CN116547988A - 传声器 - Google Patents

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CN116547988A CN202180078573.4A CN202180078573A CN116547988A CN 116547988 A CN116547988 A CN 116547988A CN 202180078573 A CN202180078573 A CN 202180078573A CN 116547988 A CN116547988 A CN 116547988A
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袁永帅
邓文俊
齐心
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Abstract

本说明书提供了一种传声器，包括：声电转换器，用于将声音信号转换为电信号；声学结构，声学结构包括导声管和声学腔体，声学腔体与声电转换器声学连通，并通过导声管与传声器的外部声学连通；其中，声学结构具有第一谐振频率，声电转换器具有第二谐振频率，第一谐振频率与第二谐振频率差值的绝对值不大于1000Hz。

Description

传声器 技术领域
本说明书涉及声学装置领域，特别涉及一种传声器。
背景技术
传声器是一种将声音信号转换成电信号的换能器。外部声音信号可以从壳体上的孔部进入传声器的内部腔体并引起腔体内的空气产生振动。传声器的声电转换器可以接收空气振动信号并将振动信号转换为电信号输出。声电转换器具有谐振频率，振动传感装置对外部振动信号的响应可以表现为其对应的频率响应曲线在谐振频率附近产生谐振峰。声电转换器在其谐振频率处产生共振的共振强度相对有限，使得传声器的灵敏度相对较低。因此，希望提供一种传声器，使其在谐振频率处具有相对较高的灵敏度。
发明内容
本说明书的一些实施例提供一种传声器，包括：声电转换器，用于将声音信号转换为电信号；声学结构，所述声学结构包括导声管和声学腔体，所述声学腔体与所述声电转换器声学连通，并通过所述导声管与所述传声器的外部声学连通；其中，所述声学结构具有第一谐振频率，所述声电转换器具有第二谐振频率，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率差值的绝对值不大于1000Hz。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括壳体和板体，所述板体将所述壳体内的空间分为至少两个腔体，所述至少两个腔体包括第一腔体和所述声学腔体，所述声电转换器设置于所述第一腔体中。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括进声孔，所述进声孔设置于所述板体上，所述声学腔体通过所述进声孔与所述声电转换器声学连通，所述导声管设置于构成所述声学腔体的腔体壁上。
在一些实施例中，所述声电转换器位于所述声学结构的声学腔体中，所述声音信号通过所述导声管进入所述声学腔体并传递至所述声电转换器。
在一些实施例中，所述第一谐振频率或第二谐振频率的范围在100Hz-12000Hz之间。
在一些实施例中，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率差值的绝对值不大于100Hz。
在一些实施例中，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率相等。
在一些实施例中，所述传声器在所述第一谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述第一谐振频率处响应的灵敏度，和/或所述传声器在所述第二谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述第二谐振频率处响应的灵敏度。
在一些实施例中，所述第一谐振频率与所述声学结构的结构参数有关，所述第二谐振频率与所述声电转换器的结构参数有关。
在一些实施例中，所述声学结构的结构参数包括所述导声管的形状、所述导声管的尺寸、所述声学腔体的尺寸以及所述导声管或所述声学腔体的声阻、所述导声管的侧壁的内表面的粗糙度中的一个或多个。
在一些实施例中，所述声电转换器的结构参数包括所述声电转换器的类型、所述声电转换器的材料、所述声电转换器的尺寸、所述声电转换器的排布方式中的一个或多个。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括第二声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体，所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述传声器的外部声学连通；所述第二声学腔体通过所述导声管与所述声学腔体声学连通；其中，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三谐振频率与所述第一谐振频率和/或所述第二谐振频率不同，所述第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率相互之间的差值的绝对值的范围为100Hz-1000Hz。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括第二声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体，所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述传声器的外部声学连通；所述第二声学腔体通过所述导声管与所述声学腔体声学连通；其中，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率中至少有两个谐振频率的取值相同。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括第一板体以及第二板体，所述第一板体和所述第二板体将所述壳体内的空间分为第一腔体、所述声学腔体以及所述第二声学腔体；所述第一板体和所述壳体的至少一部分限定所述第一腔体；所述第一板体和所述第二板体以及所述壳体的至少一部分限定所述声学腔体；所述第二板体和所述壳体的至少一部分限定所述第二声学腔体。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括进声孔，所述声电转换器设置于所述第一腔体中，所述进声孔设置于所述第一板体上，所述导声管设置于所述第二板体上，所述第二导声管设置于构成所述第二声学腔体的腔体壁上。
在一些实施例中，进一步包括第二声学结构和第三声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体；所述第三声学结构包括第三导声管、第四导声管和第三声学腔体；所述声学腔体通过所述第三导声管与所述第三声学腔体声学连通；所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述声学传声器的外部声学连通，并通过所述第四导声管与所述第三声学腔体声学连通；所述第三声学腔体与所述声电转换器声学连通。
在一些实施例中，所述传声器进一步包括第一板体、第二板体以及第三板体，其中，所述第三板体可以与所述第二板体和所述壳体物理连接；所述第一板体和所述壳体的至少一部分限定第一腔体，所述声电转换器位于所述第一腔体中；所述第一板体、所述第二板体以及所述壳体的至少一部分限定所述第三声学腔体；所述第二板体、所述第三板体以及所述壳体的至少一部分限定所述声学腔体；所述第二板体、所述第三板体以及所述壳体的至少一部分限定所述第二声学腔体。
在一些实施例中，进一步包括进声孔，所述进声孔设置于所述第一板体上，所述第三导声管、所述第四导声管设置于所述第二板体上，所述导声管设置于构成所述声学腔体的腔体壁上，所述第二导声管设置于构成所述第二声学腔体的腔体壁上。
在一些实施例中，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三声学结构在具有第四谐振频率；所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率不同，所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率相互之间的差值的绝对值的范围为100Hz-1000Hz。
在一些实施例中，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三声学结构在具有第四谐振频率；所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率中至少有两个谐振频率的取值相同。
在一些实施例中，所述声学结构包括多个声学子结构，所述声电转换器包括多个，所述声电转换器与所述声学子结构一一对应，每个所述声学子结构均包括所述子导声管和所述声学子腔体，每个所述声学子结构的所述声学子腔体与对应的所述声电转换器声学连通，并通过所述子导声管与所述传声器的外部声学连通。
在一些实施例中，所述声学子结构的谐振频率与其对应的所述声电转换器的谐振频率的差值的绝对值不大于200Hz。
在一些实施例中，所述声学子结构的谐振频率与其对应的所述声电转换器的谐振频率相等。
在一些实施例中，所述传声器在所述声学子结构的谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述声学子结构的谐振频率处响应的灵敏度，和/或所述传声器在所述声电转换器的谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在其谐振频率处响应的灵敏度。
在一些实施例中，所述导声管的横截面形状为圆形。
在一些实施例中，所述导声管的内径的取值范围包括0.2mm-2mm。
在一些实施例中，所述导声管的长度的取值范围包括1mm-4mm。
在一些实施例中，所述导声管的长度的取值范围包括1mm-3mm。
在一些实施例中，所述导声管的内径与所述导声管的长度之比不大于1.5。
在一些实施例中，所述声学腔体的等效内径的取值范围包括1mm-6mm。
在一些实施例中，所述声学腔体的等效内径的取值范围包括1mm-5mm。
在一些实施例中，所述声学腔体的厚度的取值范围包括1mm-4mm。
在一些实施例中，所述声学腔体的厚度的取值范围包括1mm-3mm。
在一些实施例中，所述声学腔体的等效内径与所述声学腔体的厚度之比大于或等于1。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的传声器的简易结构示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的声电转换器的简化力学模型示意图；
图3是根据本说明书的一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；
图4是图3所示A-A截面示意图；
图5是根据本说明书的另一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；
图6是图5所示B-B截面示意图；
图7是根据本说明书的又一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；
图8是图7所示C-C截面示意图；
图9是根据本说明书的一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图；
图10是根据本说明书的再一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；
图11是图10所示D-D截面示意图；
图12是根据本说明书的另一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图；
图13是根据本说明书的又一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图；
图14是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图15是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图16是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图；
图17是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图；
图18是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图19是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图；
图20是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图21是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图22是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；
图23是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图；
图24是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其他类似情景。应当理解，给出这些示例性实施例仅仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“部件”、“组件”、“元件”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
使用各种术语描述元素之间(例如，部件之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“接口”和“耦合”。除非明确描述为“直接”，否则在本说明书中描述第一和第二元素之间的关系时，该关系包括在第一和第二元素之间不存在其他中间元素的直接关系，以及在第一和第二元素之间存在(空间或功能上)一个或以上中间元素的间接关系。相反，当元件被称为“直接”连接、接合、接口或耦合到另一元件时，不存在中间元件。另外，可以以各种方式实现元件之间的空间和功能关系。例如，两个元件之间的机械连接可包括焊接连接、键连接、销连接、过盈配合连接等，或其任何组合。用于描述元素之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“之间”、“与......之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
