本发明属于发声装置技术领域，具体涉及一种基于仿生设计的高效发声器。
背景技术：
蝉和蟋蟀是自然界中两种体积较小的昆虫，但是他们的发声强度却很高。蟋蟀的左翅上含有音齿，右翅上有音挫，两翅在交叉扇动时，音齿与音挫往复进行刮擦，促使左翅上的音齿在某一频率附近进行受迫振动，同时该振动能令翅上的一个镜膜结构能产生共振，发出高强度的声音。蝉的鼓室中有依次排列、大小不一的肋状骨，通过肌肉的运动能使这些肋状骨的依次弯曲至v字形并发出声音，并且蝉的气室与鼓室能共同作为共振器，得到更响亮的声音。
声音的产生与传播是与人类生活息息相关的。目前市面上所存在的发声装置大多以基于电磁激励的发声原理，在线圈中通过交变电流实现磁场变化并激励膜的振动。基于这种发声机理的发声装置大都存在着能耗大、功率低的问题。还有一部分发声装置利用压电效应发声。虽然压电陶瓷发声器件结构简单、能量转换效率高、功耗小、成本低，但直接发声时音量较小。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述问题，提供一种结构简单，使用方便，发声效率较高，能够利用蝉与蟋蟀发声原理的高效发声器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于仿生设计的高效发声器，包括基座，以及位于基座上依次相连的电机模块、振动模块和共振模块，电机模块与振动模块通过联轴器相连，振动模块与共振模块之间设有依次连接的上夹板、薄膜和下夹板，下夹板与共振模块相连，上夹板与振动模块相连，电机模块驱动振动模块振动，振动模块再驱动共振模块发声。
优选地，所述电机模块包括直流电机、滑块、丝杠、支撑杆和手轮，直流电机与滑块顶部固连，滑块与基座固连，丝杠和支撑杆穿设于滑块内部，丝杠的端部与手轮相连，手轮在转动过程中驱动丝杠转动，丝杠在转动过程中带动滑块移动。
优选地，所述基座上还设有两个丝杠支架，丝杠支架对称的布置在电机模块的两端，丝杠和支撑杆穿设于丝杠支架。
优选地，所述振动模块包括音挫基座、音挫、音齿、音齿基座和正交平板弹簧，音挫基座的长轴部分与联轴器相连，音挫与音挫基座固连，音齿与音齿基座固连，音齿基座的另一面与正交平板弹簧通过螺栓连接。
优选地，所述音齿呈环状均匀的焊接在音齿基座上。
优选地，所述共振模块包括共振腔颈口、共振腔腔体、共振腔垫块、共振腔底板、共振薄膜和密封圈，共振腔颈口与共振腔腔体固连，共振腔腔体通过共振腔垫块与基座相连，共振腔底板、共振薄膜和密封圈由螺钉依次固定在共振腔腔体上。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种基于仿生设计的高效发声器，利用仿生设计的思想，结合了蟋蟀与蝉两种昆虫的部分发声原理到本装置中，实现了高效的仿生发声。
2、本发明的发声装置采用模块化设计，可以实现快速的装配，也方便后续的改装，通过改变内径不同共振腔腔体与机转速能实现不同频率的发声。
3、本发明不同于电磁式或压电式的发声方法，采取机械振动直接发声，提高了能量转换效率。
4、本发明实现了装置的部分去金属化，采用柔顺的正交平板弹簧，能减小使用过程中材料的冲击作用和摩擦磨损,延长了装置的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种基于仿生设计的高效发声器的结构示意图；
图2是本发明共振腔腔体、共振腔垫块和基座的连接方式示意图；
图3是本发明振动模块的装配图；
图4是本发明正交平板弹簧、薄膜、颈口的连接方式示意图；
图5是本发明正交平板弹簧的结构示意图；
图6是本发明共振模块的装配示意图。
附图标记说明：1、音座；2、电机模块；3、振动模块；4、共振模块；5、直流电机；6、联轴器；11、正交平板弹簧；12、上夹板；13、薄膜；14、下夹板；15、共振腔颈口；16、共振腔腔体；17、共振腔垫块；18、共振腔底板；19、共振薄膜；20、密封圈；21、手轮；22、滑块；23、丝杠；24、支撑杆；25、丝杠支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1到图6所示，本发明提供的一种基于仿生设计的高效发声器，包括基座1，以及位于基座1上依次相连的电机模块2、振动模块3和共振模块4，电机模块2与振动模块3通过联轴器6相连，振动模块3与共振模块4之间设有依次连接的上夹板12、薄膜13和下夹板14，下夹板14与共振模块4相连，上夹板12与振动模块3相连，电机模块2驱动振动模块3振动，振动模块3再驱动共振模块4发声。
电机模块2包括直流电机5、滑块22、丝杠23、支撑杆24和手轮21，直流电机5与滑块22顶部固连，滑块22与基座1固连，丝杠23和支撑杆24穿设于滑块22内部，丝杠23的端部与手轮21相连，手轮21在转动过程中驱动丝杠23转动，丝杠23在转动过程中带动滑块22移动。直流电机5与滑块22通过螺栓可拆卸连接，在实际使用过程中可根据需要更换直流电机5的型号，以更好的满足相关的设计要求。
基座1上还设有两个丝杠支架25，丝杠支架25对称的布置在电机模块2的两端，丝杠支架25与基座1通过螺栓连接。在本实施例中支撑杆24的数量为二，丝杠23与支撑杆24平行布置，丝杠23位于支撑杆24的内部，丝杠23和支撑杆24穿设于丝杠支架25。
振动模块3包括音挫基座7、音挫8、音齿9、音齿基座10和正交平板弹簧11，音挫基座7的长轴部分与联轴器6相连，音挫8与音挫基座7固连。在本实施例中，音挫8的数量为四，音挫8均匀分布在音挫基座7的上面。音齿9与音齿基座10固连，音齿基座10的另一面与正交平板弹簧11通过螺栓连接。音齿9呈环状均匀的焊接在音齿基座10上。
正交平板弹簧11为圆柱体结构，正交平板弹簧11的平面上开设有弹簧槽。
共振模块4包括共振腔颈口15、共振腔腔体16、共振腔垫块17、共振腔底板18、共振薄膜19和密封圈20，共振腔颈口15与共振腔腔体16固连，共振腔腔体16通过共振腔垫块17与基座1相连，共振腔底板18、共振薄膜19和密封圈20由螺钉依次固定在共振腔腔体16上。共振腔颈口15、共振腔底板18和密封圈20为环状柱体结构。
本发明的工作过程和原理如下：
在设备开始工作前，通过旋转手轮21使直流电机5处于合适的水平位置，并根据共振腔的频率调整合适的直流电机5转速。直流电机5的理想位置应该能使音齿9与音挫8处在一个交错的位置，使直流电机5在带动音挫8转动时能刮擦音齿9，并使固定在正交平板弹簧11上的音齿9能够在水平方向上振动并带动整个正交平板弹簧11左右振动。由于受到张紧的薄膜13的中部与正交平板弹簧11相连，正交平板弹簧11的振动也会带动薄膜13振动，并驱动共振模块3发声。共振模块3基于蝉的共振腔的原理，共振腔颈口15的空气在受到薄膜13的振动时，可以看作共振腔颈口15的空气受到压缩，由腔体内的空气提供回复力，形成一个共振腔系统，并使共振腔底部的共振薄膜19剧烈振动，从而发出响声。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。