CN1301128A

CN1301128A - 全音频扬声器

Info

Publication number: CN1301128A
Application number: CN 01102728
Authority: CN
Inventors: 董校庭
Original assignee: DONGYUAN ELECTRONIC Co Ltd SHENZHEN
Current assignee: DONGYUAN ELECTRONIC Co Ltd SHENZHEN
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2001-06-27
Anticipated expiration: 2021-01-05
Also published as: CN1152600C

Abstract

本发明为一种全音频扬声器,包括框架、音板、高频驱动器和低频驱动器,框架和音板之间由用顺性材料制作的柔性悬挂装置联接起来,三者共同形成密封箱体,高频驱动器顶部的耦合片粘结在音板上,底部凌空,低频驱动器的底部直接固定在框架上,顶部的耦合片粘结在音板上。本发明的全音频扬声器可将低频下限频率降低至20赫兹左右,完全改变了平面扬声器无法发出低频的缺点,而且提高了灵敏度,改善了频响均匀性,真正可以用于全音频重放,并达到高保真扬声器系统的声学要求。

Description

全音频扬声器

本发明属于扬声器领域，具体涉及的是一种全音频扬声器。

目前的扬声器技术中，有传统扬声器和平面扬声器两大分支。传统扬声器的设计是使振膜作为一个刚性的整体进行活塞式运动，其典型结构如图1所示，其原理如下：使电动式扬声器的振膜发生振动的力，为磁场对载流导体的作用力，其大小由公式F=Bli决定，式中B为磁隙中的磁感应密度，i为流经音圈的电流，l为音圈导线的长度，F为磁场对音圈的作用力，音圈在磁场中的受力方向由左手定则决定，当流经音圈的电流强度和方向均随时间不断变化时，电动力F也随着电流强度和方向的变化而变化，音圈就在空气隙中来回振动，并带动与之相联结的纸盆产生活塞式振动，从而向周围空气辐射声波。传统扬声器的缺点在于：它需要多个扬声器单元、一个笨重的木箱和一套复杂的分频系统，指向性随频率上升而不断尖锐；声场中存在许多由于干涉引起的抵消或迭加，室内声场很不均匀；且因振幅大而存在非线性失真；由于是点声源，声压级是距离平方的函数，衰减太快。

平面扬声器于1997年问世，是八十年来对传统扬声器活塞式振动工作原理的首次重大革命，其典型结构如图2所示，主要由框架1、音板2和高频驱动器3组成，高频驱动器3顶部的耦合片粘结在音板2上，底部凌空。平面扬声器的振动发声方式和弦乐器一样，都是分布模式振动，其基本工作原理如下：平面扬声器技术完全放弃了活塞运动，用一块整个表面几乎是随机振动的刚性平板来取而代之，在其受到激励以后，音板上每一个面积元都能作相互独立的无规振动，可以将整块音板视为一个由微型扬声器组成的列阵，每个微型扬声器单元都参与振幅极微小的弯曲振动，辐射各不相关的声信号，最后合成在一起，宏观上形成一个完整的声学输出。声波产生互相干涉的前提条件是两列声波的频率相等且相位差恒定，由于在平面扬声器中，各点所作的是相位与振幅各不相同的随机振动，就彻底破坏了声波的干涉条件，故无论音板面积多大，其面上各点发出的声波不会因相互干涉而抵消，高频上限都做到很高，扬声器的指向特性也不再受到振膜的尺寸限制。平面扬声器技术的主要特点如下：(1)其高音特性与指向特性不受振膜尺寸限制，不需要高音单元，也不要分频器；(2)正反面辐射互不相干的声波，不需要箱体，消除了箱振与木板染色，产品可做得既薄又轻；(3)声压随距离的变化接近于线性关系，与声压与距离的关系遵循“平方反比定律”的传统扬声器相比，其声能可以传播得更远；(4)中频段只有微米级的振幅，激励器线圈的位移极小，决不会出现因线圈跑出气隙匀强磁场区或弹性元件超出其线性弹性范围而造成失真的现象；(5)其声音在房间内的分布非常均匀；(6)音质好，空间深度和瞬态响应好，与普通扬声器互换性好等等。可见，平面扬声器消除了传统扬声器的缺点，但由于板振动的低阶简正模式太少而难以发出低音，低频下限偏高，目前平面扬声器的国际水平只能把低频下限做到70赫兹左右，由此造成应用上的局限性。