应当理解，本文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等可用于描述各种元件。这些仅用于将一种元件与另一种元件区分开，并不旨在限制元件的范围。例如，第一元件也可以称为第二元件，类似地，第二元件也可以称为第一元件。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。以下，不失一般性，在描述本发明中关于振动信号相关技术时，将采用“传声器”或“麦克风”的描述。该描述仅仅为传导应用的一种形式，对于该领域的普通技术人员来说，“传声器”或“麦克风”也可用其他同类词语代替，比如“水听器”、“换能器”、“声-光调制器”或“声-电转换装置”等。对于本领域的专业人员来说，在了解传声器装置的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施传声器的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的保护范围内。
本说明书提供了一种传声器。传声器可以包括声电转换器以及声学结构。声电转换器包括基体和与基体连接的振膜。声电转换器可以用于将声音信号转换为电信号。声学结构包括导声管和声学腔体。声学腔体与声电转换器声学连通，并通过导声管与传声器的外部声学连通。声学结构的导声管和声学腔体可以构成具有调节声音频率成分功能的滤波器。声学结构的滤波特性由其结构的结构参数决定，滤波的过程实时发生。声学结构可以具有第一谐振频率，即声音信号中第一谐振频率的成分会在声学结构内产生共振，第一谐振频率附近的频率成分得到放大。声电转换器可以具有第二谐振频率，即声音信号中第二谐振频率的成分会在声电转换器进行声电转换过程中产生共振，第二谐振频率附近的频率成分得到放大。在一些实施例中，可以通过调整声电转换器和/或声学结构的结构参数，调整第一谐振频率和/或第二谐振频率的大 小、位置等。例如，可以通过调整声电转换器的等效刚度、等效质量，降低第一谐振频率，使得第一谐振频率与第二谐振频率差值的绝对值可以不大于1000Hz，从而可以使得声音信号在第一谐振频率附近的频率成分得到放大的同时，第二谐振频率附近的频率成分得到第二次“放大”，从而提高传声器在第二谐振频率对应的谐振峰附近的Q值和灵敏度。在一些实施例中，可以通过调整第一谐振频率，使得第一谐振频率等于第二谐振频率，从而可以使得声音信号在第一谐振频率/第二谐振频率附近的频率成分得到两次“放大”，在不增加声电转换器数量的前提下，可以提高传声器在第一谐振频率对应的谐振峰附近的Q值和灵敏度。
图1是根据本说明书一些实施例所示的传声器的简易结构示意图。如图1所示，传声器100可以包括壳体110、声电转换器120、声学结构130、第一腔体140以及专用集成电路150。
在一些实施例中，传声器100可以包括任何将声音信号转换为电信号的声音信号处理设备，例如，麦克风、水听器、声光调制器等或其他声电转换设备。在一些实施例中，以换能原理进行区分，传声器100可以包括动圈式传声器、带式传声器、电容式传声器、压电式传声器、驻极体式传声器、电磁式传声器、碳粒式传声器等，或其任意组合。在一些实施例中，以声音采集的方式进行区分，传声器100可以包括气传导(即空气传导)传声器或气传导与骨传导结合的传声器组合。在一些实施例中，按照生产工艺进行区分，传声器100可以包括驻极体传声器、硅传声器等。在一些实施例中，传声器100可以设置在移动设备(例如，手机、录音笔等)、平板计算机、膝上型计算机、车辆内置设备、监控设备、医疗设备、运动器材、玩具、可穿戴设备(例如，耳机、头盔、眼镜、项链等)等具有拾音功能的设备上。
壳体110可以被配置为容纳传声器100的一个或多个组件(例如，至少一个声电转换器120、声学结构130等)。在一些实施例中，壳体110可以是长方体、圆柱体、棱柱、圆台等规则结构体或其他不规则结构体。在一些实施例中，壳体110为内部中空的结构体，可以形成一个或多个声学腔体。在一些实施例中，传声器100可以包括板体(例如，图14所示的板体1412)，板体1412可以位于壳体110所形成的声学腔体中。例如，板体1412的周侧可以与壳体110的内壁连接，从而将壳体110形成的声学腔体分隔为声学腔体131和第一腔体140。第一腔体140可以用于容纳声电转换器120以及专用集成电路150。声学腔体131可以容纳或作为声学结构130的至少一部分。在一些实施例中，声电转换器120可以设置于声学结构130的声学腔体131中。关于声电转换器设置在声学结构的声学腔体中的细节可以参见图2及其相关描述。为描述方便，本说明书主要以声电转换器120设置于第一腔体140为例进行说明，声电转换器120设置于声学结构130的声学腔体131的情况可以相同或类似。
在一些实施例中，壳体110的材质可以包括但不限于金属、合金材料、高分子材料(例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯等)等中的一种或多种。
在一些实施例中，声电转换器120可以用于将声音信号转换为电信号。示例性的，以图14所示的实施例为例进行说明，传声器1400可以包括一个或多个进声孔1421，一个或多个进声孔1421位于板体1412上。声学结构1430可以通过板体1412上的一个或多个进声孔1421与至少一个声电转换器1420连通，并将经过声学结构1430调节后的声音信号传递至声电转换器1420。又例如，传声器1400拾取的外部声音信号经过声学结构1430调节(例如，滤波、分频、放大等处理)后，可以从进声孔1421进入声学转换器1420的腔体(如果有的话)。声电转换器120可以拾取该声音信号并转换为电信号。
在一些实施例中，声电转换器120可以包括电容式声电转换器、压电式声电转换器、驻极体式声电转换器、电磁式声电转换器、带式声电转换器等中的一种或多种。在一些实施例中，声音信号的振动(例如，空气振动、固体振动、液体振动、磁致振动、电致振动等)可以引起声电转换器120的一个或多个参数的变化(例如，电容、电荷、加速度、光强度、频率响应等或其组合)，变化的参数可以利用电学的方法检测出来并输出与声音信号对应的电信号。压电式声电转换器可以是将被测量的非电量(例如，压力、位移等)的变化转换为电压的变化的元件。例如，压电式声电转换器可以包括一个悬臂梁结构(或者振膜122)，悬臂梁结构在接收到的声音信号的作用下可以产生变形，变形的悬臂梁结构引起的逆压电效应可以产生电信号。电容式声电转换器可以是将被测量的非电量(例如，位移、压力、光强、加速度等)的变化转换为电容量的变化的元件。例如，电容式声电转换器可以包括第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构，第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构在振动下可以产生不同程度的变形，从而使得第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构之间的间距改变。第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构可以将二者之间的间距的变化转换为电容的变化，从而实现振动信号到电信号的转换。
在一些实施例中，声电转换器120可以具有第二谐振频率，即声音信号中第二谐振频率的成分会在声电转换器120进行声电转换过程中产生共振，从而使得传声器100的频率响应曲线在第二谐振频率处生成第二谐振峰。在一些实施例中，第二谐振频率与声电转换器120的结构参数有关。在一些实施例中，声电转换器的结构参数可以包括但不限于声电转换器的类型、声电转换器的材料、声电转换器的尺寸、声电转换器的排布方式、声电转换器的内部元件的结构中的一个或多个。例如，声电转换器的尺寸可以包括声电转换器的内部元件(例如，悬臂梁、振膜122、质量元件等)的长度、宽度、厚度等。声电转换器的材料可以包括构成声电转换器的内部元件(例如，振膜)的各层(例如，弹性层、压电层、电极层等)的 材料。声电转换器的排布方式可以包括线性排布、环形排布、螺旋排布等中的一种或多种。声电转换器的内部元件的结构可以包括构成声电转换器的内部元件(例如，振膜)的结构。在一些实施例中，声电转换器120的数量可以根据实际需要设置。例如，传声器100中的多个声学结构130可以与同一个声电转换器120连接。又例如，多个声学结构130中的每个声学结构可以与一个声电转换器120连接。
在一些实施例中，声电转换器120可以包括基体121和与基体121连接的振膜122。在一些实施例中，基体121可以为内部具有中空部分的规则或不规则的立体结构。例如，可以是中空的框架结构体，包括但不限于矩形框、圆形框、正多边形框等规则形状，以及任何不规则形状。振膜122可以位于基体121的中空部分或者至少部分悬空设置在基体121中空部分的上方。位于基体121的中空部分的这一部分振膜122可以称为换能区域123。换能区域123可以将声音信号转为电信号。在一些实施例中，振膜122的至少部分结构与基体121通过物理方式进行连接。这里的“连接”可以理解为在分别制备振膜122和基体121后，将振膜122和基体121通过胶粘、焊接、铆接、卡接、螺栓连接等方式固定连接，或者在制备过程中，通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)的方式将振膜122沉积在基体121上。在一些实施例中，振膜122的至少部分结构可以固定于基体121的上表面或下表面，振膜122的至少部分结构也可以固定于基体121的侧壁。例如，振膜122周侧可以与基体121的上表面、下表面或基体121中中空部分所在的侧壁连接。需要知道的是，本说明书中所说的“位于基体121的中空部分”或“悬空设置于基体121的中空部分”可以表示悬空设置于基体121中空部分的内部、下方或者上方。例如，在图4所示的实施例中，振膜322的一部分(即换能区域323)悬空设置于基体321中空部分的上方。在一些实施例中，振膜122可以包括振动单元和声学换能单元。在一些应用场景中，振膜122可以基于外部振动信号产生振动，振动单元响应于振膜122的振动发生形变；声学换能单元可以基于振动单元的形变产生电信号。本说明书对振动单元和声学换能单元的描述只是出于方便介绍振膜122工作原理的目的，并不限制振膜122的实际组成和结构。在另一些实施例中，振动单元可以不是必须的，其功能完全可以由声学换能单元实现。例如，对声学换能单元的结构做一定改变后可以由声学换能单元直接响应于振膜122的振动而产生电信号。
声学换能单元是指振膜122中将振动单元的形变转换为电信号的部分。在一些实施例中，声学换能单元可以包括至少两个电极层(例如，第一电极层和第二电极层)、压电层，压电层可以位于第一电极层和第二电极层之间。压电层是指受到外力作用时可以在其两端面产生电压的结构。在一些实施例中，压电层可以是半导体的沉积工艺(例如磁控溅射、金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD))获得的压电聚合物薄膜。在本说明书的实施例中，压电层可以在振动单元的形变应力作用下产生电压，第一电极层和第二电极层可以将该电压(电信号)进行采集。在一些实施例中，压电层的材料可以包括压电薄膜材料，压电薄膜材料可以是通过沉积工艺(如磁控溅射沉积工艺)而制成的薄膜材料(如AIN薄膜材料)。在另一些实施例中，压电层的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体是指压电单晶体。在一些实施例中，压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、砷化镓(GaAs)、钛酸钡(BT)及其衍生结构晶体、KH2PO4、NaKC4H4O6·4H2O(罗息盐)等，或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中，压电陶瓷材料可以包括钛酸钡、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)或其任意组合。在一些实施例中，压电层材料还可以为压电聚合物材料，例如聚偏氟乙烯(PVDF)等。
在一些实施例中，基体121和振膜122可以位于壳体110内，基体121与壳体110内壁固定连接，振膜122承载于基体121。空气振动可以经由传声器100的入声孔进入声电转换器内部，并带动振膜122振动。示例性的，在图14所示的实施例中，空气振动可以依次经过导声管1432和进声孔1421进入声电转换器的内部，引起振膜122振动，从而导致振膜122的振动单元发生形变。在一些实施例中，当振动单元发生形变时，声学换能单元的压电层受到振动单元的形变应力产生电势差(电压)，声学换能单元中分别位于压电层上表面和下表面的至少两个电极层(例如，第一电极层和第二电极层)可以采集该电势差从而将外部振动信号转化为电信号。仅作为示例性说明，本说明书实施例中描述的声电转换器120可以应用于耳机(例如，空气传导耳机)、眼镜、虚拟现实设备、头盔等，声电转换器120可以拾取振动信号(例如，空气振动)，并转换为电信号，实现声音的采集。需要注意的是，基体121不限于相对声电转换器120的壳体独立的结构，在一些实施例中，基体121还可以为声电转换器120的壳体的一部分。
声电转换器120接收外界振动信号(例如，空气振动信号)后，利用振膜122(包括声学换能单元和振动单元)将振动信号转换为电信号，通过后端电路(例如，专用集成电路150)处理后输出电信号。谐振也可以称为“共振”，声电转换器120在外部振动信号的作用下，当外力作用频率与系统固有振荡频率相同或很接近时，振幅急剧增大的现象称为谐振，产生谐振时的频率称“谐振频率”。如前述实施例所述，在本说明书中，声电转换器120的谐振频率可以称为第二谐振频率。声电转换器120具有固有频率。当外部振动信号的频率接近该固有频率时，振膜122会产生较大的振幅，从而输出较大的电信号。因此， 声电转换器120对外部振动的响应会表现为在固有频率附近产生共振峰。因此，声电转换器120的谐振频率在数值上与固有频率基本相等。在一些实施例中，声电转换器120的固有频率可以指振膜122的固有频率。
在一些实施例中，对于声电转换器120而言，其工作时可以等效为图2所示的质量-弹簧-阻尼系统模型在激振外力作用下做受迫振动，其振动规律符合质量-弹簧-阻尼系统模型的规律。该系统的运动可用式(1)的微分方程进行描述：
其中，M为系统的质量，R为系统的阻尼，K为系统的弹性系数，F为驱动力幅值，x为系统的位移，ω为驱动力圆频率。基于公式(1)求解稳态位移可得：
x＝x acos(ωt-θ) (2)
其中，
进一步的，基于公式(1)和公式(2)可以得到位移振幅比值(归一化)方程：
其中，f可以表示系统的频率，f 0表示系统的谐振频率，也即第二谐振频率f 2， Q M可以表示力学品质因素， 可以表示静态位移振幅(或称ω＝0时的位移振幅)。
