RU2803960C1 - Акустическое выходное устройство - Google Patents

Акустическое выходное устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2803960C1
RU2803960C1 RU2022133427A RU2022133427A RU2803960C1 RU 2803960 C1 RU2803960 C1 RU 2803960C1 RU 2022133427 A RU2022133427 A RU 2022133427A RU 2022133427 A RU2022133427 A RU 2022133427A RU 2803960 C1 RU2803960 C1 RU 2803960C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
vibration
location
mass element
piezoelectric
Prior art date
Application number
RU2022133427A
Other languages
English (en)
Inventor
Гуанъюань ЧЖУ
Лэй Чжан
Цзюньцзян ФУ
Синь ЦИ
Цинйи ВАН
Original Assignee
Шэньчжэнь Шокз Ко., Лтд.
Filing date
Publication date
Application filed by Шэньчжэнь Шокз Ко., Лтд. filed Critical Шэньчжэнь Шокз Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2803960C1 publication Critical patent/RU2803960C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим излучателям звука. Акустическое выходное устройство содержит вибрационный сборочный узел, пьезоэлемент и вибрационный элемент. Пьезоэлектрическая структура выполнена с возможностью преобразования электрического сигнала в механические колебания; и вибрационный элемент соединен с пьезоэлементом и выполнен с возможностью приема механических колебаний для генерирования акустического сигнала. Также устройство содержит груз, который соединен с пьезоэлектрической структурой. Пьезоэлемент выполнен в форме балки. Балка закреплена одним из концов, и отношение расстояния между местом крепления груза и закрепленным концом балочной структуры к длине балочной структуры больше 1/3. При этом в диапазоне 50 Гц - 5000 Гц вибрационная характеристика пьезоэлектрической структуры в первом местоположении имеет резонансный пик и резонансный провал, и элемент массы уменьшает разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом. Отношение коэффициента упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой к массе элемента массы находится в пределах (100π)2 - (10000π)2. Технический результат – улучшение качества звука в полосе средних и низких частот. 9 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к области акустики и, в частности, к акустическому устройству.
Уровень техники
Акустическое выходное устройство, возбуждаемое пьезоэлектрической керамикой, может генерировать колебания, основываясь на обратном пьезоэлектрическом эффекте пьезоэлектрических керамических материалов, чтобы излучать наружу звуковые волны. По сравнению с традиционным электродинамическим акустическим выходным устройством, акустическое выходное устройство, возбуждаемое пьезоэлектрической керамикой, имеет более высокую электромеханическую эффективность преобразования, низкое потребление энергии, меньший объем и более высокую интеграцию. Однако, по сравнению с традиционным электромагнитным акустическим выходным устройством, акустическое выходное устройство, возбуждаемое пьезоэлектрической керамикой, имеет худшее качество звука из-за таких проблем, как недостаточная выходная мощность на низких частотах и множество мод колебаний в слышимом диапазоне. В акустическом выходном устройстве, возбуждаемом пьезоэлектрической керамикой, могут использоваться балочные структуры, чтобы улучшить выходную мощность на низких частотах и понизить низкочастотные резонансные частоты. Однако, балочные структуры могут вызывать в слышимом диапазоне моды колебаний более высокого порядка, особенно широкополосные резонансные провалы в полосе средних частот, которые могут ослаблять выходную мощность на средних частотах.
Поэтому желательно обеспечить такое акустическое выходное устройство, которое подавляло в слышимом диапазоне моды колебаний высокого порядка и улучшало качество звука акустического выходного устройства в полосе средних частот и низких частот.
Раскрытие сущности изобретения
Варианты осуществления настоящего раскрытия представляют акустическое выходное устройство, и акустическое выходное устройство может содержать вибрационный сборочный узел и элемент массы. Вибрационный сборочный узел может содержать пьезоэлектрическую структуру и вибрационный элемент. Пьезоэлектрическая структура может быть выполнена с возможностью преобразования электрического сигнала в механические колебания, а вибрационный элемент может быть присоединен к пьезоэлектрической структуре в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре и может быть выполнен с возможностью приема механических колебаний для генерирования акустического сигнала. Элемент массы может быть присоединен к пьезоэлектрической структуре во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре.
В некоторых вариантах осуществления в диапазоне 50 Гц - 5000 Гц кривая вибрационной характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении может иметь резонансный пик и резонансный провал, и элемент массы может уменьшить разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая структура может иметь балочную структуру, и первое местоположение и второе местоположение могут быть различными местоположениями в направлении длины балочной структуры.
В некоторых вариантах осуществления балочная структура может содержать закрепленный конец, и разница между уровнем вибрационного ускорения балочной структуры в первом местоположении и уровнем вибрационного ускорения закрепленного конца может быть больше 20 дБ.
В некоторых вариантах осуществления отношение расстояния между вторым местоположением и закрепленным концом балочной структуры к длине балочной структуры может быть больше 1/3.
В некоторых вариантах осуществления отношение коэффициента упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой к массе элемента массы может быть в пределах (100π)2- (10000π)2.
В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может быть сосредоточена централизованно во втором местоположении.
В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может быть равномерно распределена вокруг второго местоположения.
В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может быть в пределах 0,1 г - 6 г.
В некоторых вариантах осуществления коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой может быть в пределах 9 Н/м - 6×106 Н/м.
В некоторых вариантах осуществления элемент массы может дополнительно быть присоединен к корпусу акустического выходного устройства.
В некоторых вариантах осуществления отношение коэффициента упругости между элементом массы и корпусом к коэффициенту упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой может быть меньше 10,
В некоторых вариантах осуществления коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой может быть меньше коэффициента упругости между элементом массы и корпусом.
В некоторых вариантах осуществления масса вибрационного элемента может находиться в пределах 0,1 г - 0,9 г, и отношение массы элемента массы к массе вибрационного сборочного узла может быть меньше 5.
В некоторых вариантах осуществления масса вибрационного элемента может быть в пределах 0,9 г - 1,8 г, и отношение массы элемента массы к массе вибрационного сборочного узла может быть меньше 2.
В некоторых вариантах осуществления масса вибрационного элемента может быть в пределах 1,8 г - 5 г, и отношение массы элемента массы к массе вибрационного сборочного узла может быть меньше 1.
В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть упруго соединен с пьезоэлектрической структурой через упругий элемент.
В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере участок элемента массы может иметь упругую структуру, и элемент массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре через упругую структуру.
В некоторых вариантах осуществления упругая структура может содержать пористую структуру.
В некоторых вариантах осуществления в пористой структуре может быть расположен поглощающий материал.
В некоторых вариантах осуществления акустическое выходное устройство может содержать акустическое выходное устройство, возбуждаемое пьезоэлектрической керамикой.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - блок-схема примерного акустического выходного устройства, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 2 - структура примерного вибрационного сборочного узла, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 3A - эквивалентная схема примерной балочной структуры во втором местоположении, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 3B - эквивалентная схема примерного элемента массы, соединенного с балочной структурой во втором местоположении, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 4A - колебания примерной балочной структуры, соответствующей некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 4B - колебания балочной структуры, соединенной с элементом массы, соответствующей некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 4C - вибрационное характеристики балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединена или не соединена с элементами массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5A и фиг. 5B - колебания примерных сборочных узлов вибрации в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5C - вибрационный сборочный узел, соединенный с элементом массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5D - вибрационные характеристики вибрационного сборочного узла в первом местоположении, когда вибрационный сборочный узел соединен или не соединен с элементом массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 6 - структура с объединенными упругим участком и участком массы, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 7 - вибрационная характеристика балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединена с элементом массы, в которой упругий участок объединен с участком массы, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 8 - элемент массы с равномерно распределенной упругостью, соединенный с балочной структурой, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 9 - элемент массы с неравномерно распределенной упругостью, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 10 - элемент массы с равномерно распределенной массой и/или равномерно распределенным поглощением, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 11 - примерный упругий элемент, соединенный с участком массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 12 - вибрационные характеристики балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединяется с элементом массы, где упругий участок отделяется от участка массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 13 -вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда масса элемента массы распределяется в центре во втором местоположении пьезоэлектрической структуры, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 14 -вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда элемент массы расположен в центре или равномерно распределен, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 15 - пьезоэлектрическая структура, соединенная со множеством элементов массы, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 16 -вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда пьезоэлектрическая структура соединяется со множеством элементов массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 17 - элемент массы, упруго соединенный с пьезоэлектрической структурой и корпусом, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 18 - вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда первый коэффициент упругости отличается от второго коэффициента упругости, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 19 - вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующий различным значениям mr, когда масса вибрационного элемента равна 0,5 г, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 20 - вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующий различным значениям mr, когда масса элемента вибрации равна 1 г, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 21 -вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующий различным значениям mr, когда масса элемента вибрации равна 2 г, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
На чертежах:
100 Акустическое выходное устройство
110 Вибрационный сборочный узел
120 Элемент массы
211 Пьезоэлектрическая структура
212 Вибрационный элемент
2111 Слой пьезоэлектрического материала
2112 Подложка
2113 Закрепленный конец
2114 Свободный конец
411a Балочная структура
430 Резонансный пик
440 Резонансный провал
420 Элемент массы
450 Резонансный пик
511a Балочная структура
512a Вибрационный элемент
530 Резонансный провал
540 Резонансный провал
520 Элемент массы
621a Упругая структура
621b Упругая структура
6211b Высококачественный материал
621c Упругая структура
6211c Высококачественный материал
720 Резонансный провал
710 Резонансный пик
821 Упругая структура
811 Балочная структура
822 Участок массы
921 Упругий участок
911 Балочная структура
922 Участок массы
1021 Упругая структура
1023 Пористая структура
1122 Участок массы
1121 Упругий участок
1220 Резонансный провал
1210 Резонансный пик
1310 Резонансный провал
1320 Резонансный пик
1410 Резонансный пик
1511 Пьезоэлектрическая структура
1520 Элемент массы
1512 Вибрационный элемент
1610 Провал второго порядка
1620 Провал третьего порядка
1720 Элемент массы
1711 Пьезоэлектрическая структура
1810 Резонансный пик
1820 Резонансный провал
1910 Резонансный пик
2010 Резонансный пик
2110 Резонансный пик.
