TW202401408A - 一種聲學裝置 - Google Patents

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梁家寧
張磊
齊心
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大陸商深圳市韶音科技有限公司
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Abstract

本說明書實施例提供一種聲學裝置，包括：振膜；殼體，用於容納所述振膜並形成分別與所述振膜的前側和後側對應的第一聲學腔體和第二聲學腔體，其中，所述振膜分別向所述第一聲學腔體和所述第二聲學腔體輻射聲音，並分別通過與所述第一聲學腔體耦合的第一聲學孔和與所述第二聲學腔體耦合的第二聲學孔匯出聲音；以及吸聲結構，所述吸聲結構與所述第二聲學腔體耦合，用於吸收目標頻率範圍內經由所述第二聲學腔體向所述第二聲學孔傳遞的聲音，其中，所述目標頻率範圍包括所述第二聲學腔體的諧振頻率。

Description

一種聲學裝置
本說明書涉及聲學裝置領域，特別涉及一種聲學裝置。
本發明要求2022年6月24日提交的申請號為PCT/CN2022/101273的國際申請的優先權，以及2022年11月21日提交的申請號為202211455122.0的中國發明的優先權，全部內容通過引用併入本文。
為瞭解決聲學裝置的漏音問題，通常利用兩個或複數個聲源，發出兩個相位相反的聲信號。在遠場條件下兩個相位反相的聲源到達遠場中某點的聲程差基本可忽略，因此兩個聲信號可以相互抵消，以降低遠場漏音。該方法雖然能夠在一定程度上達到降低漏音的效果，但是仍然存在一定的局限性。例如，由於高頻漏音的波長更短，在遠場條件下兩個聲源之間的距離相較於波長不可忽略，導致兩個聲源發出的聲音信號無法抵消。又例如，當聲學輸出裝置的聲學傳輸結構發生諧振時，聲學輸出裝置的出聲口實際輻射的聲信號的相位與聲波產生位置的原始相位存在一定相位差，並且在傳輸的聲波中增加額外的諧振峰，導致聲場分佈混亂且難以保證高頻下遠場的降漏音效果，甚至可能增大漏音。
因此，希望提供一種具有較好的指向性聲場的聲學輸出裝置。
本說明書實施例之一提供一種聲學裝置，包括：振膜；殼體，用於容納所述振膜並形成分別與所述振膜的前側和後側對應的第一聲學腔體和第二聲學腔體，其中，所述振膜分別向所述第一聲學腔體和所述第二聲學腔體輻射聲音，並分別通過與所述第一聲學腔體耦合的第一聲學孔和與所述第二聲學腔體耦合的第二聲學孔匯出聲音；以及吸聲結構，所述吸聲結構與所述第二聲學腔體耦合，用於吸收目標頻率範圍內經由所述第二聲學腔體向所述第二聲學孔傳 遞的聲音，其中，所述目標頻率範圍包括所述第二聲學腔體的諧振頻率。吸聲結構可以吸收第二聲學腔體目標頻率範圍內的聲波，以減少或避免第一聲學孔匯出的第一聲波和第二聲學孔匯出的第二聲波在聲學裝置外部某一空間點(例如，遠場)處的疊加，降低該空間點處目標頻率範圍內的聲波的振幅，調整聲學輸出裝置的指向性，實現降低遠場漏音的效果。
在一些實施例中，所述目標頻率範圍還包括所述第一聲學腔體的諧振頻率。目標頻率範圍包括第一聲學腔體的諧振頻率，可以避免因第一聲學腔體的諧振而在第二聲學腔體傳輸的聲波中增加額外的諧振峰。
在一些實施例中，所述目標頻率範圍包括3kHz-6kHz。人耳對3kHz-6kHz的聲音相對較為敏感，因此目標頻率範圍包括3kHz-6kHz的頻率範圍可以實現更具有針對性的有效的降漏音。
在一些實施例中，所述吸聲結構對所述目標頻率範圍內的聲音的吸聲效果不小於3dB。吸聲結構的吸聲效果不小於3dB，可以改善聲學裝置目標頻率範圍內的漏音。
在一些實施例中，所述吸聲結構對所述諧振頻率處的聲音的吸聲效果不小於14dB。由此，第二聲學腔體的諧振頻率處或靠近諧振頻率的聲波可以被吸聲結構有效吸收，減少或避免聲波在聲學腔體作用下在諧振頻率附近發生的諧振，從而減少或避免第一聲波和第二聲波在諧振頻率附近出現幅值差異和相位差的變化(例如，相位差不等於180度)而導致空間點降漏音效果變差、甚至出現兩組聲音不僅不相消，反而干涉增強的情況，減少聲學裝置在遠場空間點的漏音。
在一些實施例中，所述吸聲結構包括微穿孔板和腔體，所述微穿孔板包括通孔，其中，與所述吸聲結構耦合的所述第二聲學腔體通過所述通孔與所述腔體連通。
在一些實施例中，所述腔體中填充有N’Bass吸聲顆粒。N’Bass吸聲顆粒可以用於增加微穿孔板吸聲結構的腔體的等效高度，從而在提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果的同時縮小聲學裝置的設計尺寸。
在一些實施例中，所述N’Bass吸聲顆粒的直徑在0.15mm-0.7mm範圍內，從而可以在保證吸聲效果的同時兼顧成本。
在一些實施例中，所述N’Bass吸聲顆粒在所述腔體中的填充率在70%-95%範圍內，從而可以在保證吸聲效果的同時避免微穿孔板吸聲結構對N’Bass吸聲顆粒的壓力導致堵塞間隙，從而導致降低吸聲效。
在一些實施例中，所述腔體中填充有多孔吸聲材料，所述多孔吸聲材料的孔隙率大於70%，從而可以取得更好的吸聲效果。
在一些實施例中，所述通孔之間的孔間距與所述通孔的孔徑之間的比值大於5，從而使各孔之間傳遞聲波的特性可以互不影響。
在一些實施例中，所述目標頻率範圍內的聲音的波長與所述微穿孔板上的所述通孔之間的孔間距的比值大於5，從而使孔間距遠小於波長時，孔間板對聲波的反射可以忽略，從而可以避免孔間板的反射對聲波傳播過程的影響。
在一些實施例中，所述通孔的孔徑在0.1mm-0.2mm範圍內，所述微穿孔板的穿孔率在2%-5%範圍內，所述微穿孔板的板厚在0.2mm-0.7mm範圍內，所述腔體的高度在7mm-10mm範圍內，從而可以兼顧吸聲頻寬和吸聲係數，使得吸聲結構可以有效吸收目標頻率範圍內的聲波，提升目標頻率範圍內的降漏音效果。
在一些實施例中，所述通孔的孔徑在0.2mm-0.4mm範圍內，所述微穿孔板的穿孔率在1%-5%範圍內，所述微穿孔板的板厚在0.2mm-0.7mm範圍內，所述腔體的高度在4mm-9mm範圍內，從而可以兼顧吸聲頻寬和吸聲係數，使得吸聲結構可以有效吸收目標頻率範圍內的聲波，提升目標頻率範圍內的降漏音效果。
在一些實施例中，所述微穿孔板包括跑道型微穿孔板或圓形微穿孔板，所述圓形微穿孔板的板厚在0.3mm-1mm範圍內，從而可以使微穿孔板自由狀態時的固有頻率在500Hz-3.6kHz範圍內，進而可以使得其在固定狀態下的固有頻率遠大於吸聲的上限頻率。
在一些實施例中，所述微穿孔板的固有頻率大於500Hz，從而可以避免微穿孔板固定狀態下的固有頻率落在吸聲頻寬內，使得其在固定狀態下的固有頻率遠大於吸聲的上限頻率。
在一些實施例中，所述腔體的高度在0.5mm-10mm範圍內，從而 兼顧微穿孔板吸聲結構的吸聲頻寬和最大吸聲係數。
在一些實施例中，所述微穿孔板朝向所述振膜的一側設置有防水透氣結構，從而可以用於防水防塵。
在一些實施例中，所述聲學裝置還包括磁路元件以及線圈，所述線圈與所述振膜連接並至少部分位元於所述磁路元件形成的磁間隙中，所述線圈通電後帶動所述振膜振動以產生聲音，其中，所述微穿孔板滿足以下條件中的至少一個：所述微穿孔板包括環繞所述磁路元件設置的環狀結構；所述微穿孔板與所述磁路元件在所述振膜振動方向上間隔設置；或者所述微穿孔板包括所述磁路元件中的導磁元件。在一些實施例中，將微穿孔板設置為環繞磁路元件的環狀結構，可以有效利用磁路元件周向的空間，又不會增加聲學裝置的厚度，有利於聲學裝置的小型化設計。在一些實施例中，微穿孔板與所述磁路元件在所述振膜振動方向上間隔設置，可以使得面板結構的微穿孔板的面積更大，通孔數量相對更多，吸聲效果更好，且結構簡單，便於組裝。在一些實施例中，直接將磁路元件的一部分設置為吸聲結構，在達到吸聲效果的同時，可以節約成本、簡化工藝。
100,300,600,1600,1900,2100:聲學裝置
110,310,610,1910:殼體
111,611:第一聲學孔
112,612:第二聲學孔
120,420,620:揚聲器
130,630,1930:第一聲學腔體
140,440,640,1940:第二聲學腔體
1922:線圈
1923:盆架
1924:磁路元件
19241:導磁板
19242:磁體
19243,21243:導磁罩
1952:背板
1953:填充層
210:耳廓
321,1921:振膜
330,650:吸聲結構
411,412,413,421,422,423,71,72,81,82,91,92,121,122,131,132,141,142,143,151,152,153,181,182,183,184,L5-1,L5-2,L5-3,L5-4,a1,a2,b1,b2,c1,c2,d1,d2:曲線
651,1951:微穿孔板
652:腔體
653:紗網
654:填充材料
D:腔體高度
N’Bass:吸聲顆粒
Z:方向
本說明書將以示例性實施例的方式進一步說明，這些示例性實施例將透過圖式進行詳細描述。這些實施例並非限制性的，在這些實施例中，相同的編號表示相同的結構，其中：
圖1是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的示意圖；
圖2A是圖1所示的聲學裝置在中低頻時的聲壓級聲場分佈示意圖；
圖2B是圖1所示的聲學裝置在高頻時的聲壓級聲場分佈的示意圖；
圖3是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的模組圖；