在一些实施例中，在激振外力作用下，第二谐振频率的影响参数可以包括但不限于系统等效刚度、系统等效质量、系统等效相对阻尼系数(阻尼比)。在一些实施例中，系统等效刚度与声电转换器的系统上谐振频率呈正相关，系统等效质量与声电转换器的系统上的第二谐振频率呈负相关，系统等效相对阻尼系数(阻尼比)与声电转换器的系统上的第二谐振频率呈负相关。在一些实施例中，频率响应满足如下公式：
其中：f 2为声电转换器120的系统上的谐振频率，k为系统等效刚度，m为系统等效质量，ζ为系统等效相对阻尼系数(阻尼比)。
在一些实施例中，对于大部分声电转换器，特别是压电类声电转换器，其系统等效相对阻尼系数通常很小，系统的谐振频率主要受等效刚度和等效质量的影响。以图3和图4所示的声电转换器320为例，其振膜322为振动系统提供弹簧和阻尼作用以及质量作用。因此，振膜322主要影响系统等效刚度k，同时也影响系统等效质量m。以图10和图11所示的声电转换器1020为例，其振膜1022为振动系统提供弹簧和阻尼作用，质量元件1025提供质量作用。因此，振膜1022主要影响系统等效刚度k，同时也影响系统等效质量m；质量元件1025主要影响系统等效质量m，同时也影响系统等效刚度k。因此，谐振频率公式(4)可以简化为：
基于公式(5)可以得知，声电转换器120的谐振频率(即第二谐振频率f 2)与其内部元件(例如，振膜122)的等效刚度k和等效质量m有关，即，声电转换器120的第二谐振频率f 2与其内部元件的等效刚度k成正相关的关系，与其内部元件的等效质量m成负相关的关系。其中，等效刚度k可以为声电转换器120等效为质量-弹簧-阻尼系统模型后的刚度，等效质量m为声电转换器120等效为质量-弹簧-阻尼系统模型后的质量。在一些实施例中，为了调整声电转换器120的第二谐振频率f 2，可以对振膜122的等效刚度k和/或等效质量m进行调整。
在一些实施例中，可以通过选取不同的材料来制作下文中所述的振膜122以及质量元件(例如，图11的质量元件1025)等来调整声电转换器120的第二谐振频率f 2。在一些实施例中，可以通过设计声电转换器120的结构，例如，具有不同杨氏模量的振膜122的结构、开设通孔(例如，图9的通孔92211)的振膜122的结构、振膜122加质量元件的结构，可以调整声电转换器120的第二谐振频率f 2。在一些实施例中，可以通过设计不同部件的尺寸，例如，设计振膜122、质量元件等的长度、宽度、厚度等尺寸，可以调整声电转换器120的第二谐振频率f 2。
在一些实施例中，可以通过减小振膜122的等效刚度k来减小声电转换器120的第二谐振频率f 2。在一些实施例中，换能区域123可以包括第一区域1231和第二区域1232。其中，第一区域1231的杨氏模量大于第二区域1232的杨氏模量。在本实施例中，通过将振膜122分成具有不同杨氏模量的第一区域1231和第二区域1232，并且第二区域1232的杨氏模量相较于第一区域1231的杨氏模量较小，进而能够有效降低振膜122的等效刚度k，最终降低声电转换器120的第二谐振频率f 2。
在一些实施例中，第一区域1231和第二区域1232的形状可以包括矩形、圆形、梯形、三角形、 扇形等规则形状或不规则形状的其中一种或其组合。例如，在图3所示的实施例中，第一区域3231为圆形。又例如，第一区域1231的形状可以为圆环形。所述第一区域1231和第二区域1232的形状可以是指第一区域1231和第二区域1232沿振膜122的厚度方向投影的形状。
在一些实施例中，第一区域1231和第二区域1232的形状可以相同或不同。例如，第一区域1231和第二区域1232的形状可以均为圆环形。在另一示例中，如图3和图4所示，第一区域3231的形状可以为圆形，第二区域3232的形状可以为圆环形且第二区域3232环绕在第一区域3231的圆周。
在一些实施例中，第一区域1231和第二区域1232的等效刚度k直接影响声电转换器120的等效刚度k。第一区域1231和第二区域1232的等效刚度k与构成第一区域1231和第二区域1232的材料的杨氏模量呈正相关。因此需要对第一区域1231和第二区域1232的杨氏模量进行控制，以达到期望的第二谐振频率f 2。
在一些实施例中，可以通过改变制作的材料来改变第一区域1231和第二区域1232的杨氏模量。在一些实施例中，可以采用半导体材料制作第一区域，例如，硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，可以采用高分子材料制作第二区域1232。例如，聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、聚对二甲苯(Parylene)、水凝胶、各种光刻胶、以及各种胶水等，包括但不限于凝胶类、有机硅胶、丙烯酸类、聚氨酯类、橡胶类、环氧类、热熔类、光固化类等等。在一些实施例中，制作第二区域1232的材料可以为有机硅粘接类胶水、有机硅密封类胶水。
在一些实施例中，第一区域1231的杨氏模量的取值范围可以包括30GPa-400GPa。在一些实施例中，第一区域1231的杨氏模量的取值范围可以包括40GPa-300Gpa。在一些实施例中，第一区域1231的杨氏模量的取值范围可以包括50GPa-200GPa。在一些实施例中，第二区域1232的杨氏模量的取值范围可以包括50kPa-20GPa。在一些实施例中，第二区域1232的杨氏模量的取值范围可以包括75kPa-15GPa。在一些实施例中，第二区域1232的杨氏模量的取值范围可以包括100kPa-10GPa。
在本说明书实施例中，可以认为振膜122的每一处的厚度相同或近似相同。所述近似相同可以是指两处厚度之差不差过设定的厚度差阈值范围。例如，厚度差不超过振膜122厚度的1％、2％、5％等。在一些实施例中，可能会影响振膜122的等效刚度k的因素包括第一区域1231和第二区域1232的面积(即第一区域1231和第二区域1232沿振膜122的厚度方向的投影面积)，所以还需要对第一区域1231和第二区域1232的面积进行控制。在一些实施例中，第二区域1232的面积与第一区域1231的面积之比的取值范围可以包括5％-2000％。在一些实施例中，第二区域1232的面积与第一区域1231的面积之比的取值范围可以包括7.5％–1500％。在一些实施例中，第二区域1232的面积与第一区域1231的面积之比的取值范围可以包括10％–1000％。
在一些实施例中，振膜122可以包括第一振膜(例如，图8的第一振膜7221)和第二振膜(例如，图8的第二振膜7222)。第一振膜7221的周侧与基体721连接，第一振膜7221的换能区域723中开设有通孔72211。第二振膜7222设置在第一振膜7221的上表面并将通孔72211遮盖，所述第一振膜7221的杨氏模量大于第二振膜7222的杨氏模量。在一些情况下，通过设置第二振膜7222对通孔7221进行遮盖，可以有效保证声电转换器720的气密性。在一些情况下，可以通过更换不同杨氏模量的第二振膜7222来调节振膜722整体的等效刚度k，从而对声电转换器720的第二谐振频率f 2进行调节。
在一些实施例中，通孔的数量可以为一个、两个、三个或更多。例如，换能区域123的形状为圆形，通孔的数量可以为一个且设置在振膜122(例如，振膜122的换能区域123)的中心(即通孔的中心与振膜122的中心重合或近似重合)。又例如，在图7所示的实施例中，第一振膜7221上一共设置有十个通孔72211。
在一些实施例中，多个通孔可以按照一定规律或者随机设置在振膜122上(例如，换能区域123)。示例性的，在图7所示的实施例中，第一振膜7221的换能区域723的形状为圆形，十个通孔72211可以环绕第一振膜7221的中心设置，也可以理解为沿第一振膜7221的换能区域723的圆周间隔设置。在另一示例中，多个通孔可以排列成矩阵形式。再又一示例中，多个通孔可以排列成线状。
在一些实施例中，振膜122的等效刚度k与通孔的直径有关，例如，通孔的直径越大，则振膜122的刚度越小，通孔的直径越小，振膜122的刚度越大。基于上述原因，需要对通孔的直径进行控制。在一些实施例中，通孔的直径的取值范围可以包括10um-400um。在一些实施例中，通孔的直径的取值范围可以包括15um–300um。在一些实施例中，通孔的直径的取值范围可以包括20um–200um。在本实施例中，可以通过调节通孔的孔径来调整振膜122的等效刚度k，达到期望的声电转换器120的第二谐振频率f 2的目的。
在一些实施例中，第二振膜可以仅对通孔进行遮盖。例如，在图7和图8所示的实施例中，第二振膜7222的形状为圆环形，当第二振膜7222设置在第一振膜7221的上表面时刚好可以覆盖十个通孔72211。在另一些实施例中，第二振膜可以覆盖整个第一振膜的上表面。例如，在图9所示的实施例中，第一振膜9221和第二振膜9222均为矩形且第二振膜9222与第一振膜9221的长度、宽度相同或近似相 同。这里所说的近似相同可以是指长度差、宽度不超过设定的阈值。例如，长度差不超过第一振膜9221的长度的1％、2％、3％、5％。
在一些实施例中，第一振膜和第二振膜的杨氏模量与声电转换器120的等效刚度k呈正相关，因此需要对第一振膜和第二振膜的杨氏模量进行控制，以达到期望的第二谐振频率f 2。在一些实施例中，第一振膜的杨氏模量的取值范围可以包括20GPa-500GPa。在一些实施例中，第一振膜的杨氏模量的取值范围可以包括30GPa-300GPa。在一些实施例中，第一振膜的杨氏模量的取值范围可以包括50GPa-200GPa。在一些实施例中，第二振膜的杨氏模量的取值范围可以包括40kPa-40GPa。在一些实施例中，第二振膜的杨氏模量的取值范围可以包括60kPa-20GPa。在一些实施例中，第二振膜的杨氏模量的取值范围可以包括100kPa-10GPa。
在一些实施例中，第一振膜和第二振膜整体的等效刚度k与第一振膜和第二振膜的厚度有关，因此需要将第一振膜和第二振膜的厚度控制在一定范围内。在一些实施例中，第一振膜的厚度与第二振膜的厚度之比的取值范围可以包括0.5-100。在一些实施例中，第一振膜的厚度与第二振膜的厚度之比的取值范围可以包括0.75-75。在一些实施例中，第一振膜的厚度与第二振膜的厚度之比的取值范围可以包括1-50。在一些实施例中，第一振膜的厚度的取值范围可以包括200nm-10um。在一些实施例中，第一振膜的厚度的取值范围可以包括300nm-5um。在一些实施例中，第一振膜的厚度的取值范围可以包括500nm-2um。在一些实施例中，第二振膜的厚度的取值范围可以包括200nm–100um。在一些实施例中，第二振膜的厚度的取值范围可以包括300nm–75um。在一些实施例中，第二振膜的厚度的取值范围可以包括500nm–50um。
在一些实施例中，第二振膜可以不是必须的，可以通过其他杨氏模量低于第一振膜的杨氏模量的材料制作的构件(片状构件、块状构件等)对通孔进行遮盖，同样能够在保证气密性的同时降低振膜122整体的等效刚度k。
在一些实施例中，声电转换器120可以包括与振膜122连接的质量元件(例如，图10和图11的质量元件1025)。在一些情况下，通过质量元件的设计，使得声电转换器120构成的谐振系统中的质量变化贡献大于刚度贡献，增加声电转换器120的等效质量m，降低声电转换器120的第二谐振频率f 2。
在一些实施例中，质量元件可以与振膜122连接，并且质量元件在振膜122的振动方向(即垂直于振膜122平面的方向)上。在一些实施例中，质量元件的投影可以位于振膜122的投影内。在一些实施例中，质量元件可以设置在振膜122的上表面或者下表面。如图11和图12所示，质量元件1025和质量元件1125分别设置在振膜1022的下表面和振膜1122的上表面。在一些实施例中，振膜122的中心位置至少设置有一个质量元件。中心位置指的是与振膜122边缘之间的距离大于或等于预设距离的位置。在一些实施例中，质量元件的中心线与振膜122中心线之间的距离大于或等于质量元件中心线与振膜122的边缘之间的距离。
在一些实施例中，质量元件的数量可以是一个、两个或两个以上。示例性的，在图10-图13所示的实施例中，质量元件的数量均为一个。在一些替代性实施例中，质量元件的数量可以为两个及以上。在质量元件为两个或两个以上时，各个质量元件的形状、大小和/或材质可以相同，也可以不同。在一些实施例中，为防止非平滑的曲线过度导致角点处应力过于集中，因此，本说明书实施例选择振膜122在沿振膜122厚度方向上的投影为圆形。
在一些实施例中，质量元件可以是任意便于制作的构件，包括但不限于柱状构件、块状构件、条状构件、杆状构件、片状构件、球状构件等。在一些具体实施例中，质量元件可以是配重块。配重块可以具有不同的规格，以便于进行更换提供不同的质量。在一些实施例中，配重块沿垂直于振膜122振动方向上的投影形状可以包括但不限于三角形、矩形、梯形、倒梯形、圆形等。示例性的，在图10-图13所示的实施例中，配重块沿垂直于振膜122振动方向上的投影形状可以为圆形。
在一些实施例中，当声电转换器120接收空气振动信号时，质量元件可以响应于空气振动信号进行振动。在一些实施例中，当声电转换器120应用于振动传感器或传声器(例如，传声器100)时，质量元件的材料密度对振动传感器或传声器的频率响应曲线的谐振峰和灵敏度有较大影响。例如，在同等体积的情况下，质量元件的密度越大，其质量越大，振动传感器或传声器的谐振峰就越向低频移动，使振动传感器或传声装置的低频灵敏度上升。在一些实施例中，质量元件的材料可以为密度大于一定密度阈值(例如，6g/cm 3)的材料。在一些实施例中，质量元件的材料密度的取值范围可以包括6g/cm 3-20g/cm 3。在一些实施例中，质量元件的材料密度的取值范围可以包括6g/cm 3–15g/cm 3。在一些实施例中，质量元件的材料密度的取值范围可以包括6g/cm 3–10g/cm 3。在一些实施例中，质量元件的材料密度的取值范围可以包括6g/cm 3–8g/cm 3。在一些实施例中，质量元件的材质可以是金属材料或非金属材料。示例性的金属材料可以包括但不限于钢材(例如，不锈钢、碳素钢等)、轻质合金(例如，铝合金、铍铜、镁合金、钛合金等)等，或其任意组合。示例性的非金属材料可以包括但不限于聚氨酯发泡材料、玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、硅、氧化硅、氮化硅等。
类似的，质量元件的尺寸可能会影响声电转换器120的体积以及性能，也同样需要进行控制。为了方便描述，本说明书的质量元件可以为圆柱状构件。在一些实施例中，振膜122半径与质量元件半径之比的取值范围可以包括0.8-10。在一些实施例中，振膜122半径与质量元件半径之比的取值范围可以包括1-7.5。在一些实施例中，振膜122半径与质量元件半径之比的取值范围可以包括1.2-5。在一些实施例中，振膜122半径的取值范围可以包括100um-2500um。在一些实施例中，振膜122半径的取值范围可以包括200um-2000um。在一些实施例中，振膜122半径的取值范围可以包括300um-1500um。在一些实施例中，质量元件半径的取值范围可以包括10um-3125um。在一些实施例中，质量元件半径的取值范围可以包括27um-2000um。在一些实施例中，质量元件半径的取值范围可以包括60um-1250um。