Осуществление изобретения
Чтобы более ясно продемонстрировать технические решения вариантов осуществления настоящего раскрытия, ниже кратко представляются чертежи, которые должны использоваться при описании вариантов осуществления. Очевидно, что чертежи в последующем описании являются только некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники без творческих усилий могут применить настоящее раскрытие к другим подобным сценариям в соответствии с этими чертежами. Если это не очевидно из описания или установлено как-либо иначе, одинаковые ссылочные позиции на чертежах представляют одну и ту же структуру или операцию.
Следует понимать, что термины «система», «устройство», «блок», «компонент», «модуль» и/или «сборочный узел» могут быть способом, используемым здесь для различения различных компонент, элементов, частей, секций или сборочный узлов на разных уровнях. Однако термины могут заменяться другими выражениями, если они служат одной и той же цели.
Как они используются в настоящем раскрытии и в добавленной формуле изобретения, формы в единственном числе содержат также формы во множественном числе, если содержание явно не указывает иное. В целом, термины «содержать», «содержит» и/или «содержащий», «включать», «включает» и/или «включающий», просто подсказывают наличие этапов и элементов, которые были ясно определены, и эти этапы и элементы не составляют исключающий список. Способы или устройства могут также содержать другие этапы или элементы.
Блок-схемы последовательности выполнения операций используются в настоящем раскрытии для представления операций, выполняемых системой, соответствующей варианту осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что предыдущие или последующие операции не обязательно выполняются в точном порядке. Вместо этого, различные операции могут проводиться в обратном порядке или одновременно. Дополнительно, к этим процедурам могут добавляться другие действия или операция или операции могут удаляться из этих процедур.
Варианты осуществления настоящего раскрытия представляют акустическое выходное устройство. Акустическое выходное устройство может содержать сборочный узел вибрации и элемент массы. В некоторых вариантах осуществления вибрационный сборочный узел может содержать пьезоэлектрическую структуру (например, балочную структуру) и вибрационный элемент (например, диафрагму, вибрационную пластину и т.д.) для преобразования электрического сигнала в механические колебания. Вибрационный элемент может механически соединяться с пьезоэлектрической структурой в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре и быть выполнен с возможностью приема механических колебаний для формирования акустического сигнала. В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть соединен (например, упруго соединен) с пьезоэлектрической структурой во втором месте на пьезоэлектрической структуре. Первое местоположение и второе местоположение могут быть различными местами в направлении длины пьезоэлектрической структуры (например, балочной структуры). Элемент массы, упруго соединенный с пьезоэлектрической структурой, может уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансной провалом на вибрационной характеристике пьезоэлектрической структуры в первом местоположении в целевом частотном диапазоне (например, 50 Гц - 5000 Гц), повышая, таким образом, качество звука звукового сигнала. В то же время, упругое соединение может вызывать эффект поглощения на пьезоэлектрической структуре, и в этом случае вибрационная характеристика акустического выходного устройства в целевом частотном диапазоне будет относительно ровной, тем самым, дополнительно улучшая качество звука звукового сигнала, сформированного выходным устройством.
На фиг. 1 представлена блок-схема, представляющая примерное акустическое выходное устройство, соответствующее некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 1, акустическое выходное устройство 100 может содержать вибрационный сборочный узел 110 и элемент 120 массы.
В некоторых вариантах осуществления акустическое выходное устройство 100 может содержать динамическое акустическое выходное устройство, электростатическое акустическое выходное устройство, пьезоэлектрическое акустическое выходное устройство, акустическое выходное устройство со сбалансированной арматурой, пневматическое акустическое выходное устройство, электромагнитное акустическое выходное устройство и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления акустическое выходное устройство 100 может содержать пьезоэлектрическое керамическое акустическое выходное устройство. В некоторых вариантах осуществления акустическое выходное устройство 100 может быть реализовано в виде очков, смарт-браслета, наушников, слухового устройства, смарт-шлема, смарт-часов, смарт-одежды, смарт-рюкзака, смарт-аксессуара и т.п., или любого их сочетания. Например, акустическое выходное устройство 100 может быть парой очков для функциональной близорукости, парой очков для чтения, парой очков для езды на велосипеде или парой солнцезащитных очков и т.д., и может также быть парой интеллектуальных очков (например, парой аудиоочков с функцией наушника). Как другой пример, акустическое выходное устройство 100 может также быть смонтированным на голове устройством, таким как шлем, устройство аугментированной реальности (Augmented Reality, AR), устройство виртуальной реальности (Virtual Reality, VR) и т.д. В некоторых вариантах осуществления устройство аугментированной реальности или устройство виртуальной реальности могут содержать гарнитуру виртуальной реальности, пару очков виртуальной реальности, шлем аугментированной реальности, пару очков аугментированной реальности и т.п. или любое их сочетание, например, устройство виртуальной реальности и/или устройство аугментированной реальности могут содержать Google Glass, Oculus Rift, Hololen, Gear VR и т.д.
Вибрационный сборочный узел 110 может быть выполнен с возможностью преобразования в звуковой сигнал сигнала, содержащего звуковую информацию. В некоторых вариантах осуществления сигнал, содержащий акустическую информацию, может содержать электрический сигнал, оптический сигнал и т.п. В некоторых вариантах осуществления звуковой сигнал может содержать звуковые волны костной проводимости или звуковые волны воздушной проводимости, которые могут приходить к человеческому уху посредством воздушной проводимости или костной проводимости. Например, вибрационный сборочный узел 110 может принимать электрический сигнал, генерировать механические колебания и создавать звуковые волны. В некоторых вариантах осуществления вибрационный сборочный узел 110 может содержать преобразующую структуру для преобразования в механические колебания сигнала, содержащего акустическую информацию. Примерная преобразующая структура может содержать динамическую структуру, электростатическую структуру, пьезоэлектрическую структуру, структуру со сбалансированной арматурой, пневматическую структуру, электромагнитную структуру и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления вибрационный сборочный узел 110 может содержать вибрационный элемент (например, диафрагма, вибрационная пластина) для преобразования механических колебаний в звуковой сигнал. Например, вибрационный сборочный узел 110 может содержать пьезоэлектрическую структуру и вибрационный элемент, соединенный с пьезоэлектрической структурой в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре. Пьезоэлектрическая структура может быть выполнена с возможностью преобразования сигнала, содержащего акустическую информацию, в механические колебания, и вибрационный элемент может быть выполнен с возможностью приема механических колебаний для генерации акустического сигнала. Дополнительные описания вибрационного сборочного узла можно найти в другом месте в настоящем раскрытии, для чего смотрите, например, фиг. 2 и его описания.
Элемент 120 массы может быть выполнен с возможностью применения массы к механическим колебаниям вибрационного сборочного узла 110, изменяя, таким образом, разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом механических колебаний, генерируемых вибрационным сборочным узлом 110, Используя в качестве примера пьезоэлектрическую структуру, элемент 120 массы может присоединен к пьезоэлектрической структуре во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая структура может иметь балочную структуру (например, консольная балка). Первое местоположение и второе местоположение могут быть разными местоположениями в направлении длины балочной структуры. В некоторых вариантах осуществления балочная структура может содержать закрепленный конец. Закрепленный конец может относиться к местоположению на балочной структуре, в котором уровень вибрационного ускорения или ускорения меньше, порога вибрационного ускорения. Например, уровень вибрационного ускорения закрепленного конца может составлять меньше 5 дБ, 3 дБ, 1 дБ, 0,8 дБ, 0,6 дБ, 0,4 дБ, 0,2 дБ, 0,05 дБ и т.п. В некоторых вариантах осуществления разница между уровнем вибрационного ускорения балочной структуры в первом местоположении и уровнем вибрационного ускорения закрепленного конца может быть больше 5 дБ, 10 дБ, 20 дБ, 30 дБ, 40 дБ или 50 дБ и т.д. В некоторых вариантах осуществления вибрационная характеристика пьезоэлектрической структуры в первом местоположении может иметь в целевом частотном диапазоне резонансный пик и резонансный провал. Элемент 120 массы может уменьшить разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом. Например, целевой частотный диапазон может содержать 50 Гц - 5000 Гц, 100 Гц - 5000 Гц, 200 Гц - 4000 Гц, 500 Гц - 4000 Гц, 500 Гц - 3000 Гц, 500 Гц - 2000 Гц, 1000 Гц - 2000 Гц и т.д.
В некоторых вариантах осуществления второе местоположение может быть выбрано таким образом, что в целевом частотном диапазоне элемент 120 массы может уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом. Например, отношение расстояний между вторым местоположением и закрепленным концом балочной структуры может быть больше, чем 1/3, 2/5, 2/3 и т.д. В некоторых вариантах осуществления масса элемента 120 массы может быть выбрана таким образом, что в целевом частотном диапазоне элемент 120 массы может уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом. В некоторых вариантах осуществления масса элемента 120 массы может находиться в центре во втором местоположении или распределена равномерно вокруг второго местоположения. В некоторых вариантах осуществления масса элемента 120 массы может находиться в целевом диапазоне масс. Например, целевой диапазон масс может содержать 0,01 г - 50 г, 0,02 г - 40 г, 0,03 г - 30 г, 0,04 г - 20 г, 0,05 г - 10 г, 0,07 г - 8 г, 0,09 г - 6 г, 0,1 г - 6 г, 0,2 г - 6 г, 0,5 г - 6 г, 1 г - 5 г и т.д. В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы 120 может быть связана с массой вибрационного сборочного узла 110. Масса вибрационного сборочного узла 110 может относиться к общей массе пьезоэлектрической структуры и вибрационного элемента. Например, когда масса вибрационного элемента постоянна, отношение массы элемента 120 массы к массе вибрационного сборочного узла 110 может находиться в заданном диапазоне отношений. Например, масса вибрационного элемента может быть в диапазоне 0,1 г - 0,9 г и отношение массы элемента 120 массы к массе вибрационного сборочного узла 110 может быть меньше 5. Как другой пример, масса вибрационного элемента может быть в диапазоне 0,9 г - 1,8 г, и отношение массы элемента 120 массы к массе вибрационного сборочного узла 110 может быть меньше 2. Как другой пример, масса вибрационного элемента может быть в диапазоне 1,8 г - 5 г и отношение массы элемента 120 массы к массе вибрационного сборочного узла 110 может быть меньше 1.
