KR20100120325A - Vibration speaker for transmitting sound - Google Patents
Vibration speaker for transmitting sound Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100120325A KR20100120325A KR1020090039085A KR20090039085A KR20100120325A KR 20100120325 A KR20100120325 A KR 20100120325A KR 1020090039085 A KR1020090039085 A KR 1020090039085A KR 20090039085 A KR20090039085 A KR 20090039085A KR 20100120325 A KR20100120325 A KR 20100120325A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- vibrator
- vibration
- diaphragm
- sound
- electrode
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 73
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
- H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
- H04R7/12—Non-planar diaphragms or cones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/323—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only for loudspeakers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 전기적 음향 신호를 물리적 음향 신호로 변환하는 음향 변환 기술에 관련된 것으로, 특히 지향성, 음압 및 음향 대역폭을 향상시킬 수 있는 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적인 음향송신기는 보통 스피커라 불리며, 음향의 전기적 신호를 물리적 신호로 변환시켜 주는 일종의 변환기(transducer)이다. 여기서 사용되는 음향의 주파수 범위는 대개 인간이 들을 수 있는 가청 주파수대이다.A general sound transmitter is called a speaker and is a kind of transducer that converts electrical signals of sound into physical signals. The frequency range of the sound used here is usually the audible frequency band that humans can hear.
먼저, 음향송신기는 가청 주파수 또는 초음파 주파수 대역에서 가변하는 전기적 신호를 입력받는다. 음향송신기는 입력받은 전기적 신호의 크기와 주파수에 맞게 음향송신기 주위의 공기를 진동시켜서 음파를 발생시킨다. 발생한 음파는 주위의 공기를 통하여 사방으로 퍼져나가게 되고 인간은 그 음파를 듣고서 소리를 인지하게 된다.First, the acoustic transmitter receives an electrical signal that varies in an audible frequency or ultrasonic frequency band. The sound transmitter generates sound waves by vibrating the air around the sound transmitter according to the magnitude and frequency of the received electrical signal. The generated sound waves spread out in all directions through the surrounding air, and humans hear the sound waves and perceive the sound.
소리 즉, 음향은 그 크기인 음압과 진동수로 표현이 가능하다. 일반적으로 음압이 높은 소리는 음압이 낮은 소리에 비해 일정 거리에서 더 크게 들리고, 진동 수가 높은 소리는 진동수가 낮은 소리에 비해 멀리 퍼져나가지 못하고 감쇄율이 심하다.Sound, that is, sound can be expressed in terms of sound pressure and frequency. In general, high sound pressure sounds louder at a certain distance than low sound pressure sound, and high frequency sound does not spread far as compared to low frequency sound, and has attenuation deterioration rate.
그리고 어느 방향을 향해 음파를 출력하느냐에 따라서, 각각의 방향에서 감지할 수 있는 음압의 세기가 다르다. 일반적으로 음파를 출력하는 방향에서의 음압이 가장 크다. 음파의 이러한 특성을 지향성이라고 하는데, 낮은 주파수의 음파가 높은 주파수의 음파보다 넓은 지향성을 가진다.Depending on which direction the sound wave is output from, the intensity of sound pressure that can be detected in each direction is different. In general, the sound pressure in the direction of outputting sound waves is the largest. This characteristic of sound waves is called directivity, where low frequency sound waves have wider directivity than high frequency sound waves.
스피커로부터 출력되는 소리를 원거리에서 듣게 될 때, 메아리치면서 들려서 정확하게 알아들을 수 없는 경우가 있다. 이는 스피커에서 강한 음압으로 출력된 신호가 공기를 통해서 전달되면서 왜곡되거나, 음파가 주위 사물에 반사되어 들리기 때문이다.When you hear the sound from the speaker at a distance, you may hear it echoing and cannot hear it correctly. This is because a signal output at a strong sound pressure from the speaker is distorted as it is transmitted through the air, or sound waves are reflected by surrounding objects.
이러한 스피커의 일반적인 특징으로 인해, 명확한 음향 정보를 빠르게 전달할 수 없고, 불필요한 위치에도 음파가 퍼짐으로써 소음의 원인이 되기도 한다. 이러한 일반적인 스피커의 단점을 개선하여, 높은 음압을 가지는 음향송신장치들이 연구되었다.Due to the general characteristics of such a speaker, it is not possible to quickly transmit clear sound information, and the sound waves spread even at unnecessary positions, which may cause noise. By improving the shortcomings of such a general speaker, acoustic transmitters having high sound pressure have been studied.
