一种预弯圆形拱顶金属发声弹片及发声装置的制作方法

本发明涉及文体应援道具及趣味发声玩具，尤其涉及一种预弯圆形拱顶金属发声弹片及发声装置。

背景技术：

1、受多元经济驱动，文娱、体育领域消费场景持续多元化，体育赛事、演唱会、节庆活动的应援道具、趣味玩具等应用需求日益丰富，市面上相继出现荧光棒、助威棒、喇叭、发光配饰等各类声光应援用品。当前场景内的发声工具主要依靠人力、机械驱动实现气动、电动、压电振动发声，主流发声形式包括空气喇叭、电动扬声器、压电式发声器，其中气动发声装置多依靠压气动力带动膜片、簧片振动发声，产品结构与发声形式较为单一。

2、传统趣味气动发声典型代表为玻璃圪嘣（琉璃咯嘣），其发声原理与本发明突弹跳变激波发声原理相近，玻璃圪嘣制作技艺于2007年列入山西省首批非物质文化遗产名录。但玻璃圪嘣为纯手工玻璃制品，壁厚薄不均、极易破碎，仅依靠人口吹吸驱动，使用寿命极短，使用过程中存在玻璃碎裂割伤、碎渣吸入的安全隐患，无法满足文体应援、玩具品类的安全标准与场景使用要求，仅可作为怀旧小众用品，难以规模化普及应用。

3、现有预弯圆形拱顶金属弹片多应用于电子键盘、电力开关等工业领域，多为小直径、单稳态结构，仅用于储存复位能量，发声音量低、声音短促，不具备文体应援、趣味玩具所需的发声效果。目前，适配文娱体育场景、具备大尺寸、高音量、人耳舒适频段的双稳态金属发声弹片及成套发声装置，行业内缺乏成熟应用案例。基于现有技术短板，市场亟需一种安全耐用、发声效果趣味、适配气压驱动、可多形态组合装配的金属弹片发声装置，以满足多元化应援氛围烘托、趣味玩具的使用需求。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种预弯圆形拱顶金属发声弹片及发声装置，旨在解决现有发声器件存在安全隐患、耐用性差、发声形式单一、适配场景有限，缺乏适配气压驱动、可多形态组合装配的发声结构，难以满足多元化文体应援氛围烘托与趣味玩具使用需求的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种预弯圆形拱顶金属发声弹片，所述发声弹片为一体式冲压成型的浅拱双稳态金属薄片结构，由内至外依次设置圆形拱、波纹柔性铰带和外延带，所述圆形拱、波纹柔性铰带和外延带之间光滑过渡连接为一体；

3、所述圆形拱为凸拱形球壳结构；

4、所述波纹柔性铰带设置于圆形拱外侧，其内侧与圆形拱的横向中心轴相切光滑过渡连接，其外侧与外延带光滑过渡连接；所述波纹柔性铰带为环形波纹齿结构；

5、所述外延带为均匀厚度的环形平面结构，用于连接固定；

6、所述发声弹片初始状态下拱顶朝一侧凸起，在外力驱动下发生突弹跳变，拱顶向另一侧翻转并剧烈振动产生空气激波而发声；外力撤去或反向作用时，弹片复位翻转并再次振动发声。

7、优选地，所述圆形拱为球冠拱或球壳结构。

8、优选地，所述圆形拱的直径d为20mm～200mm，所述发声弹片的整体厚度t为0.1~0.3mm；

9、所述圆形拱的直径d与拱高h的比值为d:h＝1:0.1～0.13。

10、优选地，所述圆形拱的直径d与波纹柔性铰带的宽度w的比值为d:w＝1:0.07～0.19；

11、所述波纹柔性铰带为16～24齿，波纹沟深为0.3mm～0.45mm。

12、优选地，所述发声弹片的材质为弹簧钢65mn或磷青铜，由圆形金属薄片模压预弯成型。

13、优选地，所述发声弹片的基频与圆形拱直径d的平方成反比，与弹片厚度t成正比；圆形拱直径d加倍时基频降为原有的1/4，弹片厚度t加倍时基频加倍，发声频率覆盖范围为150hz～5khz。

14、本发明还提供了一种发声装置，包括上述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，还包括发声腔体壳体、压气动力管和放音喇叭；

15、所述发声腔体壳体的内部设有发声腔体，所述发声腔体壳体的两端分别设有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述压气动力管相连通，所述第二开口与所述放音喇叭相连通；