本发明的目的主要在于针对现有平面扬声器存在的低频下限偏高的缺点，提供一种低音和高音效果均好的全音频扬声器。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括框架、音板和高频驱动器，所述框架和音板之间由用顺性材料制成的柔性悬挂装置联接起来，三者共同形成密封箱体，高频驱动器顶部的耦合片粘结在音板上，底部凌空，在箱体内还设有低频驱动器，低频驱动器的底部直接固定在框架上，顶部的耦合片粘结在音板上。本发明的原理如下：电信号进入本发明的全音频扬声器后分为两路，一路直接进入低频驱动器，另一路可串接一个高通滤波器后接到高频驱动器上，低频时，整个扬声器处于顺性控制区，由于柔性悬挂装置的高顺性，在低频驱动器的推动下音板作活塞运动，情况和传统扬声器相似，低频下限可以做到20赫兹左右，为了限制活塞振动的频率范围，应该使耦合片驱动位置避开音板对称模式一次分割振动的节线位置。当频率升高后，整个扬声器逐渐进入质量控制区，由于振动系统等效总质量较大，使得从低频高端例如150Hz左右开始，音板就无法继续维持活塞运动，而会产生较多的分割振动，并由此进入多模态分布振动。在更高频率时，高频驱动器在音板中激发的弯曲波就占据主导地位，此时扬声器的工作状态就与平面扬声器基本相同。

本发明的技术效果在于：本发明的全音频扬声器是采用混合振动的方式工作的，它把活塞辐射与分布振动辐射相结合，并可自动切换，在低频时以活塞运动为主，以类似于传统扬声器的方式工作，中高频时则以分布振动为主，以类似于平面扬声器的方式工作，本发明的全音频扬声器可将低频下限频率降低至20赫兹左右，完全改变了平面扬声器无法发出低频的缺点，而且提高了灵敏度，改善了频响均匀性，真正可以用于全音频重放，并达到高保真扬声器系统的声学要求，其应用领域比传统扬声器和平面扬声器都更为宽广。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是传统扬声器的典型结构示意图。

图2是现有平面扬声器的典型结构示意图。

图3是本发明实施例一的结构示意图。

图4是本发明实施例二的结构示意图。

图5是本发明实施例三的结构示意图。

图6是本发明中一种低频驱动器的结构示意图。

图7是发明中另一种低频驱动器的结构示意图。

如图3所示，实施例一的全音频扬声器包括框架8、音板5、高频驱动器6和低频驱动器7，音板5为一整块，它和框架8之间由柔性悬挂装置4粘结起来，三者共同形成密封箱体，以防止低频时的声短路，柔性悬挂装置4用橡胶此高顺性材料制作，高频驱动器6和低频驱动器7位于此密封箱体内，高频驱动器6顶部的耦合片粘结在音板5上，底部凌空，低频驱动器7的底部直接粘结在框架上8，顶部的耦合片粘结在音板5上。

本发明中的音板可以由在几何形状上互相吻合的两块音板构成，两块音板间留有空隙，并由顺性材料联接成一个整体，两块音板中一块为低音音板，一块为高音音板，实施二即属于这种情况。如图4所示，实施例二与实施例一的不同之处在于其音板是由在几何形状上互相吻合的内、外两块音板构成，两块音板间留有空隙，并由高顺性材料橡胶9粘接成一个整体，其中内音板为低音音板52，低频驱动器7顶部的耦合片粘结在低音音板52上，底部粘结在框架上8，外音板为高音音板51，高频驱动器6顶部的耦合片粘结在高音音板51上，底部凌空。虽然从理论上讲，内外两块音板都可以用作高音音板或低音音板，但实际上，把内音板用作低音音板，外音板用作高音音板，会大幅度降低工艺实施难度。

如图5所示，实施例三与实施例一的不同之处在于其音板是由两块独立的音板构成，一块为低音音板52，一块为高音音板51，低音音板52与框架8用橡胶制作的柔性悬挂装置4粘结在一起，而高音音板51与框架8用海绵胶制作的柔性悬挂装置4粘结在一起。

本发明中，顺性材料有高顺性材料如橡胶，有一般顺性材料如海绵胶，在一般情况下低音音板的联结采用高顺性材料，而高音音板可以采用一般顺性材料联结。

本发明中，低频驱动器可以有一个、两个或多个，高频驱动器也可以有一个、两个或多个。低频驱动器与音板之间的耦合点选择原则是要使耦合点处于波腹密集区，并使各耦合点相对于音板中心对称分布，以利于低频区产生均匀的活塞运动。高频换能器与音板之间耦合点的选择原则是要使耦合点处于波节密集区，各耦合点相对于音板中心的偏离度在10％到35％之间，具体随音板的材料种类、形状及尺寸而异。