圖4是根據本說明書一些實施例所示的設置不同吸聲結構的聲學裝置的頻率回應曲線圖；
圖5是根據本說明書一些實施例所示的設置不同吸聲結構的聲學裝置的頻率回應曲線圖；
圖6是根據本說明書一些實施例所示的設有吸聲結構的聲學裝置的結構示意圖；
圖7是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置分別採用金屬微穿孔板和非金屬微穿孔板的吸聲效果圖；
圖8是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置分別採用金屬微穿孔板和非金屬微穿孔板的頻響曲線圖；
圖9是是根據本說明書一些實施例所示的微穿孔板朝向揚聲器(或振膜)的一側設置025HY型紗網和未設置紗網時測得的第二聲學孔處的頻響曲線圖；
圖10是根據本說明書一些實施例所示的微穿孔板吸聲結構具有不同腔體高度時的吸聲係數曲線圖；
圖11是根據本說明書一些實施例所示的不同腔體高度時最大吸聲係數與0.5吸聲倍頻程的變化趨勢對比圖；
圖12是根據本說明書一些實施例所示的通孔孔徑分別為0.15mm及0.3mm的微穿孔板的吸聲效果圖；
圖13是根據本說明書一些實施例所示的採用0.15mm孔徑及0.3mm孔徑的微穿孔板的頻響曲線圖；
圖14是根據本說明書一些實施例所示的孔徑為0.15mm、穿孔率為2.18%、板厚0.3mm時不同腔體高度的微穿孔板對應的吸聲效果圖；
圖15是根據本說明書一些實施例所示的孔徑為0.3mm、穿孔率2.18%、腔體高度為5mm時不同板厚的微穿孔板對應的吸聲效果圖；
圖16是根據本說明書一些實施例所示的設有吸聲結構的聲學裝置的結構示意圖；
圖17是根據本說明書一些實施例所示的不同填充材料填充率對應的聲學裝置的第二聲學腔體的頻率回應曲線圖；
圖18是本說明書一些實施例所示的無微穿孔板、僅微穿孔板、微穿孔板與N’Bass吸聲顆粒組合、微穿孔板與多孔吸聲材料組合的頻響曲線圖；
圖19是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖；
圖20是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖；
圖21是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖；
圖22是圖19-20所示的聲學裝置及圖21所示的聲學裝置的頻響曲線圖。
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圖式作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本說明書的一些示例或實施例，對於本領域的普通通常知識者來講，在不付出進步性勞動的前提下，還可以依據這些圖式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，圖中相同標號代表相同結構或操作。
圖1是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的示意圖。如圖1所示，聲學裝置100可以包括殼體110和揚聲器120。揚聲器120可以設置在殼體110構成的腔體內，揚聲器120的前後兩側分別設有用於輻射聲音的第一聲學腔體130和第二聲學腔體140。殼體110上設置有第一聲學孔111和第二聲學孔112，第一聲學腔體130可以與第一聲學孔111聲學耦合，第二聲學腔體140可以與第二聲學孔112聲學耦合。當用戶使用聲學裝置100時，聲學裝置100可以位於用戶耳廓附近，第一聲學孔111可以朝向用戶的耳道口，從而使第一聲學孔111傳出的聲音能夠向著用戶的耳孔傳播。第二聲學孔112可以相對於第一聲學孔111遠離耳道口，第一聲學孔111與耳道口之間的距離可以小於第二聲學孔112與耳道口之間的距離。
在一些實施例中，揚聲器120的前後兩側可以分別作為一個聲波產生結構，產生一組幅值相等、相位相反的聲波(或者聲音)。在一些實施例中，一組幅值相等、相位相反的聲波可以分別經過第一聲學孔111和第二聲學孔112向外輻射。當揚聲器120輸出聲波時，揚聲器120前側的聲波(或稱為第一聲波)可以通過第一聲學腔體130從第一聲學孔111發出，揚聲器120後側的聲波(或稱為第二聲波)可以通過第二聲學腔體140從第二聲學孔112發出，從而形成包括第一聲學孔111和第二聲學孔112的偶極子聲源。所述偶極子聲源可以在一空間點(例如，遠場)發生干涉相消，從而使得聲學裝置100遠場的漏音問題得到有效改善。
圖2A是圖1所示的聲學裝置100在中低頻時的聲壓級聲場分佈示意圖。如圖2A所示，在中低頻範圍內(例如，50Hz-1kHz)，聲學裝置100的聲場分佈呈現出良好的偶極子指向，偶極子降漏音效果顯著。也就是說，在中低頻範圍內，聲學裝置100的第一聲學孔111和第二聲學孔112構成的偶極子 聲源輸出相位相反或接近相反的聲波，根據聲波反相相消的原理，所述兩個聲波在遠場相互消減，從而實現降低遠場漏音的效果。
圖2B是圖1所示的聲學裝置100在高頻時的聲壓級聲場分佈的示意圖。如圖2B所示，在較高的頻率範圍內，聲學裝置100的聲場分佈較為混亂。
在一些實施例中，在較高的頻率範圍內(例如，1500Hz-20kHz)，第一聲波和第二聲波的波長較中低頻範圍內的波長更短，此時由第一聲學孔111和第二聲學孔112構成的偶極子聲源之間的距離相較於波長不可忽略，導致兩個聲源發出的聲波無法發生相消，難以保證在較高的頻率範圍內聲學裝置在遠場的降漏音效果，甚至可能增大漏音，且使聲學裝置的聲場分佈較為混亂。僅作示例性說明，第一聲學孔111和第二聲學孔112之間的距離可以使第一聲波和第二聲波距離某一空間點(例如，遠場)的聲程不同，從而使得第一聲波與第二聲波在該空間點的相位差較小(例如，相位相同或接近)，導致第一聲波和第二聲波在該空間點無法進行干涉相消，還可能在該空間點處疊加，增大該空間點處聲波的振幅，導致增大漏音。
在一些實施例中，揚聲器120前後兩側發出的聲波可以先經過聲學傳輸結構，再從第一聲學孔111和/或第二聲學孔112向外輻射。所述聲學傳輸結構可以指聲波從揚聲器120處輻射到外界環境所經過的聲學路徑。在一些實施例中，聲學傳輸結構可以包括揚聲器120與第一聲學孔111和/或第二聲學孔112之間的殼體110。在一些實施例中，聲學傳輸結構可以包括聲學腔體。所述聲學腔體可以是為揚聲器120的振膜(未示出)預留的振幅空間，例如，聲學腔體可以包括揚聲器120的振膜與殼體110之間構成的腔體。又例如，聲學腔體還可以包括揚聲器120的振膜與驅動系統(例如，磁路元件)之間形成的腔體。在一些實施例中，聲學傳輸結構可以與第一聲學孔111和/或第二聲學孔112之間聲學連通，第一聲學孔111和/或第二聲學孔112也可以作為聲學傳輸結構的一部分。在一些實施例中，在揚聲器120距離耳道口較遠時，或揚聲器120產生的聲波的輻射方向並沒有按照預期的指向或者遠離耳道口時，可以通過導聲管將聲波引導至預期位置處，再利用第一聲學孔111和/或第二聲學孔112向外界環境輻射，由此，聲學傳輸結構還可以包括導聲管。
在一些實施例中，聲學傳輸結構可以具有諧振頻率，當揚聲器120產生的聲波的頻率在該諧振頻率附近時，聲學傳輸結構可能發生諧振。在聲學傳輸結構的作用下，位於所述聲學傳輸結構中的聲波也發生諧振，所述諧振可能改變所傳輸的聲波的頻率成分(例如，在傳輸的聲波中增加額外的諧振峰)，或者改變聲學傳輸結構中所傳輸的聲波的相位。與未發生諧振時相比，從第一聲學孔111和/或第二聲學孔112所輻射出的聲波的相位和/或幅值發生改變，所述相位和/或幅值的改變可能會導致偶極子結構在諧振頻率附近的聲場混亂，影響從第一聲學孔111和第二聲學孔112所輻射出的聲波在空間點干涉相消的效果。例如，當發生諧振時，第一聲學孔111和第二聲學孔112所輻射出的聲波的相位差改變，示例性地，當第一聲學孔111和第二聲學孔112所輻射出的聲波的相位差較小時(例如，小於120°、小於90°或為0等)，聲波在空間點發生干涉相消的效果減弱，難以起到降漏音效果；或者，相位差較小的聲波還有可能在空間點處相互疊加，增大空間點(例如，遠場)處在諧振頻率附近的聲波振幅，從而增大聲學裝置100的遠場漏音。再例如，所述諧振可能使得所傳輸的聲波在聲學傳輸結構的諧振頻率附近的幅值增大(例如，表現為在諧振頻率附近的諧振峰)，導致偶極子結構在諧振頻率附近的聲場混亂，此時從第一聲學孔111和第二聲學孔112所輻射出的聲波幅值相差較大，聲波在空間點發生干涉相消的效果減弱，難以起到降漏音效果。在一些實施例中，聲學裝置的第一聲學腔體130和第二聲學腔體140的體積、第一聲學孔111和第二聲學孔112的大小及高度等參數的不同，可以導致第一聲學腔體和第二聲學腔體(也可以簡稱為聲學腔體)的諧振頻率不一致，即導致聲學裝置前後兩側的聲學傳輸結構的諧振頻率不同。在一些實施例中，耳廓210等結構對高頻聲波的遮擋和/或反射聲波的影響，也有可能導致聲學裝置100的聲場分佈混亂。
由於第一聲學孔111朝向用戶的耳道口，且第二聲學孔112相對於第一聲學孔111遠離耳道口，聲學裝置向外輻射的聲波中經由第二聲學孔112向外輻射的聲波占大部分，也就是說聲學裝置100的第二聲學孔112向外輻射的聲波在混亂的聲場分佈中占主導作用。因此，可以通過調整聲學裝置100的結構，在不影響第二聲學腔體低頻輸出的情況下，減小第二聲學腔體的目標頻率 範圍內(例如，包括聲學傳輸結構的諧振頻率及高頻範圍)的輸出，實現降低遠場漏音的效果。
