CN202738100U - 传声器与扬声器两用装置 - Google Patents

Abstract

一种传声器与扬声器两用装置，包括壳体及电路板，壳体包括中空的腔体及环绕腔体的外壁的多个鳍片，腔体的内壁上设置有传声压电驻极体薄膜，每个鳍片的表面设置有扬声压电驻极体薄膜，电路板设置于腔体内，并分别与传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜电连接。传声压电驻极体薄膜作为声电转换器，扬声压电驻极体薄膜最为电声转换器，传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜设置于壳体上并分别与壳体内部的电路板电连接而分别实现传声功能及扬声功能，与传充的电容式传声器及传统的磁铁动圈式喇叭扬声器相比，结构大大简化，将传声器与扬声器的功能集为一体，简化制备工艺，且无需采用昂贵的磁铁材料，大大降低了成本，有利于推广应用。

Description

传声器与扬声器两用装置

技术领域

本实用新型涉及声电转换及电声转换领域，特别是涉及一种传声器与扬声器两用装置。

背景技术

传声器是一种将声信号转换为电信号的换能器件，其核心是声电转换器。传统的微型传声器大多采用电容式结构，如驻极体电容式传声器，其结构较为复杂，零件需要精密加工，组装时公差配合要求十分严谨，工艺复杂，因而制备成本较高。近年来上市的硅传声器，也叫微机电系统（MEMS）传声器，其成本更加高昂，其中的MEMS核心芯片技术还掌控在国外几家大的芯片设计与制造公司，因成本高，很难在国内市场中得到普及应用。

扬声器是一种将电信号转化为声信号的换能器件，其核心是电声转换器。在目前的声电领域内，多数扬声器采用的是传统的磁铁动圈式喇叭，内部的核心组件磁铁是一种不可再生的矿产资源，磁铁的原材料价格越来越高，目前的价格还在进一步上升，这样导致了传统扬声器的成本过高。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种结构简单、价格较低的传声器与扬声器两用装置。

一种传声器与扬声器两用装置，包括壳体及电路板，所述壳体包括中空的腔体及环绕所述腔体的外壁的多个鳍片，所述腔体的内壁上设置有传声压电驻极体薄膜，每个鳍片的表面设置有扬声压电驻极体薄膜，所述电路板设置于所述腔体内，并分别与所述传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜电连接。

在其中一个实施例中，所述传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜为两个相对的表面镀有金属层的多孔聚丙烯薄膜或多孔聚四氟乙烯薄膜。

在其中一个实施例中，所述传声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与所述电路板电连接形成传声电回路，所述扬声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与所述电路板电连接形成扬声电回路，所述传声电回路和扬声电回路相互独立。

在其中一个实施例中，所述壳体为非金属壳体，所述金属层为铜层、铝层、镍层、银层、掺杂有镍的铜层、掺杂有银的铜层、掺杂有镍的铝层、或掺杂有银的铝层。

在其中一个实施例中，所述传声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，所述二层、三层、四层、五层或六层传声压电驻极体薄膜依次层叠而串联或并联地设置于所述腔体的内壁。

在其中一个实施例中，所述扬声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，所述二层、三层、四层、五层或六层扬声压电驻极体薄膜依次层叠而串联或并联地设置于所述鳍片的表面。

在其中一个实施例中，所述腔体为中空的圆柱形，所述鳍片为长方形薄板，所述多个鳍片等间距地设置于所述圆柱形的腔体的侧面上。

在其中一个实施例中，所述腔体包括中空的长方体或正方体及分别自所述中空的长方体或正方体的相对的两个侧面的两侧向外延伸的四个安装板，所述鳍片为长方形薄板，所述多个鳍片等间距地设置于所述中空的长方体腔体或正方体腔体的侧面及所述四个安装板上。

在其中一个实施例中，所述电路板的表面包覆有金属外壳。

在其中一个实施例中，所述金属外壳为铜合金外壳、铝合金外壳或不锈钢外壳。

上述传声器与扬声器两用装置，将传声压电驻极体薄膜作为声电转换器，扬声压电驻极体薄膜最为电声转换器，传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜设置于壳体上并分别与壳体内部的电路板电连接而分别实现传声功能及扬声功能，与传充的电容式传声器及传统的磁铁动圈式喇叭扬声器相比，结构大大简化，通过简单的结构设计将传声器与扬声器的功能集为一体，简化制备工艺，且无需采用昂贵的磁铁材料，大大降低了成本，一物两用，有利于推广应用。

