[發明專利]基于壓電懸臂梁的壓電揚聲器

有效

• 申請號: 201110296497.2
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102395092A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 褚祥誠;王林
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04R17/10
• 分類號: H04R17/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于壓電技術應用領域，特別涉及一種基于壓電懸臂梁的壓電揚聲器。

背景技術

壓電揚聲器較傳統的動圈式揚聲器具有小、薄、輕、無磁場干擾、功耗低等特點，在當今器件薄型化、小型化的趨勢下，在平板電視、平板顯示器、超薄型筆記本電腦、便攜式多媒體播放器等領域應用廣泛，具有極其光明的前景與未來。

目前大多數壓電揚聲器振動發聲部分的基本原理為：將壓電陶瓷片粘結在振動片上，在陶瓷片上通入音頻激勵電壓，由于逆壓電效應，壓電陶瓷片帶動振動片產生彎曲振動，從而推動周圍空氣，實現揚聲的目的。

相比于傳統揚聲器的具有一定的優勢，同時普通壓電揚聲器也存在一些缺點，其主要表現為低音性能差、聲輸出頻響不平穩、聲壓低。這是由于：普通揚聲器將楊氏模量高達500GPa量級的壓電陶瓷片與振動片粘結在一起，使得整體結構變形困難，導致諧振頻率較高，低音性能差；壓電陶瓷片對振動片的作用為彎曲力矩，使得揚聲器結構在中頻域模態復雜，聲輸出頻響不平穩，音質差；結構模態復雜的另一個弊端就是振動板各處振動位移無法有效累計，振動片整體振幅較小，并且振動片上不同位置的振動相位有很大的差異，甚至反向，綜合導致聲壓輸出低。

本發明在不損失壓電揚聲器小、薄、輕、無磁場干擾、功耗低等優點，不增加壓電揚聲器成本(多層壓電陶瓷電極總面積)的前提下，通過一種全新的懸臂梁結構，大幅度的解決了上述壓電揚聲器的缺點。實現了一款低頻性能優異、聲輸出頻響平穩、聲壓較同規格尺寸的普通壓電揚聲器有所提升的壓電懸臂梁結構揚聲器。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于壓電懸臂梁的壓電揚聲器，其特征在于，在中層纖維片兩側粘結極化方向相反的上層壓電陶瓷片和下層壓電陶瓷片組成壓電懸臂梁，將所述壓電懸臂梁的一端與外框固定形成固定端，并將電極從固定端引出；所述壓電懸臂梁的活動端通過連接塊與振動片相連，所述振動片通過振膜粘結在所述外框上，該振動片既作為揚聲器周圍空氣推動的主要介質，同時也作為揚聲器的配重，可有效降低揚聲器的第一階諧振頻率，改善低音重放效果。

所述壓電懸臂梁為壓電陶瓷片懸臂結構和纖維片與壓電陶瓷片復合的懸臂結構。

所述上層壓電陶瓷片和下層壓電陶瓷片為單層陶瓷或多層陶瓷結構。

所述上層壓電陶瓷片和下層壓電陶瓷片的極化方向相同及加電場方向相反，或極化方向相反及加電場方向相同。

所述振動片的材料為金屬、塑料、或纖維增強樹脂。

所述振動片與所述外框之間存在間隙，彼此之間通過振膜軟連接，所述的軟連接是指對振動片的運動無約束力。

本發明的有益效果為：根據前期有限元仿真與檢測目前已制備出產品的結果，本發明壓電懸臂梁結構揚聲器具有低頻性能優異，諧振頻率由普通壓電揚聲器的850Hz下降為450Hz；聲輸出頻響平穩，聲壓級頻響曲線在第一諧振頻率到20kHz(人耳聽覺范圍上限截止頻率)范圍內波動很小，未出現聲壓級大幅度下降現象(普通壓電揚聲器在反諧振頻率處聲壓級通常會大幅度下降)；聲壓理論和實測數值較同規格尺寸的普通壓電揚聲器有所提升。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的聲壓級頻響曲線。

圖2為一款與本發明實施例1外形尺寸相同、結構優化過后的普通壓電揚聲器聲壓級頻響曲線。

圖3為一款結構未優化的普通壓電揚聲器(尺寸較本發明實施例1更大)聲壓級頻響曲線；

圖4為本發明實施例1的剖面圖。

圖5為本發明實施例1隱去前腔殼、后腔殼的剖面圖(只顯示剖面)。

圖6為本發明實施例1的爆炸圖；

圖7為本發明實施例1的隱去前腔殼、后腔殼的爆炸圖。

圖8為本發明實施例2隱去后腔殼的俯視圖。

圖9為本發明實施例2的爆炸圖。

圖中標號：

1-中層纖維片；2-上層壓電陶瓷片；3-下層壓電陶瓷片；4-引出電極；5-振動片；6-連接塊；7-振膜；8-外框；9-后腔殼；10-前腔殼。

具體實施方式

本發明提供一種基于壓電懸臂梁的壓電揚聲器，下面結合附圖和實施例對本發明予以說明。

實施例1