CN204859541U - 一种扬声器及用于扬声器的振膜振幅检测单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扬声器及用于扬声器的振膜振幅检测单元，前者包括光源(42)和光敏元件(41)，光源(42)的接线端子和光敏元件(41)的接线端子均经扬声器的外壳(11)向外引出；光敏元件(41)固定安装在扬声器的振动件上，光源(42)固定安装在扬声器的静止件上，且光敏元件(41)位于光源(42)的照射范围内。本实用新型扬声器及振膜振幅检测单元利用光敏元件能够实现光电信号转换的特点，通过将光敏元件和光源分别固装在振动件和静止件上，实现了将振膜振幅变化转换成电信号变化的目的，进而使得外部电路通过检测电信号变化来检测振膜振幅变化的实施成为可能。

Description

一种扬声器及用于扬声器的振膜振幅检测单元

技术领域

本实用新型涉及扬声器技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种扬声器的振膜振幅检测结构及可应用于该种扬声器的一种振膜振幅检测单元。

背景技术

扬声器作为一种用于手机、电视、计算机等电子产品的发声器件，被广泛应用于人们的日常生产和生活中。目前常见的扬声器主要有动圈式扬声器、电磁式扬声器、电容式扬声器、压电式扬声器等，其中的动圈式扬声器因具有制作相对简单、成本低廉、有较好的低频发声优势等特点，而得以广泛应用。由于扬声器是通过振膜振动推动周围空气振动而实现电信号至声音信号的转换，因此，扬声器的振膜和扬声器的与振膜一起振动的其他振动件在振幅过大时就很可能与扬声器的不与振膜一起振动的静止件发生擦碰，以动圈式扬声器为例，在振膜振幅过大时例如可能发生音圈与盆架的擦碰、音圈与华司或者磁铁的擦碰、振膜与外壳的擦碰等等，这些擦碰都将造成声音信号的失真，影响扬声器的听感和音质，这说明现有扬声器无法长久地持续保证高品质的听感和音质，而且这些擦碰的存在也很难保证产品的可靠性良率。基于这样的问题，目前提出了可根据振膜振幅调节扬声器的输入信号，以使振膜振幅始终位于不发生任何擦碰的极限范围内的控制方案，为此，如何实现振膜振幅的检测就成了目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种新的扬声器结构，以能够通过外部电路实现对振膜振幅的检测。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供的一种扬声器包括光源和光敏元件，所述光源的接线端子和所述光敏元件的接线端子均经所述扬声器的外壳向外引出；所述光敏元件固定安装在所述扬声器的振动件上，所述光源固定安装在所述扬声器的静止件上，且所述光敏元件位于所述光源的照射范围内。

优选的是，所述振动件为振膜或者与所述振膜固定连接的球顶部。

优选的是，所述静止件为所述外壳的具有出声孔的前盖。

优选的是，所述扬声器为动圈式扬声器。

优选的是，所述振动件为振膜或者与所述振膜固定连接的球顶部，所述静止件为华司或者所述外壳的具有出声孔的前盖。

优选的是，所述光敏元件为光电二极管。

优选的是，所述光源的接线端子与电源线连接，所述光敏元件的接线端子与信号输出线连接，所述电源线和所述信号输出线与所述扬声器的信号输入线封装在一起形成一根连接线。

优选的是，所述光敏元件固定安装在所述振动件的中心位置上；及/或，所述光源与所述光敏元件的相对位置使得所述光源输出的光线垂直照射至所述光敏元件上。

本实用新型的另一个目的是提供一种用于扬声器的振膜振幅检测单元，以通过振膜振幅检测单元输出反映振膜振幅大小的电流信号。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型提供的一种用于扬声器的振膜振幅检测单元包括光源、光敏元件、第一电源、第二电源和用于采集流经所述光敏元件的电流信号的采样电路，所述光源的接线端子与所述第一电源的两极对应连接，所述光敏元件的接线端子与所述第二电源的两极对应连接；所述光敏元件固定安装在所述扬声器的振动件上，所述光源固定安装在所述扬声器的静止件上，且所述光敏元件位于所述光源的照射范围内。