附图说明

图1为实施方式一的传声器与扬声器两用装置的结构示意图；

图2为图1所示的传声器与扬声器两用装置的另一个角度的结构示意图；

图3为传统的传声器或扬声器的作用状态示意图；

图4为图1所示的传声器与扬声器两用装置的传声压电驻极体薄膜或扬声压电驻极体薄膜的作用状态示意图；

图5为实施方式二的传声器与扬声器两用装置的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式和附图对上述传声器与扬声器两用装置进一步阐述。

请参阅图1，实施方式一的传声器与扬声器两用装置100，包括壳体10及电路板30。

请同时参阅图2，壳体10包括中空的腔体12及环绕腔体12的外壁的多个鳍片14。

腔体12为中空的圆柱形，具有一内腔122。内腔122的内壁上设置有传声压电驻极体薄膜（图未示）。传声压电驻极体薄膜作为声电转换器。

传声压电驻极体薄膜可以为单层或多层。优选的，传声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，二层、三层、四层、五层或六层传声压电驻极体薄膜依次层叠而相互并联或串联。多层传声压电驻极体薄膜串联或并联，能够最大限度地提高电容量，以提高发声效果。可以根据实际需要，选择合理的层数，以满足传声要求。

传声压电驻极体薄膜为相对的两个表面镀有金属层的多孔聚合物薄膜，具体为相对的两个表面镀有金属层的多孔聚丙烯薄膜或多孔聚四氟乙烯薄膜。金属层为铜层、铝层、镍层、银层、掺杂有镍的铜层、掺杂有银的铜层、掺杂有镍的铝层、或掺杂有银的铝层。传声压电驻极体薄膜相对两个表面的金属层用于导电，在传声压电驻极体薄膜的相对两个表面形成金属电极。传声压电驻极体薄膜的厚度在几十微米左右。金属层的最大厚度为几百纳米左右。

在声波的压力即声压作用下，传声压电驻极体薄膜内孔洞的厚度发生变化，孔洞内电偶极子的大小发生变化，单位体积的电偶极距发生变化，相应地，金属电极内的补偿电荷也随之发生变化，从而改变电极间的电压，实现声电转换，即利用压电效应实现传声作用。

鳍片14为长方形薄板。本实施方式中，多个鳍片14等间距地设置于腔体12的外壁上，增强传声器与扬声器两用装置100的美观性。

鳍片14沿平行腔体12的中心轴线方向设置。多个鳍片14呈辐射状向外延伸。鳍片14的一个表面与腔体12的侧面相贴合，且与该表面相垂直的两个相对的表面上设置有扬声压电驻极体薄膜（图未示）。扬声压电驻极体薄膜可以通过胶粘的方式设置于鳍片14的表面，也可以通过机械夹力（如锁扣、夹具等）的作用将扬声压电驻极体薄膜固定在鳍片14的表面。本实施方式采用胶粘固定的方式，使传声器与扬声器两用装置100较美观。扬声压电驻极体薄膜作为电声转换器。

扬声压电驻极体薄膜可以为单层或多层。优选的，扬声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，二层、三层、四层、五层或六层，二层、三层、四层、五层或六层扬声压电驻极体薄膜依次层叠而相互并联或串联。四层传声压电驻极体薄膜串联或并联，能够最大限度地提高电容量，以提高发声效果。可以根据实际需要，选择合理的层数，以满足传声要求。

扬声压电驻极体薄膜为相对的两个表面镀有金属层的多孔聚合物薄膜，具体为相对的两个表面镀有金属层的多孔聚丙烯薄膜或多孔聚四氟乙烯薄膜。金属层为铜层、铝层、镍层、银层、掺杂有镍的铜层、掺杂有银的铜层、掺杂有镍的铝层、或掺杂有银的铝层。扬声压电驻极体薄膜的厚度在几十微米左右。金属层的最大厚度为几百纳米左右。

