專利名稱：具有振動(dòng)膜固定結(jié)構(gòu)的電聲換能器和方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及充電電容的換能器，具體地說(shuō)，涉及一種在電聲揚(yáng)聲器中的振動(dòng)膜結(jié)構(gòu)，其中振動(dòng)膜被定向地增強(qiáng)并通過(guò)一固定結(jié)構(gòu)和固定片元件隔開(kāi)。
現(xiàn)有技術(shù)靜電揚(yáng)聲器在理論和結(jié)構(gòu)上相當(dāng)簡(jiǎn)單。基本上，其中的元件包括(i)一或兩個(gè)剛度的固定片，在其上施加音頻電壓，以及(ii)在固定片之間或和固定片相鄰的柔性的發(fā)射器振動(dòng)膜，其通常利用高壓偏置，以便具有最佳性能。一般地說(shuō)，一個(gè)平面振動(dòng)膜被伸展在相對(duì)的固定片之間并和固定片稍微分開(kāi)，以便提供一個(gè)小的氣隙，振動(dòng)膜在所述氣隙中振動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)有時(shí)被稱為推拉式換能器，因?yàn)橐粋€(gè)固定片被推動(dòng)的同時(shí)另一個(gè)固定片被拉動(dòng)，或者釋放振動(dòng)膜。
這種靜電揚(yáng)聲器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，其具有在其表面的所有點(diǎn)上被同等地驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)膜，借以提供線性操作并減小破裂、諧波失真以及相位差。因?yàn)檎駝?dòng)膜和固定片可以非常輕，并且一般沒(méi)有如在電動(dòng)揚(yáng)聲器中那樣的磁體，所以靜電揚(yáng)聲器和其尺寸相比一般非常輕。
靜電揚(yáng)聲器從1940年的后期出現(xiàn)在市場(chǎng)上，但是由于技術(shù)問(wèn)題，只有有限的使用和可利用性。一些困難包括對(duì)于振動(dòng)膜的拉伸、諧振頻率、偏置電壓和振動(dòng)膜的穩(wěn)定性的強(qiáng)制的要求?，F(xiàn)有技術(shù)的靜電揚(yáng)聲器還需要大的表面積，以便產(chǎn)生低頻，并在高頻時(shí)趨于產(chǎn)生不希望程度的方向性和容性阻抗。
振動(dòng)膜的拉伸設(shè)置尤其是一個(gè)挑戰(zhàn)的問(wèn)題。在振動(dòng)膜上施加和保持精確的拉伸時(shí)遇到的困難是既要避免失真，同時(shí)又要獲得最佳的頻率響應(yīng)范圍。如果振動(dòng)膜太松，則失真變得明顯。如果振動(dòng)膜上的拉伸太緊，則可能減弱或者喪失低頻。因而，實(shí)現(xiàn)在寬的頻譜范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)可能是困難的。
另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，揚(yáng)聲器的振幅一般以每倍頻程6分貝開(kāi)始衰減。諧振頻率通常出現(xiàn)在發(fā)生分貝衰減的主要部分之后。在換能器的諧振頻率上，出現(xiàn)一個(gè)主要的振幅峰值，隨后是甚至更大的每倍頻程12分貝的附加的振幅衰減。這些振幅衰減使得難于在較低的頻率上保持一致的音量。
一些靜電揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)者通過(guò)使用不同大小的驅(qū)動(dòng)器解決了頻率范圍問(wèn)題，這增加了揚(yáng)聲器的成本、體積和復(fù)雜性。另外一些靜電揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)者把振動(dòng)膜的區(qū)域分成更容易處理的子平面，每個(gè)子平面具有其自身的頻率響應(yīng)特性。West的美國(guó)專利US5,054,081披露了一種靜電換能器，其中這樣構(gòu)成和設(shè)置許多伸展的振動(dòng)膜分段，使得每個(gè)分段具有和其它振動(dòng)膜分段不同的諧振頻率。不過(guò)，和振動(dòng)膜上的所需的精確的拉伸有關(guān)的靈敏度問(wèn)題仍然存在。
需要一種不要求精確的拉伸便能獲得寬的頻率響應(yīng)的靜電換能器。此外，需要一種不會(huì)因?yàn)榉重愃p和諧振頻率振幅峰值而使得振幅具有顯著改變的靜電換能器。還需要一種重量輕，成本低和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜電換能器。
發(fā)明目的和發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種具有寬的頻帶、高音質(zhì)的輸出的電聲揚(yáng)聲器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種在機(jī)械性能上優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的靜電揚(yáng)聲器換能器的靜電揚(yáng)聲器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，對(duì)振動(dòng)膜提供足夠的剛度，從而使得振動(dòng)膜能夠進(jìn)行可操作的振動(dòng)，而不需要使振動(dòng)膜處于拉伸作用下。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種用于補(bǔ)償振幅衰減、靜電換能器的諧振頻率尖峰并加強(qiáng)揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種重量輕、成本低和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜電揚(yáng)聲器。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，一種電聲換能器包括至少一個(gè)固定片元件，其具有和發(fā)射器振動(dòng)膜相鄰設(shè)置的工作表面。所述振動(dòng)膜與該固定片元件的工作表面相鄰懸置并隔開(kāi)一足夠的距離，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓而啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不招致和固定片元件的工作表面接觸。該振動(dòng)膜具有至少一個(gè)剛度增加的取向，其沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供一有方向性的剛度，從而使發(fā)射器振動(dòng)膜能夠振動(dòng)而不沿剛度增加的方向施加拉伸。對(duì)振動(dòng)膜和固定片元件的工作表面施加一種固定結(jié)構(gòu)或夾具，用于使振動(dòng)膜相對(duì)于固定片保持在一固定的位置。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種用于從電聲換能器產(chǎn)生音頻輸出的方法。讓具有一工作表面的至少一個(gè)固定片元件鄰近一發(fā)射器振動(dòng)膜定位。所述振動(dòng)膜被懸置并且和該固定片元件的工作表面隔開(kāi)一足夠的距離，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓在振動(dòng)膜的發(fā)射器分段中啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不和固定片元件的工作表面產(chǎn)生干擾接觸。該振動(dòng)膜具有至少一個(gè)剛度增加的取向，其沿著振動(dòng)膜提供一有方向性的剛度，以使發(fā)射器振動(dòng)膜振動(dòng)而不沿剛度的方向施加拉伸。在振動(dòng)膜和固定片元件的工作表面之間設(shè)置一固定結(jié)構(gòu)，以使振動(dòng)膜相對(duì)于固定片保持在一固定的位置。
