TW202243493A - 傳聲器 - Google Patents

Abstract

本說明書實施例揭露了一種傳聲器，包括振動單元、聲學換能器和殼體結構。振動單元包括彈性薄膜和質量元件；振動單元與聲學換能器之間形成聲學腔體；殼體結構基於外部振動信號來產生振動，振動單元回應於殼體結構的振動而產生振動，使得聲學腔體的體積改變，聲學換能器基於聲學腔體體積的改變來產生電信號，其中，彈性薄膜包含透氣材料，在振動單元的振動流程中，彈性薄膜允許聲學腔體內外的氣體導通。通過採用透氣材料製成的彈性薄膜，可以增大彈性薄膜振動時的阻尼，有效降低傳聲器的品質因數，從而提升傳聲器對寬頻信號回應的平坦度，還可以有效降低傳聲器對低頻信號的響應能力，從而提高其低頻滾降能力，使得聲音效果更好。

Description

傳聲器

本申請案涉及感測器領域，特別涉及一種傳聲器。

本申請案主張於2021年4月23日提交之申請號為202110445739.3以及於2021年8月11日提交之申請號為202110920386.8和202121876962.5的中國專利申請案的優先權，其全部內容通過引用的方式併入本文。

傳聲器（例如麥克風）接收外部的振動信號，在傳聲器的諧振頻率附近，由於諧振作用，振動信號會產生較大的振幅。因此，傳聲器對外部振動的響應會表現為頻率響應曲線在諧振頻率附近產生共振峰，在諧振頻率附近，其靈敏度較高，而其他頻率下的靈敏度較低，導致品質因數（Q值）較高，傳聲器的輸出增益不穩定。此外，在某些低頻範圍內環境雜訊信號較大，甚至可能出現掩蓋有效聲音信號的情況，如果傳聲器在該低頻範圍內靈敏度高，將會影響傳聲器的傳聲效果。

因此，有必要提供一種具有特殊結構設計的傳聲器，以調節器件的品質因數、提升低頻滾降能力，從而提高傳聲器的傳聲效果。

本說明書實施例的一態樣提供一種傳聲器，包括振動單元、聲學換能器和殼體結構，其中：所述振動單元包括彈性薄膜和質量元件，所述質量元件與所述彈性薄膜實體連接；所述振動單元與所述聲學換能器之間形成聲學腔體，所述聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通；所述殼體結構被配置為基於外部振動信號來產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的振動而產生相對於所述聲學換能器的振動，使得所述聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述聲學腔體體積的改變來產生電信號，其中，所述彈性薄膜包含透氣材料，在所述振動單元相對於所述聲學換能器的振動流程中，所述彈性薄膜允許所述聲學腔體內外的氣體導通。

為了更清楚地說明本說明書實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書的一些示例或實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出進步性努力的前提下，還可以根據這些附圖將本說明書應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明，圖式中相同的元件符號代表相同結構或操作。

應當理解，本文使用的“系統”、“裝置”、“單元”和/或“模組”是用於區分不同級別的不同元件、組件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。

如本說明書和申請專利範圍書中所示，除非上下文明確提示例外情形，“一”、“一個”、“一種”和/或“該”等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語“包括”與“包含”僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。用於本說明書的數值範圍是為了簡明扼要表述包括在該範圍的每一個數值。

不失一般性，在描述本說明書中傳聲器相關技術時，將採用“聽力設備”、“麥克風”、“傳聲器”或“感測器”的描述。該描述僅僅為傳聲器應用的一種形式，對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，“麥克風”或“傳聲器”也可用其他同類詞語代替，比如“耳機”等。事實上，本說明書中的各種實現方式可以很方便地應用到其它非揚聲器類的傳聲器上。

為了方便說明，下文以麥克風或骨傳導麥克風為例對傳聲器的使用和應用流程進行說明。應該注意的是，上述描述僅出於說明性目的而提供，並不旨在限制本發明的範圍。

圖1是根據本說明書的一些實施例所示的傳統傳聲器100的結構示意圖。

如圖1所示，傳統傳聲器100可以包括振動單元101、聲學換能器102和殼體結構103，振動單元101包括質量元件101-1和薄膜101-2。振動單元101與聲學換能器102之間形成聲學腔體，聲學腔體與聲學換能器102聲學連通。在傳統傳聲器100中，一般在質量元件101-1和薄膜101-2上打阻尼孔，通過氣體經過孔壁時來產生摩擦，來增大阻尼，從而降低傳統傳聲器100的品質因數（Q值），使得諧振峰較為平坦，聲音效果更好。同時，通過阻尼孔可以保持上下聲學腔體的氣體導通，平衡製備及使用流程中溫度變化帶來的上下氣壓差，防止器件損壞。但是，在質量元件101-1和薄膜101-2上打阻尼孔，其可以增大阻尼的程度有限，並且製程複雜，生產成本高。