16、所述发声腔体内设有至少一片所述发声弹片，优选为单片，所述发声弹片位于所述第一开口与所述第二开口之间，并将所述发声腔体分隔为压气腔和共鸣腔，所述压气腔与所述共鸣腔之间呈气密状态；

17、所述压气腔与所述第一开口相连通，所述共鸣腔与所述第二开口相连通。

18、优选地，所述压气动力管上设有动力切换接头，所述动力切换接头包括可互换装配的吹吸管接头和压气捏球接头，用于切换入口吹吸动力与压气捏球动力。

19、优选地，所述发声腔体内装配有至少两片所述发声弹片，各所述发声弹片分别独立固定于所述发声腔体的内壁，各所述发声弹片之间互不接触且呈相向对置方式排布。

20、优选地，所述放音喇叭为内壁光滑无锐角的号角式喇叭，其内孔径为10mm，外孔径为20mm～30mm；所述共鸣腔内发声弹片回弹最远端与号角式喇叭外口之间的距离为35mm～40mm。

21、本发明具有如下有益效果：

22、1、本发明采用大尺寸预弯圆形拱顶金属发声弹片，限定圆形拱直径d为20mm～200mm，整体发声频率覆盖150hz～5khz，完全处于人耳听觉敏感区间内。同时大尺寸结构使发声弹片具备充足的振动辐射面积，有效提升发声响度与音效传播效果，发声音量充足，能够良好适配文娱、体育应援氛围烘托以及趣味益智玩具等多领域应用场景，适配性与实用性极强。

23、2、本发明创新性采用浅拱双稳态一体化结构，发声弹片为圆形拱、波纹柔性铰带和外延带一体式冲压成型结构，结构整体性强、无需复杂加工设备，无需多零部件组装，生产工艺简单、制作成本低、工业化量产难度小。弹片初始拱顶单向凸起，在外力作用下可实现双向突弹跳变翻转，正向、反向翻转均可独立产生振动激波发声，且两次发声的频率、传播方向、发声强度存在差异化，可形成传统发声结构无法实现的节奏式圪嘣间断音效，声音辨识度与趣味性显著提升。同时，增设的波纹柔性铰带可有效降低弹片翻转所需驱动动力，减少驱动能耗、提升结构响应灵敏度；搭配可切换的动力切换接头，可兼容人工吹吸、手动捏球两种驱动模式，操作便捷、适用场景丰富，进一步提升了装置的使用灵活性与适配性。

1.一种预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述发声弹片为一体式冲压成型的浅拱双稳态金属薄片结构，由内至外依次设置圆形拱、波纹柔性铰带和外延带，所述圆形拱、波纹柔性铰带和外延带之间光滑过渡连接为一体；

2.根据权利要求1所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述圆形拱为球冠拱。

3.根据权利要求1或2所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述圆形拱的直径d为20mm～200mm，所述发声弹片的整体厚度t为0.1~0.3mm；

4.根据权利要求1所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述圆形拱的直径d与波纹柔性铰带的宽度w的比值为d:w＝1:0.07～0.19；

5.根据权利要求1所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述发声弹片的材质为弹簧钢65mn或磷青铜，由圆形金属薄片模压预弯成型。

6.根据权利要求1所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：所述发声弹片的基频与圆形拱直径d的平方成反比，与弹片厚度t成正比；圆形拱直径d加倍时基频降为原有的1/4，弹片厚度t加倍时基频加倍，发声频率覆盖范围为150hz～5khz。

7.一种发声装置，包括权利要求1-6任一项所述的预弯圆形拱顶金属发声弹片，其特征在于：还包括发声腔体壳体、压气动力管和放音喇叭；

8.根据权利要求7所述的发声装置，其特征在于：所述压气动力管上设有动力切换接头，所述动力切换接头包括可互换装配的吹吸管接头和压气捏球接头，用于切换入口吹吸动力与压气捏球动力。

9.根据权利要求7所述的发声装置，其特征在于：所述发声腔体内装配有至少两片所述发声弹片，各所述发声弹片分别独立固定于所述发声腔体的内壁，各所述发声弹片之间互不接触且呈相向对置方式排布。

10.根据权利要求7所述的发声装置，其特征在于：所述放音喇叭为内壁光滑无锐角的号角式喇叭，其内孔径为10mm，外孔径为20mm～30mm；所述共鸣腔内发声弹片回弹最远端与号角式喇叭外口之间的距离为35mm～40mm。