本發(fā)明的其它目的和特征通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)看得更加清楚。


圖1是電聲換能器的局部剖開(kāi)的透視圖，其具有被夾持件設(shè)置在相對(duì)的固定片之間并和所述固定片分開(kāi)的基本上呈正弦曲線形狀的振動(dòng)膜；圖2是圖1所示實(shí)施例的正視圖；圖3是具有振動(dòng)膜以及和所述振動(dòng)膜相連的增強(qiáng)帶的電聲換能器的正視圖；圖4是具有和非平面振動(dòng)膜接觸的一個(gè)夾持件的電聲換能器的局部正視圖；圖5是表示和振動(dòng)膜的兩側(cè)接觸的一對(duì)夾持件的電聲換能器的局部正視圖；圖6是表示被固定到非平面振動(dòng)膜上的并具有和非平面振動(dòng)膜的形狀一致的內(nèi)表面的一對(duì)夾持件的電聲換能器的另一個(gè)局部正視圖；圖7是一電聲換能器的局部正視圖，表示用于固定非平面振動(dòng)膜并具有和非平面振動(dòng)膜的形狀一致的內(nèi)表面的單個(gè)夾持件；圖8表示一電聲換能器的正視圖，其具有被變形為基本上是平的形狀并被固定到一對(duì)夾持件的內(nèi)平面之間的非平面振動(dòng)膜；圖9是一電聲換能器的局部正視圖，表示一被變形為基本上是平的形狀并被固定到一夾持件的內(nèi)平面上的非平面振動(dòng)膜；圖10是圖1電聲換能器的側(cè)視圖，具有一在固定片元件的內(nèi)表面上方支撐振動(dòng)膜的夾持件；圖11是圖10所示電聲換能器的頂視平面圖，其具有被設(shè)置在沿著振動(dòng)膜的中間位置的跨過(guò)振動(dòng)膜沿橫向延伸的夾持件；圖12是按照?qǐng)D10和圖11所示本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)膜的發(fā)射器分段的頻率響應(yīng)曲線；圖13是一電聲換能器的側(cè)視圖，其中具有在靠近電聲換能器前后端附近的中間位置的兩個(gè)夾持墊片；圖14是一電聲換能器的側(cè)視圖，其中具有在沿著振動(dòng)膜的增強(qiáng)方向在中間位置的三個(gè)夾持墊片；圖15為一電聲換能器的頂視平面圖，其具有一相對(duì)于振動(dòng)膜的縱軸呈銳角跨過(guò)振動(dòng)膜延伸的夾持件；圖15a表示沿圖15中線15a所取的截面圖；圖16是圖15所示振動(dòng)膜發(fā)射器分段的頻率響應(yīng)曲線；圖17是一電聲換能器的頂視平面圖，表示跨過(guò)振動(dòng)膜沿橫向延伸的一個(gè)夾持件和相對(duì)于振動(dòng)膜的縱軸呈銳角延伸的另一個(gè)夾持件；圖18是一種電聲換能器，其中采用了磁體用以利用交叉的磁體極性的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜；圖19是一種電聲換能器，其中采用了磁體用以利用平面磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜；
圖20是該靜電換能器的凹凸的實(shí)施例；圖21是一種靜電換能器，其具有同心的圓柱固定片和非平面的振動(dòng)膜；圖22是一靜電換能器的端視圖，其具有彎曲結(jié)構(gòu)的振動(dòng)膜和固定片；圖23是一種靜電換能器，其具有正弦曲線形狀的固定片和夾持結(jié)構(gòu)；圖24是一半球形的靜電揚(yáng)聲器的截面?zhèn)纫晥D；圖25是一半球形靜電揚(yáng)聲器的透視圖；圖26是一球形靜電揚(yáng)聲器的透視側(cè)視圖；圖27表示按照本發(fā)明的振動(dòng)膜和固定結(jié)構(gòu)組件的示意的平面圖；圖28表示按照本發(fā)明的振動(dòng)膜和固定結(jié)構(gòu)組件另一個(gè)實(shí)施例的示意的平面圖；圖29是一立面透視圖，表示本發(fā)明磁實(shí)施例的剖開(kāi)的部分，具有波紋狀振動(dòng)膜的被整流過(guò)的標(biāo)記(rectified sign)形式；圖30是本發(fā)明的一個(gè)附加的磁實(shí)施例的剖開(kāi)的端視立面圖；圖31是表示本發(fā)明的磁方式的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視透視圖；圖32是另一個(gè)實(shí)施例的透視端視圖，表示多個(gè)夾持結(jié)構(gòu)；圖33是一頂平面圖，表示由4個(gè)不同的夾持件固定的振動(dòng)膜；以及圖34是圖33所示的結(jié)構(gòu)從圖的右側(cè)或左側(cè)看時(shí)的側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)在參見(jiàn)圖1和圖2，所示為一種靜電換能器，其具有一在一對(duì)相對(duì)的固定片14和16之間隔開(kāi)并與其分開(kāi)的基本上是正弦形的振動(dòng)膜12。在固定片14，16中的狹槽或開(kāi)口18和20分別和振動(dòng)膜的谷或凹陷相鄰地設(shè)置，以便提供聲能輸出和對(duì)于該系統(tǒng)的音頻輸出的透明性。
正弦形狀的振動(dòng)膜12提供沿著振動(dòng)膜的縱向延伸的交錯(cuò)的峰27和谷29，并沿振動(dòng)膜的縱向31產(chǎn)生增加的剛性。所述剛性足以使振動(dòng)膜能夠振動(dòng)以提供聲音音調(diào)，而沒(méi)有沿振動(dòng)膜的縱向施加任何拉伸。這種剛度在此處被稱為“增加剛度的取向”，其相應(yīng)于通道23或其它增強(qiáng)裝置的定向的剛度。
夾具22被設(shè)置在沿著振動(dòng)膜的增強(qiáng)的縱向的中間位置。夾具22包括相對(duì)的夾持件24和26，它們跨過(guò)振動(dòng)膜16的橫向延伸。所述夾具22可以由任何剛度材料制成，最好具有絕緣性能，以便隔離振動(dòng)膜12的各個(gè)發(fā)射器分段28和30，并提供某個(gè)所需的頻率響應(yīng)，如后所述。圖1的斷開(kāi)的部分表示夾持件24，其具有和振動(dòng)膜12的正弦形狀一致的內(nèi)表面25。一種類似的正弦?jiàn)A持結(jié)構(gòu)如圖6所示。
應(yīng)當(dāng)注意，任何用于常規(guī)的靜電換能器的導(dǎo)電材料可以用于本發(fā)明的固定片，包括金屬，有涂料的塑料和具有導(dǎo)電涂層的非導(dǎo)電的襯底。固定片14和16最好被構(gòu)造成能提供均勻的電荷分布和剛度支撐，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣。振動(dòng)膜12最好是柔性的，并且可以被構(gòu)造成使在其外表面上具有導(dǎo)電層。不過(guò)，最好使用雙面的聚酯-金屬-聚酯膜，以使振動(dòng)膜和固定片之間不會(huì)形成電弧。其它熟知的用于發(fā)射器膜的成分可被用于所述振動(dòng)膜。最好所述振動(dòng)膜被預(yù)模制成正弦形狀，并具有柔性，使得在暫時(shí)變形之后可以恢復(fù)其形狀。