本发明中的低频或高频驱动器，可以是压电驱动器、电磁驱动器、电动驱动器、磁致伸缩驱动器，等等，其中最好采用电动驱动器。由于现有的平面扬声器采用的均是高频驱动器，现介绍两种电动低频驱动器如下：

一种是本公司已申请专利的外磁式低频大功率驱动器，如图6所示，它包括磁路组件、音圈11、弹性片10和耦合片12，前述磁路组件由磁铁14、场芯柱15和导磁片13组成，三者共同构成磁回路，场芯柱15由芯柱和端面构成，其芯柱伸入环形的磁铁14和导磁片13的环内，磁铁14位于场芯柱15的端面和导磁片13之间，并与两者粘接在一起。在场芯柱15的芯柱和导磁片13之间形成磁路气隙，音圈11粘接在耦合片12上并伸入磁路气隙中。弹性片10由弹簧钢制成，其内圈粘接在导磁片13上，外圈用螺栓紧固件固定在耦合片12上，这样磁路组件通过弹性片10与耦合片12弹性连接。当音频电流流过音圈11时，磁路组件与音圈11之间可以进行左右相对运动，这种运动通过耦合片12激励与之相粘合的音板而发声。

另一种是本公司已申请专利的双气隙驱动器，如图7所示，它包括磁路组件、音圈22、弹性片18和耦合片19。磁路组件由磁铁21、导磁套16和导磁板17组成，三者构成磁回路，导磁套16的一端粘接在耦合片19上，环形的磁铁21和导磁板17位于导磁套16内，磁铁21位于两块导磁板17之间并与它们粘接在一起。弹性片18由弹簧钢制成，设有两块，分别位于两块导磁板17的外侧，并在上下端与导磁套16粘接在一起。磁铁21和导磁板17由位于环内的绝缘内芯20支撑，绝缘内芯20的两端面与两弹性片18粘接在一起，这样由磁铁21和导磁板17组成的组件通过弹性片18与导磁套16形成弹性耦合。音圈22位于导磁套16内，粘接在绝缘支撑件上，音圈22上串联有两段绕线部分，它们处于导磁套16和两块导磁板17形成的磁路双气隙中。当音圈22中通过音频电流时，磁路组件与音圈22之间可以进行相对运动，这种运动通过耦合片19激励与之相粘合的音板而发声。

Claims

1．一种全音频扬声器，包括框架、音板和高频驱动器，高频驱动器顶部的耦合片粘结在音板上，底部凌空，其特征在于：所述框架和音板之间由用顺性材料制成的柔性悬挂装置联接起来，三者共同形成密封箱体，在箱体内还设有低频驱动器，低频驱动器的底部直接固定在框架上，顶部的耦合片粘结在音板上。

2．根据权利要求1所述的全音频扬声器，其特征在于：所述音板为一整块。

3．根据权利要求1所述的全音频扬声器，其特征在于：所述音板由在几何形状上互相吻合的两块音板构成，两块音板间留有空隙，并由顺性材料联接成一个整体，两块音板中一块为低音音板，一块为高音音板。

4．根据权利要求3所述的全音频扬声器，其特征在于：所述音板由内、外两块音板构成，内音板为低音音板，外音板为高音音板。

5．根据权利要求1所述的全音频扬声器，其特征在于：所述音板由两块独立的音板构成，一块为低音音板，一块为高音音板，两块音板分别与框架用顺性材料制成的柔性悬挂装置联接起来。

6．根据权利要求1所述的全音频扬声器，其特征在于：所述低频驱动器为一个、两个或多个；高频驱动器为一个、两个或多个。

7．根据权利要求6所述的全音频扬声器，其特征在于：所述低频驱动器与音板之间的耦合点处于波腹密集区，各耦合点相对于音板中心呈对称分布；高频换能器与音板之间的耦合点处于波节密集区，各耦合点相对于音板中心的偏离度在10％至35％之间。

8．根据权利要求1所述的全音频扬声器，其特征在于：所述驱动器选自压电驱动器、电磁驱动器、电动驱动器、磁致伸缩驱动器。

9．根据权利要求8所述的全音频扬声器，其特征在于：所述驱动器最好为电动驱动器。