CN203039865U

CN203039865U - 一种音腔装置及应用其的电子设备

Info

Publication number: CN203039865U
Application number: CN201220429529.1U
Authority: CN
Inventors: 赵长春; 张友军
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2022-08-28

Abstract

一种音腔装置及应用其的电子设备，音腔装置包括：腔体和设置于所述腔体内的扬声器，所述扬声器带有声孔的一侧与腔体形成前音腔，所述声孔处设置有振膜，所述扬声器的另一侧与腔体形成密闭的后音腔；所述后音腔中填充有小于空气密度的填充介质。在后音腔中填充密度比空气小的填充介质，利用不同密度的填充介质在相同大气压强下所呈现的速度场不一样和不同密度的填充介质在相同大气压强下所呈现的辐射声阻抗不一样，从而对振膜产生力的作用也不一样的原理来改变扬声器的低频谐振频率，充入填充介质的密度越小，音腔装置的低频谐振频率越小，从而提高低音效果，并且成本低。

Description

一种音腔装置及应用其的电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，具体涉及一种音腔装置及应用其的电子设备。

背景技术

现有的音腔装置是由一体成型的本体构成。所述本体为一腔体，其内部设置有扬声器容置腔，用于安放扬声器，所述扬声器容置腔的底面上开设若干蜂窝状的出音孔，所述扬声器容置腔的顶面与本体的内壁形成较大空间的后音腔。安放扬声器时，需要将扬声器的前端面朝下放置，使声音能顺利从出音孔发出。目前人们普遍认为后音腔对音质有很大影响，由于后音腔体积的限制，低音都无法满足用户日益增长的需求。以手机为例，手机的声音外放效果、免提音质的好坏都是手机用户关注点，因此好的低音效果是体现手机音质好坏的一个关键点。因此，提高带有声音播放功能的电子终端的低音效果是一个噬待解决的问题。

现有技术通过在电子终端的设置扬声器的腔体即音腔内设置一定密度的纳米填充物，可利用声波在纳米填充物内的振动和吸附作用，改变音腔内部的分子密度，等同于增大了音腔空间，即虚拟的增大了音腔的空间，从而降低了设置于音腔内的扬声器谐振频率，提高了电子终端的低音效果。例如在密闭式音腔（后音腔）或倒相式音腔中添加纳米填充物，所述的纳米填充物的密度范围从5千克/立方米到20千克/立方米，纳米填充物所占腔体的体积从50%到100%。实验数据证明，当纳米填充物占有音腔内、除扬声器外的剩余空间的50%时，相当于音腔容积增大了16%；低频谐振点从674Hz降低到640Hz。当纳米填充物占有音腔内、除扬声器外的剩余空间的100%时，相当于音腔容积增大了22.6%，低频谐振点从674Hz降低到628Hz。并且纳米填充物越多，音腔容积增大越多，扬声器的低频谐振频率越低，从而提高了低音效果。

纳米材料成本比较高,并且改变的幅度不是很大，也就是说高成本低效果。原因是现在的电子终端音腔本来就小，所以靠纳米填充物来增大的虚拟体积就会更小，效果就不明显。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，从而提供了一种既可以保持现有音腔体积的情况下提高低音效果。

本申请的发明人发现低音效果与系统的低频谐振频率息息相关，系统的低频谐振频率越低，音腔的低音效果越好。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种音腔装置，包括：腔体和设置于所述腔体内的扬声器，所述扬声器带有声孔的一侧与腔体形成前音腔，所述声孔处设置有振膜，所述扬声器的另一侧与腔体形成密闭的后音腔；，所述后音腔中填充有小于空气密度的填充介质。