在一些实施例中，质量元件可以与前述实施例中的包括第一区域1231和第二区域1232的振膜122相结合。例如，振膜122的换能区域123包括第一区域1231和第二区域1232，质量元件可以设置在第一区域1231和/或第二区域1232中。在一些情况下，将换能区域123设置为具有不同杨氏模量的第一区域1231和第二区域1232以及在第一区域1231和/或第二区域1232中设置质量元件可以在调整声电转换器的等效刚度k和等效质量m的同时提高第二谐振频率f 2的降低幅度。在一些实施例中，质量元件可以与前述实施例中的开设有通孔的振膜122相结合。例如，振膜122包括开设有通孔的第一振膜和设置在第一振膜上表面且遮盖第一振膜上表面的第二振膜，质量元件可以设置在第一振膜的下表面和/或设置在第二振膜远离第一振膜的一侧。
在一些实施例中，声电转换器120可以应用于振动传感器或者传声器(例如，传声器100)中。示例性的，声电转换器120可以应用于麦克风中，通过其换能区域123将接收到的声音信号转换为电信号。在一些实施例中，麦克风可以包括电容式麦克风、压电式麦克风、压阻式麦克风等。在一些实施例中，声电转换器120还可以应用于电容式麦克风中。此时的声电转换器120还包括背极板124，背极板124的周侧嵌设于基体121中且与振膜122形成的夹角角度在预设角度范围内。在一些实施例中，预设角度范围的取值范围可以包括0度-5度。在一些实施例中，预设角度范围的取值范围可以包括0度-2度。在一些实施例中，背极板124与振膜122可以相互平行。振膜122和背极板124形成平行板电容器结构。当振膜122感受到外部的音频声压信号后，振膜122与背极板124之间的距离改变，改变电容容量以及电压，再通过专用集成电路150将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。
在一些实施例中，声学结构130可以包括声学腔体131和导声管132。在一些实施例中，声学结构130可以通过导声管132与传声器100的外部连通。在一些实施例中，导声管132可以设置在构成声学腔体131的腔体壁上。示例性的，以图14所示的传声器1400为例进行说明，例如，导声管1432可以设置在腔体壁1411上。又例如，导声管1432的第一端可以位于构成声学腔体1431的腔体壁(例如，腔体壁1411)上，导声管1432的第二端可以延伸至壳体1410的外部。再例如，导声管1432的第一端可以位于构成声学腔体1431的腔体壁(例如，腔体壁1411)上，导声管1432的第二端可以延伸至声学腔体1431中。外部声音信号可以通过导声管1432传至声学腔体1431。
在一些实施例中，导声管132的尺寸、形状、位置等参数可以根据实际需要设置，例如，期望的声学结构130的谐振频率(也可以称为第一谐振频率)。导声管132的形状可以包括长方体、圆柱体、多棱柱体等规则和/或不规则形状。在一些实施例中，导声管132的结构可以是变直径结构。例如，导声管132的一个或多个侧壁可以与导声管132的中心轴形成一定的倾斜角，使得导声管132第一端的管径与第二端的管径不同。
在一些实施例中，声学结构130可以具有第一谐振频率，即声音信号中第一谐振频率的频率成分会在声学结构130内产生共振，从而增大该频率成分传递到声电转换器120的音量。因此，声学结构130的设置可以使得传声器100的频率响应曲线在第一谐振频率处生成谐振峰，从而可以在包含第一谐振频率的一定频段内提高传声器100的灵敏度。在一些实施例中，第一谐振频率与声学结构130的结构参数有关。在一些实施例中，声学结构130的结构参数可以包括但不限于导声管132的形状、导声管132的尺寸、声学腔体131的尺寸、导声管132或声学腔体131的声阻(如果有的话)、导声管132的侧壁的内表面的粗糙度、导声管132中吸声材料(如果有的话)的厚度、声学腔体131内壁的刚度等或其组合。在一些实施例中，通过设置声学结构130的结构参数，可以使得经过声学结构130调节后的声音信号在转化为电信号后在第一谐振频率处具有谐振峰。
在一些实施例中，当声波在声学结构130中传播时，若导声管132的半径较粗或者声波的频率较低，则可以认为声波在声学结构130中传播时不存在声阻抗，因而不存在热损耗。然而，在另一些实施例中，当导声管132的半径较小或者声波的频率较高时，导声管132的管壁对媒质质点(例如，声音在空气中传播，空气就是声音的介质，而空气中的某一点即为媒质质点)的运动产生影响，这种影响会引起声波传递过程中的热损耗。
在一些实施例中，当导声管132的半径的取值范围在0.005mm-0.5mm之间时，可以称符合这 种条件半径的导声管132为微孔管。声波在微孔管中传播时的声阻抗较大，其声阻抗可以通过以下公式计算得到：
其中，Z a为声阻抗；a为导声管132的半径；η为流体的切变粘滞系数；ρ 0为媒质密度；l为导声管132的长度；j为复数；K为人为定义量。在一些实施例中，人为定义量K可以通过下述公式计算得到：
其中，ω为声波的角频率。
在一些实施例中，根据公式(6)和公式(7)可以得知，当导声管132为微孔管时，其声阻抗中的声阻与导声管132的半径的四次方成反比，声抗与导声管132的半径的二次方成反比。其中，声阻抗整体随着导声管132的半径的减小，声阻抗以指数形式增加。同时声阻抗还与导声管132的长度成线性反比关系。
基于上述原因，在一些实施例中，可以通过增加导声管132的长度和/或增加导声管132的半径来减小声波在传播过程中的热损耗，实现声学结构130对声音信号的灵敏度大幅提升的目的。
在一些实施例中，导声管132沿其长度方向的横截面形状可以包括但不限于圆形、矩形、三角形、梯形等。在本说明书具体实施例中，导声管132的横截面形状可以为圆形。
在一些实施例中，导声管132的内径的取值范围可以包括0.1mm-3mm。所示内径是指导声管132的直径。在一些实施例中，导声管132的内径的取值范围可以包括0.2mm-2mm。在一些实施例中，导声管132的内径的取值范围可以包括0.3mm-1mm。
在一些实施例中，导声管132的长度的取值范围可以包括1mm-4mm。在一些实施例中，导声管132的长度的取值范围可以包括1mm-3mm。在一些实施例中，导声管132的长度的取值范围可以包括1mm-2mm。在一些实施例中，导声管132的长度的取值范围可以包括1mm-1.5mm。
在一些实施例中，导声管132的内径与导声管132的长度之比不大于1.5。在一些实施例中，导声管132的内径与导声管132的长度之比不大于1.2。在一些实施例中，导声管132的内径与导声管132的长度之比不大于1。在一些实施例中，导声管132的内径与导声管132的长度之比不大于0.5。
在一些实施例中，声学腔体131沿其厚度方向上的横截面形状可以包括但不限于圆形、矩形、梯形、三角形、多边形等。在本说明书实施例中，声学腔体131的形状可以为圆形或方形。
在一些实施例中，声学腔体131的内径和厚度也会对声学结构130的性能产生影响。
在一些实施例中，声学腔体131的等效(体积等效)内径的取值范围包括1mm-6mm。所述等效内径可以是指与该声学腔体的腔体体积相同的，且沿其厚度方向的横截面形状为圆形的声学腔体的内径。在一些实施例中，声学腔体131的等效内径的取值范围包括1mm-5mm。在一些实施例中，声学腔体131的等效内径的取值范围包括1mm-4mm。在一些实施例中，声学腔体131的等效内径的取值范围包括1mm-3mm。
在一些实施例中，声学腔体131的厚度的取值范围包括1mm-4mm。在一些实施例中，声学腔体131的厚度的取值范围包括1mm-3mm。在一些实施例中，声学腔体131的厚度的取值范围包括1mm-2mm。在一些实施例中，声学腔体131的厚度的取值范围包括1mm-1.5mm。
在一些实施例中，声学腔体131的等效内径与声学腔体131的厚度之比大于或等于1。在一些实施例中，声学腔体131的等效内径与声学腔体131的厚度之比大于或等于1.5。在一些实施例中，声学腔体131的等效内径与声学腔体131的厚度之比大于或等于2。
在一些实施例中，声学结构130的第一谐振频率可以与声电转换器120的第二谐振频率(例如，第二谐振频率f 2)相同或不同。例如，第一谐振频率可以小于第二谐振频率。在这种情况下，通过设置声学结构130引入的第一谐振频率可以在相对较低的频率范围内提高传声器100的灵敏度。又例如，第一谐振频率可以大于第二谐振频率。在这种情况下，通过设置声学结构130引入的第一谐振频率可以在相对较高的频率范围内提高传声器100的灵敏度。又例如，第一谐振频率与第二谐振频率差值的绝对值不大于频率阈值。在一些实施例中，频率阈值可以根据实际需要进行设置。例如，频率阈值可以为1000Hz、500Hz、200Hz、100Hz等。在这种情况下，可以使得传声器100在第一谐振频率和第二谐振频率处的谐振峰得到提高，进而可以利用一个传声器100实现两个高Q值(Q值为品质因子)的谐振峰输出。再例如，第一谐振频率可以等于第二谐振频率。在这种情况下，传声器100在第一谐振频率/第二谐振频率处可以产生两次谐振，从而可以提高传声器100在谐振峰处的灵敏度，使得传声器100产生的电信号具有更高Q值的谐振峰。关于第一谐振频率和第二谐振频率的细节可以参见图16和图17及其相关描述。
在一些实施例中，传声器100可以包括多个声学结构130，多个声学结构130可以并联、串联或其组合设置。在一些实施例中，传声器100中的多个声学结构130可以具有相同或不同的第一谐振频率。 当传声器100中的多个声学结构130具有相同的第一谐振频率时，通过在传声器100中设置声学结构130可以提高传声器100在第一谐振频率处的Q值和灵敏度。当传声器100中的多个声学结构130具有不同的第一谐振频率时，通过在传声器00中设置声学结构130可以提高传声器100在较宽的频率范围的灵敏度。
专用集成电路150可以从声电转换器120获取电信号并进行信号处理。在一些实施例中，专用集成电路150可以通过导线(例如金线、铜线、铝线等)与声电转换器120直接连接。在一些实施例中，所述信号处理可以包括调频处理、调幅处理、滤波处理、降噪处理等。
关于上述传声器100的描述仅是出于阐述的目的，并不旨在限制本说明书的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本说明书的描述，做出各种各样的变化和修改。这些变化和修改仍在本说明书的保护范围内。
图3是根据本说明书的一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；图4是图3所示A-A截面示意图。如图3和图4所示，声电转换器320可以包括基体321和振膜322，振膜322的周侧与基体321通过物理方式进行连接，包括但不限于粘接、焊接、铆接、螺钉连接、一体成型等。
在一些实施例中，基体321可以为具有一中空腔体的框架结构，振膜322的周侧与该中空腔体的侧壁连接。例如，在图4中，基体321为具有一圆柱形中空腔体的矩形框架，振膜322为矩形膜状结构，振膜322的周侧与矩形框架连接。在一些实施例中，振膜322与基体321可以限定出换能区域323。如图4所示，振膜322未与基体321连接的部分，即位于中空腔体内的部分振膜322可以作为换能区域323，该换能区域323的形状为圆形。
在一些实施例中，换能区域323包括第一区域3231和第二区域3232。其中，第一区域3231的形状为圆形，第二区域3232的形状为圆环形，且第二区域3232环绕在第一区域3231的周侧。在一些实施例中，第一区域3231的杨氏模量大于第二区域3232的杨氏模量。第一区域3231和第二区域3232的杨氏模量的取值范围可以参见本说明书其他实施例的描述。
图5是根据本说明书的另一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；图6是图5所示B-B截面示意图。如图5和图6所示，声电转换器520可以包括基体521、振膜522以及背极板524。
图5和图6所示的声电转换器520中的基体521可以与图3和4所示的声电转换器中320的基体321相同或相似。例如，声电转换器520中的基体521、第一区域5231与声电转换器中320的基体321、第一区域3231相同或相似。不同的是，声电转换器320可以应用于压电式麦克风或者压阻式麦克风中。而声电转换器520还包括背极板524，因此声电转换器520可以应用于电容式麦克风。所述背极板524的周侧嵌设在基体521框架中，且背极板524位于靠近振膜522的下表面的一侧。
此外，在一些实施例中，声电转换器520的振膜522与基体521限定出换能区域523(换能区域523是振膜522的一部分)。换能区域523可以包括第一区域5231和第二区域5232。第一区域5231与图4中的第一区域5231相同或相似。第二区域5232还可以包括第三子区域52321和第四子区域52322。第三子区域52321和第四子区域52322分别具有不同的杨氏模量。在一些实施例中，第三子区域52321的杨氏模量可以大于第四子区域52322的杨氏模量。在一些实施例中，第一区域5231为圆形，第二区域5232为圆环形。第三子区域52321和第四子区域52322的形状均为扇环形，且第三子区域52321和第四子区域52322的数量均为两个，第三子区域52321和第四子区域52322相互间隔连接形成圆环形的第二区域5232。
图7是根据本说明书的又一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；图8是图7所示C-C截面示意图；图9是根据本说明书的一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图。如图7和图8所示，声电转换器720可以包括基体721和与基体721连接的振膜722。
图7和图8所示的声电转换器720中的基体721可以与图3和4所示的声电转换器中的基体321相同或相似。不同的是，声电转换器720的振膜722包括第一振膜7221和第二振膜7222。第一振膜7221的杨氏模量大于第二振膜7222的杨氏模量。第一振膜7221上开设有通孔72211，第二振膜7222设置在第一振膜7221的上表面且将通孔72211遮盖。在一些情况下，在杨氏模量较大的第一振膜7221上开设通孔72211可以降低第一振膜7221的刚度，从而减小声电转换器720的等效刚度，减小声电转换器720的第二谐振频率。此外，在一些情况下，利用杨氏模量较小的第二振膜7222对通孔72211进行遮盖，可以保证声电转换器720的气密性以及协助调解声电转换器720的第二谐振频率。
在一些实施例中，第一振膜7221的换能区域723的形状为圆形，通孔72211的数量为十个，十个通孔72211环绕第一振膜7221的中心设置，也可以理解为环绕换能区域723的圆周设置。在一些实施例中，所有通孔72211的孔径可以相同或不同。在本实施例中，所有通孔72211的孔径相同。在一些实施例中，第二振膜7222可以为圆环形，圆环形的第二振膜7222可以设置在第一振膜7221上以同时遮盖所有通孔7221。
在另一些实施例中，第二振膜可以覆盖整个第一振膜的上表面。图9示出了振膜921的另一种设 置形式。在一些实施例中，声电转换器920可以包括基体921和与基体921连接的振膜922。
