一种发声结构单元、包含该单元的耳机及驱动发声方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发声装置技术领域，尤其涉及一种发声结构单元、包含该发声结构单元的耳机以及驱动发声方法。
【背景技术】
[0002]耳机是一种电-力-声电声转换器，多用于手机、随身听等设备，耳机一般与媒体播放器分离，利用一个插头链接。耳机具有便携性的优点，可以在不影响旁人的情况下独自聆听音响。亦可隔开周围环境的声响，对在录音室或噪音环境下工作的人很有帮助。
[0003]按照电声转换方式分类，耳机可分为动圈、静电、动铁等。
[0004]动圈耳机的音圈处于永磁场中并与振膜连接，音圈在信号电流驱动下带动振膜发声。
[0005]动铁耳机利用电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁时使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动发声。
[0006]由于动铁耳机与动圈耳机的结构不同，与动圈耳机相比，动铁耳机尺寸更小，对音乐的动态表现、瞬间细节表现、声音密度上远胜于动圈耳机。同时，动铁耳机的频响曲线更加稳定。动圈耳机在不同的温度、湿度以及使用过程中，频响曲线会出现一些可闻的变化。而动铁则表现出良好的稳定性，使声音素质更加稳定可靠，不易改变。一个很重要的原因是，动铁单元几乎都是由金属材料制造，通过高精密的模具成形的，动圈单元的振动膜片一般是通过胶水与线圈相结合的，此工艺增加了不同个体的差异，所以动铁对比动圈的单元电声性能要稳定许多。传统上，动铁单元中的振膜为单一层的硬质膜片，硬质膜片的谐振频率较高，能产生较好的高频效果，但是中低频效果不理想。
[0007]压电陶瓷主要应用于扬声器领域，大多数压电扬声器利用压电材料受到电场作用发声形变的原理，将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中，使其发声位移，从而产生逆电压效应，最后驱动金属振膜发声。压电与使用动圈、动铁耳机相比有如下优势:
[0008]1.压电扬声器不需要磁铁，从而也不会存在任何的磁场对周围的电路产生干扰和影响，也不会从周围空间吸纳尘粒；
[0009]2.压电扬声器功耗低，电声转换效率高；
[0010]3.压电扬声器可以使用薄型设计，尺寸及外观更具优势。
[0011 ]同时，压电扬声器也存在一些缺点。传统的压电扬声器由于结构设计所产生的声压频响曲线在中频带一般有较剧烈的起伏，从而造成谐波失真高、音质差。
【发明内容】
[0012]本发明的一个目的，在于提出一种结构简单、紧凑、音质佳且电声转换效率高的发声结构单元。
[0013]本发明的再一个目的，在于提出一种频宽、音色、失真等性能方便调整的发声结构单元。
[0014]本发明的另一个目的，在于提出一种结构简单、紧凑、音质佳且电声转换效率高的驱动发声方法。
[0015]本发明的又一个目的，在于提出一种频宽、音色、失真等性能方便调整的驱动发声方法。
[0016]本发明的还一个目的，在于提出一种结构简单、紧凑、音质佳且电声转换效率高的耳机。
[0017]为达上述的至少一个目的，一方面，本发明采用以下技术方案:
[0018]一种发声结构单元，包括分开设置的以下部件:
[0019]振膜；以及
[0020]压电陶瓷，用于在驱动电路的驱动信号激励下产生机械形变，进而带动所述振膜振动发声；
[0021]所述振膜(3)在所述压电陶瓷(I)的带动下发声。
[0022]优选的，所述压电陶瓷通过连接件与所述振膜连接。
[0023]优选的，还包括壳体，所述振膜和所述压电陶瓷均设置于壳体内；
[0024]所述压电陶瓷呈一端与所述壳体固定的悬臂结构，或者，所述压电陶瓷相对的两端均与所述壳体固定，或者，所述压电陶瓷通过支架支撑于所述壳体内；
[0025]优选的，所述振膜直接粘接于所述壳体上;或者，
[0026]所述壳体内设置有压环，所述振膜粘接于所述压环上。
[0027]优选的，所述连接件设置于所述压电陶瓷的自由端部或所述压电陶瓷与所述振膜相对的两面之间。
[0028]优选的，所述振膜上设置有补强板；
[0029]优选的，所述压电陶瓷呈一端与所述壳体固定的悬臂结构，所述连接件的一端连接所述振膜或所述补强板，另一端设置有凹槽，所述压电陶瓷的自由端插入所述凹槽中；
[0030]优选的，所述连接件包括第一导向套和第二导向套，所述压电陶瓷穿设于所述第一导向套中，所述第一导向套的侧壁上设置有连接杆，所述连接杆的自由端经所述第二导向套穿出并与所述振膜或所述补强板连接；
[0031]优选的，所述振膜为金属材料、高分子材料或纤维树脂类复合材料；
[0032]优选的，所述补强板为金属材料、高分子材料或纤维树脂类复合材料。
[0033]优选的，所述支架包括固定设置于所述壳体内的转轴以及可转动的套设于所述转轴上的固定块，所述压电陶瓷穿设于所述固定块中；
[0034]优选的，所述压电陶瓷的一端穿设于所述固定块中，另一端上设置有配重块。
[0035]优选的，所述振膜的至少一侧设置有折环；