进一步地，所述填充介质为具有氢气的填充物，所述填充物的形状与所述后音腔的形状相适应。

进一步地，所述填充介质为具有氦气的填充物，所述填充物的形状与所述后音腔的形状相适应。

进一步地，还包括用于放置扬声器的扬声器支架，所述扬声器支架设置于腔体内并与腔体固定连接。

本实用新型还公开了一种电子设备，包括上述的音腔装置。

进一步地，所述电子设备为手机、MP3播放器、MP4播放器、车载免提设备、或电话会议设备。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的音腔装置及应用其的电子设备，在后音腔中填充密度比空气小的填充介质，利用不同密度的填充介质在相同大气压强下所呈现的速度场不一样和不同密度的填充介质在相同大气压强下所呈现的辐射声阻抗不一样，从而对振膜产生力的作用也不一样的原理来改变扬声器的低频谐振频率，充入填充介质的密度越小，音腔装置的低频谐振频率越小，从而提高低音效果，并且成本低。

附图说明

图1是本实用新型音腔装置的结构示意图。

图2是本实用新型音腔装置等效的电路原理图。

图3是本实用新型音腔装置的后音腔中填充不同密度的气体与低频谐振频率关系图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

图1是本实用新型音腔装置的结构示意图；公开了一种音腔装置，包括：腔体1和设置于所述腔体内的扬声器2，所述扬声器2带有声孔21的一侧与腔体1形成前音腔V2，所述声孔21处设置有振膜22，所述扬声器2不带有声孔的一侧（扬声器的另一侧）与腔体1形成密闭的后音腔V3；，所述后音腔V3中填充有小于空气密度的填充介质。该填充介质为具有氢气或者氦气的填充物，所述填充物的形状与所述后音腔的形状相适应。在后音腔中填充密度比空气小的气体，利用不同密度的气体在相同大气压强下所呈现的速度场不一样和不同密度的气体在相同大气压强下所呈现的辐射声阻抗不一样，从而对振膜产生力的作用也不一样的原理来改变扬声器的低频谐振频率，充入气体的密度越小，音腔装置的低频谐振频率越小，从而提高低音效果，并且成本低。

图2是本实用新型音腔装置等效的电路原理图；本实施例中，音腔装置还包括用于放置扬声器的扬声器支架3，扬声器支架3与腔体1固定连接。扬声器2带有声孔21的一侧认为是扬声器的正面，扬声器2不带有声孔的一侧（扬声器2的另一侧）认为是扬声器的背面。图中的MAS为扬声器振膜的等效声质量， CAS为扬声器振膜的等效声顺，RAS为扬声器振膜的等效声阻；MAR、RAR分别为扬声器振膜正面（靠近前腔）的辐射声质量及辐射声阻；MAB、RAB分别为扬声器振膜背面（靠近后腔）的辐射声质量及辐射声阻；MA1、RA1分别为扬声器支架背面开孔的等效声质量及等效声阻（此部分声阻也包括外加阻尼的等效声阻）；MA2、RA2分别为腔体正面发音孔的等效声质量及等效声阻；MAL、RAL分别为扬声器正面与腔体之间由于泄漏而产生的声质量及声阻；V2为扬声器前音腔的体积；V3为扬声器后音腔的体积；在此我们假设CA2为扬声器振膜正面与腔体之间容积的等效声顺，则CA2=V2/ρc^2；CA3为扬声器背面与腔体之间后腔容积的等效声顺，则CA3=V3/ρc^2；V1为扬声器振膜背面与扬声器支架之间容积，CA1为扬声器振膜背面与支架之间容积的等效声顺。

在图1和图2中，图2中的力学系统对应扬声器振膜；声学端对应扬声器振膜的正面和背面；机壳正面对应扬声器的前音腔；泄露部分对应扬声器正面与腔体之间由于泄漏而产生的声质量及声阻；支架对应扬声器支架背面开孔，后腔对应扬声器的后音腔。电学端用于提供电源，如图2所示，机壳正面和泄露并联，电学端、力学系统、声学端、并联的机壳正面和泄露、后腔、支架以及声学端串联。根据上述的等效电路可知声顺CAS 和 CA3是串联的；并可以得到：