圖3是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的模組圖。在一些實施例中，如圖3所示，聲學裝置300可以包括殼體310、振膜321和吸聲結構330。
殼體310可以為內部具有容置腔的規則或不規則的立體結構，例如，殼體310可以是中空的框架結構體，包括但不限於矩形框、圓形框、正多邊形框等規則形狀，以及任何不規則形狀，例如跑道形。殼體310可以用於容置揚聲器及吸聲結構330。在一些實施例中，殼體310可以採用金屬(例如，不銹鋼、銅等)、塑膠(例如，聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、聚苯乙烯(Poly Styrene，PS)及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)等)、複合材料(例如金屬基複合材料或非金屬基複合材料)、環氧樹脂、酚醛、陶瓷、聚醯亞胺、玻璃纖維(例如，FR4-玻璃纖維)等或其任意組合。殼體310上還可以開設有用於輸出聲波的第一聲學孔111和第二聲學孔112，揚聲器120通過第一聲學孔111和第二聲學孔112輸出具有相位差的聲波。
揚聲器是一個可以接收電信號，並將其轉換為聲音信號進行輸出的元件。在一些實施例中，按頻率進行區分，揚聲器的類型可以包括低頻(例如，30Hz-150Hz)揚聲器、中低頻(例如，150Hz-500Hz)揚聲器、中高頻(例如，500Hz-5kHz)揚聲器、高頻(例如，5kHz-16kHz)揚聲器或全頻(例如，30Hz-16kHz)揚聲器，或其任意組合。這裡所說的低頻、高頻等只表示頻率的大致範圍，在不同的應用場景中，可以具有不同的劃分方式。例如，可以確定一個分頻點，低頻表示分頻點以下的頻率範圍，高頻表示分頻點以上的頻率。該分頻點可以為人耳可聽範圍內的任意值，例如，500Hz、700Hz、1000Hz等。
在一些實施例中，揚聲器可以包括振膜321，包括振膜321在內的揚聲器將殼體310的容置腔分隔形成第一聲學腔體和第二聲學腔體。振膜321可以是具有彈性的薄膜結構。在一些實施例中，振膜321的材料可以包括但不限於聚醯亞胺(Poly Imide，PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚乙烯亞胺(Polyethyleneamine，PEI)、聚醚醚酮 (Polyetheretherketone，PEEK)、矽膠、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、乙烯基聚合物(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙烯(PE)、聚對二甲苯(Poly-p-xylylene，PPX)中的一種或多種等，也可以是由上述材料複合而成的多層複合材料。在一些實施例中，第一聲學腔體可以與第一聲學孔聲學耦合，第二聲學腔體可以與第二聲學孔聲學耦合。當振膜321振動時，聲波可以分別向該振膜321的前側和後側輻射，其中，振膜321的前側可以指背離振膜321的驅動系統(例如，磁路元件)的一側，振膜321的後側可以指朝向振膜321的驅動系統(例如，磁路元件)的一側。振膜321前側的聲波可以通過第一聲學腔體從第一聲學孔中發出，振膜321後側的聲波可以通過第二聲學腔體從第二聲學孔中發出。需要知道的是，當振膜321振動時，振膜321前側和後側可以同時產生一組具有相位差的聲波。
在一些實施例中，振膜321前側和後側同時產生一組具有相位差的聲波，並經由第一聲學腔體從第一聲學孔發出及經由第二聲學腔體從第二聲學孔發出，兩個聲波在聲學裝置外部某一空間點(例如，遠場)疊加相消，可以降低聲學裝置遠場的漏音，存在這樣聲波輸出的第一聲學孔111和第二聲學孔112即形成偶極子聲源。當偶極子聲源之間的位置、相位差等滿足一定條件時，可以使得聲學裝置在近場和遠場表現出不同的聲音效果。例如，當兩個聲學孔對應的點聲源的相位相反，振幅相同或相近，即兩個點聲源之間的相位差的絕對值為180°或接近180°時，根據聲波反相相消的原理，可實現遠場漏音的削減。再例如，當兩個聲學孔對應的點聲源的相位近似相反時，也可以實現遠場漏音的削減。僅作為示例，實現遠場漏音削減的兩個點聲源之間的相位差的絕對值可以在120°-240°範圍內。
基於圖1-圖2B的描述，偶極子在高頻範圍內聲場混亂，降漏音效果不好，在一些情況下甚至可能增大漏音。為了改善聲學裝置在高頻範圍內的降漏音效果，可以在聲學裝置的第二聲學腔體內設置吸聲結構330，吸聲結構330可以吸收第二聲學腔體目標頻率範圍內的聲波，以減少或避免第一聲波和第二聲波在聲學裝置外部某一空間點(例如，遠場)處的疊加，降低該空間點處目標頻率範圍內的聲波的振幅，調整聲學輸出裝置的指向性，實現降低遠場漏音的效果。
吸聲結構330是指對特定頻段內(例如，目標頻率範圍內)的聲波具有吸收作用的結構。吸聲結構330可以與第二聲學腔體耦合，用於吸收目標頻率範圍內經由第二聲學腔體向第二聲學孔輻射的聲音。相應地，在目標頻率範圍內，未設置所述吸聲結構330時第二聲學孔處的聲壓級可以大於設置吸聲結構330時第二聲學孔處的聲壓級。
在一些實施例中，目標頻率範圍可以包括第二聲學腔體的諧振頻率附近的頻率範圍。吸聲結構330能夠吸收第二聲學腔體的諧振頻率附近的聲波，以避免第二聲學腔體在該諧振頻率附近發生諧振造成的第二聲波相位和/或幅值的改變，進而減小諧振頻率附近的聲波的振幅，從而降低漏音。在一些實施例中，諧振頻率可以發生在中高頻頻段，例如，2kHz-8kHz。相應地，目標頻率範圍可以包括該中高頻段的頻率。例如，目標頻率範圍可以在1kHz-10kHz範圍內。在一些實施例中，在較高的頻率範圍內，由於第一聲學孔和第二聲學孔構成的偶極子聲源之間的距離相較於波長不可忽略，第一聲波和第二聲波在空間點無法進行干涉相消，還可能在空間點處疊加，增大空間點處聲波的振幅。在一些實施例中，為了減小在較高頻率範圍內第一聲波和第二聲波相互疊加而增大聲波的幅值，目標頻率範圍還可以包括大於諧振頻率的頻率。由此，吸聲結構可以吸收較高頻率範圍內的聲波，以減少或避免第一聲波和第二聲波在空間點處的疊加，降低空間點目標頻率範圍內的聲波的振幅。例如，目標頻率範圍可以1kHz-20kHz範圍內。需要說明的是，第二聲學腔體的諧振頻率可以通過多種測試方法獲得。這裡給出一種示例，測試未設置或拆除吸聲結構330的第二聲學腔體的頻響曲線時，保持第一聲學孔開放，利用麥克風裝置測試第二聲學孔位置(例如，將麥克風裝置置於第二聲學孔前2-5mm處)的頻響曲線，獲取頻響曲線上諧振峰對應的諧振頻率。測試未設置或拆除吸聲結構330的第二聲學腔體的頻響曲線的具體方法可以參見圖18及其描述。
在一些實施例中，可以通過設置吸聲結構(例如，吸聲結構的位置、吸聲頻率等)，從而使聲學裝置在空間點中具有不同的聲音效果。在一些實施例中，第一聲學腔體的諧振也會影響第二聲學腔體的聲波輻射，在第二聲學孔位置測得的頻響曲線上產生多餘的諧振峰，故為了避免因第一聲學腔體的諧振而在第二聲學腔體傳輸的聲波中增加額外的諧振峰，目標頻率範圍可以也包括 第一聲學腔體的諧振頻率。在一些實施例中，還可以在第一聲學腔體中設置另一吸聲結構330，用於吸收第一聲學腔體諧振頻率附近的聲波，避免第一聲學腔體諧振頻率附近的聲波與第二聲學孔輸出的相同頻率範圍的聲波在空間點(例如，空間點)發生干涉增強，從而降低空間點接收到的第一聲學腔體諧振頻率附近的聲波的振幅。在一些實施例中，吸聲結構還可以同時設置在第一聲學腔體和第二聲學腔體中，從而可以吸收第一聲波和第二聲波中諧振頻率附近的聲波，從而可以更好地降低任意空間點處的聲波的振幅。在一些實施例中，吸聲結構還可以吸收特定頻率範圍的低頻聲音。例如，吸聲結構可以設置在第二聲學腔體中，以減少從第二聲學孔輸出的特定頻率範圍的低頻聲音，避免該特定頻率範圍的低頻聲音與第一聲學孔輸出的相同頻率範圍的低頻聲音在空間點(例如，近場)發生干涉相消，從而增大該特定頻率範圍內聲學裝置在近場(即傳遞到用戶耳朵)的音量。在一些實施例中，吸聲結構還可以包括分別吸收不同頻率範圍，例如，吸收中高頻段和低頻段的子吸聲結構，用於吸收不同頻率範圍的聲音。
在一些實施例中，由於在大於第二聲學腔體諧振頻率的高頻範圍內，高頻聲波的波長較短，兩個聲學孔之間的距離(例如，兩個聲學孔的幾何中心之間的距離)可能會影響兩個聲學孔所輻射的聲波在空間點的相位差，從而導致兩個聲學孔形成的偶極子聲源在高頻範圍內的降漏音效果減弱。由此，為了減少第二聲學腔體的高頻輸出，目標頻率範圍中可以包括大於第二聲學腔體諧振頻率的高頻範圍，使吸聲結構330能夠吸收高頻聲波，從而改善偶極子聲源在高頻範圍內降漏音效果不理想的問題。
由於在諧振頻率附近且較為高頻的範圍內，人耳對3kHz-6kHz的聲音相對較為敏感，因此，在一些實施例中，目標頻率範圍可以包括3kHz-6kHz的頻率範圍，以實現更具有針對性的有效的降漏音。在一些實施例中，目標頻率範圍可以包括4kHz-6kHz。需要說明的是，這裡的諧振頻率主要是指第二聲學腔體的諧振頻率，在一些實施例中，也可以是指第二聲學腔體的諧振頻率或第一聲學腔體的諧振頻率，以下簡稱為諧振頻率。