扬声压电驻极体薄膜利用逆压电效应实现电声转换而实现扬声作用。当给扬声压电驻极体薄膜施加一交变电压，扬声压电驻极体薄膜发生振动，产生声波，实现电声转化。

多个鳍片14环绕腔体12设置，多个鳍片14的表面上设置有扬声压电驻极体薄膜，极大地增加了扬声压电驻极体薄膜与空气的接触面积，有利于声音的收集与360度全向声音传递的效果，环绕腔体12的多个扬声压电驻极体薄膜以腔体12的中心为中心，360度全向均匀发散传播音频信号，扬声效果佳。

壳体10为非金属壳体，由非金属材料一体成型，以使壳体10的绝缘性好，能够有效避免内部短路现象，提高使用的安全性。可以采用轻质的塑胶或硅胶材料注塑成型，有利于减轻传声器与扬声器两用装置100的重量，使传声器与扬声器两用装置100更为轻巧。制备工艺简单，适合大批量生产。并且塑胶或硅胶材料成本低，有利于降低传声器与扬声器两用装置100的成本。

电路板30设置于腔体12的内腔122中。内腔122收容电路板30使传声器与扬声器两用装置100的结构较为紧凑。电路板30的基板（图未示）可以为FR4基板（玻璃纤维基板）或FPC软板，基板上设有声频信号接入插座、音频信号输出插座、信号滤波电路、低压差线性稳压器(LDO)、电感、升压芯片、ASIC（专用集成电路）芯片和电容电阻等器件。ASIC芯片主要是起阻抗变换功能，也可以包含前置放大和A/D转换功能，电容电阻等电子元器件主要起滤波作用。ASIC芯片可以是应用SMT（表面组装技术）方式贴装到基板上，也可以是裸片经过线绑定的方式与基板实现电连接。

电路板30分别与传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜电连接。具体地，传声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与电路板30电连接形成传声电回路，扬声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与电路板30电连接形成扬声电回路，传声电回路和扬声电回路相互独立。可同时开启传声器和扬声器，也可以择一开启。

音频信号通过扬声电路的处理，将音频交流信号进行电压升级后，通过正负极导线传递给扬声压电薄膜，实现扬声器的功能。

优选的，电路板30的表面包覆有金属外壳(图未标)，金属外壳起屏蔽作用，防止外部电磁信号对内部的干扰。金属外壳可以是屏蔽效果较好的铜合金外壳、铝合金外壳或不锈钢外壳。

传声器与扬声器两用装置100将传声压电驻极体薄膜作为声电转换器，扬声压电驻极体薄膜最为电声转换器，传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜设置于壳体10上并分别与壳体10内部的电路板电连接而分别实现传声功能及扬声功能，与传充的电容式传声器及传统的磁铁动圈式喇叭扬声器相比，结构大大简化，通过简单的结构设计将传声器与扬声器的功能集为一体，简化制备工艺，且无需采用昂贵的磁铁材料，大大降低了成本，一物两用，有利于推广应用。

传声器与扬声器两用装置100利用了多孔聚合物薄膜为声电和电声转换单元，具有结构简单、方便大批量生产、封装成本较低等优点。壳体10由非金属材料制成，传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜的厚度在几十微米左右，且两者表面的金属层的最大厚度为仅为几百纳米，使得传声器与扬声器两用装置100具有超薄超轻的特点。传声器与扬声器两用装置100独特的结构设计，集成了传声器与扬声器功能于一体，在产业追求轻薄短小及多功能化的发展趋势下，具有较强的竞争力。

请参阅图3，传统的传声器或扬声器以振膜的中心前后振动。请同时参阅图4，传声器与扬声器两用装置100的传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜均为多孔聚合物薄膜，传声压电驻极体薄膜的多点振动产生压电效应及扬声压电驻极体薄膜的多点振动产生逆压电效应，与振膜的中心一个点的振动相比，多点振动的传声或扬声效率大大提高，发声一致性强，尤其是高频部分，使得传声器与扬声器两用装置100的传声及扬声效果较好。

请参阅图5，实施方式二的传声器与扬声器两用装置200，包括壳体20及电路板（图未示）。

壳体20包括中空的腔体22和环绕腔体22的外壁的多个鳍片24。本实施方式中，腔体22包括中空的长方体220及分别自中空的长方体222的相对的两个侧面的两侧向外延伸的四个安装板222。腔体22的横截面大致呈工字形。中空的长方体220具有长方体的内腔224。内腔224的内壁上设置有传声压电驻极体薄膜（图未示）。