因此，本說明書實施例提供了一種傳聲器，使用含有微孔的彈性薄膜代替在薄膜和質量元件上打阻尼孔的方式，通過自帶的微孔彈性薄膜能夠達成導通上下聲學腔體氣體的作用，一方面可以增大振動單元的阻尼、降低品質因數（Q值），另一方面還可以提升傳聲器的低頻滾降能力（即，低頻範圍內頻率響應改變的劇烈程度），提升傳聲器對低頻環境雜訊的抗干擾能力。此外，使用自帶微孔的彈性薄膜，可以簡化傳聲器製作過程、降低生產成本。

在一些實施例中，本說明書實施例中的傳聲器可以應用於行動設備、可穿戴設備、虛擬實境設備、擴增實境設備等，或其任意組合。

圖2是根據本說明書的一些實施例所示的傳聲器200的結構示意圖。

傳聲器200可以基於外部信號，例如力學信號（如壓力、機械振動）、聲音信號（如聲波）等，來產生形變和/或位移。所述形變和/或位移可以通過傳聲器200的換能部件（如，聲學換能器）進一步轉換為目標信號。所述目標信號可以是電信號。在一些實施例中，傳聲器200可以是麥克風（例如，骨傳導麥克風或者兼具氣傳導聲音識別功能的骨導麥克風）、加速度計、壓力感測器、水聽器、能量收集器、陀螺儀等。氣傳導是指聲波通過空氣傳導的流程。骨傳導是指聲波以機械振動的方式在固體（例如，骨骼）中傳導的流程。

如圖2所示，傳聲器200包括振動單元201、聲學換能器202和殼體結構203。在一些實施例中，振動單元201與聲學換能器202之間形成聲學腔體204。振動單元201與殼體結構203之間形成聲學腔體205。在一些實施例中，振動單元201可以包括質量元件201-1、彈性薄膜201-2和支撐架201-3。殼體結構203可以基於外部振動信號（例如，機械振動信號）來產生振動，振動單元201回應於殼體結構203的振動而產生相對於聲學換能器202的振動，使得聲學腔體204的體積改變，聲學換能器202基於聲學腔體204體積的改變來產生電信號。

振動單元201具有一定彈性。例如，振動單元201可以是振動桿（例如懸臂梁）、振膜、振動塊等。振動單元201回應於機械振動信號（例如，來源於殼體結構203的振動信號）而產生形變和/或位移。

在一些實施例中，質量元件201-1可以與彈性薄膜201-2實體連接。本說明書中，“實體連接”可以包括焊接、卡接、黏接或一體成型等連接方式中的一種或多種。在一些實施例中，如圖2所示，質量元件201-1固定於彈性薄膜201-2上表面。在一些實施例中，質量元件201-1也可以固定於彈性薄膜201-2下表面（如圖3所示）。在一些實施例中，質量元件201-1可以包括至少兩個質量元件，至少兩個質量元件相對於彈性薄膜201-2呈對稱設置。例如，兩個質量元件201-1可以分別固定於彈性薄膜201-2的上下表面（如圖4所示）。當質量元件同時位於彈性薄膜下表面和上表面，且質量元件的重心在彈性薄膜振動方向上（即垂直於彈性薄膜表面的方向）與彈性薄膜的形心重合或基本重合時，相比於其它方向的振動，傳聲器200對於彈性薄膜振動方向的振動會更加敏感，更有利於傳聲器200對該特定方向的振動信號的精確拾取。

質量元件201-1的厚度對傳聲器200的頻率響應曲線的諧振峰和靈敏度有一定影響。例如，同等面積下質量元件201-1越厚，其總質量越大，傳聲器200的諧振頻率越低，其在諧振頻率之前頻率範圍的靈敏度越高。在一些實施例中，質量元件201-1可以為方塊、長方體、圓柱、圓環等其形狀。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在10μm-1000μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在50μm-950μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在100μm-900μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在150μm-850μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在200μm-800μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在250μm-750μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在300μm-700μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在350μm-650μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在400μm-600μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在350μm-550μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在400μm-500μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在420μm-480μm的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的厚度在440μm-460μm的範圍內。