[0036]优选的，所述振膜上不同位置的所述折环的宽度相同或不同。
[0037]优选的，所述壳体上靠近所述振膜的一侧设置有出声孔；
[0038]优选的，所述出声孔与所述振膜的中心位置对应，或者与所述振膜的折环位置对应。
[0039]优选的，所述壳体上靠近所述压电陶瓷的一侧开设有通孔；
[0040]优选的，所述通孔处设置有网状结构。
[0041 ]又一个方面，本发明采用如下技术方案:
[0042]一种驱动发声的方法，其中，
[0043]提供振膜以及压电陶瓷，两者分开设置；
[0044]提供驱动信号，驱动压电陶瓷产生机械形变；
[0045]振膜在压电陶瓷的带动下发声。
[0046]优选的，所述振膜以及压电陶瓷之间通过连接件连接或者耦合。
[0047]另一方面，本发明采用以下技术方案:
[0048]一种耳机，包括耳机外壳，所述耳机外壳内设置有如上所述的发声结构单元。
[0049]本发明的有益效果为:
[0050]本发明提供的发声结构单元将动铁耳机的传动结构与压电陶瓷的材料相结合，保留各自的优势并规避各自的不足，结构简单、紧凑，将振膜和压电陶瓷分开设置，电声转换效率高、音质佳，且为调节振膜的振动模态、优化音质提供了设计空间。
[0051]本发明提供的驱动发声方法通过压电陶瓷带动与其分开设置的振膜发声，结构简单、紧凑，电声转换效率高、音质佳，且为调节振膜的振动模态、优化音质提供了设计空间。
[0052]本发明提供的耳机由于采用了上述的发声结构单元，结构简单、紧凑、音质佳且电声转换效率高，具有很高的市场竞争力以及广阔的市场空间。
【附图说明】
[0053]图1是本发明具体实施例提供的发声结构单元的剖视图之一；
[0054]图2是本发明具体实施例提供的发声结构单元的剖视图之二；
[0055]图3是本发明具体实施例提供的发声结构单元的剖视图之三；
[0056]图4是本发明具体实施例提供的发声结构单元的剖视图之四；
[0057]图5是本发明具体实施例提供的振膜、补强板及压环配合结构示意图之一；
[0058]图6是本发明具体实施例提供的振膜、补强板及压环配合结构示意图之二；
[0059]图7至9是本发明具体实施例提供的发声结构单元灵敏度曲线特性仿真结果图；
[0060]图10是本发明具体实施例提供的发声结构单元应用于耳机的结构示意图。
[0061]图中，1、压电陶瓷；2、连接件；21、第一导向套；22、第二导向套；23、连接杆;3、振膜;31、折环;4、补强板;5、压环;6、前壳;61、出声孔;7、后壳;71、通孔;8、防尘网；91、转轴；92、固定块;93、转动轴承;10、配重;11、耳机外壳;111、耳机出声孔。
【具体实施方式】
[0062]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0063]实施例一:
[0064]本实施例提供了一种发声结构单元，其包括分开设置的振膜和压电陶瓷，压电陶瓷在驱动电路的驱动信号激励下产生机械形变，进而带动振膜振动发声。
[0065]本实施例提供的发声结构单元将动铁耳机的传动结构与压电陶瓷的材料相结合，保留各自的优势并规避各自的不足，结构简单、紧凑，将振膜和压电陶瓷分开设置，电声转换效率高、音质佳，且为调节振膜的振动模态、优化音质提供了设计空间。
[0066]下面结合【附图说明】发声结构单元的具体结构。
[0067]图1示出一种结构形式的发声结构单元，其包括壳体以及设置于壳体内的振膜3和压电陶瓷I。
[0068]壳体米用两半部分对接的结构，包括对接在一起的前壳6和后壳7，前壳6为发声结构单元的结构框架，振膜3和压电陶瓷I均设置在前壳6内。前壳6上开设有出声孔61，振膜3设置于靠近所述出声孔61的一侧，S卩，振膜3位于出声孔61与压电陶瓷I之间。前壳6与后壳7的连接方式不限，例如，可通过胶水粘接，或者通过超声波将后壳7焊接在前壳6上。
[0069 ]前壳6内设置有压环5，振膜3粘接于压环5上，压环5可以设置在振膜3的一侧，也可以在振膜3的两侧都压环5设置。压环5与振膜3形成的组件再整体粘接在前壳6上。当然，也可以不设置压环5，直接将振膜3固定在前壳6上，例如将振膜3粘接在前壳6上，可进一步简化结构。
[0070]振膜3上设置有补强板4，补强板4的形状不限，可以为平板、拱顶或者为带花纹的拱顶等形状。补强板4设置于振膜3上靠近出声孔61的一侧。振膜3和补强板4可采用包括镍铁合金、铝合金、钛合金、不锈钢、金属电镀材料等在内的金属材料，或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN)、聚醚酮纤维(PEEK)等在内高分子材料，亦或是FR4玻璃纤维增强型环氧树脂等纤维树脂类复合材料。振膜3、补强板4以及压环5的外轮廓可依据产品外形进行设置，例如设置为矩形、圆形、椭圆形、跑道形以及其他异形形状等等。
[0071]压电陶瓷I可以呈一端与壳体固定的悬臂结构，例如如图1中所示，压电陶瓷I的一端固定于前壳6上并夹置于前壳6与后壳7之间，自由端通过连接件2与振膜3连接或者耦合。具体的，连接件2的一端与振膜3连接，例如与振膜3通过胶水粘接，连接件2的另一端设置有凹槽，压电陶瓷I的自由端插入凹槽中，