鳍片24为长方形薄板。本实施方式中，多个鳍片24等间距地设置于腔体22的侧面及安装板222上。安装板222为长方形薄板。安装板222的尺寸与鳍片24的尺寸大致相等。一部分鳍片24设置腔体22的侧面上，另一部分鳍片24设置于安装板222上。设置于安装板222上的鳍片24与设置于腔体22的其中相对的两个侧面上的鳍片24平行，与设置于腔体22的另外相对的两个侧面上的鳍片24垂直。腔体22和多个鳍片24组成立体暖气片结构，这种结构能够实现360度全向传声与扬声。

鳍片24的一个表面与腔体22的侧面相贴合，且与该表面相垂直的两个相对的表面上设置有扬声压电驻极体薄膜（图未示）。

电路板设置于内腔222中，电路板分别与传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜电连接。

实施方式二的传声器与扬声器两用装置200除壳体20的结构与实施方式一的壳体10的结构略有区别外，其他部件均与实施方式一相同，都是利用将传声压电驻极体薄膜作为声电转换器，扬声压电驻极体薄膜作为电声转换器，集传声器与扬声器的功能为一体，实现一物两用。

在另外的实施方式中，腔体22可以包括中空的正方体及分别自中空的正方体的相对的两个侧面的两侧向外延伸的四个安装板222。

传声器与扬声器两用装置100及传声器与扬声器两用装置200的特殊结构设计使扬声压电驻极体薄膜最大限度的与空气进行耦合，增加了发声效果与发声的一致性，减轻了传统喇叭和麦克风的重量，因声学结构采用了360度设计，使得使用者可以在这种压电扬声与传声两用装置周围任何位置，都能体验到一样的声响效果，传声效率高、一致性好。并且，传声器与扬声器两用装置100及扬声器两用装置200结构简单，极大地简化了生产工艺的复杂度，降低了生成成本。

传声器与扬声器两用装置100及传声器与扬声器两用装置200可以使用在轮船、飞机、汽车的对讲、免提通讯系统等，可以作为医院病房、监狱牢房、学校教室的扩音与监听装置，用途广泛。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种传声器与扬声器两用装置，其特征在于，包括壳体及电路板，所述壳体包括中空的腔体及环绕所述腔体的外壁的多个鳍片，所述腔体的内壁上设置有传声压电驻极体薄膜，每个鳍片的表面设置有扬声压电驻极体薄膜，所述电路板设置于所述腔体内，并分别与所述传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜电连接。

2.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述传声压电驻极体薄膜及扬声压电驻极体薄膜为两个相对的表面镀有金属层的多孔聚丙烯薄膜或多孔聚四氟乙烯薄膜。

3.根据权利要求2所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述传声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与所述电路板电连接形成传声电回路，所述扬声压电驻极体薄膜的相对两个表面的金属层分别引出正负极导线与所述电路板电连接形成扬声电回路，所述传声电回路和扬声电回路相互独立。

4.根据权利要求2所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述壳体为非金属壳体，所述金属层为铜层、铝层、镍层或银层。

5.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述传声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，所述二层、三层、四层、五层或六层层传声压电驻极体薄膜依次层叠而串联或并联地设置于所述腔体的内壁。

6.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述扬声压电驻极体薄膜的层数为二层、三层、四层、五层或六层，所述二层、三层、四层、五层或六层扬声压电驻极体薄膜依次层叠而串联或并联地设置于所述鳍片的表面。

7.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述腔体为中空的圆柱形，所述鳍片为长方形薄板，所述多个鳍片等间距地设置于所述圆柱形的腔体的侧面上。

8.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述腔 体包括中空的长方体或正方体及分别自所述中空的长方体或正方体的相对的两个侧面的两侧向外延伸的四个安装板，所述鳍片为长方形薄板，所述多个鳍片等间距地设置于所述中空的长方体腔体或正方体腔体的侧面及所述四个安装板上。

9.根据权利要求1所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述电路板的表面包覆有金属外壳。

10.根据权利要求9所述的传声器与扬声器两用装置，其特征在于，所述金属外壳为铜合金外壳、铝合金外壳或不锈钢外壳。 

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