В некоторых вариантах осуществления соединение между элементом 120 массы и пьезоэлектрической структурой может содержать упругое соединение. Например, акустическое выходное устройство 100 или элемент 120 массы может содержать упругий элемент (не показан), через который элемент 120 массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре. Как другой пример, по меньшей мере, часть элемента 120 массы может иметь упругую структуру и элемент 120 массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре через упругую структуру. В некоторых вариантах осуществления первый коэффициент упругости между элементом 120 массы и пьезоэлектрической структурой может быть выбран таким образом, что в целевом частотном диапазоне элемент 120 массы может уменьшать разность амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом. Например, первый коэффициент упругости между элементом 120 массы и пьезоэлектрической структурой может быть в диапазоне 9 Н/м - 6×106 Н/м, 50 Н/м - 6×106 Н/м, 100 Н/м - 6×106 Н/м, 1000 Н/м - 6×106 Н/м, 104 Н/м - 6×106 Н/м, 5×104 Н/м - 6×106 Н/м, 5×105 Н/м - 6×106 Н/м, 9×105 Н/м - 6×106 Н/м, 106 Н/м - 6×106 Н/м и т.д.
В некоторых вариантах осуществления элемент 120 массы может быть соединен с корпусом акустического выходного устройства 100. Соединение может содержать упругое соединение. Например, акустическое выходное устройство 100 или элемент 120 массы может содержать упругий элемент (не показан), через который элемент 120 массы может упруго присоединяться к корпусу акустического выходного устройства 100. Как другой пример, по меньшей мере, участок элемента 120 массы может иметь упругую структуру и элемент 120 массы может быть упруго соединен с корпусом акустического выходного устройства 100 через упругую структуру. Упругое соединение между элементом 120 массы и корпусом может иметь второй коэффициент упругости. В некоторых вариантах осуществления первый коэффициент упругости может быть меньше, чем второй коэффициент упругости. В некоторых вариантах осуществления отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше заданного порога. Например, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 10.
В некоторых вариантах осуществления элемент 120 массы может иметь любую форму, такую как цилиндр, прямоугольный параллелепипед, конус, усеченный конус, сфера и другие правильные или неправильные структуры. В некоторых вариантах осуществления материалом элемента 120 массы может быть, но не ограничиваясь только этим, любой твердый материал, такой как пластмасса, древесина и металл. В некоторых вариантах осуществления материал элемента 120 массы может дополнительно содержать различные метаматериалы, предпочтительные для повышения способности пропускать звуковые частоты акустического выходного устройства 100, такие как материал с отрицательной жесткостью, материал с кубической жесткостью и т.д. В некоторых вариантах осуществления элемент 120 массы может также быть выполнен с возможностью обеспечения поглощения механических колебаний вибрационного сборочного узла 110. Поглощение может быть выполнено с возможностью сглаживания вибрационных характеристик акустического выходного устройства 100 в полосе низких частот. Например, элемент 120 массы сам по себе может обеспечивать поглощение вибрационного сборочного узла 110. Как другой пример, элемент 120 массы может содержать участок поглощения, который может обеспечивать поглощение вибрационного сборочного узла 110. В некоторых вариантах осуществления элемент 120 массы может обеспечивать поглощение механических колебаний вибрационного сборочного узла 110, упруго соединенного с вибрационным сборочным узлом 110. Дополнительные описания элемента 120 массы можно найти в другом месте в настоящем раскрытии, смотрите, например, фиг. 3 и его описания.
Следует понимать, что описания акустического выходного устройства 100, показанного на фиг. 1, служат только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения объема защиты настоящего раскрытия. Специалистами в данной области техники, руководствуясь настоящим раскрытием, могут быть сделаны различные изменения и модификации. И эти изменения и модификации могут попадать в пределы объема защиты описаний. В некоторых вариантах осуществления компоненты, показанные на чертежах, могут корректироваться в соответствии с реальными условиями. Например, акустическое выходное устройство 100 может содержать множество элементов массы. Как другой пример, акустическое выходное устройство 100 может содержать упругий элемент для обеспечения упругости между элементом массы и вибрационным сборочным узлом.
На фиг. 2 схематично показана структура примерного вибрационного сборочного узла, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 2, вибрационный сборочный узел может содержать пьезоэлектрическую структуру 211 и вибрационный элемент 212. Вибрационный элемент 212 может быть соединен с пьезоэлектрической структурой 211. Соединение может содержать болтовое соединение, клепку, посадку с натягом, соединение застежкой, склеивание, инжекционное прессование, сварку, магнитное притяжение и т.п. или любое их сочетание.
Пьезоэлектрическая структура 211 может быть выполнена с возможностью преобразования электрического сигнала в механические колебания. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая структура может содержать пьезоэлектрический материал. Примерными пьезоэлектрическими материалами могут быть пьезоэлектрический кристалл, пьезоэлектрическая керамика, пьезоэлектрический полимер и т.п. Как показано на фиг. 2, пьезоэлектрическая структура 211 может иметь балочную структуру (например, консольная балка) и балочная структура 2111 может содержать пьезоэлектрический слой и металлическую подложку 2112. Металлическая подложка 2112 может проходить вдоль направления длины балочной структуры. В направлении, перпендикулярном направлению длины (например, направлению длины L на фиг. 2) балочной структуры, на металлическую подложку 2112 может накладываться слой 2111 пьезоэлектрического материала. В некоторых вариантах осуществления балочная структура может содержать n (n - положительное целое число, большее 1) слоев 2111 пьезоэлектрического материала и n-1 металлических подложек 2112. Металлические подложки 2112 и слои 2111 пьезоэлектрического материала могут накладываться друг на друга вдоль направления, перпендикулярного направлению длины балочной структуры.
Балочная структура может содержать закрепленный конец 2113 и свободный конец 2114. Закрепленный конец может относиться к местоположению на балочной структуре, в котором уровень вибрационного ускорения или ускорения меньше порога вибрационного ускорения. Например, уровень вибрационного ускорения закрепленного конца 2113 может быть меньше 5 дБ, 3 дБ, 1 дБ, 0,8 дБ, 0,6 дБ, 0,4 дБ, 0,2 дБ или 0,05 дБ и т.д. В некоторых вариантах осуществления закрепленный конец 2113 может крепиться к месту крепления или к структуре акустического выходного устройства. Место крепления или структура могут относиться к местоположению или структуре на акустическом выходном устройстве, в котором уровень вибрационного ускорения или ускорения меньше порога вибрационного ускорения. Например, акустическое выходное устройство может содержать корпус (не показан на фиг. 2), балочная структура может быть расположена в корпусе и закрепленный конец 2113 балочной структуры может быть жестко прикреплен к корпусу. Как другой пример, акустическое выходное устройство может содержать противовес и закрепленный конец 2113 балочной структуры может быть жестко прикреплен к противовесу. Свободный конец 2114 может относиться к концу балочной структуры, который может свободно вибрировать.
Вибрационный элемент 212 может быть выполнен с возможностью приема механических колебаний и преобразования механических колебаний в звуковой сигнал для вывода. В некоторых вариантах осуществления вибрационный элемент 212 может быть соединен с пьезоэлектрической структурой 211 (или с балочной структурой) в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре 211 (или на балочной структуре), чтобы принимать механические колебания, генерируемые пьезоэлектрической структурой 211. В некоторых вариантах осуществления первое местоположение может быть местоположением на балочной структуре, в котором амплитуда механических колебаний является относительно большой. Разница между уровнем вибрационного ускорения балочной структуры в первом местоположении и уровнем вибрационного ускорения закрепленного конца 2113 может быть больше, чем порог различия. Например, разница между уровнем вибрационного ускорения в первом местоположении и уровнем вибрационного ускорения закрепленного конца 2113 может быть больше 5 дБ, 10 дБ, 20 дБ, 30 дБ, 40 дБ, 50 дБ и т.д. Например, первым местоположением, к которому может быть присоединен вибрационный элемент 212, может быть свободный конец 2114. В некоторых вариантах осуществления, когда акустическое выходное устройство является акустическим выходным устройством с воздушной проводимостью, вибрационный элемент 212 может быть диафрагмой. Диафрагма может принимать механические колебания, генерированные пьезоэлектрической структурой 211, и далее воздействовать на воздух для вибрирования, чтобы генерировать звуковой сигнал. В некоторых вариантах осуществления, когда акустическое выходное устройство является акустическим выходным устройством с костной проводимостью, вибрационный элемент 212 может быть вибрационной пластиной и вибрационная пластина может контактировать с человеческим телом для передачи колебаний, тем самым, создавая звуковой сигнал.