图9所示的声电转换器720中的基体921、第一振膜9221以及设置在第一振膜9221上的换能区域923和通孔92211可以与图7和图8所示的声电转换器中的基体721、第一振膜7221、换能区域723、通孔72211相同或相似。不同的是，声电转换器920的第一振膜9221和第二振膜9222均为矩形且第二振膜9222与第一振膜9221的长度、宽度相同或近似相同，以使得第二振膜9222可以覆盖整个第一振膜9221的上表面。在一些实施例中，第一振膜9221和第二振膜9222可以通过物理方式进行连接。连接的方式包括但不限于焊接、粘接、铆接、一体成型等。
图10是根据本说明书的再一些实施例所示的示例性声电转换器的示意图；图11是图10所示D-D截面示意图；图12是根据本说明书的另一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图。如图10和图11所示，声电转换器1020可以包括基体1021、振膜1022和质量元件1025(例如，配重块)。振膜1022的周侧与基体1021连接，并与基体1021形成换能区域1023。质量元件1025设置在基体1021的换能区域1023中。在一些情况下，通过在振膜1022上设置质量元件1025来提高声电转换器1020的等效质量，可以有效降低声电转换器1020的谐振频率。在一些情况下，通过更换不同重量的质量元件1025，可以对声电转换器1020的等效质量进行调节，使声电转换器1020的谐振频率达到目标频率。
如图10和图11所示，基体1021与振膜1022限定出的换能区域1023的形状为圆形。质量元件1025沿振膜1022的厚度方向的投影形状也为圆形，且两者的圆心重合。在一些实施例中，质量元件1025可以设置在振膜1022的上表面或者下表面。例如，在图10和图11所示的实施例中，质量元件1025设置在振膜1022的下表面。又例如，在图12所示的实施例中，质量元件1225设置在振膜1222的上表面。在一些实施例中，质量元件1025和振膜1022可以通过物理方式进行连接，包括但不限于粘接、焊接、铆接、螺钉连接、一体成型等。
图10-图12所示的声电转换器(声电转换器1020、1220)可以与图3和4所示的声电转换器320相同或相似。例如，声电转换器(图10和11所示的声电转换器1020、图12所示的1220)的基体(图10和图11所示的基体1021、图12所示的基体1221)、振膜(图10和图11所示的振膜1022、图12所示的振膜1222)等可以与声电转换器320中的基体321、振膜322等分别相同或类似，此处不再赘述。不同的是，由振膜与基体限定的换能区域(图10和图11所示的换能区域1023、图12所示的换能区域1223)并没有区分出第一区域(如图3和图4所示的第一区域3231)以及第二区域(如图3和图4所示的第二区域3232)。
图13是根据本说明书的又一些实施例所示的示例性声电转换器的截面示意图。如图13所示，声电转换器1320可以包括基体1321、振膜1322、质量元件1325以及背极板1324。振膜1322的周侧与基体1321连接，并与基体1321形成换能区域1323。质量元件1325设置在基体1321的换能区域1323中。图13所示的声电转换器1320中的基体1321可以与图12所示的声电转换器1220中的基体1221相同或相似。例如，声电转换器1320的基体1321、振膜1322、质量元件1325等可以与声电转换器1220中的基体1221、振膜1222、质量元件1225等分别相同或类似，此处不再赘述。不同的是，声电转换器1220可以应用于压电式麦克风或者压阻式麦克风中。而声电转换器1320声电转换器1320还包括背极板1324，因此可以应用于电容式麦克风。所述背极板1324的周侧嵌设在基体1321框架中，背极板1324的周侧嵌设在基体1321中且设置在靠近振膜1322下表面的一侧。
图14是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图。如图14所示，传声器1400可以包括壳体1410、板体1412、声学结构1430、声电转换器1420以及专用集成电路1450。
其中，板体1412的周侧与壳体1410的内壁连接，将壳体1410形成的腔体分割成声学腔体1431和第一腔体1440。声电转换器1420与专用集成电路1450连接并且均容纳在第一腔体1440中。此外，在板体1412上还开设有进声孔1421，进声孔1421可以声学连通声学腔体1431和声电转换器1420，并将经过声学结构1430调节后的声音信号传递至声电转换器1420，声电转换器1420可以拾取该声音信号并转换为电信号。
声学腔体1431可以作为声学结构1430的一部分。如图14所示，声学腔体1431和第一腔体1440分别位于板体1412的两侧。其中，腔体壁1411、一部分壳体1410以及板体1412围合成声学腔体1431。此外，腔体壁1411上还开设有导声管1432，导声管1432可以将声学腔体1431与传声器1400的外部声学连通。外部声音信号可以通过导声管1432传至声学腔体1431。
图15是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图。如图15所示，传声器1500可以包括壳体1510、声学结构1530、声电转换器1520以及专用集成电路1550。
图15所示的传声器1500中的一个或多个元件可以与图14所示的传声器1400中的一个或多个元件相同或类似。例如，传声器1500中的壳体1510、声电转换器1520、声学结构1530、导声管1532、专用集成电路1550等可以与传声器1400中的壳体1410、声电转换器1420、声学结构1430、导声管1432、专用集成电路1450等分别相同或类似。与传声器1400不同的是，传声器1500的声电转换器1520 和/或专用集成电路1550可以位于声学结构1530的声学腔体1531中。
在一些实施例中，声学结构1530可以与声电转换器1520直接声学连通。声学结构1530和声电转换器1520直接声学连通可以理解为：声电转换器1520可以包括“前腔”和“后腔”，“前腔”或“后腔”中的声音信号可以引起声电转换器1520的一个或多个参数的变化。示例性的，在图14所示的传声器1400中，声音信号经过声学结构1430(例如，导声管1432和声学腔体1431)，再通过声电转换器1420的进声孔1421传到声电转换器1420的“后腔”，引起声电转换器1420的一个或多个参数的变化。在另一示例中，如图15所示的传声器1500中，可以认为壳体1510形成的第一腔体1540与声学结构1530的声学腔体1531重合，声电转换器1520的“前腔”与声学结构的声学腔体1531重合，声音信号经过声学结构1530后直接引起声电转换器1520的一个或多个参数的变化。
图16是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。如图16所示，频率响应曲线1610为声电转换器(例如，声电转换器1420)的频率响应曲线，频率响应曲线1620为声学结构(例如，声学结构1430)的频率响应曲线，频率响应曲线1630为传声器(例如，传声器1400)的频率响应曲线。在频率f 2处，声电转换器与其接收到的声音信号发生共振，使得包含频率f 2的频段信号放大，频率响应曲线1610在频率f 2处具有谐振峰，则频率f 2可以称为声电转换器的谐振频率(即第二谐振频率)。在频率f 1处，声学结构与接收到的声音信号发生共振，使得包含频率f 1的频段信号放大，频率响应曲线1620在频率f 1具有谐振峰，则频率f 1可以称为声学结构的谐振频率(即第一谐振频率)。
在一些实施例中，需要控制第一谐振频率和/或第二谐振频率的范围，以便于可以在人声的频率范围内对用户发出的声音信号进行接收。在一些实施例中，第一谐振频率和/或第二谐振频率的范围可以为10Hz-20000Hz。在一些实施例中，第一谐振频率和/或第二谐振频率的范围可以为20Hz-20000Hz。在一些实施例中，第一谐振频率和/或第二谐振频率的范围可以为50Hz-20000Hz。在一些实施例中，第一谐振频率和/或第二谐振频率的范围可以为100Hz-12000Hz。
在一些实施例中，第一谐振频率可以与声学结构的结构参数有关。声学结构的谐振频率可以表示为公式(8)：
其中，f表示声学结构的谐振频率，c 0表示空气中的声速，S表示导声管的横截面积，l表示导声管的长度，V表示声学腔体的体积。
根据公式(8)可知，声学结构的谐振频率与声学结构中导声管的横截面积、导声管的长度以及声学腔体的体积有关。示例性的，声学结构的谐振频率与导声管的横截面积成正相关，与导声管的长度和/或声学腔体的体积成负相关。在一些实施例中，可以通过设置声学结构的结构参数，例如，导声管的形状、导声管的尺寸、声学腔体的体积等或其组合，调整声学结构的谐振频率。例如，在导声管的长度和声学腔体的体积不变的情况下，可以通过减小导声管的孔径，以减小导声管的横截面积，从而降低声学结构的谐振频率。又例如，在导声管的横截面积和导声管的长度不变的情况下，可以通过减小声学腔体的体积，提高声学结构的谐振频率。再例如，在导声管的横截面积和长度不变的情况下，可以通过增大声学腔体的体积，降低声学结构的谐振频率。
在一些实施例中，声电转换器的谐振频率可以与声电转换器的结构参数有关。声电转换器的结构参数可以包括声电转换器的类型、声电转换器的材料、声电转换器的尺寸、声电转换器的排布方式等或其组合。仅作为示例，以声电转换器为长方体悬臂梁结构为例进行说明。在一些实施例中，在其他参数(例如，宽度，厚度、材料)相同的情况下，声电转换器的谐振频率与悬臂梁结构的长度呈负相关。
在一些实施例中，可以通过调整声电转换器和/或声学结构的结构参数，调节声电转换器的谐振频率和/或声学结构的谐振频率，从而获取声电转换器和/或声学结构理想的谐振频率，进而获取传声器理想的频率响应曲线。
在一些实施例中，为了提高传声器在第一谐振频率f 1和/或第二谐振频率f 2处对声音信号的响应的灵敏度，可以设置声学结构的结构参数，使得第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以不大于设定的阈值。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以不大于1000Hz。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以小于1000Hz。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以小于800Hz。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值的范围可以在100Hz-200Hz之间。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值的范围可以在0Hz-100Hz之间。在一些实施例中，第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以为0，即第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的相同。在一些实施例中，通过设置声学结构和/或声电转换器的结构参数可以使得第一谐振频率f 1和第二谐振频率f 2差值的绝对值相对较小。在这种情况下，声音信号在第一谐振频率f 1处与声音信号产生共振，包含第一谐振频率f 1的一定频段内的频率成分被放大。声电转换器在第二谐振频率f 2处与声音信号产生共振，使得包含第二谐振频率f 2的 一定频段内的信号被放大，由于声学结构的第一谐振频率f 1与声电转换器的第二谐振频率f 2的差值的绝对值相对较小(例如，小于1000Hz)，使得第一谐振频率f 1附近的频率成分和/或第二谐振频率f 2附近的频率成分可以被“放大”，从而可以在不增加传声器体积的前提下，使得传声器具有两个高Q值的谐振峰，例如，图16中的谐振峰1631和谐振峰1632。在一些实施例中，传声器在第一谐振频率f 1处的灵敏度可以大于声电转换器在第一谐频率f 1处的灵敏度，如图16中所示，两者的差值可以用△V1表示。在一些实施例中，传声器在第二谐振频率f 2处的灵敏度可以大于声电转换器在第二谐振频率f 2处的灵敏度，如图16所示，两者的差值可以用△V2表示。
在一些实施例中，可以通过设置声学结构和/或声电转换器的结构参数使得第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2相等，也即第一谐振频率f 1与第二谐振频率f 2的差值的绝对值为0Hz。为描述方便，本实施例以图17为例进行说明。图17是根据本说明书一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。如图17所示，频率响应曲线1710为声电转换器(例如，声电转换器1420)的频率响应曲线，频率响应曲线1720为设置有声学结构(例如，声学结构1430)的传声器(例如，传声器1400)的频率响应曲线。在一些实施例中，声音信号在第一谐振频率f 1处与声音信号产生共振，包含第一谐振频率f 1的一定频段内的频率成分被放大。声电转换器在第二谐振频率f 2处与声音信号产生共振，使得包含第二谐振频率f 2的一定频段内的信号被放大，由于声学结构的第一谐振频率f 1与声电转换器的第二谐振频率f 2相等，使得第一谐振频率f 1附近的频率成分和/或第二谐振频率f 2附近的频率成分可以被两次“放大”，从而可以在不增加传声器体积的前提下，提高传声器在第一谐振频率f 1/第二谐振频率f 2附近的灵敏度和Q值。如图17所示，传声器在第一谐振频率f 1/第二谐振频率f 2处的灵敏度的提升值可以用△V3表示。
在一些实施例中，通过在传声器中设置声学结构，相比于声电转换器的灵敏度，可以使得传声器在不同谐振频率范围内的灵敏度提高5dBV-60dBV。在一些实施例中，通过在传声器中设置声学结构，可以使得传声器在不同谐振频段范围内的灵敏度提高10dBV-40dBV。在一些实施例中，传声器在不同的谐振频率范围内的灵敏度的增加量可以不同。例如，谐振频率越高，传声器在对应频段范围的灵敏度的增加量越大。在一些实施例中，传声器的灵敏度的增加量可以用频率范围内灵敏度的斜率变化来表示。在一些实施例中，传声器在不同谐振频率范围内的灵敏度的斜率变化范围可以位于0.0005dBV/Hz-0.05dBV/Hz。在一些实施例中，传声器在不同谐振频率范围内的灵敏度的斜率变化范围可以位于0.001dBV/Hz-0.03dBV/Hz。在一些实施例中，传声器在不同谐振频率范围内的灵敏度的斜率变化范围可以位于0.002dBV/Hz-0.04dBV/Hz。
图18是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图。如图18所示，传声器1800可以包括壳体1810、至少一个声电转换器1820、进声孔1821、声学结构1830、第一腔体1840、专用集成电路1850、第二声学结构1870。