종래에는 작은 크기의 변환기로 높은 음압을 방출하기 위하여, 도 1 에 도시한 바와 같은 음향송신기(7)가 제안되었다. 스테인리스 등의 금속으로 이루어지는 원판 형상의 진동판(3)의 양측에 중앙구멍을 갖는 압전체 원판(4, 5)이 결합되어 있다. 압전체 원판(4, 5)은 그 분극의 방향 및 크기가 같도록 배치되어 있다. 이와 같이 압전체 원판(4, 5)과 진동판(3)에 의해 바이모프(bimorph) 진동자가 구성된다.In the past, an acoustic transmitter 7 as shown in Fig. 1 has been proposed in order to emit high sound pressure with a small sized transducer.
한편의 압전체 원판(4)이 고착되어 있는 진동판(3)의 면에는 콘(1)을 결합하기 위한 로드(2)가 설치된다. 음압을 발생시키는 다이아프램은 콘(1)과 로드(2)로 구성되며 연결부(6)에 의해 콘(1)과 로드(2)가 연결된다.On the surface of the
이와 같이 구성된 종래의 음향송신기는 음파를 방사하는 다이아프램의 콘(1)이 로드(2)를 통하여 바이모프 진동자의 휨 변위를 다이아프램으로 전달한다. 따라서 국부적으로 연결된 로드의 강성이 낮을 경우에 바이모프 진동자의 진동판에 수직으로 발생하는 진동을 효과적으로 전달받지 못해서 다이아프램이 음파를 방사하고자 하는 방향으로 진동하지 못할 수 있다.In the conventional acoustic transmitter configured as described above, the
따라서 큰 음압을 갖는 음파를 방사하고자 하는 다이아프램의 효과를 발휘하지 못한다. 또한, 바이모프 진동자와 다이아프램은 로드에 의해 국부적으로 연결되어 있어서 바이모프 진동자의 진동에너지는 다이아프램에 효과적으로 전달하지 못할 수 있다.Therefore, the diaphragm to radiate sound waves with a large sound pressure is not effective. In addition, since the bimorph vibrator and the diaphragm are locally connected by a rod, the vibration energy of the bimorph vibrator may not be effectively transmitted to the diaphragm.
또한, 상기한 종래의 음향송신기의 출력 음압은 음향송신기의 음압 방사 면적에 대비해서는 큰 편이지만, 원거리까지 음파를 전달하기에는 상당히 부족한 편이다. 따라서, 도 2 에 도시한 바와 같이 혼(11)을 추가하여 음향송신기(7)에서 발생하는 음파의 사이드로브(side lobe)를 줄일 수도 있으나, 홀로 존재하는 음향송신기로는 예리한 지향성을 기대할 수 없다. 도면에서 미설명 부호 8은 지향성을 위한 경사부이고, 9는 음향송신기(7)를 수납하기 위한 공간, 10a, 10b는 음향송신기(7)를 혼(11)에 연결하기 위한 나사이다.In addition, the output sound pressure of the conventional sound transmitter is larger than the sound pressure radiation area of the sound transmitter, but it is quite insufficient to transmit sound waves to a long distance. Accordingly, as shown in FIG. 2, the
따라서, 본 발명자는 저전력을 사용하고도 종래에 비해 음압, 음향주파수 대 역 및 지향성을 향상시킬 수 있는 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커에 대한 연구를 하게 되었다.Therefore, the present inventors have studied a super-directional wideband frequency vibration transmission speaker that can improve sound pressure, acoustic frequency band, and directivity compared with the conventional one even with low power.