Элемент массы (не показан на фиг. 2) может быть присоединен к пьезоэлектрической структуре 211 во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре 211. В некоторых вариантах осуществления первое местоположение и второе местоположение могут быть разными местоположениями в направлении длины балочной структуры. В некоторых вариантах осуществления второе местоположение может быть определено между закрепленным концом 2113 балочной структуры и первым местоположением. В некоторых вариантах осуществления отношении расстояния между вторым местоположением и закрепленным концом 2113 балочной структуры к длине балочной структуры может быть больше, чем 1/3, 2/5, 2/3, и т.п. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая структура 211 может резонировать при преобразовании электрического сигнала в механические колебания. Соответственно, вибрационная характеристика пьезоэлектрической структуры 211 в первом местоположении может иметь резонансный пик и резонансный провал. Например, в целевом частотном диапазоне вибрационная характеристика пьезоэлектрической структуры 211 в первом местоположении может иметь резонансный пик и резонансный провал. Примерные целевые частотные диапазоны могут содержать 50 Гц - 5000 Гц, 100 Гц - 5000 Гц, 200 Гц - 4000 Гц, 500 Гц - 4000 Гц, 500 Гц - 3000 Гц, 500 Гц - 2000 Гц, 1000 Гц - 2000 Гц и т.д. Элемент массы может быть выполнен с возможностью сокращения количества местоположений, в которых возникают резонансный пик и резонансный провал, и разницы амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом в первом местоположении, так чтобы форма вибрационной характеристики вибрационного элемента в первом местоположении могла быть относительно более гладкой. В некоторых вариантах осуществления второе местоположение может быть расположено в антиузле (т.е. в месте с самой большой амплитудой) механических колебаний балочной структуры на определенной частоте, так чтобы механические колебания в области антиузла (т.е. области вибрации в определенном диапазоне слева и/или справа от местоположения с самой большой амплитудой) на определенной частоте могли быть поглощены элементом массы и колебательная энергия могла быть частично передана в первое местоположение. В таких случаях механические колебания в первом местоположении на определенной частоте могут быть улучшены. Определенная частота может быть частотой, соответствующей резонансному провалу в первом местоположении пьезоэлектрической структуры. Поскольку колебания в первом местоположении пьезоэлектрической структуры в резонансном провале усиливаются, а вибрация на резонансном пике уменьшается за счет поглощения, обеспечиваемого элементом массы, режим вибрации пьезоэлектрической структуры в первом местоположении может сглаживаться, таким образом, эффективно улучшая качество звука.
Тот принцип, что элемент массы изменяет режим вибрации пьезоэлектрической структуры, может быть примерно описан ниже со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B. На фиг. 3A в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия схематично представлена эквивалентная структура примерной балочной структуры во втором местоположении. На фиг. 3B в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия схематично представлена эквивалентная структура примерного элемента массы, присоединенного к балочной структуре во втором местоположении.
Как показано на фиг. 3A, для балочной структуры в состоянии механической вибрации колебания во втором местоположении могут быть эквивалентны принудительным колебаниям системы с одной степенью свободы и ее уравнение колебаний может иметь следующий вид (без учета влияния поглощений в системе):
где m1 - масса балочной структуры во втором местоположении (т.е. в области антиузла), k1 - эквивалентный коэффициент упругости во втором местоположении, ξ - смещение колебаний во втором местоположении, F - возбуждающая сила, ω - угловая частота возбуждающей силы, и Fcosωt - компонент захватывающей силы вдоль направления вибрации второго местоположения. Специальное решение уравнения (1) может иметь вид:
где ω0 - собственная угловая частота во втором местоположении. Без учета поглощения, когда угловая частота ω возбуждающей силы равна собственной угловой частоте ω0 второго местоположения, резонанс может происходить во втором местоположении и амплитуда (смещение ξ) может быть неопределенной. С точки зрения влияния поглощения, второе местоположение пиков амплитуды, то есть, второе местоположение (или область антиузла), может быть местоположением с наибольшим смещением на балочной структуре в направлении, перпендикулярном направлению длины.
В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть упруго соединен с пьезоэлектрической структурой. Например, элемент массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре через упругий элемент (например, упругий элемент, расположенный независимо от элемента массы). Как другой пример, элемент массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре через ее упругую структуру (например, упругую структуру, интегрированную с элементом массы). В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть упруго присоединен к балочной структуре во втором местоположении. Колебания балочной структуры во втором местоположении, когда элемент массы присоединен к балочной структуре, могут быть эквивалентны принудительным колебаниям системы с двумя степенями свободы, как показано на фиг. 3B. Как показано на фиг. 3B, участок массы с массой m2 и упругий участок с коэффициентом упругости k2 могут представлять элемент массы, упруго соединенный с балочной структурой и его уравнение колебаний может иметь вид (без учета влияния поглощения в системе):
где ξ2 - смещение колебаний элемента массы, а значения других символов можно найти в уравнении (1) и его сопутствующем описании (где ξ1 совпадает с ξ). Специальное решение уравнения (3) может иметь вид:
где ωr (ωr 2=k2/m2) - собственная угловая частота элемента массы, и α = m2/m1 - отношение масс для элемента массы во втором местоположении. Соответственно, собственная угловая частота ωr элемента массы может корректироваться, чтобы быть равной угловой частоте ω возбуждающей силы, так чтобы смещение колебаний ξ1 во втором местоположении могло быть нулевым. В таких случаях уравнение колебаний элемента массы может иметь вид:
Уравнение (5) может быть записано в следующем виде:
В соответствии с уравнением (6), результирующая сила силы за счет коэффициента упругости k2 элемента массы и возбуждающей силы Fcos ωt во втором местоположении балочной структуры является нулевой. Без учета поглощения, колебания антиузла могут передаваться элементу массы, добавляя элемент массы во втором местоположении балочной структуры, что может уменьшить большие колебания балочной структуры во втором местоположении. Учитывая влияние поглощения, путем добавления элемента массы во втором местоположении на балочной структуре, режим вибрации балочной структуры во втором местоположении может быть значительно подавлен или уничтожен. В таких случаях механические колебания, генерированные балочной структурой, могут передаваться в первое местоположение, так чтобы амплитуда колебаний в первом местоположении могла быть увеличена, и режим вибрации может быть более гладким, тем самым эффективно улучшая качество звука, создаваемого акустическим выходным устройством.
В некоторых вариантах осуществления собственная угловая частота ωr элемента массы может быть записана как ωr 2=k2/m2. Таким образом, коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой и/или между массой элемента массы может быть выполнен с возможностью установки собственной угловой частоты ωr элемента массы таким образом, чтобы элемент массы мог уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом в первом местоположении на целевой частоте. Например, коэффициент упругости и/или масса элемента массы могут быть выполнены с возможностью совпадения собственной угловой частоты ωr элемента массы с заданной целевой частотой или с частотой, близкой к ней, уменьшая, таким образом, разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом в первом местоположении на целевой частоте. Просто в качестве примера, целевой частотный диапазон может находиться в пределах 50 Гц - 5000 Гц. Соответственно, коэффициент упругости и/или масса элемента массы могут быть выполнены таким образом, чтобы отношение коэффициента упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой к массе элемента массы было в диапазоне (100π)2 - (10000π)2. В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может находиться в целевом диапазоне масс. Например, целевой диапазон масс может включать в себя 0,01 г - 50 г, 0,02 г - 40 г, 0,03 г -30 г, 0,04 г - 20 г, 0,05 г - 10 г, 0,07 г - 8 г, 0,09 г - 6 г, 0,1 г - 6 г, 0,2 г - 6 г, 0,5 г - 6 г, 1 г - 5 г и т.д. Соответственно, для уменьшения разницы амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом в целевом частотном диапазоне коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой может быть в диапазоне 9 Н/м - 6×106 Н/м.
Следует заметить, что приведенные выше описания вибрационного сборочного узла и элемента массы служат только для примеров и иллюстрации и не ограничивают объем защиты применения настоящего раскрытия. Специалистами в данной области техники, руководствуясь настоящим раскрытием, в вибрационном сборочном узле и элементе массы могут быть выполнены различные изменения и модификации. Однако эти изменения и модификации продолжают оставаться в рамках настоящего раскрытия. Например, закрепленный конец 2113, показанный на фиг. 2, может быть расположен на конце балочной структуры. Следует заметить, что закрепленный конец 2113 может также быть расположен в других местах на балочной структуре. Как другой пример, элемент массы может содержать множество масс, располагающихся индивидуально.
Влияние элемента массы на состояние колебаний балочной структуры может быть описано ниже со ссылкой на фиг. 4A-4C и фиг. 5A-5C. На фиг. 4A схематично показаны колебания примерной балочной структуры в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 4B схематично показаны колебания балочной структуры, соединенной с элементом массы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 4C представлены вибрационные характеристики балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединена или не соединена с элементом массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия.
Балочная структура 411a, показанная на фиг. 4A, может резонировать во время механических колебаний (например, когда угловая частота или частота механической вибрации в режиме колебаний равна угловой частоте или частоте балочной структуры 411a). Когда балочная структура 411a резонирует, амплитуда колебаний среднего участка балочной структуры 411a может быть наибольшей и небольшая часть механической вибрации может передаваться свободному концу (т.е. в первое местоположение), что может в результате привести к тому, что амплитуда колебаний в первом местоположении будет относительно небольшой. Соответственно, вибрационная характеристика балочной структуры 411a в первом местоположении может содержать резонансный провал. Вибрационная характеристика балочной структуры 411a в первом местоположении показана пунктиром на фиг. 4C. Как показано на фиг. 4C, вибрационная характеристика балочной структуры 411a в первом местоположении может иметь очевидные резонансный пик 430 и резонансный провал 440 в диапазоне 100 Гц - 1000 Гц (т.е. в полосе средних и низких частот), которые могут привести в результате к тому, выходная мощность колебаний акустического выходного устройства в полосе средних и низких частот снижается, влияя, таким образом, на качество выходного звука.