传声器1800中的一个或多个组件可以与图14所示的传声器1400中的一个或多个组件相同或相似。例如，传声器1800中壳体1810、第一板体1812、至少一个声电转换器1820、进声孔1821、声学结构1830以及第一腔体1840等可以与传声器1400中的壳体1410、板体1412、至少一个声电转换器1420、进声孔1421、声学结构1430、第一腔体1440、专用集成电路1450等分别相同或相似。传声器1800与传声器1400的区别之处在于，传声器1800还可以包括第二声学结构1870。
在一些实施例中，传声器1800可以包括第一板体1812和第二板体1813。第一板体1812和第二板体1813由上至下依次设置于壳体1810形成的腔体中。第一板体1812和第二板体1813的周侧可以与壳体1810的内壁连接，从而将壳体1810形成的腔体分为第一腔体1840、声学腔体1831以及第二声学腔体1871。具体地，第一板体1812和壳体1810的至少一部分可以构成第一腔体1840，第一腔体1840可以用于容纳传声器1800的至少部分结构(例如，至少一个声电转换器1820、专用集成电路1850等)。第一板体1812、第二板体1813以及壳体1810的至少一部分可以限定或形成声学腔体1831，声学腔体1831作为声学结构1830的部分结构。第二板体1813以及壳体1810的至少一部分可以限定或形成第二声学腔体1871，第二声学腔体1871作为第二声学结构1870的部分结构。
在一些实施例中，第二声学结构1870可以与声学结构1830串联、并联或以其他合适的方式设置。如图18所示，第二声学结构1870可以与声学结构1830串联设置。第二声学结构1870和声学结构1830串联设置指的是第二声学结构1870的第二声学腔体1871可以通过声学结构1830的导声管1832与声学结构1830的声学腔体1831声学连通。在一些实施例中，声学结构1830的导声管1832可以位于第二板体1813上，声学腔体1831可以通过导声管1832可以与第二声学结构1870的第二声学腔体1871声学连通。在一些实施例中，第二声学结构1870的第二导声管1872可以设置于构成第二声学腔体1871的腔体壁1811上。第二声学结构1870的第二声学腔体1871通过第二导声管1872与传声器1800的外部声学连通。在一些实施例中，进声孔1821可以设置于第一板体1812上。声学结构1830可以通过进声孔1821与声电转换器1820声学连通。组件A与组件B声学连通指的是声音信号可以通过组件A传递至组件B。例如，第二声学腔体1871通过导声管1832与声学腔体1831声学连通指的是，声音信号可以从 第二声学腔体1871通过导声管1832传递至声学腔体1831。又例如，第二声学腔体1871通过第二导声管1872与传声器1800的外部声学连通指的是，声音信号可以通过第二导声管1872进入声学腔体1871。再例如，声学结构1830可以通过进声孔1821与声电转换器1820声学连通指的是，声音信号可以从声学结构1830通过进声孔1821传递至声电转换器1820。关于声学结构的连接方式的设置可以参考图20-图22及其相关描述。
在一些实施例中，传声器1800拾取的外部声音信号可以先经过第二声学结构1870调节(例如，滤波、放大等)，再通过导声管1832传送至声学结构1830，声学结构1830对该声音信号再次进行调节(例如，滤波、放大等)，经过二次调节的声音信号进一步地经进声孔1821进入声电转换器1820，声电转换器1820可以生成与声音信号对应的电信号。
在一些实施例中，第二声学结构1870的结构参数与声学结构1830的结构参数可以相同或不同。例如，第二声学结构1870的形状可以为圆柱体，声学结构1830的形状可以为圆柱体。又例如，第二声学结构1870的第二导声管1872内壁的粗糙度可以与声学结构1830的导声管1832的内壁的粗糙度相同或不同。又例如，第二声学结构1870的第二导声管1872的管径可以与声学结构1830的导声管1832的管径相同或不同。再例如，第二声学结构1870的第二声学腔体1871的尺寸(例如，长度、宽度、深度等)可以与声学结构1830的声学腔体1831的尺寸相同或不同。
在一些实施例中，第二声学结构1870的谐振频率(也可以称为第三谐振频率)可以在一定范围内。声音信号在第三谐振频率处的频率成分会产生共振，使得第二声学结构1870可以放大声音信号中第三谐振频率附近的频率成分。声学结构1830可以具有第一谐振频率，经过第二声学结构1870放大后的声音信号在第一谐振频率处的频率成分会产生共振，使得声学结构1830可以继续放大声音信号中第一谐振频率附近的频率成分。考虑到特定声学结构只对特定频率范围的声音成分有较好的放大效果，为方便理解，可以将经过一个声学结构放大后的声音信号看作该声学结构对应谐振频率处的子带声信号。例如，上述经由第二声学结构1870放大后的声音可以被看作是在第三谐振频率处的子带声信号，经由声学结构1830继续放大的声音信号会产生在第一谐振频率处的另一子带声信号。经过放大后的声音信号传送到声电转换器1820，由此产生相应的电信号。通过这种方式，声学结构1830和第二声学结构1870可以分别在包括第一谐振频率以及第三谐振频率的频段，提高传声器1800的Q值，从而提高传声器1800的灵敏度。在一些实施例中，不同的谐振频率处，传声器1800灵敏度的增加量(相对于声学转换器)可以相同或不同。例如，当第三谐振频率大于第一谐振频率时，传声器1800在第三谐振频率处响应的灵敏度大于传声器1800在第一谐振频率处响应的灵敏度。在一些实施例中，可以通过调节第二声学结构1870和/或声学结构1830的结构参数调节第二声学结构1870和/或声学结构1830的谐振频率。在一些实施例中，声学结构1830对应的第一谐振频率以及第二声学结构1870对应的第三谐振频率可以根据实际情况进行设置。例如，第一谐振频率和第三谐振频率可以小于第二谐振频率，从而可以提高传声器1800在中低频段的灵敏度。又例如，第一谐振频率和第三谐振频率差值的绝对值可以小于频率阈值(例如，100Hz、200Hz、1000Hz等)，从而可以在一定的频率范围内提高传声器1800的灵敏度和Q值。又例如，第一谐振频率可以大于第二谐振频率，第三谐振频率可以小于第二谐振频率，从而可以使得传声器1800的频率响应曲线更加平坦，提高传声器1800在较宽频段的灵敏度。关于传声器1800的频率响应的更多细节可以参考图19及其相关描述。
关于上述传声器1800的描述仅是出于阐述的目的，并不旨在限制本说明书的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本说明书的描述，做出各种各样的变化和修改。在一些实施例中，传声器1800可以包括多个声学结构(例如，3个、5个、11个、14个、64个等)。在一些实施例中，传声器中的声学结构的连接方式可以是串联、并联或其组合。在一些实施例中，第一谐振频率、第二谐振频率、第三谐振频率的大小可以根据实际需要进行调整。例如，第一谐振频率和/或第三谐振频率可以小于、等于或大于第二谐振频率。又例如，第一谐振频率可以小于、等于或大于第三谐振频率。这些变化和修改仍在本说明书的保护范围内。
图19是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。如图19所示，频率响应曲线1910为声电转换器(例如，声电转换器1820)的频率响应曲线，频率响应曲线1920为声学结构(例如，声学结构1830)的频率响应曲线，频率响应曲线1930为第二声学结构(例如，第二声学结构1870)的频率响应曲线，频率响应曲线1940为传声器(例如，传声器1800)的频率响应曲线。
频率响应曲线1910在频率f 2处具有谐振峰，则频率f 2可以称为声电转换器的谐振频率(也可以称为第二谐振频率)。在频率响应曲线1920的频率f 1处，声学结构与接收到的声音信号发生共振，使得包含频率f 1的频段信号放大，频率响应曲线1920在频率f 1处具有谐振峰。发声共振的频率f 1可以称为声学结构的谐振频率(也可以称为第一谐振频率)。在频率响应曲线1930的频率f 3处，第二声学结构与接收到的声音信号发生共振，使得包含频率f 3的频段信号放大，频率响应曲线1930在频率f 3处具有谐振峰，发声共振的频率f 3可以称为第二声学结构的谐振频率(也可以称为第三谐振频率)。
在一些实施例中，可以设置多个(例如，2个、3个、5个、8个、11个、16个等)声学结构，多个声学结构的频率响应曲线可以在相同或不同的频率处具有谐振峰，从而可以在声电转换器的频率响应曲线的谐振峰的基础上，使得传声器的频率响应曲线1940在不同的频率处具有多个谐振峰。在一些实施例中，通过选择和/或调节多个声学结构的谐振频率，可以得到期望的或理想的传声器的频率响应曲线。例如，第一谐振频率f 1和第三谐振频率f 3可以小于第二谐振频率f 2，从而可以提高传声器在中低频段的灵敏度。又例如，第一谐振频率f 1和第三谐振频率f 3可以大于第二谐振频率f 2，从而可以提高传声器在中高频段的灵敏度。又例如，第一谐振频率f 1和/或第三谐振频率f 3与第二谐振频率f 2的差值的绝对值可以小于频率阈值(例如，100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz等)，从而可以使得传声器在第一谐振频率f 1、第二谐振频率f 2和/或第三谐振频率f 3处的灵敏度和Q值得到提高。也就是说，传声器在第一谐振频率f 1处响应的灵敏度可以大于声学结构在第一谐振频率f 1处响应的灵敏度，传声器在第二谐振频率f 2处响应的灵敏度可以大于声电转换器在第二谐振频率f 2处响应的灵敏度，和/或传声器在第三谐振频率f 3处响应的灵敏度可以大于第二声学结构在第三谐振频率f 3处响应的灵敏度，进而可以使得传声器具有多个(例如，图19中的3个)高Q值的谐振峰。又例如，第二谐振频率f 2可以大于第一谐振频率f 1，第三谐振频率f 3可以小于第一谐振频率f 1，从而可以使得传声器的频率响应曲线更加平坦，提高传声器在较宽频段的灵敏度。在一些实施例中，第三谐振频率、第一谐振频率和第二谐振频率中的至少两个谐振频率可以相同。例如，第二谐振频率f 2、第三谐振频率f 3与第一谐振频率f 1相等。在这种情况下，第二声学结构在第三谐振频率f 3处与声音信号产生共振，使得包含第三谐振频率f 3的一定频段内的信号被放大。声学结构在第一谐振频率f 1处于声音信号共振，使得包含第一谐振频率f 1的一定频段内的信号被放大。声电转换器在第二谐振频率f 2处与声音信号产生共振，使得包含第二谐振频率f 2的一定频段内的信号被放大。由于第二谐振频率f 2、第三谐振频率f 3与第一谐振频率f 1相等，因此声音信号在传声器中可以经过三次放大，从而提高传声器的Q值和灵敏度。
图20是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图；图21是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图。如图20所示，传声器2000可以包括壳体2010、至少一个声电转换器2020、声学结构2030、第二声学结构2070和第三声学结构2080。其中，声学结构2030可以包括导声管2031和声学腔体2032，第二声学结构2070可以包括第二导声管2071和第二声学腔体2072，第三声学结构2080可以包括第三导声管2081、第四导声管2082和第三声学腔体2083。
传声器2000中的一个或多个组件可以与图18所示的传声器1800中的一个或多个组件相同或相似。例如，传声器2000中的壳体2010、至少一个声电转换器2020、进声孔2021以及第一腔体2040等与传声器1800中的壳体1810、至少一个声电转换器1820、进声孔1821以及第一腔体1840等分别相同或者相似。
在一些实施例中，传声器2000可以包括第一板体2012、第二板体2013和第三板体2014。第一板体2012和第二板体2013可以由上至下依次设置于壳体2010形成的腔体中。第一板体2012可以与第二板体2013和壳体物理连接。第二板体2013和第三板体2014的周侧可以与壳体2010的内壁连接。在一些实施例中，第一板体2012和壳体2010的至少一部分可以限定或形成第一腔体2040。
在一些实施例中，传声器2000的隔离件2015设置在第二板体2013与第三板体2014之间，将第二板体2013与第三板体2014之间的空间分隔开来。
在一些实施例中，第一板体2012和壳体2010的至少一部分可以限定或形成第一腔体2040。在一些实施例中，第一板体2012、第二板体2013以及壳体2010的至少一部分可以限定或形成第三声学腔体2083。在一些实施例中，第二板体2013、第三板体2014、壳体的至少一部分以及隔离件2015可以限定或形成声学腔体2032。在一些实施例中，第二板体2013、第三板体2014、壳体的至少一部分以及隔离件2015可以限定或形成第二声学腔体2072。其中，第三板体2014可以作为第二声学腔体2072和第三声学腔体2032的腔体壁811，第二导声管2071和导声管2031可以开设在腔体壁2011上。
在一些实施例中，传声器2000的进声孔2021可以设置于第一板体2012上，第三声学结构2080的第三声学腔体2083可以通过进声孔2021与声电转换器2020声学连通。在一些实施例中，第三声学结构2080的第三导声管2081和第四导声管2082可以设置于第二板体2013上，声学结构2030的声学腔体2032可以通过第三导声管2081与第三声学结构2080的第三声学腔体2083声学连通，第二声学结构2070的第二声学腔体2072可以通过第四导声管2082与第三声学腔体2083声学连通。
在一些实施例中，声学结构2030的谐振频率可以称为第一谐振频率，声电转换器2020的谐振频率可以称为第二谐振频率，第二声学结构2070的谐振频率可以称为第三谐振频率，第三声学结构2080的谐振频率可以称为第四谐振频率。在一些实施例中，第一谐振频率、第三谐振频率和/或第四谐振频率可以与第二谐振频率可以相同或不同。例如，第一谐振频率、第三谐振频率、第四谐振频率以及第二谐振频率相互之间的差值的绝对值可以大于频率阈值(例如，100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz等)。又例如，第一谐振频率、第三谐振频率、第四谐振频率以及第二谐振频率相互之间的差值的绝对值可以小于频率阈 值(例如，100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz等)。在一些实施例中，第三谐振频率、第四谐振频率和第二谐振频率中的至少两个可以相同。例如，第二谐振频率f 2、第三谐振频率f 3可以与第四谐振频率f 4相等。在这种情况下，第二声学结构在第三谐振频率f 3处于声音信号共振，使得包含第三谐振频率f 3的一定频段内的信号被放大。第三声学结构在第四谐振频率f 4处与声音信号产生共振，使得包含第四谐振频率f 4的一定频段内的信号被放大。声电转换器在第二谐振频率f 2处与声音信号产生共振，使得包含第二谐振频率f 2的一定频段内的信号被放大。由于第二谐振频率f 2、第三谐振频率f 3可以与第四谐振频率f 4相等，因此声音信号在传声器中可以经过三次放大，从而提高传声器的Q值和灵敏度。