根據上述實施例，吸聲結構可以吸收第一聲波和/或第二聲波中目標頻率範圍的聲波，從而降低空間點處目標頻率範圍內的聲波的振幅。而對於目標頻率範圍之外的第一聲波和第二聲波(例如，小於諧振頻率的聲波)，所述第 一聲波和第二聲波可以通過聲學傳輸結構傳遞至該空間點並在該空間點處發生干涉，所述干涉可以減小該空間點處位於目標頻率範圍之外的聲波的幅值。也就是說，目標頻率範圍之外(或稱為第一頻率範圍)的第一聲波和第二聲波可以在空間點處干涉相消，實現偶極子降漏音的效果；目標頻率範圍(或稱為第二頻率範圍)內的第一聲波和/或第二聲波可以被吸聲結構吸收，從而可以減少或避免第一聲波和/或第二聲波在空間點處的干涉增強，或者可以削弱或吸收第一聲波或第二聲波在聲學傳輸結構的作用下產生的額外諧振峰，進而可以降低空間點處目標頻率範圍內的聲波的振幅。由此，本說明書實施例通過設置吸聲結構，可以使得聲學裝置輸出第一頻率範圍的第一聲波和第二聲波，並且能夠減少聲學裝置(例如，第二聲學孔)在聲學傳輸結構諧振頻率附近或高於諧振頻率的聲波輸出，在保證聲學裝置在第一頻率範圍干涉相消的同時，減少或避免了空間點(例如，遠場)處第二頻率範圍內的聲波振幅的增加，從而可以調整聲學裝置的指向性，保證全頻段的降漏音效果。
吸聲結構330的吸聲效果是指吸聲結構330在目標頻率範圍能夠吸收的聲音的量，可以用聲音的聲壓級表示。例如，吸聲結構330的吸聲效果可以用在目標頻率範圍，有、無吸聲結構330時，在同一頻率且在第二聲學腔體對應的同一位置處分別測得的聲壓級之間的差值表示。僅作為示例，可以用有、無吸聲結構330時第二聲學孔處的聲壓級之間的差值來表示有、無吸聲結構330時第二聲學腔體的聲壓級之間的差值。僅作為示例，有、無吸聲結構330時第二聲學孔處的聲壓級可以通過如下方式測得：將測試用麥克風正對第二聲學孔，距離約2mm-5mm，測試有、無吸聲結構330時第二聲學孔處的聲壓級。測試頻率為第二聲學腔體的諧振頻率附近或1kHz附近。在一些實施例中，有、無吸聲結構330時，在同一頻率且在第二聲學腔體內同一位置處分別測得的聲壓級之間的差值可以不小於3dB。例如，有、無吸聲結構330時，在同一頻率處分別測得第二聲學孔處的聲壓級的差值不小於3dB。在一些實施例中，上述目標頻率範圍可以稱為吸聲結構330的吸聲頻寬。吸聲頻寬為3kHz-6kHz範圍時，吸聲結構330可以有效吸收3kHz-6kHz範圍內的聲波，且吸聲效果不小於3dB，從而可以改善聲學裝置在3kHz-6kHz範圍內的漏音。在一些實施例中，為了進一步減少聲學裝置的漏音，在所述目標頻率範圍內，吸聲結構330的吸聲效果 可以不小於6dB。在一些實施例中，為了進一步減少聲學裝置的漏音，在所述目標頻率範圍內，吸聲結構330的吸聲效果可以不小於10dB。在一些實施例中，在不同頻率範圍內，吸聲結構330的吸聲效果可以不同。例如，在3kHz-6kHz範圍內，吸聲結構330的吸聲效果不小於3dB。再例如，在4kHz-6kHz範圍內，吸聲結構330的吸聲效果不小於6dB。再例如，在5kHz-6kHz範圍內，吸聲結構330的吸聲效果不小於8dB，從而可以在更高的頻率範圍內更加有效地降低漏音。
由於第二聲學腔體的頻響曲線會在其特定頻率處(例如，諧振頻率)處出現諧振峰，諧振頻率處的振動幅值較大，為在第二聲學腔體的諧振頻率處獲得較好的降漏音效果，吸聲結構330需要吸收更多諧振頻率處的聲音，故在一些實施例中，吸聲結構330對諧振頻率處的聲音或振動頻率靠近諧振頻率處的聲音，吸聲效果不小於14dB。如此，第二聲學腔體的諧振頻率處或靠近諧振頻率的聲波可以被吸聲結構330有效吸收，減少或避免聲波在聲學腔體作用下在諧振頻率附近發生的諧振，從而減少或避免第一聲波和第二聲波在諧振頻率附近出現幅值差異和相位差的變化(例如，相位差不等於180度)而導致空間點降漏音效果變差、甚至出現兩組聲音不僅不相消，反而干涉增強的情況，減少聲學裝置在遠場空間點的漏音。在一些實施例中，為了進一步減少聲學裝置的漏音，吸聲結構330對諧振頻率處的聲音或振動頻率靠近諧振頻率處的聲音的吸聲效果不小於18dB。在一些實施例中，為了進一步減少聲學裝置的漏音，吸聲結構330對諧振頻率處的聲音或振動頻率靠近諧振頻率處的聲音的吸聲效果不小於22dB。
在一些實施例中，吸聲結構330可以包括阻式吸聲結構或抗式吸聲結構中的至少一個。例如，可以通過阻式吸聲結構來實現吸聲結構330的功能。再例如，可以通過抗式吸聲結構來實現吸聲結構330的功能。再例如，還可以通過阻式、抗式混合的吸聲結構來實現吸聲結構330的功能。
阻式吸聲結構可以指能夠在聲波經過時提供聲阻的結構。在一些實施例中，阻式吸聲結構可以包括多孔吸聲材料或聲學紗網中的至少一個。在一些實施例中，阻式吸聲結構可以設置在第一聲波和/或第二聲波傳輸路徑上的任意位置。例如，多孔吸聲材料或聲學紗網可以貼附於聲學傳輸結構的內壁上。再 例如，多孔吸聲材料或聲學紗網可以構成聲學傳輸結構內壁的至少一部分。再例如，多孔吸聲材料或聲學紗網可以填充聲學傳輸結構內部的至少一部分。抗式吸聲結構可以指利用共振作用吸收聲音的結構。在一些實施例中，抗式吸聲結構可以包括但不限於亥姆霍茲吸聲腔、穿孔板吸聲結構、微穿孔板吸聲結構、薄板、薄膜、1/4波長共振管等或其任意組合。在一些實施例中，可以同時設置阻式吸聲結構和抗式吸聲結構作為阻抗混合式吸聲結構，實現吸聲結構330的功能。例如，阻抗混合式吸聲結構可以包括穿孔板吸聲結構以及多孔吸聲材料或聲學紗網，其中，多孔吸聲材料或聲學紗網可以設置在穿孔板結構吸聲結構的腔體內，或者可以設置在聲學傳輸結構的內部。再例如，阻抗混合式吸聲結構可以包括1/4波長共振管結構以及多孔吸聲材料或聲學紗網，其中，1/4波長共振管結構可以設置在聲學傳輸結構的內部或外部，多孔吸聲材料或聲學紗網可以設置在聲學傳輸結構的內部。再例如，阻抗混合式吸聲結構可以包括穿孔板吸聲結構、1/4波長共振管結構以及多孔吸聲材料或聲學紗網。
圖4是根據本說明書一些實施例所示的設置不同吸聲結構的聲學裝置的頻率回應曲線圖。其中，曲線411和421分別表示聲學裝置中未設置吸聲結構時第一聲學腔體(例如，圖1所示的第一聲學腔體130)和第二聲學腔體(例如，圖1所示的第二聲學腔體140)的頻率回應曲線；曲線412和422分別表示聲學裝置的第二聲學腔體中設置1/4波長共振管時第一聲學腔體和第二聲學腔體的頻率回應曲線；曲線413和423分別表示聲學裝置的第二聲學腔體中設置微穿孔板吸聲結構時第一聲學腔體和第二聲學腔體的頻率回應曲線。如圖4所示，相較於未設置吸聲結構的聲學裝置，設置有吸聲結構的聲學裝置在第一聲學腔體的頻率回應變化不大。第二聲學腔體的頻率回應在低頻(例如，小於2kHz)範圍的變化也不大，但是第二聲學腔體的頻率響應在高頻(例如，大於2kHz)範圍可以形成波谷。也就是說，吸聲結構可以減少第二聲學腔體輸出的高頻聲波的幅值，從而減小高頻漏音。另外，相較於1/4波長共振管，採用微穿孔板吸聲結構的聲學裝置的高頻降漏音效果更優。
在一些實施例中，聲學裝置的聲學傳輸結構(例如，殼體)中可以包括穿孔板吸聲結構以及阻式吸聲結構。阻式吸聲結構可以包括多孔吸聲材料和/或聲學紗網。在一些實施例中，阻式吸聲結構可以圍繞穿孔板吸聲結構的 一個或複數個孔的開口設置。在一些實施例中，通過設置阻抗混合式吸聲結構，不僅可以通過抗式吸聲結構的共振吸聲，還可以通過阻式吸聲結構增加聲波的摩擦耗散，進而增加吸聲頻寬，進一步提高聲學裝置目標頻率範圍內的降漏音效果。在一些實施例中，阻式吸聲結構可以貼附於穿孔板吸聲結構的腔體的內壁上。在一些實施例中，阻式吸聲結構可以填充腔體的至少一部分。在一些實施例中，阻式吸聲結構還可以設置在殼體內部或作為殼體的一部分。
圖5是根據本說明書一些實施例所示的設置不同吸聲結構的聲學裝置的頻率回應曲線圖。如圖5所示，其中曲線L5-1代表未設置吸聲結構的聲學裝置在第二聲學腔體的頻率回應曲線，曲線L5-2代表設置有微穿孔板吸聲結構的聲學裝置在第二聲學腔體的頻率回應曲線，曲線L5-3代表設置有微穿孔板吸聲結構與聲學紗網的聲學裝置在第二聲學腔體的頻率回應曲線，曲線L5-4代表設置有微穿孔板吸聲結構、聲學紗網以及N’Bass材料的聲學裝置在第二聲學腔體的頻率回應曲線。由圖5可以看出，在低頻範圍內(例如1kHz-2kHz)，四條曲線重合度較高，說明四種結構的聲學裝置在低頻的輸出大致相同。但是在中高頻範圍內(例如2kHz以上)，相較於未設置吸聲結構的L5-1，設置了吸聲結構的L5-2、L5-3與L5-4可以形成波谷。也就是說，吸聲結構可以減小聲學裝置第二聲學腔體的高頻輸出，從而提升高頻降漏音效果。且在較大範圍內(例如2kHz-5kHz)，設置有三重吸聲結構的L5-4基本處於其他三條曲線下方，具有最優的降漏音效果。由此，可以通過設置吸聲結構(例如，阻抗混合式的吸聲結構)以減小聲學裝置第二聲學腔體的高頻輸出，從而抑制聲學裝置在高頻範圍內的聲場混亂，提升高頻降漏音效果。
通過設置吸聲結構330與第二聲學腔體耦合，目標頻率範圍內的聲波被吸聲結構330吸收，可以減少或避免聲波在聲學腔體作用下在特定頻率(例如，諧振頻率)附近發生的諧振，從而減少或避免第一聲波和第二聲波在腔體特定頻率附近出現幅值差異和相位差的變化(例如，相位差不等於180度)而導致空間點降漏音效果變差、甚至出現兩組聲音不僅不相消，反而干涉增強的情況，減少目標頻率範圍的漏音。目標頻率範圍可以包括高頻範圍，目標頻率範圍以外的第一聲波和第二聲波可以實現偶極子相消，降低空間點的漏音。
圖6是根據本說明書一些實施例所示的設有吸聲結構的聲學裝置的結構示意圖。
如圖6所示，在一些實施例中，聲學裝置600可以包括殼體610和揚聲器620。揚聲器620設置在殼體610構成的容置腔內，揚聲器620(或振膜)的前後兩側分別設有第一聲學腔體630與第二聲學腔體640。殼體610上設置有第一聲學孔611和第二聲學孔612，第一聲學腔體630可以與第一聲學孔611聲學耦合，第二聲學腔體640可以與第二聲學孔612聲學耦合。