由圖2可清楚地看出，振動(dòng)膜12和固定片14和16的工作表面15和17分別離開(kāi)一個(gè)小的距離或間距，使得振動(dòng)膜能夠響應(yīng)一施加的電壓振動(dòng)而不接觸各個(gè)工作表面。使振動(dòng)膜和工作表面離開(kāi)避免干擾接觸和失真。此處所述的“干擾接觸”指的是振動(dòng)膜和固定片之間的這樣的接觸，例如通過(guò)敲擊或變形產(chǎn)生接觸。與此相對(duì)，振動(dòng)膜可以和固定片具有一些不引起變形的輕微的接觸或者和固定片與振動(dòng)膜之間的有襯墊的表面的接觸。在工作期間，音頻信號(hào)19被施加于固定片14和16上，振動(dòng)膜12以常規(guī)方式利用高壓21偏置。此外，音頻信號(hào)19可以施加于振動(dòng)膜12上，而在固定片14和16上施加偏壓。
雖然在圖1和圖2的實(shí)施例中所示的振動(dòng)膜12具有正弦形狀，應(yīng)當(dāng)理解，其它的非平面形狀，例如整流后的半波形狀，或者峰和谷的隨機(jī)陣列，對(duì)于本發(fā)明也是合適的。所選擇的形狀沿振動(dòng)膜的縱向具有增加的剛度也是重要的。此外，本發(fā)明的振動(dòng)膜可以是被在固定片34和36之間隔開(kāi)的基本上是平面的膜32，如圖3所示。此時(shí)增強(qiáng)帶38和振動(dòng)膜32相連，并沿其縱向延伸。此外，代替增強(qiáng)帶38，一平面振動(dòng)膜32可以具有被一體化在該振動(dòng)膜中的具有少量柔性成分的剛性帶。還應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域中其它已知的方法也可以用于使振動(dòng)膜沿縱向增強(qiáng)，因而產(chǎn)生可操作的聲學(xué)振動(dòng)而不沿縱向施加拉伸。
參見(jiàn)圖4到圖9，其中示出了用于固定振動(dòng)膜的夾持件的不同的實(shí)施例。在圖4中，夾持件40和柔性的非平面膜40相鄰地延伸，使得其內(nèi)表面44接觸或連接振動(dòng)膜的峰部。應(yīng)當(dāng)用合適的連接方法，例如粘結(jié)劑45或夾子46，用于使振動(dòng)膜42固定到夾持件40上。在圖5中，振動(dòng)膜50被設(shè)置在相對(duì)的夾持件52和54之間，其內(nèi)部夾持表面56和58被固定到非平面膜50的峰部。應(yīng)當(dāng)注意，可以通過(guò)粘結(jié)劑或其它常規(guī)的固定方法把振動(dòng)膜50固定到夾持件52和54上。
如圖6所示，夾持件62和64的內(nèi)表面66和68可以被構(gòu)造成相應(yīng)于振動(dòng)膜60的正弦形狀，以便牢固地夾住振動(dòng)膜60，并實(shí)現(xiàn)發(fā)射器分段9(未示出)的基本絕緣，而不會(huì)擠壓振動(dòng)膜60的非平面形狀。這種夾持結(jié)構(gòu)基本上和圖1所示的相同。為了說(shuō)明方便，夾持件62和64被表示為和振動(dòng)膜60是分開(kāi)的。在使用中，夾持件62和64被牢固地夾在振動(dòng)膜60上。同樣，在圖7中，一夾持件72也具有形狀和振動(dòng)膜70的形狀一致的內(nèi)表面74。此外，振動(dòng)膜70通過(guò)粘結(jié)劑或其它常規(guī)方法被固定到夾持件72上。根據(jù)本說(shuō)明可以理解，夾持件可以具有和振動(dòng)膜一致的其它的構(gòu)型，例如鋸齒狀、整流的正弦波形狀或其它類似的形狀。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，夾持件可以被構(gòu)造成沿著增強(qiáng)的方向產(chǎn)生一些拉伸，只要所述拉伸不干涉膜的振動(dòng)即可。當(dāng)然，對(duì)振動(dòng)膜施加拉伸不作為一個(gè)要求，但是可以使用一定的拉伸。
如圖8所示，具有相對(duì)的夾持件83和84的夾持裝置82具有相對(duì)的內(nèi)部平面86和88，它們夾緊非平面振動(dòng)膜80，在表面86和88之間把振動(dòng)膜的形狀擠壓成基本上為平的形狀。最好這種形狀擠壓只發(fā)生在夾持件83和84的直接的內(nèi)表面上，并且振動(dòng)膜80在夾持件的每一側(cè)上的發(fā)射器分段保持其非平面的形狀和剛度取向。振動(dòng)膜80最好被熱成形，從而當(dāng)除去夾持壓力時(shí)能夠恢復(fù)其非平面形狀。雖然圖9所示的實(shí)施例的效果較差，但是具有平的表面94的單個(gè)夾持件92可以具有非平面的振動(dòng)膜90，該振動(dòng)膜在和表面94的相鄰處基本上被擠壓成平的。振動(dòng)膜90也利用常規(guī)方法例如利用粘結(jié)劑被固定到夾持件92上。
現(xiàn)在參看圖10到15，其中示出了在靜電發(fā)射器的振動(dòng)膜上的夾具的各種構(gòu)型和一個(gè)或幾個(gè)位置。在所有圖中，剛性增加的方向用箭頭31表示。圖10和11分別是圖8所示的實(shí)施例的側(cè)視圖和頂視圖，其中夾具82由一對(duì)被固定到振動(dòng)膜80上的夾持件83和84構(gòu)成。如圖所示，夾具82被設(shè)置在固定片81上沿振動(dòng)膜80縱向增強(qiáng)方向31的中間位置，而且振動(dòng)膜80垂直于所述增強(qiáng)方向延伸。夾具82的中間位置把振動(dòng)膜80分成兩個(gè)相互隔離的發(fā)射器分段85和86，每個(gè)分度具有其自身的諧振頻率或一些頻率，其取決于該分段的形狀和面積。在另一個(gè)實(shí)施例中，分段85a-d可以由具有減小的柔性的不同的材料制成，以便增加剛度。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)在于，夾具82的配置至少具有兩個(gè)效果。第一，夾具82限定了兩個(gè)不同的并且隔離的發(fā)射器分段，從而使所需的用于產(chǎn)生振蕩的振動(dòng)和變形最小。第二，夾具82建立了具有不同尺寸的發(fā)射器分段，每個(gè)分段支持一組不同的諧振頻率。這種結(jié)構(gòu)使得容易擴(kuò)展換能器的有效頻率范圍。圖12表示具有不同諧振頻率92和93的至少兩個(gè)不同的信號(hào)90和91。這兩個(gè)信號(hào)在其頻率響應(yīng)中具有不同的點(diǎn)94和95，在這些點(diǎn)以下，每個(gè)信號(hào)的振幅以每倍頻程6分貝的速率衰減。此外，在點(diǎn)94和95以下，信號(hào)達(dá)到其諧振頻率92和93，產(chǎn)生幅值峰值96和97。因?yàn)榉捣逯?6和97位于不同的頻率上，它們趨于組合，因而至少局部地偏移其各自的信號(hào)衰減。更具體地說(shuō)，如圖12所示，組合的信號(hào)響應(yīng)98在點(diǎn)95之后只有稍微的衰減，這是因?yàn)樾盘?hào)90尚未達(dá)到其衰減點(diǎn)94。組合的信號(hào)在點(diǎn)94以下基本上保持恒定，這是因?yàn)樾盘?hào)90的幅值衰減被信號(hào)91在其諧振頻率93的峰值97所補(bǔ)償。此后，當(dāng)組合信號(hào)98再度開(kāi)始衰減時(shí)，隨著達(dá)到其諧振頻率92，其被信號(hào)90的幅值增加96提高。結(jié)果得到一個(gè)組合的頻率響應(yīng)，其具有大大增加的信號(hào)，特別是在低頻范圍內(nèi)。