Выходная мощность колебаний акустического выходного устройства в полосе средних частот может быть повышена, увеличивая амплитуду колебаний в первом местоположении. Как показано на фиг. 4B, элемент 420 массы может быть упруго соединен с областью антиузла (т.е. вторым местоположением) механических колебаний балочной структуры 411a. Элемент 420 массы может быть выполнен с возможностью подавления режима вибрации области антиузла и затем изменения режима вибрации первого местоположения так, чтобы балочная структура могла иметь относительно гладкую вибрационную характеристику, повышая, таким образом, выходную мощность акустического выходного устройства в полосе средних частот. Вибрационная характеристика балочной структуры 411a в первом местоположении, когда элемент 420 массы 420 соединен с балочной структурой 411a, показана на фиг. 4C сплошной линией. Как показано на фиг. 4C, в диапазоне 100 Гц - 1000 Гц (например, приблизительно 500 Гц), вибрационная характеристика балочной структуры 411 в первом местоположении может содержать резонансный пик 450. По сравнению с балочной структурой 411 без элемента массы, разница амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом вибрационной характеристики в первом местоположении значительно уменьшается и вибрационная характеристика в полосе средних и низких частот является относительно более плоской, так что качество звука акустического выходного устройства в полосе средних и низких частот может быть улучшено. В некоторых вариантах осуществления упругое соединение между элементом массы и балочной структурой 411a может иметь некоторый эффект поглощения, который может сглаживать переход между резонансным пиком и резонансным провалом в полосе средних и низких частот, делая его не слишком резким, улучшая, таким образом, качество звука.
На фиг. 5A и фиг. 5B схематично представлены колебания примерных вибрационных сборочных узлов, соответствующие некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 5C схематично представлен вибрационный сборочный узел, соединенный с элементом массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 5D представлены вибрационные характеристики вибрационного сборочного узла в первом местоположении, когда вибрационный сборочный узел присоединен или не присоединен к элементу массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия.
Вибрационный сборочный узел, показанный на фиг. 5 А и 5B, может содержать балочную структуру 511a и вибрационный элемент 512a. Вибрационный элемент 512a может быть присоединен к свободному концу (т.е. к первому местоположению) балочной структуры 511a. Вибрационный сборочный узел, показанный на фиг. 5А и 5B, может соответствовать режимам вибрации балочной структуры на различных частотах, соответственно. В режимах вибрации, соответствующих фиг. 5А и 5B, амплитуда колебаний балочной структуры в первом местоположении может быть относительно малой, тогда как амплитуда колебаний в других местоположениях может быть относительно большой. Например, как показано на фиг. 5A, балочная структура 511a имеет самую большую амплитуду колебаний в местоположении A и механические колебания с меньшей амплитудой могут передаваться свободному концу (т.е. в первое местоположение). В таких случаях балочная структура 511a может иметь небольшую амплитуду колебаний в первом местоположении. Вибрационная характеристика балочной структуры 511a в первом местоположении показана на фиг. 5D пунктирной линией. В соответствии с фиг. 5D, в диапазоне 500 Гц - 1000 Гц, вибрационная характеристика вибрационного сборочного узла в первом местоположении может содержать резонансный провал 530. В качестве другого примера, как показано на фиг. 5B, балочная структура 511a имеет самую большую амплитуду колебаний в местоположении B и меньшая амплитуда механических колебаний может быть передана свободному концу (т.е. в первое местоположение). В таких случаях балочная структура 511a может иметь небольшую амплитуду колебаний в первом местоположении. Согласно фиг. 5D, в диапазоне 1000 Гц - 2000 Гц вибрационная характеристика вибрационного сборочного узла в первом местоположении может содержать резонансный провал 540. В некоторых вариантах осуществления резонансный провал 530 в диапазоне 500 Гц - 1000 Гц, как показано на фиг. 5A, может упоминаться как провал второго порядка, а резонансный провал 540 в диапазоне 1000 Гц - 2000 Гц, как показано на фиг. 5B, может упоминаться как провал третьего порядка.
Для улучшения вибрационной характеристики в отношении провала второго порядка и провала третьего порядка, как показано на фиг. 5C, элемент 520 массы может упруго присоединяться к области антиузла провала третьего порядка механических колебаний балочной структуры 511a (т.е. к области, где находится местоположение B). Элемент 520 массы может быть выполнен с возможностью подавления режима вибрации области антиузла для изменения режима вибрации балочной структуры 511a в первом местоположении. Вибрационная характеристика вибрационного сборочного узла в первом местоположении, когда элемент 520 массы присоединен к вибрационному сборочному узлу, показана на фиг. 5D сплошной линией. Как показано на фиг. 5D, исходный провал второго порядка и исходный провал третьего порядка значительно улучшились. По сравнению с вибрационным сборочным узлом без элемента массы, разница в амплитудах между резонансным пиком и резонансным провалом значительно уменьшается, так что вибрационная характеристика в полосе средних и низких частот становится относительно плоской, что может улучшить качество звука акустического выходного устройства в полосе средних и низких частот.
В некоторых вариантах осуществления элемент массы может содержать участок массы, обладающий массой, и упругий участок, обладающий упругостью. Элемент массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре через упругий участок. В некоторых вариантах осуществления элемент массы может дополнительно содержать участок поглощения для увеличения демпфирования колебаний пьезоэлектрической структуры и участок поглощения может быть выполнен с возможностью сглаживания перехода на вибрационной характеристике. В некоторых вариантах осуществления участок массы может содержать металлические материалы, неметаллические материалы и т.п. Плотность материала может находиться в заданных пределах плотности. Заданные пределы плотности могут составлять 0,01-100 г/см3, 0,05-80 г/см3, 0,1-60 г/см3, 0,2-50 г/см3, 0,3-40 г/см3, 0,4-30 г/см3, 0,5-20 г/см3 и т.д. В некоторых вариантах осуществления участок поглощения может быть реализован как поглощающий материал, такой как резина и т.п.
В некоторых вариантах осуществления упругий участок может быть объединен с участком массы. Альтернативно, упругий участок может быть участком элемента массы. Например, по меньшей мере, какой-то участок элемента массы может быть упругой структурой. Элемент массы может быть упруго присоединен к пьезоэлектрической структуре через упругую структуру. Примерные упругие структуры могут содержать пружинную структуру. В некоторых вариантах осуществления упругая структура может быть изготовлена из упругого материала. Примерными упругими материалами могут быть резина, латекс, силикон, губка и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления упругая структура может использоваться и как упругий участок и как участок массы. Например, упругая структура может содержать металлизированную резину с повышенной массой и/или плотностью. Как другой пример, в упругую структуру может быть включен более высококачественный материал, такой как металлический порошок, включенный в губку. В некоторых вариантах осуществления упругая структура может содержать участок поглощения. Например, упругая структура может быть изготовлена из поглощающего материала (например, нитрила). В качестве другого примера, к упругой структуре может добавляться поглощающий материал, такой как поглощающая краска, нанесенная на поверхность упругой структуры или проникающая во внутренность упругой структуры.
На фиг. 6 схематично представлена структура с объединенными упругим участком и участком массы, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 6, в некоторых вариантах осуществления, высококачественный материал может быть равномерно распределен в упругой структуре 621a. Например, силикагель может равномерно смешиваться с определенным количеством металлического порошка и затем формоваться целиком. В некоторых вариантах осуществления высококачественный материал 6211b может располагаться в центре упругой структуры 621b. В некоторых вариантах осуществления высококачественный материал 6211c может быть расположен во множестве местоположений в упругой структуре 621c.
На фиг. 7 представлен график, показывающий вибрационные характеристики балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединена с элементом массы, в котором упругий участок объединен с участком массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 7, «Mr2=5,1722E-4 кг, Er=1E6 Pa» представляет вибрационную характеристику в первом местоположении, когда общая масса элемента массы составляет 0,51722 г и модуль упругости между элементом массы и балочной структурой равен 106 Па. В соответствии с фиг. 7, когда различные элементы массы соединены с балочной структурой, в диапазоне 100 Гц - 1000 Гц в вибрационных характеристиках балочной структуры в первом местоположении резонансный провал 720 эффективно улучшился и разница амплитуд между резонансным пиком 710 и резонансным провалом 720 уменьшилась. Поэтому разница амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом пьезоэлектрической структуры в первом местоположении в целевом диапазоне может быть уменьшена, присоединяя элемент массы с объединенными упругим участком и участком массы к пьезоэлектрической структуре. Кроме того, по мере увеличения массы элемента массы, резонансный пик в диапазоне низких частот (например, 80 Гц - 300 Гц) перемещается по абсциссе к нулевой точке. Соответственно, чувствительность акустического выходного устройства на низких частотах может уменьшаться. В некоторых вариантах осуществления для обеспечения чувствительности акустического выходного устройства на низких частотах общая масса элемента массы, в котором упругий участок отделен от участка массы, может находиться в целевом диапазоне масс. Например, целевой диапазон масс может содержать 0,01 г - 50 г, 0,02 г - 40 г, 0,03 г - 30 г, 0,04 г - 20 г, 0,05 г - 10 г, 0,07 г - 8 г, 0,09 г - 6 г, 0,1 г - 6 г, 0,2 г - 6 г, 0,5 г - 6 г, 1 г - 5 г и т.д.
Например, на фиг. 8-10 показаны некоторые варианты осуществления, в которых элемент массы, в котором упругий участок объединен с участком массы, присоединен к балочной структуре. На фиг. 8 схематично показан элемент массы с равномерно распределенной упругостью, присоединенный к балочной структуре в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 9 схематично показан элемент массы с неравномерно распределенной упругостью, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 10 схематично показан элемент массы с равномерно распределенной массой и/или с равномерно распределенным поглощением, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 8, элемент массы может содержать упругую структуру 821. Упругая структура 821 может проходить вдоль направления длины балочной структуры 811. Упругая структура 821 может содержать множество участков 822 массы. В некоторых вариантах осуществления упругость упругой структуры 821 может быть равномерно распределена вдоль направления длины балочной структуры 811. Участки 822 массы в упругой структуре 821 могут быть распределены неравномерно вдоль направления длины балочной структуры 811. Например, как показано на фиг. 8, пунктиром на чертеже показаны режимы вибрации балочной структуры 811 в различных полосах частот. Участки 822 массы в упругой структуре 821 могут быть распределены во множестве вторых местоположений. Множество вторых местоположений может быть соответственно расположено в областях антиузлов колебаний балочной структуры 811 в различных полосах частот, так чтобы разницы амплитуд между резонансными пиками и резонансными провалами в первом местоположении в различных полосах частот могли быть уменьшены, улучшая, таким образом, качество звука акустического выходного устройства в различных полосах частот.