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 음압, 음향주파수 대역 및 지향성을 향상시킬 수 있는 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been invented under the above-described object, and an object thereof is to provide a vibration speaker for super-directed broadband frequency sound transmission which can improve sound pressure, sound frequency band and directivity.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커가 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자에 의한 진동에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램을 포함하여 이루어지되, 상기 다이아프램이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 가장자리에서 하방으로 굴곡되어 진동자의 가장자리에서 결합되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a super-directional wideband frequency acoustic transmission vibration speaker according to an embodiment of the present invention generates a vibration, and generates a sound pressure in accordance with the vibration by the vibrator It includes a diaphragm for outputting sound, characterized in that the diaphragm is concave inclined toward the center, bent downward from the edge is coupled at the edge of the vibrator.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커가 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자에 의한 진동에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램을 포함하여 이루어지되, 상기 다이아프램이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 중심에서 하방으로 연장되어 진동자의 중심에서 결합되고, 상기 진동자가 전기 신호를 인가하기 위한 전극과, 다수의 적층형 압전체로 이루어져 상기 전극에 의해 인가되는 전기 신호로부터 진동을 발생시키는 압전진동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to still another aspect of the present invention, an ultra-directional wideband frequency acoustic transmission vibration speaker according to another embodiment of the present invention generates a vibration, and outputs sound by generating sound pressure in accordance with the vibration by the vibrator It comprises a diaphragm, the diaphragm is concave inclined toward the center, extending downward from the center is coupled at the center of the vibrator, the electrode for the vibrator to apply an electrical signal, and a plurality of stacked piezoelectric It characterized in that it comprises a piezoelectric vibrator for generating a vibration from the electrical signal applied by the electrode.
본 발명은 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자에 의한 진동에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램을 포함하여 이루어지는 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 다이아프램과 진동자의 구조 개선을 통해 음압 및 지향성을 향상시킬 수 있어 동일한 전력을 사용하고도 종래보다 선명하고 고출력의 음향을 발생시킬 수 있는 유용한 효과를 가진다.The present invention improves the structure of the diaphragm and the vibrator of the super-directional wide-band frequency sound transmission vibration speaker comprising a vibrator for generating vibration, and a diaphragm for generating sound pressure in accordance with the vibration by the vibrator to output sound. Sound pressure and directivity can be improved to have a useful effect that can generate a clearer, higher output sound than the conventional power.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the embodiments of the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention.
본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the present specification are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may be sufficiently modified according to the intention, custom, etc. of the user or operator, and the definitions of these terms are used throughout the specification. It should be made based on the contents.
도 3 내지 도 5 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 1 실시예를 도시한 도면이다. 3 to 5 are diagrams illustrating a first embodiment of a vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the present invention.
도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)는 진동을 발생시키는 진동자(110)와, 상기 진동자에 의한 진동 에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램(120)을 포함하여 이루어지며, 상기 다이아프램에 의해 출력되는 음향의 지향성을 향상시키는 혼(130)을 더 포함할 수 있다.As shown in the figure, the super-directional wideband frequency acoustic
도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예는 상기 다이아프램(120)이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 가장자리에서 하방으로 굴곡되어 진동자(110)의 가장자리에서 결합되도록 구현한 것이다.As shown in the figure, this embodiment is implemented so that the
한편, 상기 진동자(110)는 전기 신호를 인가하기 위한 전극(111)과, 상기 전극에 의해 인가되는 전기 신호로부터 진동을 발생시키는 압전진동체(112)를 구비하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 전극(111)과 압전진동체(112)가 동일한 형상의 단일의 판으로 구현될 수도 있다.The
도면을 참조해 보면, 진동자(110)에 결합되는 다이아프램(120)을 본체(150)와 탄성적으로 연결하기 위해 진동자(110)의 한면과 본체(150) 사이에 예컨대, 폴리우레탄 또는 실리콘과 같은 고분자 재질의 탄성재(160)를 사용하고, 본체(150)의 외경부에 음압의 출력을 증대시키고 예리한 지향성 특성을 갖게 하기 위한 혼(130)을 연결하였다.Referring to the drawings, in order to elastically connect the