在圖13中，示出了圖10和11實(shí)施例的改型。兩個(gè)夾具100和102被設(shè)置在固定片104上，用于固定振動(dòng)膜106，并形成發(fā)射器分段107，108和109。每個(gè)發(fā)射器分段具有不同的尺寸和頻率響應(yīng)，它們共同提供一增強(qiáng)的換能器頻率響應(yīng)。類似地，在圖14中，在固定片114上設(shè)置有3個(gè)夾具110，111和112，用于在3個(gè)不同的位置固定振動(dòng)膜116。夾具的位置確定了在振動(dòng)膜116上的4個(gè)發(fā)射器分段113，115，117，119的尺寸和形狀，借以使得能夠產(chǎn)生所需的合成頻率響應(yīng)。
現(xiàn)在參看圖15，其中示出了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中夾具120被設(shè)置在振動(dòng)膜122上，相對(duì)于振動(dòng)膜122的剛度增加的縱向31呈銳角。這種結(jié)構(gòu)提供了大的發(fā)射器分段124和125，它們是梯形的而不是矩形的。因而，每個(gè)分段124和125按照沿剛度增加的縱向分段130-134的長(zhǎng)度改變支持較小的多重的諧振頻率。所得的多重諧振130-134協(xié)同地組合，如圖16所示，從而產(chǎn)生特別是在低頻范圍被大大增強(qiáng)的頻率響應(yīng)的組合信號(hào)136。在分段125的子分段126中產(chǎn)生類似的多重諧振頻率。圖15a是一反向的整流正弦波結(jié)構(gòu)128，其表示另一種可以被支撐在固定片129上的許多剛性結(jié)構(gòu)的排列。
在圖17中示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中兩個(gè)夾具140和142被設(shè)置在振動(dòng)膜144上的不同位置和不同角度。圖中的夾具把振動(dòng)膜分成三個(gè)不同的分段146，147和148。分段146可以被進(jìn)一步使用夾具或增強(qiáng)區(qū)域細(xì)分為多個(gè)尺寸相等的分段146a-e。這些子分段中的每一個(gè)產(chǎn)生相同的諧振頻率。使用多個(gè)具有相等尺寸的分段使得每個(gè)分段能夠被加到由該組分段所產(chǎn)生的總的聲音上，這增強(qiáng)了特定諧振頻率的聲音輸出。通過(guò)改變夾具的數(shù)量和位置與角度，可以由所述換能器獲得寬范圍的頻率響應(yīng)。
對(duì)于圖10-17所示的所有實(shí)施例，本發(fā)明的范圍包括可以使用和在每個(gè)圖中所示的固定片相對(duì)的另一個(gè)固定片，如圖1所示。此外，其中所示的夾具也可以具有在各自的振動(dòng)膜上方的第二夾持件，用于幫助固定振動(dòng)膜。此外，在每個(gè)實(shí)施例中所示的振動(dòng)膜可以是具有增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的平面或非平面，如上面的一些實(shí)施例所示。該夾具可以通過(guò)接觸和附加的固定裝置例如粘結(jié)劑被固定到振動(dòng)膜上。最后，該換能器可以具有靜電驅(qū)動(dòng)裝置，如圖1所示，或者可以是磁驅(qū)動(dòng)的，如下面參照?qǐng)D18和19所述。
圖18表示第一磁實(shí)施例，其中上磁條151，153，155，157和159被固定到上支撐件152的內(nèi)表面156上，并使其磁取向作為北極。支撐件152和154只提供支撐，因而不作為固定片來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜150。而是，聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)被引入在磁條元件之間的振動(dòng)膜的導(dǎo)電性中，并使用磁條作為磁驅(qū)動(dòng)。
下磁條161，163，165，167，169被固定到下支撐件154的內(nèi)表面158上，并且使其磁取向作為南極。讓下磁條相對(duì)于上磁條偏移，使得磁場(chǎng)具有一定角度，如在上下磁極之間呈一定角度的虛線所示。這種作用趨于和磁力線成90度角驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜150。因?yàn)檎駝?dòng)膜150的非平面結(jié)構(gòu)，其沿著磁力的方向彎曲，從而提供聲學(xué)響應(yīng)而沒(méi)有顯著的變形。
參見(jiàn)圖19，圖中示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中振動(dòng)膜190借助于在相對(duì)的支撐件192和194之間的一個(gè)或幾個(gè)固定件(未示出)被懸置。多個(gè)磁條170-178被固定在上支撐件192的內(nèi)表面191上，并跨過(guò)上支撐件192的斷面被沿縱向分開(kāi)。同樣，多個(gè)磁條180-108被固定到下支撐件194的內(nèi)表面193上，并跨過(guò)下支撐件194的斷面被沿縱向分開(kāi)。上磁條170-178和相應(yīng)的下磁條180-188交叉地設(shè)置。
上磁條170-178分別被交替地作為北極，南極，北極，南極和北極。同樣，相對(duì)的磁條180-188分別具有北極，南極，北極，南極和北極的同樣的磁取向。因而，磁場(chǎng)的磁力線在振動(dòng)膜190的上下方以平面的方式流通，如圖所示。因?yàn)榇帕€強(qiáng)制振動(dòng)膜以和磁力線成90°角的方向運(yùn)動(dòng)，所以振動(dòng)膜190根據(jù)需要被驅(qū)動(dòng)沿垂直方向振動(dòng)。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明的幾個(gè)彎曲的實(shí)施例。參見(jiàn)圖20，具有相對(duì)的固定片200和202的本發(fā)明的一種形式是固定片分別呈凸面形狀，形成相同的嵌套結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)包括一圓弧形狀，其提供一種凸出的發(fā)射面204，以通過(guò)固定片中的多個(gè)孔212提供聲音206的發(fā)散的傳播。這個(gè)實(shí)施例也使用分成段的夾具208和分成段的墊層210，它們都以不連續(xù)的方式被分成一些段。夾具段208用于把振動(dòng)膜保持在固定片上，襯墊段210的位置使得其和沿著至少一個(gè)固定片的內(nèi)表面延伸的連續(xù)的峰相接觸。
圖21是一種靜電換能器的截面圖，其中各個(gè)第一和第二固定片222和224被分別構(gòu)成同心圓柱形，形成一封閉的幾何結(jié)構(gòu)，從而提供一具有基本上完整的環(huán)繞發(fā)射表面的音頻揚(yáng)聲器。振動(dòng)膜226懸置在環(huán)形開(kāi)口228內(nèi)，被穩(wěn)定在相對(duì)的固定片的內(nèi)表面之間。聲音從周邊發(fā)出，并和中心諧振室230垂直。開(kāi)口232沿著聲音傳播的徑向取向提供聲學(xué)透明性。波紋狀的環(huán)形夾具(未示出)也可以被固定于圓柱的端部，用于夾持振動(dòng)膜使其固定。在優(yōu)選實(shí)施例中所示的振動(dòng)膜呈正弦波形狀，但是應(yīng)當(dāng)理解也可以使用其它形狀的振動(dòng)膜，例如整流過(guò)的正弦波形，或修改的鋸齒形。
圖22是彎曲形狀的固定片和振動(dòng)膜的端視圖。圖22的幾何形狀包括兩個(gè)夾持件240和242，以及連附的固定片244和246，它們分別是凹形和凸形的，并和可調(diào)整地分開(kāi)的振動(dòng)膜248的相對(duì)邊沿接觸，如圖22和23所示。重要的是注意到本發(fā)明的彎曲的實(shí)施例使得振動(dòng)膜可以彎曲，并且和固定片離開(kāi)相等的距離，這在常規(guī)的拉伸振動(dòng)膜系統(tǒng)中是困難的。