質量元件201-1的面積對傳聲器200的頻率響應曲線的諧振峰和靈敏度有一定影響。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在1-10 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在1.5-9.5 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在2-9 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在2.5-8.5 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在3-8 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在3.5-7.5 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在4-7 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在4.5-6.5 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在5-6 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在5.2-5.8 mm2的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的面積在5.5-5.7 mm2的範圍內。

質量元件201-1的材料密度對傳聲器200的頻率響應曲線的諧振峰和靈敏度有一定影響。例如，同等體積下，質量元件201-1的材料密度越大，其質量越大，傳聲器200的諧振頻率越低，其在諧振頻率之前頻率範圍的靈敏度越高。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在2~100g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在2~70g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在5~50g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在5~30g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在5~15g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在5~10g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在6~9g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在7~8g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在7.1~7.9g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在7.2~7.8g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1的材料密度在7.5~7.6g/cm3的範圍內。在一些實施例中，質量元件201-1可以採用鉛、銅、銀、錫等金屬或至少兩種金屬的合金等。在一些實施例中，質量元件201-1可以採用與彈性薄膜201-2相同的材料製成。例如，在加工製備振動單元201的流程中，可以採用同一種材料（例如，透氣材料）製備成具有薄膜形狀且中間區域呈現塊狀凸起的結構。

在一些實施例中，彈性薄膜201-2可以包含透氣材料。所述透氣材料可以具有微孔結構。在一些實施例中，微孔結構可以均勻或非均勻分佈在彈性薄膜201-2上，尤其是彈性薄膜201-2上未與質量元件201-1接觸的區域。在一些實施例中，透氣材料可以包括聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，PTFE）、尼龍（Nylon）、聚醚碸（Polyethersulfone，PES）、聚偏氟乙烯（poly(1,1-difluoroethylene)，PVDF）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、硝酸纖維素（Nitrocellulose，NC）、混合纖維素（MCE）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate，PETE）中的一種或多種。通過選取具有微孔結構的透氣材料作為彈性薄膜，在振動單元相對於聲學換能器的振動流程中，聲學腔體204與聲學腔體205中的氣體可以通過彈性薄膜的微孔結構實現導通。

彈性薄膜201-2上微孔結構的孔徑和/或孔隙率會影響微孔結構的孔壁總面積和微孔總截面積，從而影響氣體對彈性薄膜201-2的阻尼且能夠穿透彈性薄膜201-2的氣體量（或稱為透氣量）。這裡所說的微孔結構的孔壁總面積是指所有微孔結構的孔壁面積之和，微孔結構的微孔總截面積是指所有微孔結構在聲學腔體204一側的截面積之和。在一些情況下，微孔總截面積越大，兩個聲學腔體之間的氣體流動性就越強，在彈性薄膜201-2振動的流程中，所壓縮的氣體量就越少，傳聲器的靈敏度就越小。反之，微孔總截面積越小，兩個聲學腔體之間的氣體流動性越弱，在彈性薄膜201-2振動的流程中，所壓縮的氣體量就越多，傳聲器的靈敏度就越高。在一些實施例中，壓縮的氣體量對低頻振動的影響大於其對高頻振動的影響，因此合理設計微孔總截面積可以提高傳聲器的低頻滾降能力。此外，孔壁總面積的大小會影響氣體對彈性薄膜201-2的阻尼。孔壁總面積越大，氣體對彈性薄膜201-2的阻尼也越大，對傳聲器的品質因數（Q值）的衰減越強，越能夠提升傳聲器對寬頻信號響應的平坦度。

微孔結構的孔徑會影響微孔結構的孔壁總面積，從而影響氣體對彈性薄膜201-2的阻尼。通過設置微孔結構的不同孔徑，可以調整傳聲器的阻尼大小，從而調整傳聲器的品質因數（Q值）。例如，為了使得傳聲器的阻尼處於合適的範圍內，在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在0.01μm-10μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在0.05μm-9.5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在0.1μm-8μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在0.5μm-7.5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在1μm-7μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在1.5μm-6.5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在2μm-6μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在2.5μm-5.5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在3μm-5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在3.5μm-4.5μm的範圍內。在一些實施例中，微孔結構的孔徑可以在3.8μm-4.2μm的範圍內。在一些情況下，通過設置微孔結構的不同孔徑，還可以影響透氣量的大小，從而影響傳聲器的靈敏度的大小。例如，彈性薄膜的孔徑在0.01μm-10μm的範圍內時，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜的透氣量在大於6L/h的範圍內。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於7L/h。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於8L/h。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於9L/h。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於10L/h。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於11L/h。在一些實施例中，在12mbar壓力強度下，彈性薄膜201-2的透氣量可以大於12L/h。