在一些實施例中，如圖6所示，聲學裝置600還可以包括吸聲結構650，吸聲結構650可以與第二聲學腔體640耦合。在一些實施例中，吸聲結構650可以包括微穿孔板吸聲結構。其中，微穿孔板吸聲結構包括微穿孔板651和腔體652，所述微穿孔板651包括通孔，其中，與微穿孔板結構耦合的第二聲學腔體640通過微穿孔板上的通孔與腔體652連通。需要知道的是，如圖6所示的聲學裝置600僅為示例性說明，吸聲結構650的具體設置方式可以具有多種變化或修改。
第二聲學腔體640的聲波可以通過一個或複數個通孔進入微穿孔板吸聲結構的腔體652，並在特定條件下引起微穿孔板吸聲結構的共振，例如，進入腔體652的聲波的振動頻率接近微穿孔板吸聲結構的共振頻率時，進入腔體652的聲波引起微穿孔板吸聲結構的共振。腔體652內的空氣會隨微穿孔板吸聲結構一同共振而耗散能量，實現吸聲效果，微穿孔板吸聲結構吸收的聲波的頻率與其共振頻率相同或接近。
在一些實施例中，微穿孔板651的材料可以為金屬(例如，鋁)或非金屬(例如，亞克力、聚碳酸酯(PC)等)。當微穿孔板651為非金屬板時，非金屬板的熱傳導係數較小，聲波通過通孔的過程可以視為絕熱過程。當微穿孔板651為金屬板時，金屬板的熱傳導係數較大，當通孔的孔徑較小時，聲波在通過通孔的過程可以視為等溫過程。熱量的傳導代表能量耗散的增強，因此金屬板的等效阻尼比非金屬板更大。
圖7是根據本說明書一些實施例所示聲學裝置分別採用金屬微穿孔板和非金屬微穿孔板的吸聲效果圖。圖7中的橫軸表示吸聲頻率，縱軸表示吸聲係數，曲線71表示非金屬微穿孔板的吸聲效果，曲線72表示金屬微穿孔 板的吸聲效果。如圖7所示，金屬微穿孔板的最大吸聲係數略低於非金屬微穿孔板的最大吸聲係數，但金屬微穿孔板的吸聲頻寬比非金屬微穿孔板的更寬，這是因為金屬微穿孔板導熱更好，聲波通過的等效阻尼更大。
圖8是根據是本說明書一些實施例所示的聲學裝置分別採用金屬微穿孔板和非金屬微穿孔板的頻響曲線圖。圖8中的橫軸表示頻率，縱軸表示聲壓級，曲線81表示採用金屬微穿孔板的頻響，曲線82表示採用非金屬微穿孔板的頻響，這裡頻響是指第二聲學孔處(例如，第二聲學孔正前方10mm處)的頻響。如圖8所示，金屬微穿孔板在中低頻段(例如小於4kHz)相較非金屬微穿孔板的吸聲效果更好，聲學裝置漏音約降低2-3dB，這時的金屬微穿孔板為鋁板，雖然非金屬微穿孔板的吸聲效果稍差，但採用非金屬微穿孔板能夠減輕聲學裝置的重量，有利於提升聲學裝置的輕便性，同時降低聲學裝置的成本。在一些實施例中，由於金屬板與非金屬板各有優勢，還可根據重量、成本、耐腐蝕性等多方面靈活選擇金屬微穿孔板或非金屬微穿孔板。
如果安裝在聲學裝置中(或稱為固定狀態)的微穿孔板651的固有頻率落在目標頻率範圍內，則微穿孔板651可能在目標頻率範圍內發生諧振，影響吸聲效果。因此固定狀態下的微穿孔板651的固有頻率應遠大於目標頻率。在一些實施例中，固定狀態的微穿孔板651的固有頻率不便於測量，可以用微穿孔板651在自由狀態時的固有頻率來表徵其固定狀態的固有頻率，其中，自由狀態可以指微穿孔板651未安裝在聲學裝置時的狀態，微穿孔板651固定狀態的固有頻率遠大於自由狀態時的固有頻率。自由狀態時的固有頻率的測量方法可以是：保持微穿孔板651處於自由狀態，通過激振器施加給微穿孔板651一幅度恆定、頻率從低到高變化的激振力，並使用鐳射測振儀測試微穿孔板651的速度幅值，記錄首先使微穿孔板651速度幅度達到極大值的頻率，即為微穿孔板651的自由狀態時的固有頻率。在一些實施例中，吸聲頻寬為3kHz-6kHz範圍，為避免微穿孔板固定狀態下的固有頻率落在吸聲頻寬內，微穿孔板651自由狀態的固有頻率的理論值可以大於500Hz(例如500Hz-3.6kHz)，可以使得其在固定狀態下的固有頻率遠大於吸聲的上限頻率(即吸聲頻寬中的最大頻率，例如6kHz)。而固有頻率又與微穿孔板651的剛度和微穿孔板651的重量相關，因此可以通過設置微穿孔板651的剛度和/或微穿孔板651的重量來確定其固有 頻率，從而可以使其吸收目標頻率範圍內的聲波。在一些實施例中，不同形狀、材料等的微穿孔板651的剛度和/或重量不同，導致其固有頻率不同。在一些實施例中，微穿孔板651可以為圓形、扇形、矩形、菱形等規則形狀或不規則形狀。在一些實施例中，微穿孔板651的材料可以是非金屬或金屬材料。
在一些實施例中，微穿孔板651可以為跑道型微穿孔板。在一些實施例中，當微穿孔板651為跑道型微穿孔板時，為了使微穿孔板651自由狀態時的固有頻率在500Hz-3.6kHz範圍內，其材料的楊氏模量範圍在5Gpa-200Gpa範圍內。例如，材料的楊氏模量範圍在10Gpa-180Gpa範圍內。再例如，材料的楊氏模量範圍在50Gpa-100Gpa範圍內。在一些實施例中，微穿孔板651的板厚可以影響其固有頻率。當微穿孔板651為跑道型微穿孔板時，為了使微穿孔板651自由狀態時的固有頻率在500Hz-3.6kHz範圍內，跑道型微穿孔板的板厚可以在0.1mm-0.8mm範圍內。例如地，跑道型微穿孔板的板厚可以在0.2mm-0.7mm範圍內。
在一些實施例中，微穿孔板651可以為圓形微穿孔板。具有相同參數(例如，孔徑、板厚、穿孔率、腔體(例如，腔體652)高度)時，圓形微穿孔板651的固有頻率相較跑道型微穿孔板651更低，因此，圓形微穿孔板相較跑道型微穿孔板需要採用剛度更大的材料和/或板厚更厚的微穿孔板，以保證其固有頻率遠大於吸聲上限頻率。在一些實施例中，當微穿孔板651為圓形微穿孔板時，為了使微穿孔板651自由狀態時的固有頻率在500Hz-3.6kHz範圍內，微穿孔板651材料的楊氏模量範圍在50Gpa-200Gpa範圍內。例如，圓形微穿孔板材料的楊氏模量範圍在60Gpa-180Gpa範圍內。再例如，圓形微穿孔板材料的楊氏模量範圍在80Gpa-150Gpa範圍內。在一些實施例中，當微穿孔板651為圓形穿孔板時，為了使微穿孔板651自由狀態時的固有頻率在500Hz-3.6kHz範圍內，圓形微穿孔板的板厚需在0.3mm-1mm範圍內。例如，圓形微穿孔板的板厚需在0.4mm-0.9mm範圍內。再例如，圓形微穿孔板的板厚需在0.6mm-0.7mm範圍內。
通過設置微穿孔板651的楊氏模量和/或板厚，調節其固有頻率，可以避免固定狀態下的微穿孔板651的固有頻率落在吸聲頻寬內而影響其吸聲效果。
在一些實施例中，微穿孔板651朝向揚聲器420(或振膜)的一側可以設置有防水透氣結構，防水透氣結構可以用於防水防塵。具體而言，由於微穿孔板651的通孔孔徑相對較小，易發生毛細現象，進水後難以排出，會影響到吸聲結構的降漏音效果，故需要在微穿孔板651與第二聲學腔體440的介面上設置防水透氣結構。在一些實施例中，防水透氣結構可以覆蓋微穿孔板651與第二聲學腔體440接觸的整個側面。在一些實施例中，防水透氣結構可以覆蓋微穿孔板651上的所有通孔，使通孔通過防水透氣結構與第二聲學腔體440連通。
在一些實施例中，防水透氣結構可以是紗網。圖9是是根據本說明書一些實施例所示的微穿孔板651朝向揚聲器120(或振膜)的一側設置025HY型紗網和未設置紗網時測得的第二聲學孔612處的頻響曲線圖。圖9中，橫軸表示頻率，縱軸表示聲壓級，曲線91表示設置025HY型紗網時第二聲學孔612處(例如，第二聲學孔612正前方10mm處)測得的頻響曲線，曲線92表示未設置紗網時第二聲學孔612處(例如，第二聲學孔612正前方10mm處)測得的頻響曲線。如圖9所示，曲線91略微高於曲線92，二者的聲壓級差別不大。可見設置025HY型紗網的微穿孔板651的吸聲效果相較於無紗網的微穿孔板651的略微降低，影響不大，但可以在一定程度上起到防水防塵的作用(例如，採用025HY型紗網的聲學裝置可以通過IPX7的防水測試)。因此，在一些實施例中，微穿孔板651朝向振膜的一側可以設置025HY型紗網，用以達到微穿孔板吸聲結構可以防水防塵的目的。在一些實施例中，025HY型紗網的聲阻低於50 MKS Rayls。由此，微穿孔板651朝向振膜的一側可以設置有紗網，所述紗網的聲阻可以低於50 MKS Rayls，從而在防水防塵的同時幾乎不影響聲學裝置(例如，第二聲學孔)的輸出效果。
腔體652為遠離第二聲學腔體440的腔體，其僅通過微穿孔板651上的通孔與外界連通。在一些實施例中，腔體652的形狀包括但不限於圖6所示的長方體，還可以包括球體、圓柱體等規則體形或跑道形等不規則體形。在一些實施例中，腔體652具有一定的高度D(參見圖6)，腔體高度D越大，其吸聲頻寬越寬。由此，在一些實施例中，可以通過設置較大的腔體高度D，以提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果。
圖10是根據本說明書一些實施例所示的微穿孔板吸聲結構具有不同腔體高度時的吸聲係數曲線圖。如圖10所示，隨著腔體652的高度D增大，對應曲線的峰值橫坐標逐漸左移，對應曲線的峰值逐漸下降，但對應曲線的覆蓋寬度逐漸增大。因此，腔體高度D越大，對應的吸聲的頻率越低，最大吸聲係數越小，但吸聲頻寬越寬。
圖11是根據本說明書一些實施例所示的不同腔體高度時最大吸聲係數與0.5吸聲倍頻程的變化趨勢對比圖。其中，0.5吸聲倍頻程是指當吸聲係數為0.5時，吸聲曲線橫跨的倍頻程範圍。當倍頻程越大時，表示吸聲頻寬越寬。如圖11所示，隨著腔體高度D的增大，對應的最大吸聲係數逐漸降低，但是0.5吸聲倍頻程逐漸增大，也就是吸聲頻寬逐漸變寬。