圖23表示靜電換能器250的另一種幾何形狀的實(shí)施例，其中第一和第二夾具256和258的內(nèi)表面252和254的幾何形狀被這樣構(gòu)成，使得其和振動(dòng)膜264的所需的峰260和谷262的幾何形狀基本一致。也可以使用具有夾具256和258波紋狀的夾具的靜電固定片，以便支撐圖23中的夾具。這使得能夠緊密地固定第一和第二固定片(未示出)的各個(gè)內(nèi)表面，使其離開(kāi)振動(dòng)膜的距離相等，如圖所示。在各個(gè)固定片中提供有開(kāi)口，用于增強(qiáng)聲學(xué)透明性。根據(jù)上述內(nèi)容顯然可以設(shè)想出其它形狀的夾持結(jié)構(gòu)，用于把固定片緊密地固定到振動(dòng)膜上以便增加靜電場(chǎng)對(duì)振動(dòng)膜影響的效果。
圖24示出了靜電換能器的另一個(gè)實(shí)施例。圖中示出了被錨固在底座352上的半球形的靜電換能器351的截面圖。圖24是圖25沿著箭頭370的截面圖。兩個(gè)圓柱形的波紋狀的固定片356形成半球形的形狀，并且在兩個(gè)相對(duì)的固定片之間設(shè)置非平面振動(dòng)膜360。此外，支撐結(jié)構(gòu)353沿著半球的內(nèi)表面延伸或者沿著半球的縱軸延伸。應(yīng)當(dāng)理解，固定片具有孔或小孔，使得它們?cè)诼晫W(xué)上是透明的，并使得聲波能夠通過(guò)。振動(dòng)膜被偏壓350偏置，并被施加音頻信號(hào)電壓354，從而在空氣中產(chǎn)生壓縮波。襯墊層或絕緣層被包含在固定片內(nèi)，使得振動(dòng)膜不直接接觸固定片上的導(dǎo)電層，因而避免和固定片的其它的變形接觸。根據(jù)上述內(nèi)容還可以看出，在兩個(gè)固定片356之間可以包括柱，用于把振動(dòng)膜360分成許多分段。
圖25是半球形靜電換能器的透視圖。因?yàn)楸緦?shí)施例的半球的性質(zhì)，通過(guò)固定片356發(fā)出的聲音按多條軸線以180°角發(fā)射。本發(fā)明的全球?qū)嵤├鐖D26所示。該圖表示球?qū)嵤├?80的局部剖開(kāi)的示意圖，其可以是圖25所示的兩個(gè)半球的組合。這種球結(jié)構(gòu)使得聲波能夠沿所有可能的方向產(chǎn)生。一電器組件384(圖中被切掉了)可以是兩個(gè)半球的基座。如果需要，所述電器組件的尺寸也可以足夠小，以便被包括在半球內(nèi)。通過(guò)偏置輸入388對(duì)包括在半球內(nèi)的振動(dòng)膜施加偏置，并通過(guò)386施加音頻信號(hào)。
在圖27中示出了振動(dòng)膜和固定結(jié)構(gòu)部件400，其具有固定結(jié)構(gòu)401a，401b，用于夾持振動(dòng)膜402的每一端，從而形成發(fā)射器分段403。振動(dòng)膜被構(gòu)成具有波紋，所述波紋的取向使得增加在固定結(jié)構(gòu)401a，401b之間的定向剛度。發(fā)射器分段403借以根據(jù)皺紋的高度、寬度和長(zhǎng)度在所需的頻率下諧振。在振動(dòng)膜位移期間，發(fā)射器分段403將在固定結(jié)構(gòu)401a，401b之間以彎曲的方式工作，利用彎曲的剛度確定諧振頻率。這和圖15到圖17的討論一致。
圖28表示振動(dòng)膜和固定結(jié)構(gòu)部件410，其中利用固定結(jié)構(gòu)401a，b和c產(chǎn)生發(fā)射器分段403和404，通過(guò)跨過(guò)振動(dòng)膜的剛度增加方向夾持，以便控制每個(gè)發(fā)射器分段的諧振頻率。和只使用固定結(jié)構(gòu)401a，和c相比，這在每個(gè)發(fā)射器分段403和404中產(chǎn)生高的諧振頻率。通過(guò)設(shè)置固定結(jié)構(gòu)401b距離固定結(jié)構(gòu)401a和c的距離相等，在發(fā)射器分段403和404中的諧振頻率將基本上相同。以不相等的距離偏移固定結(jié)構(gòu)401b將趨于具有一個(gè)以上的諧振頻率。這些諧振頻率不僅由振動(dòng)膜的拉伸和夾持狀況確定，而且由在預(yù)定的距離夾持振動(dòng)膜以便沿著有波紋的振動(dòng)膜的剛度增加的方向增加或減少?gòu)澢膭偠鹊臓顩r確定。
圖29表示本發(fā)明的另一個(gè)磁實(shí)施例的剖開(kāi)的端視圖，其中具有整流過(guò)的正弦形狀的有波紋的振動(dòng)膜422，具有導(dǎo)電層431，432，和433，被設(shè)置使得懸置在由通過(guò)極靴441，442和443連接的磁體426，427，和428產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。和前面的磁實(shí)施例中說(shuō)明的那樣，圖中所示的磁體以交替排列的北極/南極，南極/北極和北極/南極的取向設(shè)置。下支撐件430可以由含鐵的材料制成。示出了一個(gè)固定結(jié)構(gòu)421，夾持著振動(dòng)膜使得在至少一個(gè)發(fā)射器分段403固定。
圖30表示另一個(gè)磁實(shí)施例的端視圖，其在機(jī)械上以和圖29所示的方式類似地工作，但是使用鐵背板430作為磁返回路徑，用于形成磁北極極靴444，從而代替圖29的磁體427。所示的固定結(jié)構(gòu)夾持著振動(dòng)膜422的端部。
圖31的工作和圖30中的裝置相同，只是背板430的結(jié)構(gòu)稍微不同。
圖32表示的本發(fā)明的操作在機(jī)械上和圖29-31所示的相同，其中包括不同的磁路。導(dǎo)電層433被懸置在由磁體428產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，所述磁體428從左右方向被磁化成北極/南極，通過(guò)極靴453a，453b聯(lián)結(jié)。固定結(jié)構(gòu)421a，421b夾持著振動(dòng)膜422，并形成諧振的發(fā)射器分段403。在該實(shí)施例中的背板460最好為非鐵的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的不同的激勵(lì)裝置，包括磁路的，靜電的，壓電的和其它類型的，都可以應(yīng)用于本發(fā)明的固定結(jié)構(gòu)中，用于形成被夾持著的發(fā)射器分段，所述發(fā)射器分段由沿有波紋的振動(dòng)膜的剛度方向的夾持而產(chǎn)生諧振頻率。
圖33和34按照上述實(shí)施例中構(gòu)成本發(fā)明結(jié)構(gòu)的方式被構(gòu)成，其中利用被構(gòu)造成用于沿著一個(gè)方向增加剛度的振動(dòng)膜，并利用夾持結(jié)構(gòu)夾持，以便設(shè)置預(yù)定的諧振頻率，使所述振動(dòng)膜在固定結(jié)構(gòu)之間以彎曲的方式工作。圖33和34還增加了對(duì)于特定的頻率范圍和輸出能夠優(yōu)化的區(qū)域。
在圖33中示出了振動(dòng)膜和固定結(jié)構(gòu)500，其中具有固定結(jié)構(gòu)521a，b，c和d，用于夾持振動(dòng)膜522而成為發(fā)射器分段502，503A和503B。在這種情況下，發(fā)射器分段502是一個(gè)較高頻率的發(fā)射器分段，其可被稱為高頻揚(yáng)聲器區(qū)，其余的發(fā)射器分段503A和B是低頻發(fā)射器分段。發(fā)射器分段502可以或者不可以和系統(tǒng)的其余部分共用相同的振動(dòng)膜522。發(fā)射器分段502可以專門(mén)地使用專用于這個(gè)高頻區(qū)域的單獨(dú)的振動(dòng)膜。