상기 본체(150)에 축방향으로 복수의 홈(151)을 관통시켜, 이 홈(151) 각각에 상기 진동자(110)에 전기적 음향 신호를 공급할 수 있는 전원 지지점 단자(140)를 연결하도록 구현하였다.Through a plurality of
상기 본체(150)에는 진동자(110)와 본체(150)에 의해 둘러싸인 공간(152)이 형성되어 있고, 상기 공간(152)은 본체(150)를 관통하는 중심부의 홈(153)에 의해 외부와 연결되어 공기가 자유로이 유통되도록 하여 진동자(110)의 진동에 의해 상기 공간(152)내의 공기가 압축과 팽창을 하면서 다이아프램(120)의 진동을 방해하는 현상을 방지하도록 한다.The
이와 같은 구성을 갖는 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 음향 발생동작을 알아본다. 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)는 휨진동 모드(mode)의 고유주파수가 초음파영역에 존재한다.The sound generating operation of the super-directed broadband frequency
상기 전극(111)을 통해 전기적 음향 신호가 인가되면, 진동자(110)에 의해 전기적 음향 신호가 물리적인 진동으로 변환되고, 진동자(110)에 연결되는 다이아프램(120) 역시 진동하게 되어 다이아프램(120)의 경사면에서 음압이 발생되고, 음압에 따른 공진에 의해 음향이 발생된다. 상기 다이아프램(120)에 의해 발생된 음향은 상기 혼(130)을 통해 지향성 특성을 가지고 출력된다.When the electrical acoustic signal is applied through the
이 때, 상기 다이아프램(120)이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 가장자리에서 하방으로 굴곡되어 진동자(110)의 가장자리에서 결합되도록 구현되어 다이아프램(120)의 진동 변위가 음파를 방사하고자 하는 방향으로 크게 직선적으로 발생하기 때문에, 큰 음압의 음향을 발생시킨다.At this time, the
또한, 종래의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커 구조에서는 하나의 송신전압감도의 최고점을 가지나, 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커는 송신전압감도가 두 개의 최고점을 가짐으로써 광대역 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 구현이 가능하다.In addition, in the conventional super-directional wide-band frequency acoustic transmission vibration speaker structure has a peak of one transmission voltage sensitivity, the super-directional wide-band frequency acoustic transmission vibration speaker according to this embodiment has a transmission voltage sensitivity of two peaks It is possible to implement a vibration speaker for wideband super-directional wideband frequency acoustic transmission.
이에 대해서는 도 6 내지 9를 통해 자세히 설명한다. 도 6 은 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 초음파 영역에서 첫 번째 공진 모드의 진동 상태를 나타낸 측단면도이다. 도 6 에서 일점쇄선은 진동하기 전의 정지 상태에서의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 위치를 나타낸다.This will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9. 6 is a side cross-sectional view showing the vibration state of the first resonant mode in the ultrasonic region of the super-directional broadband frequency
실선은 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)가 휨진동할 때의 어느 순간의 위치를 나타낸다. 화살표(A)는 전극(111)과 압전진동체(112)를 포함하는 진동자(110)의 휨방향을 나타낸다.The solid line shows the position at any moment when the
도 6 에 도시한 바와 같이, 전극(111)과 압전진동체(112)를 포함하는 진동자(110)의 휨진동에 의한 다이아프램(120)의 경사면은 전체적으로 동위상으로 변위한다. 다이아프램(120)의 진동 변위가 음파를 방사하고자 하는 방향으로 크게 직선적으로 발생하기 때문에, 큰 음압의 음향을 발생시킨다.As shown in FIG. 6, the inclined surface of the
도 7 은 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)이 초음파 영역에서 두 번째 공진 모드의 진동 상태를 나타낸 측단면도이다. 도 7 에서 일점쇄선은 진동하기 전의 정지 상태에서의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 위치를 나타낸다.Fig. 7 is a side sectional view showing the vibration state of the second resonance mode in the ultrasonic region of the super-directional broadband frequency
실선은 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)가 휨진동할 때의 어느 순간의 위치를 나타낸다. 화살표(B)는 전극(111)과 압전진동체(112)를 포함하는 진동자(110)의 휨방향을 나타낸다.The solid line shows the position at any moment when the
도 7 에 도시한 바와 같이, 전극(111)과 압전진동체(112)를 포함하는 진동 자(110)의 휨진동에 의한 다이아프램(120)의 경사면은 전체적으로 동위상으로 변위한다. 다이아프램(120)의 가장자리 및 가장자리에 접해 있는 곡면부 일부가 역위상으로 변위한다. 다이아프램(120)의 진동 변위가 음파를 방사하고자 하는 방향으로 크게 직선적으로 발생하기 때문에, 큰 음압의 음향을 발생시킨다.As shown in FIG. 7, the inclined surface of the
이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 구동주파수에 따른 송신전압감도(TVR)를 도 8 에 도시하였다. 도 8 에서 점선은 혼(130)을 설치하지 않은 경우의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 송신전압감도를 나타내고, 실선은 혼(130)을 설치한 경우의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 송신전압감도를 나타낸다.The transmission voltage sensitivity (TVR) according to the driving frequency of the super-directed broadband frequency
도면에서 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 송신전압감도는 20kHz 이상 및 30kHz 이하 영역에서 2개의 최고점을 가진다. 혼(130)이 장착된 경우 혼이 장착되지 않은 경우에 비해 최고 14dB 이상 증대된다.In the figure, the transmission voltage sensitivity of the
종래의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커 구조에서는 하나의 송신전압감도의 최고점을 가지나, 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커는 20kHz 이상 및 30kHz 이하 영역에서 두 개의 최고점을 가짐으로써 광대역 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 구현이 가능하다.In the conventional super-directional wideband frequency acoustic transmission vibration speaker structure has a peak of one transmission voltage sensitivity, but the super-directional wideband frequency acoustic transmission vibration speaker according to this embodiment has two peaks in the region of 20kHz or more and 30kHz or less. Therefore, it is possible to implement a vibration speaker for wideband super-directed wideband frequency acoustic transmission.