圖11是根據本說明書的一些實施例所示的具有不同彈性薄膜的傳聲器的頻率響應曲線。

如圖11所示，曲線1120為圖2所示的傳聲器200對應的頻率響應曲線，曲線1110為圖1所示的傳統傳聲器100對應的頻率響應曲線，曲線1130為彈性薄膜的孔徑大於100μm的傳聲器對應的頻率響應曲線，其中，曲線1130對應的彈性薄膜的孔徑大於曲線1120對應的彈性薄膜的孔徑。

結合頻率響應曲線1110-1130可以看出，相對於曲線1110，曲線1120的諧振峰較為平坦，且低頻的靈敏度有所降低；相對於曲線1120，曲線1130的高頻和低頻的靈敏度都大幅降低。由上述曲線的對比可知，相對於在彈性薄膜和質量元件上打阻尼孔的傳統傳聲器（對應曲線1110），通過使用具有微孔結構的透氣材料製成的彈性薄膜（對應曲線1120），可以降低傳聲器的品質因數（Q值），使得諧振峰更為平坦；同時，由於也降低了低頻的靈敏度，提升了傳聲器的低頻滾降能力，減小了低頻環境雜訊的干擾，聲音效果更好。此外，相對於選擇合適大小的微孔孔徑的彈性薄膜（對應曲線1120），若選擇的微孔孔徑過大的彈性薄膜（對應曲線1130），則傳聲器整個頻率響應區間的靈敏度都被降低，從而使得採集聲音效果較差。

通過設置不同厚度的彈性薄膜，可以調整傳聲器的彈性係數的大小，從而調整傳聲器的諧振頻率，影響諧振峰的位置。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在0.1μm-100μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在0.3μm-95μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在0.5μm-90μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在0.8μm-85μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在1μm-80μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在3μm-75μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在5μm-70μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在10μm-65μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在15μm-60μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在20μm-55μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在25μm-50μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在30μm-45μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在32μm-42μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在34μm-40μm的範圍內。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的厚度可以在36μm-38μm的範圍內。

彈性薄膜201-2的尺寸可以根據實際製作需要進行設置。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面可以為圓形、橢圓形、三角形或矩形。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於5mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於4mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於3mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於2mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於1.5mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於1.3mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於1.1mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於1.0mm。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的橫截面為圓形時，彈性薄膜201-2的外徑不大於0.8mm。

在一些實施例中，為了調整彈性薄膜201-2的孔隙率或透氣量，在彈性薄膜201-2的表面上可以塗覆有塗覆材料。在一些實施例中，塗覆彈性材料可以為彈性材料。例如，可以在靠近質量元件201-1四周的彈性薄膜201-2的表面上塗覆彈性材料。再例如，可以在遠離質量元件201-1彈性薄膜201-2的表面上塗覆彈性材料。

通過在彈性薄膜201-2的表面上塗覆有塗覆材料，可以調整彈性薄膜201-2的孔隙率，從而調整微孔結構的孔壁總面積和微孔總截面積，進而調整氣體對彈性薄膜201-2的阻尼且能夠穿透彈性薄膜201-2的氣體量。在一些實施例中，塗覆材料可以包括壓克力、聚氨酯、共聚物（丙烯酸酯聚氨酯）、矽膠或矽凝膠。通過在彈性薄膜上塗覆塗覆材料，調整彈性薄膜上微孔結構的數量，可以調整彈性薄膜的透氣量，且調整傳聲器的阻尼大小，從而調整傳聲器的品質因數（Q值），提升低頻滾降能力。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在0.1μm-100μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在0.5μm-95μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在1μm-90μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在5μm-85μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在10μm-80μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在15μm-75μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在20μm-70μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在25μm-65μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在30μm-60μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在35μm-55μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在40μm-50μm的範圍內。在一些實施例中，塗覆材料的塗覆厚度可以在43μm-46μm的範圍內。