圖34是圖33所示的結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖。其中，固定結(jié)構(gòu)521a，b，c和521d也把振動(dòng)膜522分成發(fā)射器分段502(高頻區(qū)域)，503A和503B(低頻區(qū)域)。還示出了固定片區(qū)域510A，510B在521a和521d之間延伸并向低頻發(fā)射器分段503A，503B提供信號(hào)的位置。固定片區(qū)域511A和B向較高頻率的發(fā)射器分段505提供信號(hào)。出于性能的原因，在振動(dòng)膜522的發(fā)射器分段505和固定片區(qū)域511A之間具有一小于在發(fā)射器分段503和固定片區(qū)域510A、510B之間的間隙505的高頻間隙是有利的。這可以通過(guò)使固定片結(jié)構(gòu)被成形或被固定，并通過(guò)確定固定結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀，從而使對(duì)于所有的區(qū)域利用一個(gè)振動(dòng)膜522構(gòu)成，以便在低頻區(qū)域和高頻區(qū)域之間都以預(yù)定的方式改變間隙。如圖33所示，振動(dòng)膜可以是在所有區(qū)域中使用的一個(gè)統(tǒng)一的膜片，或者對(duì)于每個(gè)區(qū)域被分成單獨(dú)的膜片。雖然不是必須的，高頻固定片區(qū)域和低頻固定片區(qū)域可以相互電氣絕緣，并由適用于不同頻率范圍的并對(duì)于不同的頻率范圍優(yōu)化的單獨(dú)的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，利用上述的本發(fā)明的構(gòu)思可以得到許多改型。這些改型都應(yīng)當(dāng)落在此處披露的以及后面所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電聲換能器，包括至少一個(gè)固定片元件，其具有和發(fā)射器振動(dòng)膜相鄰設(shè)置的工作表面；一發(fā)射器振動(dòng)膜，其與該固定片元件的工作表面相鄰懸置并隔開(kāi)一足夠的距離，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓而啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，從而允許振動(dòng)膜在至少一個(gè)發(fā)射器分段內(nèi)運(yùn)動(dòng)而不招致和固定片元件的工作表面的干擾接觸；所述振動(dòng)膜被構(gòu)造成具有至少一個(gè)增加剛度的取向，其沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供一有方向性的剛度，從而使發(fā)射器振動(dòng)膜能夠在所需的諧振頻率下可操作地振動(dòng)；以及沿著橫向方向相對(duì)于該振動(dòng)膜上的剛度增加取向和該固定片元件的工作表面施加的至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，以把振動(dòng)膜固定到一固定位置。
2.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其中所述至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)是單個(gè)的細(xì)長(zhǎng)元件，其具有和固定片元件接觸的外表面和被固定到振動(dòng)膜上的內(nèi)表面。
3.如權(quán)利要求2所述的電聲換能器，其中所述細(xì)長(zhǎng)元件的內(nèi)表面利用粘結(jié)劑被固定到振動(dòng)膜上。
4.如權(quán)利要求2所述的電聲換能器，其中所述細(xì)長(zhǎng)元件的內(nèi)表面和振動(dòng)膜的形狀一致。
5.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)是一對(duì)在振動(dòng)膜的相對(duì)兩側(cè)上的細(xì)長(zhǎng)元件，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件具有和固定片元件接觸的外表面以及被固定到振動(dòng)膜上的內(nèi)表面。
6.如權(quán)利要求5所述的電聲換能器，其中所述振動(dòng)膜是一種非平面結(jié)構(gòu)，并且所述一對(duì)細(xì)長(zhǎng)元件的內(nèi)表面基本上是平面，并被基本上彼此相鄰地設(shè)置，使所述振動(dòng)膜位于其間，借以在細(xì)長(zhǎng)元件的接觸點(diǎn)使振動(dòng)膜的非平面結(jié)構(gòu)變形。
7.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其中所述振動(dòng)膜的增加剛度的取向是由具有基本上是非平面截面的振動(dòng)膜在振動(dòng)膜的剛度增加方向沿著振動(dòng)膜提供，借以提供支撐，使得在沿此剛度方向沒(méi)有拉伸的情況下所述振動(dòng)膜能夠振動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中所述固定片的構(gòu)型和振動(dòng)膜的非平面截面一致。
9.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中振動(dòng)膜的非平面截面被構(gòu)造成沿著所述截面具有多個(gè)峰和谷。
10.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中振動(dòng)膜的非平面截面被構(gòu)造成近似于正弦波。
11.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中振動(dòng)膜的非平面截面被構(gòu)造成近似于被整流的正弦波。
12.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中振動(dòng)膜的非平面截面被構(gòu)造成具有沿著剛度增加方向延伸的至少一個(gè)對(duì)于振動(dòng)膜增加的厚度。
13.如權(quán)利要求7所述的電聲換能器，其中所述振動(dòng)膜的非平面截面被構(gòu)造成具有沿著剛度增加方向延伸的在振動(dòng)膜上呈帶狀的減小柔性的不同的成分。
14.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件，其在相對(duì)于振動(dòng)膜的剛度增加方向在一中間位置上跨過(guò)振動(dòng)膜延伸，以形成至少兩個(gè)所述的發(fā)射器分段。
15.如權(quán)利要求14所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件跨過(guò)振動(dòng)膜延伸，從而把振動(dòng)膜分成不同尺寸的至少兩個(gè)所述發(fā)射器分段。
16.如權(quán)利要求14所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件基本上垂直于振動(dòng)膜的剛度增加方向延伸。
17.如權(quán)利要求14所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件以與振動(dòng)膜的剛度增加方向成銳角延伸，從而形成具有多個(gè)諧振頻率的至少一個(gè)發(fā)射器分段。