도 9 의 좌측은 종래의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커에 의한 음파의 지향성을 나타낸 것이고, 우측은 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 음파의 지향성을 나타낸 그래프이다. 도면상에서 표기된 각도는 음파의 방사 방향과 이루는 각도이다. 그리고 세로축상의 음의 값은 각 진동체의 최대 출력음압을 기준으로 하여 차이가 발생하는 음압을 dB 단위로 나타낸 것이다. The left side of FIG. 9 shows the directivity of sound waves by the conventional super-directional wideband frequency acoustic transmission loudspeaker, and the right side shows the directivity of the sound wave of the super-directional wideband frequency
도면에 도시한 바와 같이, 종래의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커는 사이드로브(side lobe)가 크고, 메인 로브(main lobe)의 폭이 넓다. 그러나, 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)는 상대적으로 좁은 지향각을 가지며 좌우 방향의 사이드로브의 수준이 상당히 낮게 나타나므로 지향성이 우수하다.As shown in the figure, the conventional super-directed wideband frequency acoustic transmission loudspeaker has a large side lobe, and the main lobe has a wide width. However, the super-directional wideband frequency
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 도 10 및 도 11 에 도시한 바와 같이 상기 압전진동체(112)가 다수의 적층형 압전체(112a)로 이루어지고, 상기 전극(111)이 상기 다수의 적층형 압전체 사이에 설치되는 적어도 하나의 내부전극(111a)과, 상기 다수의 적층형 압전체 외부에 설치되는 적어도 하나의 외부전극(111b)을 포함하도록 구현될 수도 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, as shown in FIGS. 10 and 11, the
도면을 참조해 보면, 각 압전체(112a) 사이에 설치되는 내부전극(111a)은 압전체(112a)의 외부로 일부가 노출되어 있어서, 외부에 설치되는 외부전극(111b)에 의해 서로 연결된다. 각 내부전극(111a)은 대면하고 있는 상하의 내부전극과 서로 다른 방향으로 노출되어 있어서 각 내부전극 간에는 전기적으로 연결되지 않는다.Referring to the drawings, the
다수의 적층형 압전체(112a)들 각각은 내부전극(111a)에 의해 전기적인 방향에 대해 분극 방향이 반대로 이루어져 있다. 따라서 외부전극(111b)에 교류전압을 가하면 압전진동체(112)가 휨진동을 하게 된다.Each of the plurality of stacked
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 다이아프램(120)이 가장자리에서 하방으로 굴곡되는 외경면에 적어도 하나의 홀(121)을 구비하도록 구현할 수도 있다.On the other hand, according to an additional aspect of the present invention, the
이에 따라, 다이아프램(120)이 진동할 때, 상기 홀(121)을 통해 공기가 다이아프램(120)과 진동자(110)간의 내부로 자유롭게 유입 또는 유출되므로, 다이아프램(120)이 진동에 의해 내부에 위치한 공기가 압축과 팽창을 하면서 다이아프램(120)의 진동을 방해하는 현상을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, when the
도 12 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 2 실시예를 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)는 진동을 발생시키는 진동자(110)와, 상기 진동자에 의한 진동에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램(120)을 포함하여 이루어지며, 상기 다이아프램에 의해 출력되는 음향의 지향성을 향상시키는 혼(도면 도시 생략)을 더 포함할 수 있다.12 is a view showing a second embodiment of the vibration speaker for super-directional broadband frequency acoustic transmission according to the present invention. As shown in the figure, the super-directional wideband frequency acoustic