在一些實施例中，彈性薄膜201-2可以包括至少兩個彈性薄膜，至少兩個彈性薄膜相對於質量元件201-1呈對稱設置。在一些實施例中，彈性薄膜201-2可以同時固定於質量元件201-1的上下表面（如圖5所示）。通過設置至少兩個彈性薄膜201-2且支撐架201-3，可以提高傳聲器200的可靠性，增強其抗衝擊性能，防止質量元件201-1脫落失效。另外，將彈性薄膜的形心與質量元件的重心重合或近似重合設置可以使得振動單元對縱向上殼體結構振動的回應靈敏度高於振動單元對橫向上殼體結構振動的回應靈敏度，相當於降低傳聲器200的橫向靈敏度、提高傳聲器200的縱向靈敏度，從而提高靈敏度的方向選擇性。

支撐架201-3用於支撐質量元件201-1和彈性薄膜201-2。在一些實施例中，支撐架201-3為內部具有空腔的筒狀結構，其橫截面為矩形（例如圖6A所示的矩形）、圓環形（例如圖6B所示的環形）、橢圓環形、方形、六邊形等。在一些實施例中，支撐架201-3的材料可以為金屬或硬質塑膠（例如，聚醯亞胺）。

在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在1μm-1000μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在5μm-950μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在10μm-900μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在50μm-850μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在100μm-800μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在150μm-750μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在200μm-700μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在250μm-650μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在300μm-600μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在350μm-550μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在400μm-500μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在420μm-480μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的厚度可以在440μm-460μm的範圍內。通過設置不同厚度、不同筒狀結構尺寸的支撐架，可以調整聲學腔體204的體積大小，從而調整振動流程中壓縮的氣體量，進而調整傳聲器的靈敏度。

在一些實施例中，支撐架201-3可以與彈性薄膜201-2實體連接。具體地，支撐架201-3可以將彈性薄膜201-2固定在聲學換能器202或殼體結構203上。例如，彈性薄膜201-2通過膠黏劑黏合、卡箍、卡扣、螺栓或一體成型等方式固定於支撐架201-3的一個端面。在一些實施例中，如圖2所示，彈性薄膜201-2固定於支撐架201-3上表面。在一些實施例中，彈性薄膜201-2可以直接使用防水透氣薄膜進行製作，簡化了製程，使得製作流程更為方便。

在一些實施例中，質量元件201-1、彈性薄膜201-2與支撐架201-3三者同軸設置。質量元件201-1、彈性薄膜201-2與支撐架201-3三者同軸設置可以是質量元件201-1、彈性薄膜201-2與支撐架201-3的中心軸線在同一直線上。在一些實施例中，彈性薄膜201-2的外徑與支撐架201-3外徑一致，質量元件201-1的截面外徑小於支撐架201-3的截面內徑。在本說明書中，“外徑”或“內徑”為截面上經過幾何中心的直線的最長距離或最短距離。

在一些實施例中，質量元件201-1的外徑與支撐架201-3的內徑的比值為1/6~5/6。在一些實施例中，質量元件201-1的外徑與支撐架201-3的內徑的比值為1/4~3/4。在一些實施例中，質量元件201-1的外徑與支撐架201-3的內徑的比值為1/3~2/3。在一些實施例中，質量元件201-1的外徑與支撐架201-3的內徑的比值為5/12~7/12。在一些實施例中，質量元件201-1的外徑與支撐架201-3的內徑的比值為1/2。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為10μm-1000μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為30μm-900μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為50μm-850μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為100μm-800μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為150μm-750μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為200μm-700μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為250μm-650μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為300μm-600μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為350μm-550μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為400μm-500μm。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為450μm-480μm。支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值決定作為彈簧作用的環狀薄膜的寬度，從而影響傳聲器200的彈性係數和諧振頻率的大小，進而影響振動流程中空氣壓縮比的大小，即影響靈敏度，因此在支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值為10μm-1000μm時，傳聲器200的靈敏度較高。

在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值（即，支撐架201-3內邊緣與質量元件201-1外邊緣的距離）可以在10μm-500μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在30μm-450μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在50μm-400μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在70μm-350μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在100μm-300μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在130μm-280μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在150μm-250μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在180μm-230μm的範圍內。在一些實施例中，支撐架201-3的內徑與質量元件201-1的外徑的差值可以在190μm-200μm的範圍內。