18.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定片元件包括在振動(dòng)膜的相對(duì)兩側(cè)基本上和振動(dòng)膜平行地設(shè)置的相對(duì)的固定片。
19.如權(quán)利要求18所述的電聲換能器，其中所述相對(duì)的固定片和振動(dòng)膜包括用于在相對(duì)的固定片上施加信號(hào)電壓以及對(duì)振動(dòng)膜施加偏壓的裝置，以使振動(dòng)膜能夠以聲學(xué)方式振動(dòng)。
20.如權(quán)利要求19所述的電聲換能器，其中所述相對(duì)的固定片和振動(dòng)膜包括用于以靜電方式對(duì)相對(duì)的固定片施加信號(hào)電壓的裝置。
21.如權(quán)利要求18所述的電聲換能器，其中所述相對(duì)的固定片和振動(dòng)膜具有相同幾何形狀的截面。
22.如權(quán)利要求1所述的電聲換能器揚(yáng)聲器，其中振動(dòng)膜在沿著剛度增加方向沒(méi)有拉伸施加的情況下可操作地振動(dòng)。
23.如權(quán)利要求1所述的靜電揚(yáng)聲器，其中所述振動(dòng)膜利用沿著剛度增加的方向施加的拉伸可操作地振動(dòng)。
24.如權(quán)利要求1所述的靜電揚(yáng)聲器，還包括多個(gè)等間距設(shè)置的夾具，以產(chǎn)生一些振動(dòng)膜區(qū)域，每個(gè)所述振動(dòng)膜區(qū)域具有相等的諧振頻率，以增強(qiáng)在所述頻率下的聲音輸出。
25.如權(quán)利要求1所述的靜電揚(yáng)聲器，其中所述固定結(jié)構(gòu)是非平面的，并且和振動(dòng)膜的截面一致。
26.一種電聲換能器，包括基本上相互平行相對(duì)的固定片，每個(gè)固定片具有面向相對(duì)固定片的工作表面的工作表面；一發(fā)射器振動(dòng)膜，其被懸置在相對(duì)的固定片之間，并和固定片的工作表面離開(kāi)足夠的距離，以響應(yīng)施加的信號(hào)電壓在振動(dòng)膜的發(fā)射器分段啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不招致和固定片的工作表面的干擾接觸；振動(dòng)膜被構(gòu)造成具有這樣一個(gè)取向，所述取向沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供一基本上定向的剛度，以便在沿著該剛度方向不施加拉伸的情況下可操作地使發(fā)射器振動(dòng)膜振動(dòng)；以及至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，其被設(shè)置在振動(dòng)膜和每個(gè)固定片的工作表面之間，用以相對(duì)于固定片把振動(dòng)膜固定在一固定位置，以在其間限定一間隙。
27.如權(quán)利要求26所述的電聲換能器，其中所述振動(dòng)膜被構(gòu)造成具有非平面截面，以沿著振動(dòng)膜提供定向的剛度。
28.如權(quán)利要求26所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)包括一夾持件，其夾持所述振動(dòng)膜并跨過(guò)振動(dòng)膜剛度增加方向延伸。
29.如權(quán)利要求26所述的電聲換能器，其中該夾持件以與振動(dòng)膜剛度增加方向成銳角延伸，以形成具有多個(gè)諧振頻率的至少一個(gè)發(fā)射器分段。
30.如權(quán)利要求27所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)和相對(duì)固定片的操作，主要是被構(gòu)造成和振動(dòng)膜的非平面截面一致。
31.一種電聲換能器，包括至少一個(gè)有波紋的固定片元件，其具有用于定位相鄰發(fā)射器振動(dòng)膜的工作表面；一發(fā)射器振動(dòng)膜，其被鄰近固定片元件的工作表面并和固定片元件的工作表面離開(kāi)足夠的距離懸置，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓而啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，并允許振動(dòng)膜在至少一個(gè)發(fā)射器分段內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而不招致和固定片元件的工作表面的干擾接觸；以及所述振動(dòng)膜被構(gòu)造成具有至少一個(gè)增加剛度的取向，所述取向沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供定向的剛度，以使發(fā)射器振動(dòng)膜在所需的頻率下可操作地振動(dòng)。
32.如權(quán)利要求31所述的電聲換能器，還包括至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，其沿著橫向方向相對(duì)于該振動(dòng)膜上的剛度增加取向和有波紋的固定片元件的工作表面施加，以把振動(dòng)膜固定在一固定位置。
33.如權(quán)利要求32所述的電聲換能器，其中所述振動(dòng)膜上具有波紋。
34.如權(quán)利要求33所述的電聲換能器，其中所述發(fā)射器振動(dòng)膜距離至少一個(gè)有波紋的固定片元件上的直接相鄰的點(diǎn)的距離基本相等，并通過(guò)至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)被固定。
35.如權(quán)利要求33所述的電聲換能器，還包括有波紋的固定片元件，和至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，用于把振動(dòng)膜等距離地固定在有波紋的固定片元件之間。
36.如權(quán)利要求32所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)以與振動(dòng)膜的剛度增加方向成銳角延伸，以形成具有多個(gè)諧振頻率的至少一個(gè)發(fā)射器分段。
37.如權(quán)利要求3所述的電聲換能器，還包括在振動(dòng)膜中構(gòu)成至少兩個(gè)發(fā)射器分段的至少三個(gè)固定結(jié)構(gòu)。
38.一種電聲換能器，包括基本上相互平行相對(duì)的有波紋的固定片，每個(gè)固定片具有一工作表面，其面對(duì)著相對(duì)的固定片的工作表面；一發(fā)射器振動(dòng)膜，其被懸置在相對(duì)的固定片之間，并和固定片的工作表面離開(kāi)足夠的距離，以便響應(yīng)施加的信號(hào)電壓在振動(dòng)膜的發(fā)射器分段啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不招致和固定片的工作表面的干擾接觸；以及其中振動(dòng)膜是有波紋的，其具有剛度增加取向，所述取向沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供一基本上定向的剛度，以便在沿著剛度方向不施加拉伸的情況下使發(fā)射器振動(dòng)膜可操作地振動(dòng)。
39.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，還包括至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，其被設(shè)置在振動(dòng)膜和每個(gè)有波紋的固定片的工作表面之間，以把振動(dòng)膜固定在相對(duì)于有波紋的固定片一個(gè)固定的位置。