Как показано на фиг. 9, элемент массы может содержать упругую структуру 921. Упругая структура 921 может проходить вдоль направления длины балочной структуры 911 и упругая структура 921 может содержать множество участков 922 массы. В некоторых вариантах осуществления упругие структуры 921 могут быть распределены неравномерно вдоль направления длины балочной структуры 911. Например, область упругой структуры 921, в которой распределяется участок 922 массы, может иметь большую упругость, чем область без участка 922 массы. Как другой пример, область упругой структуры 921, в которой распределяется участок 922 массы с большей массой, может иметь большую упругость, чем область с участком 922 массы с меньшей массой.
Как показано на фиг. 10, упругая структура 1021 может содержать пористую структуру 1023. Пористая структура 1023 может содержать по меньшей мере одну пору. В некоторых вариантах осуществления пористая структура может быть равномерно распределена в упругой структуре 1021. В некоторых вариантах осуществления пористая структура 1023 может содержать поглощающий материал. Поглощающий материал может сглаживать переход на вибрационной характеристике акустического выходного устройства, эффективно улучшая, таким образом, качество звука.
В некоторых вариантах осуществления упругий участок может быть отделен от участка массы. Например, упругий участок может содержать упругий элемент, через который элемент массы может упруго соединяться с пьезоэлектрической структурой. Примерными упругими элементами могут быть пена, силикон, пружина, компрессионная пружина и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления участок массы может быть реализован как металлический материал, неметаллический материал и т.п. Плотность материала может находиться в заданных пределах плотности. Заданными пределами плотности могут быть 0,01 г/см3 -100 г/см3, 0,05 г/см3 - 80 г/см3, 0,1 г/см3 - 60 г/см3, 0,2 г/см3 - 50 г/см3, 0,3 г/см3 - 40 г/см3, 0,4 г/см3 - 30 г/см3, 0,5 г/см3 - 20 г/см3 и т.д. В некоторых вариантах осуществления участок массы может быть реализован как металлический (например, железо, медь или металлический сплав и т.д.) блок, инкапсулированная жидкость и т.д. или устройство, такое как аккумулятор, печатная плата, и т.д. акустического выходного устройства. В некоторых вариантах осуществления участок массы может быть соединен с упругим элементом. Примерные соединения могут содержать болтовое соединение, клепку, посадку с натягом, соединение застежкой, склеивание, инжекционное прессование, сварку, магнитное притяжение и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления как участок массы, так и упругий элемент могут иметь любую форму, такую как правильная форма, например, цилиндр, прямоугольный параллелепипед, конус, усеченный конус и сфера, или неправильная форма.
На фиг. 11 схематично представлен примерный упругий элемент, присоединенный к участку массы, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 11, участок 1122 массы может быть присоединен к одному концу упругого элемента 1121. Другой конец упругого элемента 1121 может быть дополнительно присоединен к пьезоэлектрической структуре (не показано на фиг. 6).
На фиг. 12 представлены вибрационные характеристики балочной структуры в первом местоположении, когда балочная структура соединяется с элементом массы, в котором упругий участок отделен от участка массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 12, «Mr2=2,3889E-4 кг, Er=1E6 Па» представляют вибрационную характеристику в первом местоположении, когда общая масса элемента массы составляет 0,23889 г и модуль упругости между элементом массы и балочной структурой составляет 106 Па. В соответствии с фиг. 12, когда различные элементы массы, в которых упругие участки отделены от участка массы, присоединяются к балочной структуре 100 Гц - 1000 Гц, резонансный провал 1220 на вибрационных характеристиках балочной структуры в первом местоположении эффективно уменьшается и разница амплитуд между резонансным пиком 1210 и резонансным провалом 1220 уменьшается. Кроме того, по мере увеличения массы элемента массы резонансный пик, появляющийся в низкочастотной области (например, 80 Гц - 300 Гц), перемещается к нулевой точке абсциссы. Соответственно, низкочастотная чувствительность акустического выходного устройства может уменьшаться. В некоторых вариантах осуществления для обеспечения чувствительности на низких частотах акустического выходного устройства общая масса элемента массы, в котором упругий участок отделен от участка массы, может находиться в пределах целевой массы. Например, пределы целевой массы могут быть такими, как 0,01 г - 50 г, 0,0,2 г - 40 г, 0,03 г - 30 г, 0,04 г - 20 г, 0,05 г - 10 г, 0,07 г - 8 г, 0,09 г - 6 г, 0,1 г - 6 г, 0,2 г - 6 г, 0,5 г - 6 г, 1 г - 5 г и т.д. В некоторых вариантах осуществления, в соответствии с фиг. 7 и фиг. 12, для достижения подобного улучшения резонансного провала на той же частоте, требуемая масса, когда упругий участок отделен от участка массы, может быть меньше, чем когда упругий участок объединяется с участком массы. В некоторых вариантах осуществления, с точки зрения мобильности акустического выходного устройства и комфорта для человеческого тела при ношении, чтобы достигнуть той же оптимизации качества звука и уменьшить вес акустического выходного устройства, может быть принят элемент массы, в котором упругий участок отделен от участка массы.
Следует понимать, что примеры, представленные на фиг. 6-12, служат только для иллюстративных целей и не предназначены ограничивать объем защиты настоящего раскрытия. Специалистами в данной области техники, руководствуясь настоящим раскрытием, могут быть сделаны различные изменения и модификации, например, пористая структура 1023 может также быть неравномерно распределена в упругой структуре. Как другой пример, в элементе массы, в котором участок массы отделен от упругого участка, участок массы может быть расположен на боковой поверхности упругого участка. Такие изменения и модификации могут попадать в пределы объема защиты настоящего описания.
В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может находиться в центре во втором местоположении пьезоэлектрической структуры. Элемент массы, находящийся в центре, может относиться к массе элемента массы, сосредоточенной в области, в которой располагается второе местоположение (например, в области, в которой второе местоположение является геометрическим центром). В некоторых вариантах осуществления размер (например, площадь, длина стороны, диаметр и т.д.) области может быть меньше заданного значения. Например, область может быть квадратной областью, и длина стороны квадратной области может составлять меньше 25 мм, 20 мм, 18 мм, 16 мм, 12 мм и т.п. Как другой пример, область может быть круговой областью и диаметр круговой области может составлять меньше 25 мм, 20 мм, 18 мм, 16 мм, 12 мм и т.п. На фиг. 13 представлены вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда масса элемента массы находится в центре второго местоположения пьезоэлектрической структуры в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 13 показаны вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда масса элемента массы находится в центре второго местоположения и когда элемент массы и пьезоэлектрическая структура имеют различные коэффициенты упругости. Например, «7.5*1 col» представляет вибрационную характеристику в первом местоположении, когда элемент массы присоединен к пьезоэлектрической структуре через одиночную прямоугольную полоску пены длиной 7,5 мм, а «7.5*2 col» представляет вибрационную характеристику в первом местоположении, когда элемент массы присоединен к пьезоэлектрической структуре через двойную прямоугольную полоску пены длиной 15 мм. Длина прямоугольной полоски пены может относиться к размеру прямоугольной полоски пены вдоль направления длины пьезоэлектрической структуры (или балочной структуры). Прямоугольная полоска пены различной длины может иметь одну и ту же ширину и одну и ту же толщину. По мере того, как длина и/или количество прямоугольных полосок пены увеличиваются, коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой увеличивается. В соответствии с фиг. 13, когда масса элемента массы находится в центре второго местоположения, для различных коэффициентов упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой резонансный провал 1310 вибрационной характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении может быть эффективно улучшен. Кроме того, с увеличением коэффициента упругости резонансный пик 1320, соответствующий элементу массы в полосе средних частот, смещается вправо вдоль абсциссы и эффект плавного перехода за счет поглощения увеличивается. Поэтому в некоторых вариантах осуществления частота, соответствующая резонансному пику акустического выходного устройства в полосе средних частот, и чувствительность акустического выходного устройства в полосе средних частот могут корректироваться, регулируя упругость элемента массы.