使用传声器2000进行声音信号处理时，声音信号可以通过导声管2031和第二导声管2071分别进入声学结构2030的声学腔体2032和第二声学结构2070的第二声学腔体2072。声学结构2030可以对声音信号进行调节，声音信号在第一谐振频率处的频率成分会产生共振，使得声学结构2030可以放大声音信号中第一谐振频率附近的频率成分。类似地，第二声学结构2070可以对声音信号进行处理，声音信号在第三谐振频率处的频率成分会产生共振，使得第二声学结构2070可以放大声音信号中第三谐振频率附近的频率成分。由声学结构2030和第二声学结构2070调节后的声音信号可以分别通过第三导声管2081和第四导声管2082进入第三声学腔体2083。第三声学结构2080可以继续调节声音信号，声音信号在第四谐振频率处的频率成分会产生共振，使得第三声学结构2080可以放大声音信号中第四谐振频率附近的频率成分。经过声学结构2030、第二声学结构2070以及第三声学结构2080调节的声音信号可以通过声电转换器2020的进声孔2021传送至声电转换器2020。声电转换器2020可以根据经过调节的声音信号生成电信号。
需要说明的是，传声器2000包括的声学结构不限于图20所示的声学结构2030、第二声学结构2070和第三声学结构2080，传声器2000包括的声学结构的个数、声学结构的结构参数、声学结构的数量、声学结构的连接方式等可以根据实际需要(例如，期望的或/理想的谐振频率、灵敏度等)进行设置。图21示出了另一种传声器2100的结构示意图。与图20的传声器2000不同的是，传声器2100包含的声学结构的数量更多。如图21所示，传声器2100包括壳体2110、声电转换器2120、第一板体2112以及若干声学结构。声电转换器2120容纳在壳体2110与第一板体2112构成的第一腔体2140中，通过进声孔2121与外部声学连通。若干声学结构包括声学结构2131、声学结构2132、声学结构2133、声学结构2134、声学结构2135、声学结构2136以及声学结构2137。其中，声学结构2137包括声学腔体21373以及分别与声学结构2131、声学结构2132、声学结构2133、声学结构2134、声学结构2135、声学结构2136连通的6个导声管。声学结构2137的声学腔体21373通过进声孔2121与第一腔体2140声学连通。传声器2100组件以及声音信号的处理过程可以参考图18中的传声器1800和图20中的传声器2000，在此不再赘述。
图22是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的示意图。如图22所示，传声器2200可以包括壳体2210、声电转换器2220、声学结构2230以及第一腔体2240。在一些实施例中，传声器2200可以包括第一板体2211，第一板体2211可以位于壳体2210所形成的空间中。在一些实施例中，第一板体2211的周侧可以与壳体2210的内壁连接，从而将壳体2210形成的空间分隔为声学腔体(例如，第二声学子结构2232的第二声学子腔体22322)和第一腔体2240。第一腔体2240可以用于容纳声电转换器2220以及专用集成电路2250。在一些实施例中，声电转换器2220可以包括多个声电转换器，例如，第一声电转换器2221、第二声电转换器2222、第三声电转换器2223、第四声电转换器2223、第五声电转换器2225以及第六声电转换器2226。在一些实施例中，声学结构2230可以包括多个声学子结构，例如，第一声学子结构2231、第二声学子结构2232、第三声学子结构2233、第四声学子结构2234、第五声学子结构2235、第六声学子结构2236。在一些实施例中，传声器2200中的每一子声学结构与一个声电转换器一一对应，即一个声学子结构与一个声电转换器对应设置。例如，第一声学子结构2231通过传声器2200的第一板体2211上的第一子进声孔与第一声电转换器2221声学连通、第二声学子结构2232通过第一板体2211上的第二子进声孔与第二声电转换器2222声学连通、第三声学子结构2233通过第一板体2211上的第三子进声孔与第三声电转换器2223声学连通、第四声学子结构2234通过第一板体2211上的第四子进声孔与第四声电转换器2224声学连通、第五声学子结构2235通过第一板体2211上的第五子进声孔与第五声电转换器2225声学连通、第六声学子结构2236通过第一板体2211上的第六子进声孔与第六声电转换器2226声学连通。为描述方便，以第二声学子结构2232为例进行说明，第二声学子结构2232包括第二子导声管22321和第二声学子腔体22322。第二声学子结构2232通过第二子导声管22321与传声器2200的外部声学连通，用于接收声音信号。第二声学子结构2232的第二声学子腔体22322通过第一板体2211上的第二子进声孔2212与第二声电转换器2222声学连通。在一些实施例中，每个子声学结构可以与对应的一个声电转换器进行组合，例如，第一声学子结构2331通过传声器2300的第一板体2311上的第一子进声孔与声电转换器2321声学连通。每个声学子结构会将放大的声音信号传递至对应的声电转换器，最后各个声电转换器会将接收到的声音信号转换为电信号并输入到专用集成电路2250 中进行处理。
在一些实施例中，传声器中的所有声学子结构可以对应一个声学转换器。例如，第一声学子结构2231、第二声学子结构2232、第三声学子结构2233、第四声学子结构2234、第五声学子结构2235、第六声学子结构2236的导声管可以分别与传声器2200的外部声学连通，其声学子腔体可以与所述声学转换器声学连通。又例如，传声器2200可以包括多个声电转换器，第一声学子结构2231、第二声学子结构2232、第三声学子结构2233、第四声学子结构2234、第五声学子结构2235、第六声学子结构2236中的一部分声学子结构可以与多个声学转换器中的一个声电转换器声学连通，另一部分声学子结构可以与另一声电转换器声学连通。又例如，传声器2200可以包括多个声电转换器，第一声学子结构2231的声学子腔体可以通过第二声学子结构2232的第二子导声管22321与第二声学子结构2232的第二声学子腔体22322声学连通。第二声学子结构2232的第二声学子腔体22322可以通过第三声学子结构2233的第三子导声管与第三声学子结构2233的第三声学子腔体声学连通。第四声学子结构2234可以通过第五声学子结构2235的第五子导声管与第五声学子结构2235的第五声学子腔体声学连通。第五声学子结构2235的第五声学子腔体可以通过第六声学子结构2236的第六子导声管与第六声学子结构的第六声学子腔体2262声学连通。第三声学子结构2233的第三声学子腔体以及第六声学子结构2236的第六声学子腔体可以与相同或不同的声电转换器声学连通。诸如此类的变形，都在本申请的保护范围内。
在一些实施例中，声学结构2230中的每一声学子结构可以分别具有特定的谐振频率，经过每一声学子结构调节后的声音信号可以传递至与每一声学子结构声学连通的声电转换器，声电转换器将接收到的声音信号转换为电信号。例如，第二声学子结构2232可以具有第三谐振频率，第二声学子结构2232可以调节声音信号，声音信号在第三谐振频率处的频率成分会产生共振，使得第二声学子结构2232可以放大声音信号中第三谐振频率附近的频率成分。经过第二声学子结构2232调节的声音信号可以通过第一板体2211上的第二子进声孔2212传送至第二声电转换器2222。
在一些实施例中，声电转换器2220中的每一声电转换器可以分别具有特定的谐振频率，每一声电转换器可以通过相应的进声孔分别接收经过每一声学子结构调节后的声音信号，并将该声音信号中包含每一声电转换器的谐振频率的一定频段范围的信号转换为电信号。例如，第二声电转换器2222可以具有第五谐振频率，第二声电转换器2222可以通过第二子进声孔2212接收经过第二声学子结构2222调节后的声音信号，并将该声音信号中包含第五谐振频率的一定频段范围的信号转换为电信号。在一些实施例中，声电转换器2220中的每一声电转换器具有的谐振频率可以不同，从而可以将声音信号中不同频率范围的信号分别转换成对应的电信号，进而使得传声器输出的电信号具有更宽的频率范围，提高传声器在更宽频率范围内Q值和灵敏度。关于声电转换器的谐振频率的调整方法可以参见与本申请同日递交的名称为“一种传声器”的申请，在此不做赘述。
在一些实施例中，通过在传声器中设置一个或多个声学结构。例如，传声器1800中的声学结构1830、第二声学结构1870，传声器2000中的声学结构2030、第二声学结构2070、第三声学结构2080，可以增加传声器的谐振频率，进而可以提高传声器在较宽的频带范围的灵敏度。此外，通过设置多个声学结构和/或声电转换器的连接方式，例如，图22所示的传声器2200中的每一声学子结构与一个声电转换器对应设置，可以提高传声器2200在较宽的频带范围的灵敏度。
图23是根据本说明书的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。如图23所示，频率响应曲线2310可以为第一声电转换器(例如，第一声电转换器2221)的频率响应曲线，频率响应曲线2320为第一声学子结构(例如，第一声学子结构2231)的频率响应曲线，频率响应曲线2330为第二声学子结构(例如，第二声学子结构2232)的频率响应曲线，频率响应曲线2340为第二声电转换器(例如，第二声电转换器2222)的频率响应曲线，频率响应曲线2350为传声器(例如，传声器2200)的频率响应曲线。频率响应曲线2310在第二谐振频率f 2′处具有谐振峰，也就是说，在第二谐振频率f 2′处，由于谐振作用，声音信号中包括第二谐振频率f 2′的频率成分可以在声电转换器中被放大。在频率响应曲线2320的第一谐振频率f 1′处，声学子结构与接收到的声音信号发生共振，使得包含第一谐振频率f 1′的频段信号放大。在频率响应曲线2330的第三谐振频率f 3′处，第二声学子结构2232与接收到的声音信号发生共振，使得包含第三谐振频率f 3′的频段信号放大。在频率响应曲线2340的第四谐振频率f 4′处，由于谐振作用，声音信号中包括第四谐振频率f 4′的频率成分可以在第二声电转换器2222中被放大。
在一些实施例中，可以使得每个声学子结构的谐振频率与对应的声电转换器的谐振频率不同，以形成分子带mic阵列。例如，如图23和24所示，第一声电转换器2221的谐振频率(即第二谐振频率f 2′)与第一声学子结构2231的谐振频率(即第一谐振频率f 1′)不同；第二声学子结构2232的谐振频率(即第三谐振频率f 3′)与第二声电转换器2222的谐振频率(即第四谐振频率f 4′)不同，因此形成一个分子带mic阵列。
在一些实施例中，可以设置多个声电转换器，例如，第一声电转换器2221、第二声电转换器2222等，多个声电转换器的频率响应曲线可以在相同或不同的频率处具有谐振峰，从而可以使得传声器的频率 响应曲线2350在不同的频率处具有多个谐振峰。在一些实施例中，通过选择和/或调节多个声电转换器的谐振频率，可以得到期望的或理想的传声器的频率响应曲线。例如，第三谐振频率f 3′可以小于第四谐振频率f 4′，从而可以提高传声器在中低频段的灵敏度。第二声学子结构2232在第三谐振频率f 3′处与声音信号产生共振，使得包含第三谐振频率f 3′的一定频段内的信号被放大。第二声电转换器2222在第四谐振频率f 4′处与声音信号产生共振，使得包含第四谐振频率f 4′的一定频段内的信号被放大。声音信号在传声器中可以经过两次放大，从而提高传声器的Q值和灵敏度。
在一些实施例中，声学子结构的谐振频率与其对应的声电转换器的谐振频率的差值的绝对值可以不大于设定的阈值。为了方便描述，以第二声学子结构2232和第二声电转换器2222为例进行说明。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值可以小于1200Hz。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值可以小于1000Hz。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值可以小于800Hz。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值的范围为100Hz-1000Hz。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值的范围为50Hz-800Hz。在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值的范围为0Hz-500Hz。在一些实施例中，声学子结构的谐振频率与其对应的声电转换器的谐振频率可以相等。为了方便描述，同样以第二声学子结构2232和第二声电转换器2222为例进行说明。在一些实施例中，第二声电转换器2222的第四谐振频率f 4′与第二声学子结构2232的第三谐振频率f 3′可以相等，即第二声电转换器2222的第四谐振频率f 4′与第二声学子结构2232的第三谐振频率f 3′的差值的绝对值为0，进一步提高传声器在第三谐振频率f 3′和/或第四谐振频率f 4′处对声音信号的响应的灵敏度。
在一些实施例中，第四谐振频率f 4′与第三谐振频率f 3′的差值的绝对值可以小于频率阈值(例如，100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz等)，从而可以使得传声器在第四谐振频率f 4′和/或第三谐振频率f 3′处的灵敏度和Q值得到提高。也就是说，传声器在第三谐振频率f 3′处响应的灵敏度可以大于第二声学子结构2232在第三谐振频率f 3′处响应的灵敏度，传声器在第四谐振频率f 4′处响应的灵敏度可以大于第二声电转换器2222在第四谐振频率f 4′处响应的灵敏度。