40.如權(quán)利要求39所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)是具有波紋的結(jié)構(gòu)。
41.如權(quán)利要求39所述的電聲換能器，其中所述發(fā)射器振動(dòng)膜距離相對(duì)的有波紋固定片上的直接相鄰點(diǎn)的距離相等，并通過(guò)至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)被固定就位。
42.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，還包括在相對(duì)的有波紋的固定片中的開(kāi)口，以提供聲學(xué)透明性。
43.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，其中有波紋的固定片形成基本上彎曲的形狀。
44.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，其中有波紋的固定片形成基本上是半球的形狀。
45.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，其中有波紋的固定片形成基本上是球面形狀。
46.如權(quán)利要求38所述的電聲換能器，其中有波紋的固定片形成基本上是圓柱的形狀。
47.如權(quán)利要求40所述的電聲換能器，包括至少兩個(gè)固定結(jié)構(gòu)，用于在兩個(gè)固定結(jié)構(gòu)之間和至少一個(gè)有波紋的固定片上的直接相鄰的點(diǎn)等距離地固定振動(dòng)膜。
48.如權(quán)利要求40所述的電聲換能器，還包括至少三個(gè)固定結(jié)構(gòu)，其中從振動(dòng)膜上的點(diǎn)到第一和第二固定結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)有波紋的固定片元件上的直接相鄰的點(diǎn)存在第一個(gè)基本相等的距離，從振動(dòng)膜上的點(diǎn)到第二和第三固定結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)有波紋的固定片元件上的直接相鄰的點(diǎn)存在第二個(gè)基本相等的距離。
49.如權(quán)利要求39所述的電聲換能器，其中至少一個(gè)固定結(jié)構(gòu)以與振動(dòng)膜的剛度增加方向成銳角延伸，以形成至少一個(gè)具有多個(gè)諧振頻率的發(fā)射器分段。
50.一種用于消除電聲換能器中的振動(dòng)膜上施加拉伸的方法，包括以下步驟讓具有一工作表面的至少一個(gè)固定片元件鄰近一發(fā)射器振動(dòng)膜定位；懸置一發(fā)射器振動(dòng)膜，使其和該固定片元件的工作表面相鄰并離開(kāi)所述工作表面一足夠的距離，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓在振動(dòng)膜的發(fā)射器分段中啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不招致和固定片元件的工作表面的干擾接觸；該振動(dòng)膜被構(gòu)造成具有至少一個(gè)剛度增加的方向，所述方向沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供基本上定向的剛度，以使發(fā)射器振動(dòng)膜在沿著剛度增加方向沒(méi)有拉伸的情況下可操作地振動(dòng)；以及在振動(dòng)膜和固定片元件的工作表面之間設(shè)置一固定結(jié)構(gòu)，以相對(duì)于固定片把振動(dòng)膜固定在一固定位置。
51.由權(quán)利要求50的電聲換能器產(chǎn)生音頻輸出的方法，其中設(shè)置所述固定結(jié)構(gòu)的步驟包括設(shè)置至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件，使其相對(duì)于振動(dòng)膜的剛度增加方向在中間位置跨過(guò)振動(dòng)膜延伸，以形成至少兩個(gè)所述的發(fā)射器分段。
52.由權(quán)利要求51的電聲換能器產(chǎn)生音頻輸出的方法，其中所述設(shè)置步驟包括設(shè)置該細(xì)長(zhǎng)的夾持件，使其垂直地跨過(guò)振動(dòng)膜的剛度增加方向延伸，以把振動(dòng)膜分成不同尺寸的至少兩個(gè)所述發(fā)射器分段。
53.由權(quán)利要求51的電聲換能器產(chǎn)生音頻輸出的方法，其中所述設(shè)置步驟包括設(shè)置至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件，使其基本上橫過(guò)振動(dòng)膜的剛度增加方向延伸。
54.由權(quán)利要求51的電聲換能器產(chǎn)生音頻輸出的方法，其中所述設(shè)置步驟包括設(shè)置至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的夾持件，使其以與振動(dòng)膜的剛度增加方向成銳角延伸，以形成具有多個(gè)諧振頻率的至少一個(gè)發(fā)射器分段。
55.一種用于提高電聲換能器效率的方法，包括以下步驟基本上相互平行地設(shè)置相對(duì)的固定片，每個(gè)固定片具有一工作表面，其面向相對(duì)的固定片的工作表面；在相對(duì)的固定片之間等距離地并離開(kāi)固定片的工作表面一足夠的距離懸置一發(fā)射器振動(dòng)膜，以響應(yīng)一施加的信號(hào)電壓在振動(dòng)膜的發(fā)射器分段內(nèi)啟動(dòng)振動(dòng)膜的振動(dòng)，而不招致和固定片元件的工作表面的干擾接觸；所述振動(dòng)膜被構(gòu)造成使其具有剛度增加的取向，所述取向沿著振動(dòng)膜并在發(fā)射器分段內(nèi)提供基本上定向的剛度，以使發(fā)射器振動(dòng)膜在沿著剛度方向沒(méi)有拉伸的情況下可操作地振動(dòng)；以及在振動(dòng)膜和固定片的工作表面之間設(shè)置一固定結(jié)構(gòu)，以相對(duì)于固定片把振動(dòng)膜固定在一固定位置。
全文摘要
一種電聲換能器,其包括具有工作表面(15,17)的至少一個(gè)固定片元件(14,16),和與該固定片元件的工作表面彼此隔開(kāi)的懸置的發(fā)射器振動(dòng)膜(12),使該振動(dòng)膜能夠響應(yīng)施加的信號(hào)電壓(19)而振動(dòng)。該振動(dòng)膜沿著振動(dòng)膜的一個(gè)方向(31)和在發(fā)射器分段內(nèi)具有增加的剛度,從而使發(fā)射器振動(dòng)膜能夠振動(dòng)而不沿著剛度方向施加拉伸。由夾持件(22)將振動(dòng)膜固定,以將該振動(dòng)膜相對(duì)該固定片保持在一固定位置,從而使失真最小。該夾持件可被設(shè)置來(lái)限定多個(gè)隔離的發(fā)射器分段,用以提高該換能器的頻率響應(yīng)。
文檔編號(hào)H04R19/00GK1390433SQ00815598
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2000年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月16日
發(fā)明者詹姆斯·J·克羅夫特三世, 特麗·J·康拉德 申請(qǐng)人:美國(guó)技術(shù)公司