В некоторых вариантах осуществления масса элемента массы может быть равномерно распределена вокруг второго местоположения. Равномерно распределенный элемент массы может относиться к массе, равномерно распределенной в области вокруг второго местоположения. В некоторых вариантах осуществления площадь области может находиться в заданных пределах площади. Например, заданные пределы площади могут быть равны 0,1х 0,1 мм2 - 50х50 мм2, 0,5х0,5 мм2 - 40х40 мм2, 0,5х1 мм2 - 35х35 мм2, 1х1 мм2 - 30х30 мм2, 1х2 мм2 - 30х20 мм2, 2х2 мм2 - 30х15 мм2, 3х3 мм2 - 30х10 мм2 и т.д. На фиг. 14 представлены вибрационные характеристики и пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда элемент массы находится в центре или равномерно распределен в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 14 представлены вибрационные характеристики в первом местоположении, когда различные массы находятся в центре или равномерно распределены во втором местоположении и когда коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой является одним и тем же. Например, «15*2 col+1.5 g» представляет характеристику в первом местоположении, когда элемент массы присоединен к пьезоэлектрической структуре через двойную прямоугольную полоску пены длиной 15 мм, элемент массы составляет 1,5 г и находится в центре, «15*2 col+distributed, 1.5 г» представляет характеристику в первом местоположении, когда элемент массы присоединен к пьезоэлектрической структуре через двойную прямоугольную полоску пены длиной 15 мм, элемент массы составляет 1,5 г и равномерно распределен. Как показано на фиг. 14, по сравнению с вибрационной характеристикой, когда элемент массы находится в центре, частота резонансного пика 1410 колебаний в первом местоположении повышается, когда элемент массы распределен равномерно, и эффект поглощения улучшается. Когда находящаяся в центре масса добавляется к равномерно распределенной массе, частота резонансного пика 1410 колебаний в первом местоположении уменьшается, а эффект поглощения остается. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления частота, соответствующая резонансному пику акустического выходного устройства в полосе средних частот, может корректироваться, регулируя распределение массы для элемента массы. В некоторых вариантах осуществления, когда масса элемента массы является постоянной, по сравнению со случаем, когда масса находится в центре во втором местоположении пьезоэлектрической структуры, масса, равномерно распределенная вокруг второго местоположения пьезоэлектрической структуры, может повышать частоту, соответствующую резонансному пику акустического выходного устройства в полосе средних частот и повышать чувствительность акустического выходного устройства в полосе средних частот.
На фиг. 15 схематично представлена пьезоэлектрическая структура, соединенная с множеством элементов массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 15, пьезоэлектрическая структура 1511 может иметь множество вторых местоположений и вибрационный элемент 1512 может быть присоединен к пьезоэлектрической структуре 1511 в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре 1511. Элементы 1520 массы могут быть присоединены к множеству вторых местоположений, соответственно. Множество вторых местоположений на пьезоэлектрической структуре 1511 может быть определено, основываясь на режимах колебаний пьезоэлектрической структуры 1511 в различных целевых частотных диапазонах. Например, в соответствии с фиг. 3 А и 3B и их описанием, в конкретном целевом частотном диапазоне второе местоположение может быть расположено в месте расположения антиузла, когда пьезоэлектрическая структура 1511 резонирует в целевом частотном диапазоне. На фиг. 16 представлены вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда пьезоэлектрическая структура соединена с множеством элементов массы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 16, «silica gel third - order valley Esi1=5.5255E6 Pa» представляет вибрационную характеристику в первом местоположении, когда элемент массы с модулем упругости 5,5255⋅106 Па присоединяется к области антиузла балочной структуры на частоте, соответствующей провалу третьего порядка. Согласно фиг. 5D и фиг. 16, когда элементы массы присоединяются к областям антиузлов балочной структуры, на частотах, соответствующих провалу второго порядка и провалу третьего порядка, соответственно, как провал 1610 второго порядка, так и провал 1620 третьего порядка колебаний пьезоэлектрической структуры 1511 в первом местоположении улучшаются. Кроме того, поглощающий элемент массы может сглаживать вибрационную характеристику в первом местоположении, улучшая, таким образом, качество звука акустического выходного устройства. Поэтому, добавляя множество элементов массы к пьезоэлектрической структуре, выходная мощность акустического выходного устройства во множестве полос частот может быть улучшена, что может улучшить качество звука во всей полосе частот.
В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть присоединен к другим сборочным узлам акустического выходного устройства (например, к батарее, корпусу и т.д.), чтобы добиться закрепления элемента массы. В некоторых вариантах осуществления крепление элемента массы может предотвратить режим вибрации вибрирующего сборочный узла за счет влияния колебаний элемента массы. В некоторых вариантах осуществления соединение между элементом массы и акустическим выходным устройством может быть упругим соединением. Упругое соединение может уменьшать колебания акустического выходного устройства, влияющего на колебания вибрационного сборочный узла через элемент массы, и уменьшать связь между элементом массы и акустическим выходным устройством для уменьшения влияния на колебания элемента массы. В некоторых вариантах осуществления элемент массы может упруго соединяться с корпусом акустического выходного устройства. В некоторых вариантах осуществления упругое соединение между элементом массы и корпусом может быть подобно упругому соединению между элементом массы и пьезоэлектрической структурой, о чем здесь повторно не говорится. На фиг. 17 схематично показан элемент массы, упруго соединенный с пьезоэлектрической структурой и корпусом в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 17, одна сторона элемента 1720 массы может быть упруго соединена с пьезоэлектрической структурой 1711 через упругую структуру или упругий элемент, а другая сторона элемента 1720 массы может быть упруго соединена с корпусом (не показано на фиг. 17) через упругую структуру или упругий элемент.
В некоторых вариантах осуществления корректировка элемента массы в режиме вибрации пьезоэлектрической структуры в первом местоположении может быть реализована путем корректировки упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой и упругости между элементом массы и корпусом. В некоторых вариантах осуществления коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой (т.е. первый коэффициент упругости) может быть меньше, чем коэффициент упругости между элементом массы и корпусом (т.е. второй коэффициент упругости), так чтобы разница амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом колебаний в первом местоположении в целевом частотном диапазоне могла быть уменьшена и вибрационная характеристика в первом местоположении могла стать более гладкой. На фиг. 18 представлен график, иллюстрирующий вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, когда первый коэффициент упругости отличается от второго коэффициента упругости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Упругость, соответствующая фиг. 18, может быть достигнута прямоугольными полосками пены. На фиг. 18 n1 и n2 представляют количество прямоугольных слоев пены между элементом массы и пьезоэлектрической структурой и количество прямоугольной слоев пены между элементом массы и корпусом, соответственно. Чем больше прямоугольных слоев пены, тем меньше соответствующий модуль упругости. Как показано на фиг. 18, первый коэффициент упругости, являющийся большим или меньшим, чем второй коэффициент упругости, может уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком 1810 и резонансным провалом 1820 колебаний в первом местоположении в полосе средних и низких частот. Кроме того, первый коэффициент упругости, который меньше, чем второй коэффициент упругости, может делать вибрационную характеристику в первом местоположении более гладкой, что может улучшить качество звука акустического выходного устройства. В некоторых вариантах осуществления отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше заданного порога. Например, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 50. Как другой пример, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 40. Как другой пример, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 30. Как другой пример, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 20. Как другой пример, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 10. Как другой пример, отношение второго коэффициента упругости к первому коэффициенту упругости может быть меньше 5.
В некоторых вариантах осуществления отношение mr масс элемента массы к массе вибрационного сборочного узла может быть скорректировано таким образом, что элемент массы может уменьшать разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом вибрационной характеристики в первом местоположении в целевом частотном диапазоне. В некоторых вариантах осуществления отношение mr масс элемента массы к массе сборочного узла вибрации также может быть скорректировано таким образом, что вибрационная характеристика в полосах частот вне целевого частотного диапазона (например, область после резонансного пика, соответствующего элементу массы) может стать гладкой, улучшая, таким образом, качество звука в соответствующих полосах частот. Масса вибрационного сборочного узла может относиться к общей массе пьезоэлектрической структуры и вибрационного элемента.
На фиг. 19 представлены вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующие различным значениям mr, когда масса элемента вибрации составляет 0,5 г в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 19, «M_r=5E- 4 кг, mr=0,1» представляет вибрационную характеристику в первом местоположении, когда масса вибрационного элемента составляет 0,5 г и mr=0,1. В соответствии с фиг. 19, в некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 0,1- 0,9 г, mr может быть меньше 5. В некоторых вариантах осуществления, когда масса элемента вибрации находится в пределах 0,1 - 0,9 г, mr может быть меньше 2. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 0,1 - 0,9 г, mr может быть меньше 1. В некоторых вариантах осуществления для сглаживания вибрационной характеристики в полосе средних частот после резонансного пика 1910, соответствующего элементу массы, mr может быть больше 1.
На фиг. 20 представлены вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующие различным значениям mr, когда масса вибрационного элемента составляет 1 г в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. В соответствии с фиг. 19, в некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 0,9 - 1,8 г, mr может быть меньше 2. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 0,9 - 1,8 г, mr может быть меньше 1,5. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 0,9 - 1,8 г, mr может быть меньше 0,8. В некоторых вариантах осуществления, когда масса элемента вибрации находится в диапазоне 0,9 - 1,8 г, для сглаживания вибрационной характеристики в полосе средних частот после резонансного пика 2010, соответствующего элементу массы, mr может быть больше 0,8.
На фиг. 21 представлены вибрационные характеристики пьезоэлектрической структуры в первом местоположении, соответствующие различным значениям mr, когда масса вибрационного элемента вибрации составляет 2 г в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Согласно фиг. 19, в некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 1,8 - 5 г, mr может быть меньше 1. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 1,8 - 5 г, mr может быть меньше 0,5. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 1,8 - 5 г, mr может быть меньше 0,2. В некоторых вариантах осуществления, когда масса вибрационного элемента находится в пределах 1,8 - 5 г, для сглаживания вибрационной характеристики в полосе средних частот после резонансного пика 2110, соответствующего элементу массы, mr может быть больше 0,2.
Следует заметить, что различные варианты осуществления могут иметь различные предпочтительные результаты. В различных вариантах осуществления возможные предпочтительные результаты могут быть одним из или сочетанием предпочтительных результатов, описанных выше, или любым другим предпочтительным результатом. Например, качество звука акустического выходного устройства может быть оптимально оптимизировано путем одновременной корректировки отношения mr масс элемента массы к массе вибрационного сборочного узла и способа распределения массы элемента массы во втором местоположении.
Когда базовые концепции описаны таким образом, специалистам в данной области техники после прочтения подробного раскрытия должно быть достаточно очевидно, что предшествующее подробное раскрытие предназначено для представления только в качестве примера, но не ограничения. Могут иметь место различные изменения, улучшения и модификации, предназначенные для специалистов в данной области техники, хотя здесь это явно не указано. Эти изменения, улучшения и модификации предназначены, чтобы быть предложенными настоящим раскрытием, и находятся в рамках сущности и объема защиты примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия.