扬声器单体的低频谐振点：fo=1/(2*π*(MA*CAS)^(1/2))；

而音腔装置的低频谐振频率为：fc=1/(2*π*(MA*CA)^(1/2)；

其中，CA=( CAS * CA3)/( CAS + CA3) ；

由以上三式可得：fc=(1+( V2ρ / V3ρ'))^(1/2)*fo；其中ρ为填充气体密度，ρ'为空气的密度。

由上述可以得出：对于同一款扬声器，fc是由CA3来决定，而CA3=V3/ρc^2，CA3和ρ成反比关系，那么fc跟ρ成正比关系。

假设V3为1cm3，V2为0.2cm3，空气的密度是1.29kg/m3，C为344m/s, fo为500Hz，通过公式fc=(1+( CAS / CA3))^(1/2)*fo；计算结果如下：

当V3的气体为空气时，fc为724Hz，当V3的气体是氦气时，氦气的密度是0.1786kg/m3，fc为583Hz，由此发现，当在后音腔中用氦气来取代空气时，低频谐振点从724Hz变成583Hz，变化为原来的80%。当V3的气体是氢气时，氢气的密度是0.0899kg/m3，fc为559Hz。

图3是本实用新型音腔装置的后音腔中填充不同密度的气体与低频谐振频率关系图；从图中可以看出，V3中充入相同气体，在V3为不同体积的情况下，音腔装置的低频谐振频率改变为图中三条线上纵轴的差值，改变较小；如果V3体积相同，但是充入不同密度的气体，音腔装置的低频谐振频率改变为图中一条线上不同密度对应不同低频谐振频率的差值，可以得知，充入不同密度气体，低频谐振频率改变较大。

在密闭式音腔或者倒相式音腔中填充密度比空气小的气体，利用不同密度的气体在相同大气压强下所呈现的速度场不一样和不同密度的气体在相同大气压强下所呈现的辐射声阻抗不一样，从而对振膜产生力的作用也不一样的原理来改变扬声器的低频谐振频率。例如：对于现有的技术，当纳米填充物占有音腔内、除扬声器外的剩余空间的50%时，相当于音腔容积增大了16%；低频谐振点从674Hz降低到640Hz，变化量为34Hz；当纳米填充物占有音腔内、除扬声器外的剩余空间的100%时，相当于音腔容积增大了22.6%，低频谐振点从674Hz降低到628Hz，变化量为46Hz。现有技术的实验条件是密闭式音腔后腔容积是8.4cm3，扬声器是MX20，前腔容积是1.2cm3，扬声器单体低频谐振频率是360Hz。如果按照现有技术的实验条件，当在后音腔充入氦气时，低频谐振点从674Hz降低为411Hz，变化量为263Hz。当在后音腔充入氢气时，低频谐振点从674Hz降低为364Hz，变化量为310Hz。低频谐振频率降低的更大，可以得到更好的低音效果，并且节约成本。

本实用新型还公开了一种电子设备，包括上述的音腔装置；该音腔装置已在上述描述，此处不再赘述。本实用新型中的电子设备为手机，并且并不局限于手机，还可适用于各种具有声音功能的电子终端，包括:移动终端、车载设备、桌面电子设备等有小喇叭外放功能的电子终端，具体地，如:手机、MP3播放器、MP4播放器、车载免提设备、或电话会议设备。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种音腔装置，其特征在于，所述音腔装置包括腔体和设置于所述腔体内的扬声器，所述扬声器带有声孔的一侧与腔体形成前音腔，所述声孔处设置有振膜，所述扬声器的另一侧与腔体形成密闭的后音腔，所述后音腔中填充有小于空气密度的填充介质。

2.根据权利要求1所述的音腔装置，其特征在于，所述填充介质为氢气，所述氢气的形状与所述后音腔的形状相适应。

3.根据权利要求1所述的音腔装置，其特征在于，所述填充介质为氦气，所述氦气的形状与所述后音腔的形状相适应。

4.根据权利要求1-3任一项所述的音腔装置，其特征在于，所述音腔装置还包括用于放置扬声器的扬声器支架，所述扬声器支架设置于腔体内并与腔体固定连接。

5.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的音腔装置。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机、MP3播放器、MP4播放器、车载免提设备、或电话会议设备。