綜上所述，腔體652的高度D越大，可以在所需共振吸聲頻率附近獲得越寬的吸聲頻寬。但是腔體高度越大，共振吸聲頻率對應的最大吸聲係數也會減小。因此，在一些實施例中，為了兼顧微穿孔板吸聲結構的吸聲頻寬和最大吸聲係數，腔體高度D的取值範圍可以為0.5mm-10mm。例如，腔體高度D的取值範圍可以為2mm-9mm。再例如，腔體高度D的取值範圍可以為7mm-10mm。
在一些實施例中，微穿孔板651上可以設置複數個通孔，複數個通孔之間間隔分佈。在一些實施例中，複數個通孔整體可以呈任意分佈方式。例如，複數個通孔陣列分佈。又例如，複數個通孔繞一中心點環形分佈。在一些實施例中，通孔之間的間距(簡稱為孔間距)可以均相同或不均相同。說明書所述的通孔之間的間距是指通孔邊緣與相鄰通孔邊緣之間的最小距離。
在一些實施例中，通孔之間的孔間距可以遠大於通孔的孔徑(這裡的孔徑是指通孔的直徑)，且孔間距與通孔的孔徑之間的比值可以大於5。在一些實施例中，孔間距可以遠大於通孔的孔徑，且孔間距與通孔的孔徑之間的比值可以大於10。孔間距大於孔徑時，各孔之間傳遞聲波的特性可以互不影響。
在一些實施例中，微穿孔板上通孔的孔間距可以遠小於目標頻率範圍內的聲音的波長。在一些實施例中，目標頻率範圍內的聲音的波長與孔間距的比值可以大於5。在一些實施例中，目標頻率範圍內的聲音的波長與孔間距的比值可以大於10。僅作為示例，目標頻率範圍可以為3kHz-6kHz，所述目標頻 率範圍內的聲音的波長可以在56mm-110mm範圍內。所述目標頻率範圍內的聲音的波長與孔間距的比值可以大於5，例如，孔間距可以在10mm-22mm範圍內。孔間距遠小於波長時，孔間板(通孔邊緣與相鄰通孔邊緣之間的微穿孔板651區域)對聲波的反射可以忽略，從而可以避免孔間板的反射對聲波傳播過程的影響。
在一些實施例中，在有效孔徑範圍內，通孔的孔徑越小，聲波經過通孔時的聲阻越大，耗散能量越多，吸聲頻寬越寬，因此，可以通過設置較小的通孔孔徑提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果，有效孔徑範圍是指具有該範圍內的孔徑尺寸的微穿孔板吸聲結構的吸聲頻寬能夠符合降漏音的要求。孔徑在有效孔徑範圍時，孔徑越小，吸聲效果越好，當孔徑小於有效孔徑範圍時，吸聲頻寬將大幅度減小。在一些實施例中，有效孔徑範圍可以在0.1mm-1mm範圍內。同時考慮到加工工藝要求在一些實施例中，有效孔徑範圍可以在0.2mm-0.4mm範圍內；例如，有效孔徑範圍可以在0.2mm-0.3mm範圍內。在一些實施例中，有效孔徑範圍可以在0.1mm-0.4mm範圍內；例如，有效孔徑範圍可以在0.1mm-0.2mm範圍內。
圖12是根據本說明書一些實施例所示的通孔孔徑分別為0.15mm及0.3mm的微穿孔板651的吸聲效果圖。圖12中的橫軸表示吸聲頻率，縱軸表示吸聲係數，曲線121表示孔徑為0.15mm的微穿孔板651的吸聲效果，曲線122表示孔徑為0.3mm的微穿孔板651的吸聲效果。如圖12所示，曲線121的寬幅大於曲線122，但兩者的高度接近。由此可見，0.15mm孔徑的微穿孔板651的吸聲頻寬和吸聲效果明顯優於0.3mm孔徑的微穿孔板651。
圖13是根據本說明書一些實施例所示的採用0.15mm孔徑及0.3mm孔徑的微穿孔板651的頻響曲線圖。圖13中，橫軸表示頻率，縱軸表示聲壓級，曲線131表示採用0.15mm孔徑的微穿孔板651的頻響，曲線132表示0.3mm孔徑的微穿孔板651的頻響，這裡頻響是指第二聲學孔發出的聲音的頻響。如圖13所示，曲線131在2kHz-4kHz頻段的漏音低於曲線132約6dB。由此可見，0.15mm孔徑的微穿孔板651在中高頻頻率範圍內的吸聲效果明顯優於0.3mm孔徑的微穿孔板651。因此，在一些實施例中，為獲得更好的吸聲效果，可以採用孔徑為0.15mm或靠近0.15mm的微穿孔板651。例如，採用孔徑 為0.1mm-0.2mm範圍內的微穿孔板651。在一些實施例中，考慮到防塵排水的需求，可以採用孔徑為0.3mm或靠近0.3mm(例如0.28mm-0.35mm)的微穿孔板651。
在一些實施例中，為避免通孔的數量過多導致孔間距過小，影響通孔之間傳遞聲波的特性，微穿孔板651的穿孔率可以小於5%。其中，穿孔率是指通孔的總面積與微穿孔板651靠近第二聲學腔體440的側面面積的比例關係。
由上述內容可知，腔體高度D、微穿孔板651的板厚、通孔孔徑、穿孔率均對微穿孔板651的吸聲頻寬和吸聲係數的影響，所述這些參數的綜合取值可參考以下說明。
一般情況下，微穿孔板651上單個通孔的聲阻抗率為：
Figure 112123497-A0101-12-0023-1
(1)式中，ρ為空氣密度，μ為空氣運動黏滯係數，t為板厚，d為孔徑。當通孔的板厚與孔徑相當時，需要考慮通孔的末端修正，即有效板厚增加0.85d。微穿孔板651上設置有複數個通孔，其聲阻抗可以等效為複數個通孔的聲阻抗的並聯，即微穿孔板651的聲阻抗率可由單個通孔的聲阻抗率除以穿孔率得到：
Figure 112123497-A0101-12-0023-2
(2)式中，σ為穿孔率，k為波數，運算式為k=ω/c，其中ω為角頻率，c為聲速。微穿孔板吸聲結構的腔體652等效為聲容，其聲阻抗率為：
Figure 112123497-A0101-12-0023-3
(3)式中，D為腔體高度。則微穿孔板吸聲結構的聲阻抗率可表示為：
Z total =Z MPP +Z D (4)
歸一化後：
Figure 112123497-A0101-12-0023-4
(5)式中，r為相對聲阻率，m為相對聲品質，具體為：
Figure 112123497-A0101-12-0024-5
Figure 112123497-A0101-12-0024-6
當聲波垂直入射時，可求解得到微穿孔板吸聲結構的吸聲係數α為：
Figure 112123497-A0101-12-0024-7
吸聲結構650的共振頻率為：
Figure 112123497-A0101-12-0024-8
根據式(1)-式(9)可知，可以通過調節微穿孔板651的孔徑、穿孔率、板厚、腔體高度來控制吸聲結構650的吸聲頻寬和吸聲係數。
另外，可以將孔徑、穿孔率、板厚、腔體高度等參數的取值與吸聲係數、吸聲頻率範圍以及結構尺寸等方面的考慮結合，綜合確定參數組合。例如，吸聲結構650的吸聲頻寬和最大吸聲係數相互制約，可以根據實際需求平衡。例如，微穿孔板651的孔徑越小，吸聲頻寬越寬，較寬的吸聲頻寬對應有效孔徑範圍，孔徑在有效孔徑範圍時，孔徑越小，吸聲效果越好，當孔徑小於有效孔徑範圍時，吸聲頻寬將大幅度減小。又例如，小孔徑、大穿孔率、小板厚和腔體高度適用於高頻吸聲範圍，反之則適用於低頻吸聲範圍。
在一些實施例中，孔徑可以在0.1mm-0.2mm範圍內，穿孔率可以在2%-5%範圍內，板厚可以在0.2mm-0.7mm範圍內，腔體高度可以在7mm-10mm範圍內。僅作為示例，微穿孔板651的孔徑可以在0.1mm-0.2mm範圍內，穿孔率可以在2.18%-4.91%範圍內，板厚可以在0.3mm-0.6mm範圍內，腔體高度可以在7.5mm-9.5mm範圍內。例如，微穿孔板651的孔徑可以為0.15mm，穿孔率可以為2.18%，板厚可以為0.3mm，腔體高度可以為9mm；再例如，微穿孔板651的孔徑可以為0.15mm，穿孔率可以為2.76%，板厚可以為0.4mm，腔體高度可以為7.5mm。
圖14是根據本說明書一些實施例所示的孔徑為0.15mm、穿孔率為2.18%、板厚0.3mm時不同腔體高度的微穿孔板651對應的吸聲效果圖。圖14中的橫軸表示頻率，縱軸表示吸聲係數，曲線141表示腔體高度為9mm的微穿孔板651的吸聲效果，曲線142表示腔體高度為7.5mm的微穿孔板651的 吸聲效果，曲線143表示腔體高度為5mm的微穿孔板651的吸聲效果。如圖14所示，腔體高度為7.5mm和9mm的吸聲效果差異不大，若腔體高度降為5mm，微穿孔板651的吸聲中心頻率(吸聲係數最高處對應的頻率)由4kHz上移至4.9kHz，且在低於吸聲中心頻率的頻段內(例如，2kHz-4.9kHz)吸聲係數明顯降低。由此，腔體高度為9mm、7.5mm和5mm的吸聲效果均可滿足降漏音需求，但與腔體高度為9mm和7.5mm時的吸聲效果相比，腔體高度為5mm時吸聲效果較差。
在一些實施例中，孔徑可以在0.2mm-0.4mm範圍內，穿孔率可以在1%-5%範圍內，微穿孔板651的板厚可以在0.2mm-0.7mm範圍內，腔體高度可以在4mm-9mm範圍內。僅作為示例，微穿孔板651孔徑可以在0.25mm-0.3mm範圍內，穿孔率可以在1.11%-4.06%範圍內，微穿孔板651的板厚可以在0.3mm-0.6mm範圍內，腔體高度可以在4mm-8.5mm範圍內。例如，微穿孔板651的孔徑可以為0.3mm，穿孔率可以為2.18%，板厚可以為0.5mm，腔體高度可以為5mm；再例如，微穿孔板651的孔徑可以為0.25mm，穿孔率可以為3.41%，板厚可以為0.6mm，腔體高度可以為8.5mm。
圖15是根據本說明書一些實施例所示的孔徑為0.3mm、穿孔率2.18%、腔體高度為5mm時不同板厚的微穿孔板651對應的吸聲效果圖。圖15中的橫軸表示頻率，縱軸表示吸聲係數，曲線151表示板厚為0.6mm的微穿孔板651的吸聲效果，曲線152表示腔體高度為0.5mm的微穿孔板651的吸聲效果，曲線153表示腔體高度為0.4mm的微穿孔板651的吸聲效果。如圖15所示，曲線151、曲線152、曲線153的吸聲中心頻率逐漸升高，且其最大吸聲係數逐漸降低。板厚0.4mm、板厚0.5mm和板厚0.6mm的吸聲效果均可滿足降漏音需求，但與板厚0.5mm和板厚0.6mm時的吸聲效果相比，板厚在0.4mm時吸聲效果較差。在一些實施例中，使用板厚為0.4mm的微穿孔板651可以降低聲學裝置的重量。由此，考慮用戶的佩戴體驗，也可以採用板厚為0.4mm的微穿孔板。
