21与外界连通，避免了需要在盖体2上额外再开设连通每一共振腔31的开口或通道结构，有利于节省盖体2的加工程序和加工成本。进一步结合图3所示，每一共振结构3的第一音孔32可分别连通于盖体2上不同的第一声孔21，每一第一音孔32通过一个单独的第一声孔21与外界连通，此时发声单体1通过第二声孔22的向外的声音输出和发声单体1通过每一共振腔31及与该共振腔31连通的第一声孔21向外输出的声波之间互不干涉，有利于改善发声单体1输出声音的音质。

可选地，至少部分共振结构3的共振腔31的容积不同。通过调整设计共振结构3的形状和尺寸，可使共振结构3具有不同的容积，从而使多个共振结构3的共振腔31可设计为能与同一频段的声波产生共振，也可以设计为每一共振结构3的共振腔31均与不同频段的声波产生共振，或者将部分共振结构3的共振腔31设计为能与同一频段的声波产生共振，如此可使扬声器设计为满足特定的调音需求，提升本扬声器设计的灵活性，并使扬声器能够满足更多场景下的音质需求，具有更强的适用性。

在本发明的一实施例中，如图1所示，共振结构3包括声腔4的部分腔壁和设于声腔4腔壁的第一壳体，第一壳体与声腔4的部分腔壁围合形成共振腔31。

在本实施例中，声腔4的部分腔壁和第一壳体连接，并围合形成共振腔31；第一壳体面向声腔4腔壁的一侧可设置有凹槽，第一壳体和声腔4的部分腔壁连接时，凹槽的槽壁与声腔4的腔壁围合形成共振腔31。在声腔4的侧壁上设置第一壳体，借助于声腔4的腔壁形成共振结构3，能够节省共振结构3的物料成本，同时提升声腔4内部空间的利用率。

可选地，扬声器包括第二壳体，第二壳体至少部分设于声腔4内，并形成为共振结构3，第二壳体内设有共振腔31。通过在声腔4内设置独立的第二壳体，使第二壳体本身成为独立的共振结构3，第二壳体内形成共振腔31，如此可将第二壳体独立加工成型后装配至声腔4内，有利于提升共振结构3加工成型的一致性，提升共振结构3外形和尺寸的可控性，并可对共振结构3进行独立测试，保证共振结构3声学性能的稳定性和可靠性。

此外，本发明还提出一种发声装置，该发声装置包括外壳(附图未示)和上述的扬声器，外壳具有安装腔，扬声器设于安装腔内。

在本实施例中，发声装置包括但不限于为耳机、音箱，发声装置的外壳内设置可容置和装配扬声器的安装腔，发声装置的外壳可开设有连通安装腔的发声孔，扬声器可邻近发声孔设置，或部分限位于发声孔内，以使扬声器通过发声孔向外输出声音。其中，扬声器的具体结构参照上述实施例，由于本发声装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明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发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种扬声器，其特征在于，所述扬声器包括：

发声单体，所述发声单体具有发声端；

盖体，所述盖体设于所述发声端，并与所述发声端围合形成声腔；及

至少两个共振结构，每一所述共振结构至少部分设于所述声腔内，所述共振结构具有共振腔，所述共振腔的腔壁设有第一音孔和第二音孔，所述第一音孔连通所述共振腔和外界，所述第二音孔连通所述共振腔和声腔，所述第一音孔的横截面积和所述第二音孔的横截面积均小于所述共振腔的横截面积；至少两个所述共振结构间隔设置，每一所述共振结构设有所述第二音孔的一端靠近所述发声端并与所述发声端间隔设置。

2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述共振结构设于所述声腔内，所述盖体设有与所述第一音孔连通的第一声孔。

3.如权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述第一声孔正对所述发声端设置；

或，所述盖体设有第二声孔，所述第二声孔正对于发声端设置，所述第一声孔位于所述第二声孔的一侧。

4.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述第一音孔和所述第二音孔错位设置；

且/或，所述第一音孔的孔径和所述第二音孔的孔径相等；

且/或，所述第一音孔为圆形孔或正多边形孔；

且/或，所述第二音孔为圆形孔或正多边形孔；

且/或，所述共振腔为球形腔或方形腔。

5.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述共振腔包括第一腔段和第二腔段，所述第一腔段的横截面积小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第一腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第二腔段的腔壁；

或，所述共振腔包括第二腔段和第三腔段，所述第三腔段的横截面积小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第二腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第三腔段的腔壁；

或，所述共振腔包括第一腔段、第二腔段以及第三腔段，所述第一腔段的横截面积和所述第三腔段的横截面积均小于所述第二腔段的横截面积，所述第一音孔设于所述第一腔段的腔壁，所述第二音孔设于所述第三腔段的腔壁。

6.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，至少部分所述共振结构的共振腔的容积不同。

7.如权利要求1至5中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述共振结构包括所述声腔的部分腔壁和设于所述声腔腔壁的第一壳体，所述第一壳体与所述声腔的部分腔壁围合形成所述共振腔。

8.如权利要求1至5中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器包括第二壳体，所述第二壳体至少部分设于所述声腔内，并形成为所述共振结构，所述第二壳体内设有所述共振腔。

9.一种发声装置，其特征在于，所述发声装置包括：

外壳，所述外壳具有安装腔；和

如权利要求1至8中任一项所述的扬声器，所述扬声器设于所述安装腔内。

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