图24是根据本申请的一些实施例所示的示例性传声器的频率响应曲线的示意图。如图24所示，频率响应曲线2411、频率响应曲线2421、频率响应曲线2431、频率响应曲线2441、频率响应曲线2451、频率响应曲线2461分别为声电转换器(例如，图22所示的第一声电转换器2221、第二声电转换器2222、第三声电转换器2223、第四声电转换器2224、第五声电转换器2225、第六声电转换器2226)的频率响应曲线。频率响应曲线2412、频率响应曲线2422、频率响应曲线2432、频率响应曲线2442、频率响应曲线2452、频率响应曲线2462分别为包括一个声学子结构与对应的声电转换器组合的频率响应曲线(例如，图22所示的第一声学子结构2231与第一声电转换器2221组合、第二声学子结构2232与第二声电转换器2222组合、第三声学子结构2233与第三声电转换器2223组合、第四声学子结构2234与第四声电转换器2224组合、第五声学子结构2235与第五声电转换器2225组合、第六声学子结构2236与第六声电转换器2226组合)。频率响应曲线2430为传声器(例如，传声器2200)的频率响应曲线。如图24所示，频率响应曲线2412可以是第一声电转换器2221的频率响应曲线2411与第一声学子结构2231的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第一声电转换器2221的谐振频率与第一声学子结构2231的谐振频率相等。频率响应曲线2422可以是第二声电转换器2222的频率响应曲线2421与第二声学子结构2232的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第二声电转换器2222的谐振频率与第二声学子结构2232的谐振频率相等。频率响应曲线2432可以是第三声电转换器2223的频率响应曲线2431与第三声学子结构2233的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第三声电转换器2223的谐振频率与第三声学子结构2233的谐振频率相等。频率响应曲线2442可以是第四声电转换器2224的频率响应曲线2441与第四声学子结构2234的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第四声电转换器2224的谐振频率与第四声学子结构2234的谐振频率相等。频率响应曲线2452可以是第五声电转换器2225的频率响应曲线2451与第五声学子结构2235的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第五声电转换器2225的谐振频率与第五声学子结构2235的谐振频率相等。频率响应曲线2462可以是第六声电转换器2226的频率响应曲线2461与第六声学子结构2236的频率响应曲线(未示出)叠加而成的。其中，第六声电转换器2226的谐振频率与第六声学子结构2236的谐振频率相等。频率响应曲线2430可以由频率响应曲线2412、频率响应曲线2422、频率响应曲线2432、频率响应曲线2442、频率响应曲线2452、频率响应曲线2462进行算法合成得到。在一些实施例中，通过将传声器中每一声电转换器(或每一声学子结构)具有的谐振频率设置于不同的频率范围，可以使得传声器在更宽的频率范围内具有较大的输出，同时也使得传声器的频率响应曲线(例如，频率响应曲线2430)更加平滑。
在一些实施例中，可以在传声器中设置多个声电转换器(例如，图22中的第一声电转换器2221、第二声电转换器2222、第三声电转换器2223、第四声电转换器2224、第五声电转换器2225、第六声电转换器2226)，多个声电转换器可以具有相同或不同的谐振频率，使得多个声电转换器在其对应的频率响 应曲线中分别具有谐振峰，从而使得传声器的频率响应曲线中具有多个谐振峰，进而提高传声器在更宽的频率范围内的输出。在一些实施例中，为了提高传声器在声电转换器和/或声学子结构的谐振频率处对声音信号的响应的灵敏度，可以设置声电转换器的结构参数和与该声电转换器声学连通的声学子结构的结构参数，使得声电转换器的谐振频率与声电转换器声学连通的声学子结构的谐振频率的差值的绝对值小于频率阈值(例如，100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz等)。在一些实施例中，声电转换器的谐振频率可以等于与声电转换器声学连通的声学子结构的谐振频率。声学子结构在其谐振频率处与声音信号产生共振，使得包含该谐振频率的一定频段内的频率成分被放大。声电转换器(与声学子结构声学连通)在其谐振频率处与声音信号产生共振，使得包含其谐振频率的一定频段内的信号被放大，由于声学子结构的谐振频率与声电转换器的谐振频率相等，使得声学子结构的谐振频率附近的频率成分和/或声电转换器的谐振频率附近的频率成分可以被两次“放大”，从而可以在不增加传声器体积的前提下，提高传声器在声学子结构的谐振频率和/或声电转换器的谐振频率附近的灵敏度和Q值。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本说明书的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合或对他们的任何新的和有用的改进。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书处理元素和序列的顺序、数字字母的使用或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”等来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值数据均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值数据应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和数据为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

Claims (34)

  1. 一种传声器，包括：
    声电转换器，用于将声音信号转换为电信号；
    声学结构，所述声学结构包括导声管和声学腔体，所述声学腔体与所述声电转换器声学连通，并通过所述导声管与所述传声器的外部声学连通；其中，
    所述声学结构具有第一谐振频率，所述声电转换器具有第二谐振频率，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率差值的绝对值不大于1000Hz。
  2. 根据权利要求1所述的传声器，所述传声器进一步包括壳体和板体，所述板体将所述壳体内的空间分为至少两个腔体，所述至少两个腔体包括第一腔体和所述声学腔体，所述声电转换器设置于所述第一腔体中。
  3. 根据权利要求2所述的传声器，所述传声器进一步包括进声孔，所述进声孔设置于所述板体上，所述声学腔体通过所述进声孔与所述声电转换器声学连通，所述导声管设置于构成所述声学腔体的腔体壁上。
  4. 根据权利要求1所述的传声器，所述声电转换器位于所述声学结构的声学腔体中，所述声音信号通过所述导声管进入所述声学腔体并传递至所述声电转换器。
  5. 根据权利要求1所述的传声器，所述第一谐振频率或第二谐振频率的范围在100Hz-12000Hz之间。
  6. 根据权利要求1所述的传声器，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率差值的绝对值不大于100Hz。
  7. 根据权利要求1所述的传声器，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率相等。
  8. 根据权利要求1所述的传声器，所述传声器在所述第一谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述第一谐振频率处响应的灵敏度，和/或所述传声器在所述第二谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述第二谐振频率处响应的灵敏度。
  9. 根据权利要求1所述的传声器，所述第一谐振频率与所述声学结构的结构参数有关，所述第二谐振频率与所述声电转换器的结构参数有关。
  10. 根据权利要求9所述的传声器，所述声学结构的结构参数包括所述导声管的形状、所述导声管的尺寸、所述声学腔体的尺寸以及所述导声管或所述声学腔体的声阻、所述导声管的侧壁的内表面的粗糙度中的一个或多个。
  11. 根据权利要求9所述的传声器，所述声电转换器的结构参数包括所述声电转换器的类型、所述声电转换器的材料、所述声电转换器的尺寸、所述声电转换器的排布方式中的一个或多个。
  12. 根据权利要求1所述的传声器，所述传声器进一步包括第二声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体，所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述传声器的外部声学连通；
    所述第二声学腔体通过所述导声管与所述声学腔体声学连通；其中，
    所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三谐振频率与所述第一谐振频率和/或所述第二谐振频率不同，所述第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率相互之间的差值的绝对值的范围为100Hz-1000Hz。
  13. 根据权利要求1所述的传声器，所述传声器进一步包括第二声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体，所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述传声器的外部声学连通；
    所述第二声学腔体通过所述导声管与所述声学腔体声学连通；其中，
    所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率中至少有两个谐振频率的取值相同。
  14. 根据权利要求12所述的传声器，所述传声器进一步包括第一板体以及第二板体，所述第一板体和所述第二板体将所述壳体内的空间分为第一腔体、所述声学腔体以及所述第二声学腔体；
    所述第一板体和所述壳体的至少一部分限定所述第一腔体；
    所述第一板体和所述第二板体以及所述壳体的至少一部分限定所述声学腔体；
    所述第二板体和所述壳体的至少一部分限定所述第二声学腔体。
  15. 根据权利要求14所述的传声器，所述传声器进一步包括进声孔，所述声电转换器设置于所述第一腔体中，所述进声孔设置于所述第一板体上，所述导声管设置于所述第二板体上，所述第二导声管设置于构成所述第二声学腔体的腔体壁上。
  16. 根据权利要求1所述的传声器，进一步包括第二声学结构和第三声学结构，所述第二声学结构包括第二导声管和第二声学腔体；
    所述第三声学结构包括第三导声管、第四导声管和第三声学腔体；
    所述声学腔体通过所述第三导声管与所述第三声学腔体声学连通；
    所述第二声学腔体通过所述第二导声管与所述声学传声器的外部声学连通，并通过所述第四导声管与所述第三声学腔体声学连通；
    所述第三声学腔体与所述声电转换器声学连通。
  17. 根据权利要求16所述的传声器，所述传声器进一步包括第一板体、第二板体以及第三板体，其中，所述第三板体可以与所述第二板体和所述壳体物理连接；
    所述第一板体和所述壳体的至少一部分限定第一腔体，所述声电转换器位于所述第一腔体中；
    所述第一板体、所述第二板体以及所述壳体的至少一部分限定所述第三声学腔体；
    所述第二板体、所述第三板体以及所述壳体的至少一部分限定所述声学腔体；
    所述第二板体、所述第三板体以及所述壳体的至少一部分限定所述第二声学腔体。
  18. 根据权利要求17所述的传声器，进一步包括进声孔，所述进声孔设置于所述第一板体上，所述第三导声管、所述第四导声管设置于所述第二板体上，所述导声管设置于构成所述声学腔体的腔体壁上，所述第二导声管设置于构成所述第二声学腔体的腔体壁上。
  19. 根据权利要求16所述的传声器，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三声学结构在具有第四谐振频率；
    所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率不同，所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率相互之间的差值的绝对值的范围为100Hz-1000Hz。
  20. 根据权利要求16所述的传声器，所述第二声学结构具有第三谐振频率，所述第三声学结构在具有第四谐振频率；
    所述第四谐振频率、第三谐振频率、所述第一谐振频率以及所述第二谐振频率中至少有两个谐振频率的取值相同。
  21. 根据权利要求1所述的传声器，所述声学结构包括多个声学子结构，所述声电转换器包括多个，所述声电转换器与所述声学子结构一一对应，每个所述声学子结构均包括所述子导声管和所述声学子腔体，每个所述声学子结构的所述声学子腔体与对应的所述声电转换器声学连通，并通过所述子导声管与所述传声器的外部声学连通。
  22. 根据权利要求21所述的传声器，所述声学子结构的谐振频率与其对应的所述声电转换器的谐振频率的差值的绝对值不大于200Hz。
  23. 根据权利要求22所述的传声器，所述声学子结构的谐振频率与其对应的所述声电转换器的谐振频率相等。
  24. 根据权利要求21所述的传声器，所述传声器在所述声学子结构的谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在所述声学子结构的谐振频率处响应的灵敏度，和/或
    所述传声器在所述声电转换器的谐振频率处响应的灵敏度大于所述声电转换器在其谐振频率处响应 的灵敏度。
  25. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述导声管的横截面形状为圆形。
  26. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述导声管的内径的取值范围包括0.2mm-2mm。
  27. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述导声管的长度的取值范围包括1mm-4mm。
  28. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述导声管的长度的取值范围包括1mm-3mm。
  29. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述导声管的内径与所述导声管的长度之比不大于1.5。
  30. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述声学腔体的等效内径的取值范围包括1mm-6mm。
  31. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述声学腔体的等效内径的取值范围包括1mm-5mm。
  32. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述声学腔体的厚度的取值范围包括1mm-4mm。
  33. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述声学腔体的厚度的取值范围包括1mm-3mm。
  34. 根据权利要求1-24任一项所述的传声器，所述声学腔体的等效内径与所述声学腔体的厚度之比大于或等于1。
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