通過設置上述參數的組合，可以兼顧吸聲頻寬和吸聲係數，使得吸聲結構可以有效吸收目標頻率範圍內的聲波，提升目標頻率範圍內的降漏音效果。另外，不同的參數組合可以適用於不同應用場景的需求。
在一些實施例中，過小的微孔尺寸可能增加工藝的難度，且較深的腔體深度D可能增加聲學裝置的尺寸，因此可以通過阻式吸聲結構提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果。圖16是根據本說明書一些實施例所示的設有吸聲結構的聲學裝置的結構示意圖。如圖16所示，阻式吸聲結構可以設置在微穿孔板吸聲結構的腔體652中。在一些實施例中，阻式吸聲結構還可以包括填充材料654(例如，N’Bass吸聲顆粒或多孔吸聲材料)。填充材料654可以用於增加微穿孔板吸聲結構的腔體652的等效高度，從而在提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果的同時縮小聲學裝置1600的設計尺寸。具體地，填充材料654具有“海綿”效應，聲波傳播時空氣分子會在填充材料654的孔隙間吸附、脫附，可以視為填充材料654中的聲速降低，等效為增大了腔體652的體積，從而達到拓寬微穿孔板651的吸聲頻寬並增大吸聲係數(而不影響吸聲的中心頻率)的目的，進而在提升微穿孔板吸聲結構的吸聲效果的同時縮小聲學裝置的設計尺寸。
在一些實施例中，腔體652內可以填充有N’Bass(矽鋁酸鹽)吸聲顆粒。在一些實施例中，N’Bass吸聲顆粒可以以多種方式填充於腔體652內。僅作為示例，N’Bass吸聲顆粒直接填充於腔體652內，或者，N’Bass吸聲顆粒填充於粉包，粉包設置於腔體652內，或者，N’Bass吸聲顆粒灌封在特定形狀的紗網中，粉包設置於腔體652內，又或者，N’Bass吸聲顆粒以上述至少兩種填充方式填充於腔體652內。
在一些實施例中，N’Bass吸聲顆粒越小，各吸聲顆粒的間隔越小，即對空氣分子的吸附作用越強。相應地，顆粒越小需要填充的N’Bass吸聲顆粒越多，成本增加。因此，N’Bass吸聲顆粒的直徑可以在0.15mm-0.7mm範圍內，以在保證吸聲效果的同時兼顧成本。例如，N’Bass吸聲顆粒的直徑可以在0.15-0.6mm範圍內。再例如，N’Bass吸聲顆粒的直徑可以在0.3-0.5mm範圍內。
在一些實施例中，隨著N’Bass吸聲顆粒在腔體652填充率逐漸增加，腔體652內的N’Bass吸聲顆粒越多，吸聲效果逐漸增強。其中，填充率是指填充的N’Bass吸聲顆粒的體積與腔體652體積的比率。但是，當N’Bass吸聲顆粒完全填充腔體652後，微穿孔板吸聲結構的板面對N’Bass吸聲顆粒的壓力可能導致N’Bass吸聲顆粒碎裂，從而堵塞N’Bass吸聲顆粒之間的間隙，反而會降低吸聲效果。
圖17是根據本說明書一些實施例所示的不同填充材料填充率對應的聲學裝置的第二聲學腔體的頻率回應曲線圖。如圖17所示，當填充材料(例如，N’Bass吸聲顆粒)的填充率為0%，即微穿孔板吸聲結構的腔體內沒有填充材料填充時，聲學裝置的第二聲學腔體對應的頻響曲線在2kHz附近形成一個波峰(如圖17中虛線圈所示)，說明第二聲學腔體在2kHz處的出聲量較大。當填充材料填充率為25%，即微穿孔板吸聲結構的腔體內有25%的空間填充有填充材料時，2kHz附近的波峰被大量吸收，但仍存在小型波峰。當填充材料填充率為50%，即微穿孔板吸聲結構的腔體內有50%的空間填充有填充材料時，2kHz附近的波峰被進一步吸收，對應頻率回應曲線趨近平緩。當填充材料填充率為75%，即微穿孔板吸聲結構的腔體內有75%的空間填充有填充材料時，2kHz附近的波峰被進一步吸收，但在3kHz附近又形成了一個波峰，第二聲學腔體在3kHz附件的出聲量略微增大。當填充材料填充率為100%，即微穿孔板吸聲結構的腔體內全部填充有填充材料時，2kHz附近的波峰被進一步吸收，但3kHz附近的波峰進一步增長，峰值明顯，第二聲學腔體在3kHz附近的出聲量進一步增大。為了使第二聲學腔體頻率回應曲線較平緩，在預設範圍內(例如2kHz-3kHz的範圍)儘量避免曲線出現波峰，在一些實施例中，填充材料的填充率的取值範圍可以為60%-100%。在一些實施例中，填充率可以在70%-95%範圍內。在一些實施例中，兼顧N’Bass吸聲顆粒填充成本的考量，填充率可以在75%-85%範圍內。例如，填充率可以為80%。
將N’Bass吸聲顆粒的填充率設置在70%-95%範圍內，可以在保證吸聲效果的同時避免微穿孔板吸聲結構對N’Bass吸聲顆粒的壓力導致堵塞間隙，從而導致降低吸聲效果。
在一些實施例中，由於N’Bass吸聲顆粒的直徑與通孔孔徑接近或小於通孔孔徑，為防止N’Bass吸聲顆粒堵塞通孔，如圖16所示，N’Bass吸聲顆粒與微穿孔板651之間可以設置有紗網653。在一些實施例中，微穿孔板651遠離第二聲學腔體640(或振膜)的側面上可以覆蓋紗網653，紗網653覆蓋微穿孔板651上的所有通孔。在一些實施例中，紗網653可以設置於N’Bass吸聲顆粒與微穿孔板651之間的腔體652處。具體地，紗網653可以與N’Bass吸聲顆粒與微穿孔板651之間的腔體652內壁連接。
在一些實施例中，腔體652內可以包括多孔吸聲材料。在一些實施例中，多孔吸聲材料可以包括但不限於聚氨酯、聚丙烯、三聚氰胺海綿、木絲板、羊毛氈等。在一些實施例中，多孔吸聲材料的填充方式可以與N’Bass吸聲顆粒的填充方式類似。在一些實施例中，為取得更好的吸聲效果，多孔吸聲材料可以均勻填滿腔體652。在一些實施例中，為取得更好的吸聲效果，多孔吸聲材料的孔隙率可以大於70%。其中，孔隙率是指多孔吸聲材料中的孔隙體積與多孔吸聲材料總體積的百分比。
在一些實施例中，微穿孔板吸聲結構可以有效降低4kHz-6kHz頻段內4dB-20dB的聲壓級，微穿孔板吸聲結構的腔體652中填充多孔吸聲材料或N’Bass吸聲顆粒後，可以使吸聲頻段進一步向低頻延伸，多孔吸聲材料及N’Bass吸聲顆粒的吸聲方案均具有較好的吸聲效果。關於多孔吸聲材料、N’Bass吸聲顆粒的吸聲效果的說明可以參見圖18。
圖18是本說明書一些實施例所示的無微穿孔板651、僅微穿孔板651、微穿孔板651與N’Bass吸聲顆粒組合、微穿孔板651與多孔吸聲材料組合的頻響曲線圖。圖18中，橫軸表示頻率，縱軸表示聲壓級，曲線181表示無微穿孔板651時的頻響，曲線182表示採用微穿孔板651時的頻響，曲線183表示微穿孔板651及多孔吸聲材料填充腔體652時的頻響，曲線184表示微穿孔板651及N’Bass吸聲顆粒填充腔體652時的頻響，這裡頻響是指第二聲學孔發出的聲音的頻響。如圖18所示，無微穿孔板651(曲線181)時在3.9kHz附近存在極高的諧振峰，4.2kHz對應第二聲學腔體440的諧振頻率。而添加微穿孔板吸聲結構後(曲線182)，有效地降低了3kHz-6kHz頻段內4dB-20dB的聲壓級，可見，微穿孔板吸聲結構能夠有效吸收3kHz-6kHz範圍內的聲波，且微穿孔板吸聲結構對諧振頻率處的聲波吸聲約為20dB，可以減少或避免聲波在第二聲學腔體440作用下在諧振頻率附近發生的諧振，從而減少諧振頻率處的漏音。而微穿孔板吸聲結構的腔體652中填充多孔吸聲材料(曲線183)或N’Bass吸聲顆粒(曲線184)後，使吸聲頻段進一步向低頻延伸，兩種組合吸聲方案均具有較好的吸聲效果。
需要說明的是，當測試無微穿孔板吸聲結構的頻響曲線時，可以將包括微穿孔板吸聲結構的聲學裝置的微穿孔板651上的通孔封堵，以模擬無 微穿孔板吸聲結構時第二聲學孔發出的聲音的頻響。例如，把腔體652遠離第二聲學腔體640的一側的背板打開，使得腔體652由封閉狀態變為打開狀態，從而可以等效於去除微穿孔板吸聲結構中的腔體652。進一步地，可以用橡皮泥、膠水等材料封堵微穿孔板651的通孔，從而可以等效於去除微穿孔板吸聲結構中的微穿孔板651。通過上述方式，可以等效於去除微穿孔板吸聲結構且幾乎不影響第二聲學腔體640的體積，從而避免影響第二聲學腔體640的頻響。進一步地，可以測試第二聲學孔發出的聲音的頻響。例如，可以將測試用麥克風正對第二聲學孔，距離約2mm-5mm，測試第一聲學孔的頻響與測試第二聲學孔的頻響的方法類似。
圖19是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖。圖20是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖。
如圖19及圖20所示，揚聲器將殼體1910的容置腔分隔為第一聲學腔體1930及第二聲學腔體1940，揚聲器包括振膜1921、線圈1922、盆架1923以及磁路元件1924。其中，盆架1923環繞振膜1921、線圈1922及磁路元件1924設置，用於提供安裝固定平臺，揚聲器可以通過盆架1923與殼體1910相連，振膜1921在Z方向上覆蓋線圈1922和磁路元件1924，線圈1922的至少部分伸入磁路元件1924形成的磁間隙中且與振膜1921相連，線圈1922通電之後產生的磁場與磁路元件1924所形成的磁場相互作用，從而驅動振膜1921產生機械振動，進而經由空氣等媒介的傳播產生聲音，聲音通過殼體1910上的孔部輸出。微穿孔板吸聲結構可以設置於第二聲學腔體1940內。例如，微穿孔板吸聲結構可以環繞磁路元件1924設置，微穿孔板吸聲結構包括微穿孔板1951和填充層1953，微穿孔板1951沿Z方向遠離振膜1921的一側與填充層1953銜接。其中，微穿孔板1951為環狀結構，環繞磁路元件1924設置。填充層1953填充有N’Bass吸聲顆粒或多孔吸聲材料。在一些實施例中，殼體1910(例如，背板1952)可以與磁路元件1924共同圍成密閉的腔體，即微穿孔板吸聲結構的腔體，填充層1953可以填充在所述腔體中。