Кроме того, для описания воплощений настоящего раскрытия использовалась определенная терминология. Например, термины «один из вариантов осуществления», «вариант осуществления» и/или «некоторые варианты осуществления» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, содержатся по меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего раскрытия. Поэтому подчеркивается и следует понимать, что две или больше ссылки на «вариант осуществления», «один из вариантов осуществления» или «альтернативный вариант осуществления» в различных частях настоящего раскрытия не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Дополнительно, конкретные функции, структуры или характеристики могут объединяться как подходящие в одном или нескольких вариантах осуществления настоящего раскрытия.
Кроме того, если в формуле изобретения явно не указано, порядок, в котором настоящее раскрытие обращается с элементами и последовательностями, использование чисел и букв или использование других названий не предназначены для ограничения порядка процедур и способов настоящего раскрытия. Хотя приведенное выше раскрытие ведет обсуждение посредством различных примеров некоторых вариантов осуществления изобретения, которые в настоящее время представляются как полезные, следует понимать, что такие подробности служат только для целей иллюстрации и что добавленная формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а скорее формула изобретения предназначена охватывать все модификации и эквивалентные сочетания, которые попадают в рамки сущности и объема вариантов осуществления настоящего раскрытия, Например, хотя компоненты системы, описанные выше, могут быть реализованы аппаратными средствами, они могут также быть реализованы решениями только на основе программного обеспечения, такими как установка описанных систем на существующих серверах или мобильных устройствах.
Точно так же, следует заметить, что для упрощения формулировки, представленной в настоящем раскрытии, помогая, тем самым, пониманию одного или более вариантов осуществления изобретения, в предшествующем описании вариантов осуществления настоящего раскрытия, различные признаки иногда объединяются в один вариант осуществления, чертеж или его описание. Однако этот способ раскрытия не подразумевает, что сущность заявки требует большего количества признаков, чем упомянуто в формуле изобретения. Конечно, существует меньше признаков варианта осуществления, чем все признаки одиночного варианта осуществления, раскрытого выше.
В некоторых вариантах осуществления числа, выражающие количества или свойства, используемые для описания, и заявляющие некоторые варианты осуществления заявки, должны пониматься как изменяемые в некоторых случаях термином «примерно», «приблизительно», или «по существу». Например, «примерно», «приблизительно» или «по существу» могут указывать изменение на ±20% значения, которое оно описывает, если не указано иное. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, числовые параметры, приведенные в письменном описании и в приложенной формуле изобретения, являются приближениями, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые должны быть получены в конкретном варианте осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые параметры должны истолковываться в свете количества сообщаемых значащих цифр и путем применения обычных методов округления. Несмотря на то, что диапазоны чисел и параметры, образующие широкий объем некоторых вариантов осуществления заявки, являются приближениями, числовые значения, приведенные в конкретных примерах, сообщают настолько точно, насколько это практически возможно.
Каждый из патентов, патентных заявок, публикаций патентных заявок и других материалов, таких как статьи, книги, спецификации, публикации, документы, вещи и/или тому подобное, упоминаемые здесь посредством этой ссылки, настоящим включаются сюда для всех целей во всей их полноте, за исключением любых дел судебного преследования, связанной с ними, любых из них, которые несовместимы или противоречат настоящему документу или чему-угодно из него, которые могут оказывать ограничивающее действие в отношении самого широкого объема требований формулы изобретения, в настоящее время или позже связанных с настоящим документом. Как пример, при наличии любого несоответствия или конфликта между описаниями, определением и/или использованием термина, связанных с любым из включенных материалов и которые связаны с настоящим документом, описание, определение и/или использование термина, приведенные в настоящем документе, должны превалировать.
В заключение, следует понимать, что варианты осуществления заявки, раскрытые здесь, являются иллюстрацией принципов вариантов осуществления заявки. Другие модификации, которые могут использоваться, могут попадать в рамках заявки. Таким образом, как пример, но не для ограничения, альтернативные конфигурации вариантов осуществления заявки могут быть использованы в соответствии с изложенными здесь принципами. Соответственно, варианты осуществления настоящей заявки не ограничены точно тем, что показано и описано.

Claims (16)

1. Акустическое выходное устройство, содержащее:
вибрационный сборочный узел, содержащий пьезоэлектрическую структуру и вибрационный элемент, при этом
пьезоэлектрическая структура выполнена с возможностью преобразования электрического сигнала в механические колебания; и
вибрационный элемент соединен с пьезоэлектрической структурой в первом местоположении на пьезоэлектрической структуре и выполнен с возможностью приема механических колебаний для генерирования акустического сигнала; и
элемент массы, причем элемент массы соединен с пьезоэлектрической структурой во втором местоположении на пьезоэлектрической структуре, при этом
пьезоэлектрическая структура имеет балочную структуру, и первое местоположение и второе местоположение являются различными местоположениями в направлении длины балочной структуры,
при этом балочная структура содержит закрепленный конец, и отношение расстояния между вторым местоположением и закрепленным концом балочной структуры к длине балочной структуры больше 1/3.
2. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором в диапазоне 50 Гц - 5000 Гц вибрационная характеристика пьезоэлектрической структуры в первом местоположении имеет резонансный пик и резонансный провал, и элемент массы уменьшает разницу амплитуд между резонансным пиком и резонансным провалом.
3. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором отношение коэффициента упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой к массе элемента массы находится в пределах (100)2 - (10000)2.
4. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором масса элемента массы находится в пределах 0,1 г - 6 г.
5. Акустическое выходное устройство по п. 4, в котором коэффициент упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой находится в пределах 9 Н/м - 6106 Н/м.
6. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором элемент массы дополнительно соединен с корпусом акустического выходного устройства, и отношение коэффициента упругости между элементом массы и корпусом к коэффициенту упругости между элементом массы и пьезоэлектрической структурой меньше 10.
7. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором масса вибрационного элемента находится в пределах 0,1 г - 0,9 г, и отношение массы элемента массы к массе вибрационного сборочного узла меньше 5.
8. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором по меньшей мере участок элемента массы имеет упругую структуру, и элемент массы упруго соединен с пьезоэлектрической структурой через упругую структуру, причем упругая структура содержит пористую структуру.
9. Акустическое выходное устройство по п. 8, в котором в пористой структуре расположен поглощающий материал.
10. Акустическое выходное устройство по п. 1, в котором элемент массы упруго соединен с пьезоэлектрической структурой через упругий элемент.
RU2022133427A 2022-03-17 Акустическое выходное устройство RU2803960C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803960C1 true RU2803960C1 (ru) 2023-09-25

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5628600A (en) * 1979-08-16 1981-03-20 Seikosha Co Ltd Piezo-electric speaker
JPS56106497A (en) * 1980-01-28 1981-08-24 Seikosha Co Ltd Piezoelectric speaker
JPS5819099A (ja) * 1981-07-27 1983-02-03 Murata Mfg Co Ltd 圧電型スピ−カ
US4654554A (en) * 1984-09-05 1987-03-31 Sawafuji Dynameca Co., Ltd. Piezoelectric vibrating elements and piezoelectric electroacoustic transducers
JPH0678397A (ja) * 1992-08-28 1994-03-18 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電発音体
JP2002320292A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Victor Co Of Japan Ltd 球体型スピーカ
JP2007300426A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Sony Corp 圧電振動子およびこれを備えた圧電振動発生装置
JP6799274B2 (ja) * 2016-10-19 2020-12-16 Tdk株式会社 圧電音響装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5628600A (en) * 1979-08-16 1981-03-20 Seikosha Co Ltd Piezo-electric speaker
JPS56106497A (en) * 1980-01-28 1981-08-24 Seikosha Co Ltd Piezoelectric speaker
JPS5819099A (ja) * 1981-07-27 1983-02-03 Murata Mfg Co Ltd 圧電型スピ−カ
US4654554A (en) * 1984-09-05 1987-03-31 Sawafuji Dynameca Co., Ltd. Piezoelectric vibrating elements and piezoelectric electroacoustic transducers
JPH0678397A (ja) * 1992-08-28 1994-03-18 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電発音体
JP2002320292A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Victor Co Of Japan Ltd 球体型スピーカ
JP2007300426A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Sony Corp 圧電振動子およびこれを備えた圧電振動発生装置
JP6799274B2 (ja) * 2016-10-19 2020-12-16 Tdk株式会社 圧電音響装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110611873B (zh) 一种骨传导扬声器的测试方法
RU2764239C1 (ru) Динамик на основе костной проводимости
US8913767B2 (en) Electro-acoustic transducer, electronic apparatus, electro-acoustic conversion method, and sound wave output method of electronic apparatus
CN215773557U (zh) Mems压电扬声器
RU2803960C1 (ru) Акустическое выходное устройство
WO2020029958A1 (zh) 矩形圆角定心支片及扬声器
US20230300521A1 (en) Acoustic output apparatus
JP7426488B2 (ja) マイクロフォン及びそれを有する電子機器
CN116939444A (zh) 声学输出装置
CN116801161A (zh) 一种声学输出装置
US20230329119A1 (en) Piezoelectric speakers
RU2797564C1 (ru) Микрофон и электронное устройство с микрофоном
JP7434571B2 (ja) マイクロフォン及びそれを有する電子機器
US20230328458A1 (en) Acoustic output device
RU2795203C1 (ru) Акустические выходные устройства
CN217283376U (zh) 一种封装件
RU2793179C1 (ru) Микрофон и электронное устройство с микрофоном
CN117981358A (zh) 一种声学输出装置
US20230328455A1 (en) Acoustic output devices
CN117528365A (zh) 一种声学输出装置
RU2780549C2 (ru) Динамик на основе костной проводимости
CN116939450A (zh) 一种声学输出装置
JP2024538413A (ja) イヤホン