도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예는 상기 다이아프램(120)이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 중심에서 하방으로 연장되어 진동자(110)의 중심에서 결합되고, 상기 진동자(110)가 전기 신호를 인가하기 위한 전극(111)과, 다수의 적층형 압전체(112a)로 이루어져 상기 전극(111)에 의해 인가되는 전기 신호로부터 진동을 발생시키는 압전진동체(112)를 포함하도록 구현한 것이다.As shown in the figure, this embodiment has the
이 때, 상기 전극(111)이 상기 다수의 적층형 압전체(112a) 사이에 설치되는 적어도 하나의 내부전극(111a)과, 상기 다수의 적층형 압전체 외부에 설치되는 적어도 하나의 외부전극(111b)을 포함하도록 구현될 수도 있다.In this case, the
도면을 참조해 보면, 각 압전체(112a) 사이에 설치되는 내부전극(111a)은 압전체(112a)의 외부로 일부가 노출되어 있어서, 외부에 설치되는 외부전극(111b)에 의해 서로 연결된다. 각 내부전극(111a)은 대면하고 있는 상하의 내부전극과 서로 다른 방향으로 노출되어 있어서 각 내부전극 간에는 전기적으로 연결되지 않는다.Referring to the drawings, the
다수의 적층형 압전체(112a)들 각각은 내부전극(111a)에 의해 전기적인 방향에 대해 분극 방향이 반대로 이루어져 있다. 따라서 외부전극(111b)에 교류전압을 가하면 압전진동체(112)가 휨진동을 하게 된다.Each of the plurality of stacked
이와 같은 구성을 갖는 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 음향 발생동작을 알아본다. 이 실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)는 휨진동 모드(mode)의 고유주파수가 초음파영역에 존재한다.The sound generating operation of the super-directed broadband frequency
상기 전극(111)을 통해 전기적 음향 신호가 인가되면, 진동자(110)에 의해 전기적 음향 신호가 물리적인 진동으로 변환되고, 진동자(110)에 연결되는 다이아프램(120) 역시 진동하게 되어 다이아프램(120)의 경사면에서 음압이 발생되고, 음압에 따른 공진에 의해 음향이 발생된다. 상기 다이아프램(120)에 의해 발생된 음향은 상기 혼(도면 도시 생략)을 통해 지향성 특성을 가지고 출력된다.When the electrical acoustic signal is applied through the
이 때, 상기 다이아프램(120)이 중심을 향해 오목하게 경사를 이루고, 중심 에서 하방으로 연장되어 진동자(110)의 중심에서 결합되도록 구현되어 진동자(110)의 휨진동은 다이아프램(120)을 다이아프램(120)의 축방향에 평행한 방향으로 진동시킨다.At this time, the
도 13 은 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 초음파 영역에서 진동 상태를 나타낸 측단면도이다. 도 13 에서 일점쇄선은 진동하기 전의 정지 상태에서의 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 위치를 나타낸다. 실선은 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)가 휨진동할 때의 어느 순간의 위치를 나타낸다. 화살표(C)는 진동자(110)의 휨방향을 나타낸다.FIG. 13 is a side sectional view showing a vibration state in an ultrasonic region of the
도 13 에 도시한 바와 같이, 진동자(110)의 휨진동에 의해서 다이아프램(120)의 경사면은 중심부의 연결부(120a)와 가까운 부분은 동위상의 진동 변위가 발생하고, 연결부(120a)와 먼 부분은 역위상의 진동변위가 크게 발생하기 때문에, 큰 음압의 음파를 방사한다.As shown in FIG. 13, due to the bending vibration of the
또한, 내부전극(111a)간에 두께가 얇은 압전체(112a)를 적층하여 사용하기 때문에, 동일한 진동변위를 발생시키는데 필요한 인가전압을 낮출 수 있다. 또한, 도면에 도시한 바와 같이 진동자(110)를 원형으로 구현하지 않고 사각형 형태 등으로 구현하여 폭을 줄일 경우, 원반형 휨진동을 하는 진동자에 비해 전기적 임피던스가 상대적으로 높아지기 때문에, 동일한 진동변위를 발생시키는데 필요한 전력을 낮출 수 있다.In addition, since the thin
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 진동자(110)와 다이아프 램(120) 중 적어도 하나가 원형 형상으로 구현될 수도 있다. 이와는 달리, 상기 진동자(110)와 다이아프램(120) 중 적어도 하나가 사각형 형상으로 구현될 수도 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, at least one of the
