一种压电驱动双振膜受话器及其频响特性调节方法与流程

本发明涉及一种压电驱动双振膜受话器及其频响特性调节方法。

背景技术：

1、受话器是一种将电信号转换为声信号的电声换能器件，广泛应用于助听器、耳机、通信设备等领域。传统的受话器多采用电磁驱动方式，其结构包括永磁体（如钕铁硼或铁氧体）、音圈和振膜。音频电流通过音圈时，音圈在磁场中受力带动振膜振动发声。然而，这种电磁式受话器存在以下问题：其一，磁钢和音圈的体积较大，难以进一步微型化；其二，音圈存在电阻损耗，功耗较高；其三，其频响特性受磁路和振动系统的固有限制，在高频段表现不佳。

2、近年来，压电式受话器因其结构简单、功耗低、易于微型化等优点而受到关注。压电体在音频电压信号驱动下会产生逆压电效应，即沿电极面方向产生伸缩振动，从而直接发声。然而，现有的压电式受话器主要存在以下技术缺陷：

3、1）频响范围有限。压电体本身的振动频响特性主要集中在中频段（约500hz～5khz），低频段（<200hz）和高频段（>10khz）的声压级显著衰减，导致受话器的整体音质不饱满，低频力度不足，高频细节缺失；2）频响特性不平滑。单一压电体或单一振膜的振动系统在其固有共振频率处会出现尖锐的共振峰，而在其他频率段则响应不足，导致频响曲线起伏较大，声音失真，听感不自然；3）单一振动模式难以兼顾宽频带响应。现有技术中，无论是单纯依靠压电体振动，还是采用压电体驱动单振膜的方式，其发声模式单一，频响特性由单一的振动系统决定，难以在宽频带内实现平坦响应。

4、针对上述问题，现有技术中曾提出采用双振膜结构的受话器，例如通过两个电磁驱动器分别驱动两个振膜，但其结构复杂、成本高、功耗大。也有方案尝试采用压电体驱动单振膜，但其频响特性仍由单一膜振动决定，低频和高频改善有限。此外，现有技术中缺乏对双振膜共振频率进行独立调谐以展宽频响范围并平滑频响特性的有效手段。

5、因此，如何在保持压电驱动低功耗、小体积优势的前提下，扩展受话器的频响范围、平滑其频响特性，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种压电驱动双振膜受话器及其频响特性调节方法，可以有效解决上述问题。

2、本发明是这样实现的：

3、一种压电驱动双振膜受话器，包括：

4、外壳，所述外壳包括外壳罩板和外壳罩体；

5、第一振膜组件，其包括上绷膜环和固定在所述上绷膜环上的第一弹性振膜；

6、第二振膜组件，其包括下绷膜环和固定在所述下绷膜环上的第二弹性振膜，所述第一振膜组件与所述第二振膜组件相对设置于所述外壳内；

7、压电体，其设置于所述第一振膜组件与所述第二振膜组件之间，并分别与所述第一弹性振膜和所述第二弹性振膜驱动连接；

8、所述压电体用于在音频电压信号驱动下产生伸缩振动，该伸缩振动直接产生第一声波，并同时驱动所述第一弹性振膜和所述第二弹性振膜产生膜振动，以分别产生第二声波和第三声波；进而，受话器的整体频响特性由所述第一声波、第二声波和第三声波共同合成。

9、一种压电驱动双振膜受话器及其频响特性调节方法，包括以下步骤；

10、s1、调节所述第一弹性振膜的张力，使其具有第一共振频率；

11、s2、调节所述第二弹性振膜的张力，使其具有不同于所述第一共振频率的第二共振频率；

12、s3、将所述第一振膜组件与所述第二振膜组件相对设置，并将所述压电体驱动连接至所述第一弹性振膜和所述第二弹性振膜，使所述受话器的整体频响特性由压电体直接振动、第一弹性振膜振动和第二弹性振膜振动共同合成。

13、本发明的有益效果是：

14、（1）本发明通过将单个压电体同时与两个相对设置的弹性振膜驱动连接，利用压电体在音频电压信号驱动下同时产生直接伸缩振动（第一声波）和双膜受迫振动（第二声波和第三声波），使受话器的整体频响特性由三种声波共同合成；相较于传统压电受话器仅依赖压电体自身振动或单振膜振动的单一发声模式，本发明以单个驱动元件实现了三声波复合发声，有效解决了压电体本身频响范围窄（主要集中在中频段）的固有问题，在保持压电驱动低功耗、小体积、无磁干扰优势的前提下，显著展宽了受话器的工作频响范围，并通过对三种声波的频响曲线进行叠加互补，填平了单一振动模式固有的尖锐共振峰，使整体频响特性更加平滑、音质更加饱满自然，同时由于不包含磁钢驱动部件，其驱动功耗显著低于同等级别的磁钢式受话器，具有良好的工业实用性和节能环保效益。

1.一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述第一弹性振膜具有第一共振频率，所述第二弹性振膜具有与所述第一共振频率不同的第二共振频率，以使所述第一振膜组件与所述第二振膜组件的有效工作频段相互错开并互补，从而展宽所述受话器的整体频响范围并平滑其频响特性。

3.根据权利要求2所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述第一共振频率和所述第二共振频率通过调节所述第一弹性振膜和/或所述第二弹性振膜的张力进行设定。

4.根据权利要求1所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述第一振膜组件和所述第二振膜组件之间设置有多孔材质绝缘垫片（40）；所述外壳上还设置有用于固定和电连接的第一电极引出垫圈（60）和第二电极引出垫圈（80）。

5.根据权利要求1所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述受话器还包括用于降低所述第一弹性振膜与所述第二弹性振膜之间空气声阻的结构；

6.根据权利要求1所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述压电体（100）的电极通过所述第一电极引出垫圈（60）和第二电极引出垫圈（80）引出至所述外壳外部，以保证电连接的可靠性；

7.一种基于权利要求1至6任一项所述的压电驱动双振膜受话器的频响特性调节方法，其特征在于，包括以下步骤；

8.根据权利要求7所述的压电驱动双振膜受话器的频响特性调节方法，其特征在于，通过一共振腔法测量并标定所述第一弹性振膜或第二弹性振膜的张力与共振频率的关系：将待测振膜置于共振腔中，以连续可变频率的声压发生器激励，通过激光或传声器测定其共振频率，并根据预设的振膜谐振频率与张力关系公式确定张力值。

9.根据权利要求8所述的压电驱动双振膜受话器的频响特性调节方法，其特征在于，在工业化生产中，通过以下方式制造具有预定张力的绷膜环振膜：使用一尺寸大于受话器绷膜环的可调节松紧度的大尺寸绷膜装置，将弹性膜绷紧至测量确定的预定张力后，通过导电胶将所述受话器用的所述上绷膜环（30）或所述下绷膜环（50）固定于该大尺寸绷膜装置上，待胶固化后取下，获得具有所述预定共振频率的绷膜环振膜。

10.根据权利要求1所述的一种压电驱动双振膜受话器，其特征在于，所述压电驱动双振膜受话器不包含磁钢驱动部件，其驱动功耗低于同等级别的磁钢式受话器。