在一些實施例中，磁路元件1924包括導磁板19241、磁體19242與導磁罩19243，導磁板19241與磁體19242相互連接，磁體19242遠離導磁板19241的一側安裝於導磁罩19243的底壁，且磁體19242的周側與導磁罩19243 的周側內側壁之間形成磁間隙。在一些實施例中，導磁罩19243的周側外側壁與盆架1923連接固定。在一些實施例中，導磁罩19243與導磁板19241均可以採用導磁材質(例如鐵等)。
在一些實施例中，微穿孔板1951上可以設置複數個通孔，所述複數個通孔繞磁體元件設置，有利於保證合適的孔間距和穿孔率。
在一些實施例中，由於微穿孔板1951遠離振膜的一側需要設置一定高度的密閉腔體，若將微穿孔板1951完全設置在磁路元件背離振膜的一側，微穿孔板1951和填充層1953可能會佔據過多的殼體1910空間，很難滿足聲學裝置小尺寸的設計要求。而本實施例的聲學裝置1900將微穿孔板1951設置為環繞磁路元件的環狀結構，可以有效利用磁路元件周向的空間，又不會增加聲學裝置的厚度(即沿Z方向的尺寸)，有利於聲學裝置的小型化設計。
在一些實施例中，也可以將微穿孔板設置在磁路元件1924背離振膜1921的一側，即微穿孔板1951與磁路元件在Z方向(振膜振動方向)上間隔設置，具體設置方式可以參考圖4。在一些實施例中，微穿孔板可以是與第二聲學腔體1940或殼體1910形狀適配的面板(例如，跑道型、圓形等)。其中，微穿孔板的孔徑、穿孔率、孔間距等參數可以與微穿孔板1951的相關參數保持一致，如此，面板結構的微穿孔板的面積更大，通孔數量相對更多，吸聲效果更好，且結構簡單，便於組裝。
圖21是根據本說明書一些實施例所示的聲學裝置的內部結構圖。圖21所示的聲學裝置2100及其揚聲器，與圖19及圖20所示的聲學裝置1900及其揚聲器類似，其區別在於：無單獨設置的微穿孔板。
聲學裝置2100的導磁元件的至少一部分可以設置為微穿孔板。例如，如圖21所示，導磁罩21243遠離振膜的底部設置有複數個通孔，可以作為微穿孔板。導磁罩21243沿Z方向遠離振膜的一側與腔體銜接。在一些實施例中，腔體內可以設置有填充層。本實施例直接將磁路元件的一部分設置為吸聲結構，在達到吸聲效果的同時，可以節約成本、簡化工藝。
圖22是圖19-20所示的聲學裝置1900及圖21所示的聲學裝置2100的頻響曲線圖。圖22中，橫軸表示頻率，縱軸表示聲壓級，曲線a1表示聲學裝置2100在第一聲學孔處的頻響，曲線a2表示聲學裝置1900在第一聲學 孔處的頻響，曲線b1表示聲學裝置2100在第一泄壓孔處的頻響，曲線b2表示聲學裝置1900在第一泄壓孔處的頻響，曲線c1表示聲學裝置2100在第二泄壓孔處的頻響，曲線c2表示聲學裝置1900在第二泄壓孔處的頻響，曲線d1表示聲學裝置2100在第三泄壓孔發出的聲音的頻響，曲線d2表示聲學裝置1900在第三泄壓孔發出的聲音的頻響，其中，第一泄壓孔、第二泄壓孔、第三泄壓孔為第二聲學腔體對應的殼體上不同位置的聲學孔(即第二聲學孔)。聲學裝置如圖22所示，曲線a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1及d2均在3.9kHz附近達到低點，且在3.9kHz附近的頻段內曲線a2、b2、c2、d2均對應低於曲線a1、b1、c1、d1。可見，聲學裝置1900及聲學裝置2100對應的兩種微穿孔板設置方式的吸聲中心頻率均為3.9kHz，聲學裝置1900對應的微穿孔板的吸聲效果優於聲學裝置2100對應的微穿孔板的吸聲效果。原因是由於導磁罩21243作為微穿孔板時，其對應的微穿孔板吸聲結構作用的腔體是導磁罩21243與其對應的磁體(未示出)之間的磁間隙腔體，而非作用於聲學裝置2100中的第二聲學腔體(未示出)，因此該微穿孔板吸聲結構對第二聲學腔體中聲波的吸收效果有限在一些實施例中，可以同時設置圖19及圖20所示的微穿孔板1951及圖21所示的導磁罩21243作為聲學裝置的吸聲結構，如此設置，可以使吸聲結構的通孔數量相對更多，吸聲效果更好。
上文已對基本概念做了描述，顯然，對於本領域技術人員來說，上述詳細披露僅僅作為示例，而並不構成對本說明書的限定。雖然此處並沒有明確說明，本領域技術人員可能會對本說明書進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本說明書中被建議，所以該類修改、改進、修正仍屬於本說明書示範實施例的精神和範圍。
最後，應當理解的是，本說明書中所述實施例僅用以說明本說明書實施例的原則。其他的變形也可能屬於本說明書的範圍。因此，作為示例而非限制，本說明書實施例的替代配置可視為與本說明書的教導一致。相應地，本說明書的實施例不僅限於本說明書明確介紹和描述的實施例。
300:聲學裝置
310:殼體
321:振膜
330:吸聲結構

Claims (19)

  1. 一種聲學裝置，其特徵在於，包括：
    振膜；
    殼體，用於容納所述振膜並形成分別與所述振膜的前側和後側對應的第一聲學腔體和第二聲學腔體，其中，所述振膜分別向所述第一聲學腔體和所述第二聲學腔體輻射聲音，並分別通過與所述第一聲學腔體耦合的第一聲學孔和與所述第二聲學腔體耦合的第二聲學孔匯出聲音；以及
    吸聲結構，所述吸聲結構與所述第二聲學腔體耦合，用於吸收目標頻率範圍內經由所述第二聲學腔體向所述第二聲學孔傳遞的聲音，其中，所述目標頻率範圍包括所述第二聲學腔體的諧振頻率。
  2. 如請求項1所述的聲學裝置，其中，所述目標頻率範圍還包括所述第一聲學腔體的諧振頻率。
  3. 如請求項1所述的聲學裝置，其中，所述目標頻率範圍包括3kHz-6kHz。
  4. 如請求項3所述的聲學裝置，其中，所述吸聲結構對所述目標頻率範圍內的聲音的吸聲效果不小於3dB。
  5. 如請求項3所述的聲學裝置，其中，所述吸聲結構對所述諧振頻率處的聲音的吸聲效果不小於14dB。
  6. 如請求項1所述的聲學裝置，其中，所述吸聲結構包括微穿孔板和腔體，所述微穿孔板包括通孔，其中，與所述吸聲結構耦合的所述第二聲學腔體通過所述通孔與所述腔體連通。
  7. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述腔體中填充有N’Bass吸聲顆粒。
  8. 如請求項7所述的聲學裝置，其中，所述N’Bass吸聲顆粒的直徑在0.15mm-0.7mm範圍內。
  9. 如請求項7所述的聲學裝置，其中，所述N’Bass吸聲顆粒在所述腔體中的填充率在70%-95%範圍內。
  10. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述腔體中填充有多孔吸聲材料，所述多孔吸聲材料的孔隙率大於70%。
  11. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述通孔之間的孔間距與所述通孔的孔徑之間的比值大於5。
  12. 如請求項11所述的聲學裝置，其中，所述目標頻率範圍內的聲音的波長與所述微穿孔板上的所述通孔之間的孔間距的比值大於5。
  13. 如請求項6或12所述的聲學裝置，其中，所述通孔的孔徑在0.1mm-0.2mm範圍內，所述微穿孔板的穿孔率在2%-5%範圍內，所述微穿孔板的板厚在0.2mm-0.7mm範圍內，所述腔體的高度在7mm-10mm範圍內。
  14. 如請求項6或12所述的聲學裝置，其中，所述通孔的孔徑在0.2mm-0.4mm範圍內，所述微穿孔板的穿孔率在1%-5%範圍內，所述微穿孔板的板厚在0.2mm-0.7mm範圍內，所述腔體的高度在4mm-9mm範圍內。
  15. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述微穿孔板包括跑道型微穿孔板或圓形微穿孔板，所述圓形微穿孔板的板厚在0.3mm-1mm範圍內。
  16. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述微穿孔板的固有頻率大於500Hz。
  17. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述腔體的高度在0.5mm-10mm範圍內。
  18. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，所述微穿孔板朝向所述振膜的一側設置有防水透氣結構。
  19. 如請求項6所述的聲學裝置，其中，還包括：
    磁路元件；以及
    線圈，所述線圈與所述振膜連接並至少部分位元於所述磁路元件形成的磁間隙中，所述線圈通電後帶動所述振膜振動以產生聲音，其中，所述微穿孔板滿足以下條件中的至少一個：
    所述微穿孔板包括環繞所述磁路元件設置的環狀結構；
    所述微穿孔板與所述磁路元件在所述振膜振動方向上間隔設置；或者
    所述微穿孔板包括所述磁路元件中的導磁元件。
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