优选的是，所述采样电路包括分流器和电流信号输出端子，所述分流器与所述光敏元件串联连接在所述第二电源的两极之间，且所述电流信号输出端子与所述分流器的两端对应连接。

本实用新型一个技术效果在于，本实用新型的扬声器及用于扬声器的振膜振幅检测单元利用光敏元件能够实现光电信号转换的特点，通过将光敏元件固定安装在扬声器的振动件上，并将光源固定安装在扬声器的静止件上，实现了将振膜振幅变化转换成电信号变化的目的，进而使外部电路通过检测电信号变化来检测振膜振幅变化的实施成为可能；另外，由于光源和光敏元件的尺寸可以选择的非常小，因此，二者的设置基本不会影响扬声器的基本结构设计。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型扬声器的一种实施结构的剖视示意图；

图2为图1所示扬声器的分解示意图；

图3为根据本实用新型振膜振幅检测单元的一种实施结构的电路原理图。

附图标记说明：

11-外壳；11a-前盖；

11b-后壳；13-磁路系统；

21-振膜；22-球顶部；

23-音圈；41-光敏元件；

42-光源；43-第一电源；

44-第二电源；45-分流器；

46-控制开关；J1、J2-电流信号输出端子。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型基于现有扬声器存在的振动件在振膜振幅过大时会与静止件擦碰的问题，提供了一种经改进的扬声器结构，以能够通过外部电路实现对本实用新型扬声器的振膜振幅的检测。如图1和图2所示，该种扬声器包括光源42和光敏元件41，光源42的接线端子和光敏元件41的接线端子均经扬声器的外壳11向外引出，其中，扬声器的外壳11通常包括后壳11b和具有出声孔的前盖11a，后壳11b与前盖11a结合在一起形成外壳11，而扬声器的其他组件则收容在由外壳11围成的空腔中，而且上述接线端子优选是经后壳11b向外引出，以保持前盖11a的外观整洁性；光敏元件41固定安装在扬声器的振动件上，该振动件为振膜21或者与振膜21固定连接进而与振膜21同步振动的其他组件，该光源42固定安装在扬声器的静止件上，该静止件为扬声器的不与振膜21一起振动的组件，因此，该静止件可以为外壳11或者相对外壳11始终保持静止的其他组件，而且该光敏元件41和光源42的安装位置要求使得光敏元件41位于光源42的照射范围内，以使光敏元件41能够接收到光源42输出的光线，进而感知光源42的光照强度。

由于光敏元件能够实现光电信号的转换，且光照强度直接决定了光敏元件输出的电信号的大小，而本实用新型扬声器通过将光敏元件41固定安装在振动件上，并将光源42固定安装在静止件上，又能够将振动件的振幅变化转换为光敏元件41接收到的光照强度的变化，因此，对于本实用新型的扬声器，如果将光敏元件41连接至外部电路中，就可通过采集光敏元件41输出的电流信号获得振膜振幅的大小，进而能够进一步实施根据振膜振幅调节扬声器的输入信号，以使振膜振幅始终位于不发生任何擦碰的极限范围内的控制方案。另外，由于光源42和光敏元件41的尺寸均可以选择的非常小，因此，二者的设置基本不会影响扬声器的基本结构设计。

上述光敏元件41例如可以采用光电二极管、光电三极管、光电场效应管或者光敏电阻等，由于光电二极管具有较好的光电特性，这使得外部电路能够更为简单、准确地根据采集到的电流信号获得当前的振膜振幅，所以上述光敏元件41特别是采用光电二极管。为了简化后续处理，该光敏元件41特别是固定安装在振动件的中心位置上。这样，外部电路便可通过光敏元件41输出的电流信号直接获得振动件的最大振幅，而无需根据振动件不同位置间的振幅关系做进一步的转换处理。

为了提高振膜振幅检测的灵敏度，特别是光源42和光敏元件41的相对位置使得光源42输出的光线垂直照射至光敏元件41上。这样，光敏元件41接收到的光照强度将始终为所到达位置处的最大值，光敏元件41输出的电流信号的强度也将达到相应位置处的最大值，因此，可以有效提高振膜振幅检测的灵敏度。

由于扬声器的振膜21将外壳11围成的内腔分割为具有出声孔的前声腔和封闭的后声腔，因此，振膜21在扬声器内具有最大的覆盖面积，这就为选择光敏元件41的安装位置提供了便利，因此，上述振动件特别是振膜21或者与振膜21固定连接在一起的球顶部22(或者称之为补强部)。在此基础上，对于静止件而言，由于具有出声孔的前盖11a具有较大的可供安装光源42的面积，而且前盖11a与振膜21或者球顶部22之间没有任何遮挡物，更有利于光线的传播，因此，上述静止件特别是外壳11的具有出声孔的前盖11a。对于该种静止件为前盖11a的实施例，如果球顶部22与振膜21的位于前声腔的表面固定连接，即球顶部22位于振膜21的朝向前盖11a的表面上，则结合将光敏元件41设置在振动件的中心位置上的实施例，该光敏元件41应该固定安装在球顶部22上；如果球顶部22与振膜21的位于后声腔的表面固定连接，则结合将光敏元件41设置在振动件的中心位置上的实施例，该光敏元件41应该固定安装在振膜21上。

另外，为了能够快速地实现扬声器与外部电路之间的电路连接，可将光源42的接线端子与电源线连接，及将光敏元件41的接线端子与输出信号线连接，并将电源线和信号输出线与扬声器的信号输入线(即扬声器原本的音频信号输入线)封装在一起形成一根连接线。而且还可在连接线的末端设置排线或者快速插头，以便于进行相关电路连接。

现以动圈式扬声器为例，说明光敏元件41和光源42的可供选择的安装位置，为此，下面简单介绍一下动圈式扬声器的主要结构，如图1和图2所示，动圈式扬声器包括振动系统、磁路系统13及辅助系统，辅助系统包括前盖11a和后壳11b，二者结合在一起形成外壳11，而磁路系统13和辅助系统则收容在由外壳11围成的空腔；振动系统包括振膜21、固定于振膜一侧的音圈23及固定于振膜21中心位置的球顶部(DOME)22，其中，音圈23与球顶部22可以固定于振膜21的同一侧，也可以分别固定于振膜21的两侧；磁路系统13包括与后壳11b固定的导磁轭，导磁轭靠近前盖11a的中心位置设置有中心磁铁，围绕中心磁铁设置有边磁铁；中心磁铁和边磁铁远离导磁轭一侧分别设置有形状对应的中心华司和边华司；中心磁铁、中心华司的一体结构与边磁铁、边华司的一体结构直接设置有磁间隙，音圈23则设置于该磁间隙内，因此，音圈23在通有电流后便会在磁路系统13的作用下振动，进而带动振膜21振动。根据以上说明可知，对于动圈式扬声器，上述静止件可以为前盖11a、后壳11b或者磁路系统13，而上述振动件则可以为音圈23、振膜21或者球顶部23，但是，为了便于实现上述中心设置、垂直照射、无遮挡照射中的至少一种安装效果，上述振动件优选为振膜21或者与振膜21固定连接的球顶部22，而上述静止件优选为华司或者具有出声孔的前盖11a，而且该华司特别是中心华司。

在上述扬声器结构的基础上，本实用新型还提供了一种用于扬声器的振膜振幅检测单元，以实现光敏元件41输出的电流信号的采集，如图3所示，该振膜振幅检测单元包括光源42、光敏元件41、第一电源43、第二电源44和用于采集流经光敏元件41的电流信号的采样电路，光源42的接线端子与第一电源43的两极对应连接，以通过第一电源43为光源42供电，光敏元件41的接线端子与第二电源44的两极对应连接，以通过第二电源44为光敏元件41提供作用电压；光敏元件41固定安装在扬声器的振动件上，光源42则固定安装在扬声器的静止件上，且光敏元件41位于光源42的照射范围内。