도 3 내지 도 5 을 참조해 보면, 진동자(110)와 다이아프램(120)이 모두 원형 형상으로 구현되었음을 볼 수 있다. 도 14 를 참조해 보면, 진동자(110)와 다이아프램(120)이 모두 사각형으로 구현되었음을 볼 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 예컨대, 진동자(110)는 사각형 형상으로, 다이아프램(120)은 원형 형상으로 구현될 수도 있다.3 to 5, it can be seen that both the
상기 진동자(110)가 원형 형상으로 구현된 경우에는 원형 휨진동이 발생하고, 사각형 형상으로 구현된 경우에는 막대형 휨진동이 발생된다. 막대형 휨진동을 하는 진동자는 원반형 휨진동을 하는 진동자에 비해 전기적 임피던스가 상대적으로 높아지기 때문에, 동일한 진동변위를 발생시키는데 필요한 전력을 낮출 수 있다.When the
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 도 11 에 도시한 바와 같이 상기 전극(111)이 진동자의 진동마디에 설치되도록 구현할 수도 있다. 한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)가 전원 지지점 단자(140)를 더 포함할 수도 있다. 상기 전원 지지점 단자(140)는 상기 진동자(110)의 진동마디에 설치되는 전극과 접촉된다.On the other hand, according to an additional aspect of the present invention, as shown in Figure 11 may be implemented so that the
도 11 에서, 외부전극(111b)이 진동자(120)의 좌우 측면에서부터 진동자의 한 면의 일부를 덮고 있다. 상기의 외부전극(111b)은 진동자(120)상에 위치하는 진 동 마디(node)의 영역을 포함하여 분포하고 있다. 그리고 상기의 외부전극(111b)은 진동자(120)의 진동마디에 위치하고 있는 전원 지지점 단자(140)에 각각 전기적 및 물리적으로 접촉된다.In FIG. 11, the
이 경우, 상기 진동자(110)의 진동마디에 전원 지지점 단자(140)를 접촉시킴으로써 진동 마디를 전기적 연결부로 사용하여 추가의 전기적 연결부가 필요하지 않으므로, 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커(100)의 진동 효율을 증대시킬 수 있게 된다. 상기에서 진동 마디는 진동이 발생하는 부위를 말한다.In this case, by contacting the power
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자에 의한 진동에 따라 음압을 발생시켜 음향을 출력하는 다이아프램을 포함하여 이루어지는 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 다이아프램과 진동자의 구조 개선을 통해 음압 및 지향성을 향상시킬 수 있어 동일한 전력을 사용하고도 종래보다 선명하고 고출력의 음향을 발생시킬 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.As described above, the present invention includes a diaphragm of a super-directed broadband frequency acoustic transmission speaker comprising a vibrator for generating a vibration, and a diaphragm for generating sound pressure according to the vibration by the vibrator and outputting sound. Since the sound pressure and directivity can be improved by improving the structure of the vibrator, it is possible to generate a clearer and higher output sound than the conventional one even when using the same power, thereby achieving the above object of the present invention.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
본 발명은 전기적 음향 신호를 물리적 음향 신호로 변환하는 음향 변환 기술 분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention is industrially applicable in the field of sound conversion technology and its application technology for converting electrical sound signals into physical sound signals.
도 1 은 종래의 음향송신기의 일 예를 도시한 도면1 is a view showing an example of a conventional sound transmitter
도 2 는 종래의 음향송신기의 또 다른예를 도시한 도면2 is a view showing another example of a conventional sound transmitter.