在一些實施例中，如圖2所示，支撐架201-3的下表面可以與聲學換能器202的上表面實體連接，彈性薄膜201-2、支撐架201-3和聲學換能器202構成聲學腔體204，聲學腔體204與聲學換能器202聲學連通。在一些實施例中，如圖2所示，殼體結構203可以罩設於彈性薄膜201-2的上表面，彈性薄膜201-2、質量元件201-1和殼體結構203形成聲學腔體205。在一些實施例中，如圖7A所示，支撐架201-3的下表面可以與聲學換能器202的上表面實體連接，殼體結構203可以罩設於聲學換能器202的上表面，分別形成聲學腔體204和聲學腔體205。將支撐架201-3與彈性薄膜201-2均置於殼體結構203內部，可以提高傳聲器200的可靠性。

在一些實施例中，如圖7B所示，支撐架201-3的上端面與殼體結構203固定連接。此時，殼體結構203、彈性薄膜201-2、支撐架201-3和聲學換能器202構成聲學腔體204，殼體結構203、彈性薄膜201-2、支撐架201-3和質量元件201-1構成聲學腔體205。

在一些實施例中，如圖7C所示，支撐架201-3可以包括至少兩個支撐架，一個支撐架的上端面與殼體結構203固定連接，下端面與彈性薄膜201-2固定連接；另一個支撐架的上端面與彈性薄膜201-2固定連接，下端面與聲學換能器202的上端面固定連接。此時，彈性薄膜201-2、支撐架201-3和聲學換能器202構成聲學腔體204，殼體結構203、彈性薄膜201-2、支撐架201-3和質量元件201-1構成聲學腔體205。當上下兩面都有支撐架時，可以增強傳聲器200的穩定性與可靠性。

在一些實施例中，質量元件201-1可以包括至少兩個質量元件，至少兩個質量元件相對於彈性薄膜201-2呈對稱設置。在一些實施例中，如圖8A所示，質量元件201-1可以同時固定於彈性薄膜201-2的上下表面。在一些實施例中，支撐架201-3的下表面與聲學換能器202的上表面實體連接，殼體結構203可以罩設於聲學換能器202的上表面，分別形成聲學腔體204和聲學腔體205。將支撐架201-3與彈性薄膜201-2均置於殼體結構203內部，可以提高傳聲器200的可靠性，並且可以將彈性薄膜的形心與質量元件的重心重合或近似重合設置可以使得振動單元對縱向上殼體結構振動的回應靈敏度高於振動單元對橫向上殼體結構振動的回應靈敏度，相當於降低傳聲器200的橫向靈敏度、提高傳聲器200的縱向靈敏度，從而提高靈敏度的方向選擇性。

在一些實施例中，彈性薄膜201-2可以包括至少兩個彈性薄膜，至少兩個彈性薄膜相對於質量元件201-1呈對稱設置。在一些實施例中，至少兩個彈性薄膜201-2對應設置有至少兩個支撐架。在一些實施例中，如圖8B所示，彈性薄膜201-2可以同時固定於質量元件201-1的上下表面。在一些實施例中，支撐架201-3的下表面與聲學換能器202的上表面實體連接，殼體結構203可以罩設於聲學換能器202的上表面，分別形成聲學腔體204和聲學腔體205。將支撐架201-3與彈性薄膜201-2均置於殼體結構203內部，可以提高傳聲器200的可靠性，降低傳聲器200的橫向靈敏度、提高傳聲器200的縱向靈敏度，提高靈敏度的方向選擇性。

在一些實施例中，如圖8C所示，傳聲器200還包括三個支撐架201-3。質量元件201-1設置於兩個彈性薄膜201-2之間。質量元件201-1的上下端面分別與兩個彈性薄膜201-2接觸或連接。兩個彈性薄膜之間且兩個彈性薄膜與殼體結構203之間設置有支撐架201-3。彈性薄膜201-2與聲學換能器202之間設有支撐架201-3。通過設置彈性薄膜201-2且支撐架201-3，可以提高傳聲器200的可靠性，增強其抗衝擊性能，防止質量塊脫落失效，而且可以降低傳聲器200的橫向靈敏度、提高傳聲器200的縱向靈敏度，提高方向選擇性。

在一些實施例中，聲學腔體204的尺寸（例如，高度，即彈性薄膜201-2與聲學換能器202之間的距離或水準方向上的面積）對傳聲器200的靈敏度有較大影響。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在1-2000um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在3-1800um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在5-1600um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在7-1400um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在10-1200um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在13-1000um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在15-800um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在20-600um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在50-400um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在100-200um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在120-180um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度在150-160um的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的高度越小，在諧振頻率等其它參數一致的前提下，傳聲器200的靈敏度越高。

在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-100 mm2的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-50 mm2的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-20 mm2的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-10 mm2的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-6 mm2的範圍內。在一些實施例中，聲學腔體204的水準方向上的面積在1-3 mm2的範圍內。在一些實施例中，在諧振頻率和聲學腔體204的高度等參數一致的前提下，聲學腔體204的水準方向上的面積越大，傳聲器200的靈敏度越高。在一些實施例中，在諧振頻率和聲學腔體204的水準方向上的面積等其它參數一致的前提下，聲學腔體204的高度越小，傳聲器200的靈敏度越高。

在一些實施例中，聲學換能器202可以基於聲學腔體204體積的改變來產生電信號。

殼體結構203用於容置振動單元201。在一些實施例中，殼體結構203可以為內部具有腔體（即中空部分）的規則或不規則的立體結構。例如，殼體結構203可以是中空的框架結構體，包括矩形框、圓形框、正多邊形框等規則形狀，且任何不規則形狀中的至少一種。在一些實施例中，殼體結構203可以為金屬、硬質塑膠、玻璃等材料。

在一些實施例中，殼體結構203可以基於外部振動信號（例如，機械振動信號）來產生振動，振動單元201回應於殼體結構203的振動而產生相對於聲學換能器202的振動，使得聲學腔體204的體積改變，聲學換能器202基於聲學腔體204體積的改變來產生電信號。

在一些實施例中，如圖9所示，還可以在殼體結構203上設置孔206，孔206可以傳導基於外部振動信號而產生的空氣振動，從而使得傳聲器200能夠接收通過空氣傳導的氣導聲音。由於彈性薄膜201-2具有透氣性，經過孔206傳遞到聲學腔體205的氣導聲音可以進一步穿過彈性薄膜201-2後達到聲學換能器202。也就是說：振動單元201回應於聲學腔體205中的空氣振動而產生相對於聲學換能器202的振動，使得聲學腔體204的體積改變，聲學換能器202基於聲學腔體204體積的改變來產生電信號。

在這種情況下，傳聲器200可以同時回應於空氣傳導的氣導聲音且通過殼體結構203傳導的振動信號來產生電信號，其可以提高對聲源信號的識別能力。例如，傳聲器200貼合在使用者臉部作為骨傳導麥克風使用時，一方面殼體結構可以拾取使用者說話而產生的骨導聲音，另一方面孔206可以同時拾取使用者說話而產生的氣導聲音。相比於僅僅接收骨導聲音的情況，骨導聲音和氣導聲音的疊加可以增大聲學換能器接收到的聲學信號，從而增大傳聲器200的靈敏度。

在一些實施例中，如圖10所示，傳聲器300中的振動單元301可以包括質量元件301-1和彈性薄膜301-2。在一些實施例中，如圖10所示，彈性薄膜與支撐架可以替換為一個部件。示例性地，彈性薄膜與支撐架可以替換為彈性曲面薄膜301-2。在一些實施例中，彈性曲面薄膜301-2與聲學換能器302實體連接。在一些實施例中，彈性曲面薄膜301-2的邊緣與聲學換能器302的上表面實體連接，且彈性曲面薄膜301-2的中間區域凸起，彈性曲面薄膜301-2和聲學換能器302形成半弧形的聲學腔體304。在一些實施例中，殼體結構303的下表面與聲學換能器302的上表面實體連接，殼體結構303、彈性曲面薄膜301-2和質量元件301-1形成聲學腔體305。通過使用彈性曲面薄膜替代彈性薄膜與支撐架，可以減小聲學腔體304的體積，提高靈敏度。

本說明書實施例可以帶來的有益效果包括但不限於：（1）通過採用具有合適微孔孔徑的彈性薄膜，可以降低傳聲器的品質因數（Q值），使得諧振峰較為平坦，同時提升了傳聲器的低頻滾降能力，減小了環境雜訊的干擾，聲音效果更好；（2）通過採用具有合適微孔孔徑的彈性薄膜，不需在彈性薄膜和質量元件上打阻尼孔，簡化了製作過程，降低了生產成本。需要說明的是，不同實施例可以產生的有益效果不同，在不同的實施例裡，可以產生的有益效果可以是以上任意一種或幾種的組合，也可以是其他任何可能獲得的有益效果。

應當注意的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制技術方案，所屬領域中具有通常知識者應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，均應涵蓋在本發明的申請專利範圍當中。

100:傳統傳聲器 101:振動單元 101-1:質量元件 101-2:薄膜 102:聲學換能器 103:殼體結構 200:傳聲器 201:振動單元 201-1:質量元件 201-2:彈性薄膜 201-3:支撐架 202:聲學換能器 203:殼體結構 204:聲學腔體 205:聲學腔體 206:孔 300:傳聲器 301:振動單元 301-1:質量元件 301-2:彈性曲面薄膜 302:聲學換能器 303:殼體結構 304:聲學腔體 305:聲學腔體 1110:頻率響應曲線 1120:頻率響應曲線 1130:頻率響應曲線

本說明書將以示例性實施例的方式進一步描述，這些示例性實施例將通過附圖進行詳細描述。這些實施例並非限制性的，在這些實施例中，相同的元件符號表示相同的結構，其中：

[圖1]係根據本說明書的一些實施例所示的傳統傳聲器的結構示意圖；

[圖2]係根據本說明書的一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖3]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖4]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖5]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖6A]和[圖6B]係根據本說明書的一些實施例所示的傳聲器的示例性支撐架的結構示意圖；

[圖7A]至[圖7C]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖8A]至[圖8C]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖9]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖10]係根據本說明書的又一些實施例所示的傳聲器的結構示意圖；

[圖11]係根據本說明書的一些實施例所示的具有不同彈性薄膜的傳聲器的頻率響應曲線。

200:傳聲器

201:振動單元

201-1:質量元件

201-2:彈性薄膜

201-3:支撐架

202:聲學換能器

203:殼體結構

204:聲學腔體

205:聲學腔體

Claims (10)

1. 一種傳聲器，包括振動單元、聲學換能器和殼體結構，其中： 所述振動單元包括彈性薄膜和質量元件，所述質量元件與所述彈性薄膜實體連接； 所述振動單元與所述聲學換能器之間形成聲學腔體，所述聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通； 所述殼體結構被配置為基於外部振動信號來產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的振動而產生相對於所述聲學換能器的振動，使得所述聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述聲學腔體的所述體積的改變來產生電信號，其中， 所述彈性薄膜包含透氣材料，在所述振動單元相對於所述聲學換能器的振動流程中，所述彈性薄膜允許所述聲學腔體內外的氣體導通。
2. 如請求項1之傳聲器，其中，所述透氣材料具有微孔結構，所述微孔結構位於所述彈性薄膜上未與所述質量元件接觸的區域。
3. 如請求項2之傳聲器，其中，所述微孔結構的孔徑在0.01μm至10μm的範圍內。
4. 如請求項1之傳聲器，其中，所述透氣材料包括PTFE、Nylon、PES、PVDF、PP、NC、MCE或PETE中的一種或多種。
5. 如請求項1之傳聲器，其中，所述傳聲器還包括支撐架，所述支撐架與所述聲學換能器或所述殼體結構實體連接，所述支撐架將所述彈性薄膜固定在所述聲學換能器或所述殼體結構上。
6. 如請求項5之傳聲器，其中，所述支撐架的內徑與所述質量元件的外徑的差值為10μm至1000μm。
7. 如請求項1之傳聲器，其中，所述彈性薄膜上位於所述質量元件周側的區域塗覆有塗覆材料。
8. 如請求項1之傳聲器，其中，所述彈性薄膜包括第一彈性薄膜和第二彈性薄膜，所述第一彈性薄膜和所述第二彈性薄膜相對於所述質量元件呈對稱設置。
9. 如請求項1之傳聲器，其中，所述質量元件包括第一質量元件和第二質量元件，所述第一質量元件和所述第二質量元件相對於所述彈性薄膜呈對稱設置。
10. 如請求項1之傳聲器，其中，所述殼體結構上設置孔，所述孔被配置為傳導基於所述外部振動信號而產生的空氣振動，所述振動單元回應於所述空氣振動而產生相對於所述聲學換能器的振動，使得所述聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述聲學腔體的所述體積的改變來產生所述電信號。

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