在此，应该根据光敏元件41进行光电转换的原理选择光敏元件41与第二电源44之间的连接结构，以光敏元件41为光电二极管为例，由于光电二极管的核心是PN结，因此光电二极管是在反向电压的作用下工作，当没有光照或者光照强度很微弱时，会产生一个暗电流，当有光照时，携带能量的光子进入PN结，能量传给共价键上的束缚电子，束缚电子脱离共价键，产生空穴-电子对，产生光生载流子，连接到外部电路表现为电流信号的产生，而且随着光照强度的变化，光生载流子的数量发生变化，从而可观察到电流信号的变化，因此，应该使光敏元件41的阳极与第二电源44的负极连接，并使光敏元件41的阴极与第二电源44的正极连接。在此，上述第一电源43和第二电源44可以为同一电源，也可以为各自独立的电源。

如图3所示，上述采样电路可包括分流器45和电流信号输出端子J1，J2，分流器45与所述光敏元件41串联连接在第二电源44的两极之间，且电流信号输出端子J1，J2与分流器45的两端对应连接，这样，外部电路便可通过电流信号输出端子J1，J2获取光敏元件41输出的电流信号，具体为电流信号输出端子J1，J2输出的信号等于光敏元件41输出的电流信号与分流器45电阻的乘积。

另外，上述采样电路也可以包括霍尔电流传感器和电流信号输出端子J1，J2，具体为将霍尔电流传感器与光敏元件41串联连接在第二电源44的两极之间，且电流信号输出端子J1，J2与霍尔电流传感器的两端对应连接，这样，外部电路便可通过电流信号输出端子J1，J2获取光敏元件41输出的电流信号。

为了提供更好的用户体验，如图3所示，还可设置一控制开关46与光源42串联连接在第一电源43的两极之间，这样，用户便可通过控制开关46自由选择是否开启振膜振幅检测及调节功能。

根据上述对振膜振幅检测原理的说明可知，本领域技术人员很容易想到如果将光敏元件41固定安装在静止件上，并将光源42固定安装在振动件上也可以实现对振膜振幅的检测，该种实施结构应该认为是将光敏元件41固定安装在振动件上，并将光源42固定安装在静止件上的等同实施方案，并因此应该被涵盖在本实用新型的保护范围内。

另外，上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种扬声器，其特征在于，包括光源(42)和光敏元件(41)，所述光源(42)的接线端子和所述光敏元件(41)的接线端子均经所述扬声器的外壳(11)向外引出；所述光敏元件(41)固定安装在所述扬声器的振动件上，所述光源(42)固定安装在所述扬声器的静止件上，且所述光敏元件(41)位于所述光源(42)的照射范围内。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述振动件为振膜(21)或者与所述振膜(21)固定连接的球顶部(22)。

3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述静止件为所述外壳(11)的具有出声孔的前盖(11a)。

4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器为动圈式扬声器。

5.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述振动件为振膜(21)或者与所述振膜(21)固定连接的球顶部(22)，所述静止件为华司或者所述外壳(11)的具有出声孔的前盖(11a)。

6.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述光敏元件(41)为光电二极管。

7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述光源(42)的接线端子与电源线连接，所述光敏元件(41)的接线端子与输出信号线连接，所述电源线和所述输出信号线与所述扬声器的输入信号线封装在一起形成一根连接线。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述光敏元件(41)固定安装在所述振动件的中心位置上；及/或，所述光源(42)与所述光敏元件(41)的相对位置使得所述光源(42)输出的光线垂直照射至所述光敏元件(41)上。

9.一种用于扬声器的振膜振幅检测单元，其特征在于，包括光源(42)、光敏元件(41)、第一电源(43)、第二电源(44)和用于采集流经所述光敏元件(41)的电流信号的采样电路，所述光源(42)的接线端子与所述第一电源(43)的两极对应连接，所述光敏元件(41)的接线端子与所述第二电源(44)的两极对应连接；所述光敏元件(41)固定安装在所述扬声器的振动件上，所述光源(42)固定安装在所述扬声器的静止件上，且所述光敏元件(41)位于所述光源(42)的照射范围内。

10.根据权利要求9所述的振膜振幅检测单元，其特征在于，所述采样电路包括分流器(45)和电流信号输出端子(J1，J2)，所述分流器(45)与所述光敏元件(41)串联连接在所述第二电源(44)的两极之间，且所述电流信号输出端子(J1，J2)与所述分流器(45)的两端对应连接。