도 3 은 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 1 실시예의 단면도3 is a cross-sectional view of a first embodiment of a super-directed broadband frequency acoustic transmission loudspeaker according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 1 실시예의 사시도4 is a perspective view of a first embodiment of a vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the present invention;
도 5 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 1 실시예의 설치단면도5 is a cross-sectional view of the first embodiment of a vibration speaker for ultra-direct broadband frequency acoustic transmission according to the present invention;
도 6 은 본 발명의 제1실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 첫 번째 공진 모드의 진동 상태를 나타낸 측단면도Figure 6 is a side cross-sectional view showing the vibration state of the first resonance mode of the vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the first embodiment of the present invention;
도 7 은 본 발명의 제1실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 두 번째 공진 모드의 진동 상태를 나타낸 측단면도7 is a side cross-sectional view showing a vibration state of a second resonance mode of a vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the first embodiment of the present invention;
도 8 은 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 구동주파수에 따른 송신전압감도를 도시한 그래프Figure 8 is a graph showing the sensitivity of the transmission voltage according to the drive frequency of the vibration speaker for super-directional broadband frequency acoustic transmission according to the present invention
도 9 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 음파 지향성 비교도9 is a comparison diagram of sound wave directivity of the vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the present invention;
도 12 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 제 2 실시예의 단면도12 is a cross-sectional view of a second embodiment of a super-directed broadband frequency acoustic transmission loudspeaker according to the present invention.
도 13 은 본 발명의 제2실시예에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진 동스피커의 진동 상태를 나타낸 측단면도Fig. 13 is a side sectional view showing a vibration state of a vibration speaker for super-directed broadband frequency acoustic transmission according to the second embodiment of the present invention.
도 14 는 본 발명에 따른 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커의 또 다른 형상을 도시한 사시도14 is a perspective view showing another shape of the vibration speaker for ultra-direct broadband frequency acoustic transmission according to the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커 110 : 진동자100: ultra-directed broadband frequency transmission vibration speaker 110: vibrator
111 : 전극 112 : 압전진동체111
120 : 다이아프램 130 : 혼120: diaphragm 130: horn
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090039085A KR20100120325A (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Vibration speaker for transmitting sound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090039085A KR20100120325A (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Vibration speaker for transmitting sound |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100120325A true KR20100120325A (en) | 2010-11-16 |
Family
ID=43405903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090039085A KR20100120325A (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Vibration speaker for transmitting sound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20100120325A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107820183A (en) * | 2017-11-23 | 2018-03-20 | 苏州逸巛声学科技有限公司 | A kind of receiver and its assembly technology |
KR20200017211A (en) * | 2018-08-08 | 2020-02-18 | 주식회사 나노메딕스 | A speeker for soundwave extinguisher |
-
2009
- 2009-05-06 KR KR1020090039085A patent/KR20100120325A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107820183A (en) * | 2017-11-23 | 2018-03-20 | 苏州逸巛声学科技有限公司 | A kind of receiver and its assembly technology |
KR20200017211A (en) * | 2018-08-08 | 2020-02-18 | 주식회사 나노메딕스 | A speeker for soundwave extinguisher |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6925187B2 (en) | Horn array emitter | |
US20130049876A1 (en) | Oscillator | |
US20060233404A1 (en) | Horn array emitter | |
JP2010062819A (en) | Speaker device | |
JP2008048312A (en) | Speaker system | |
WO2012090383A1 (en) | Vibration device and electronic apparatus | |
JP4910823B2 (en) | Flexural transducer | |
CN110944274B (en) | Tunable MEMS piezoelectric transducer with mass load based on Pitton-mode | |
KR100962261B1 (en) | Airtight type piezo-electric speaker | |
KR20100120325A (en) | Vibration speaker for transmitting sound | |
KR20170056365A (en) | Sound output apparatus | |
CN110996235A (en) | Bone conduction speaker for ultrasonic and electroacoustic systems | |
KR101765000B1 (en) | Piezoelectric transducer for a directive speaker and directive speaker including the transducer | |
Been et al. | A parametric array PMUT loudspeaker with high efficiency and wide flat bandwidth | |
JP2004165895A (en) | Electroacoustic transducer | |
WO2014061584A1 (en) | Electroacoustic transducer, manufacturing method thereof, and electronic device utilizing same | |
JP3871628B2 (en) | Electroacoustic transducer | |
WO2012132261A1 (en) | Oscillator and electronic device | |
JP2002315098A (en) | Electroacoustic transducer | |
KR102007034B1 (en) | Amplification diffusion speaker | |
WO2008050123A1 (en) | Loudspeakers | |
JP3538817B2 (en) | Underwater transmitter / receiver capable of emitting multiple frequencies | |
JP2001339793A (en) | Piezoelectric acoustic device | |
WO2004071128A3 (en) | Electrodynamic acoustic transducer | |
JP2008294719A (en) | Transducer and its driving method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |