专利名称：电声变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容式电声变换器，它具有一个基本上刚性的电极和一个成薄膜形状的柔性电极以及可能有的谐振器件，其中在电极中心区内，薄膜与刚性电极之间的距离要比在边缘区域内的距离小。
这样的变换器例如由WO82/00745A1公开了，其中刚性电极在靠近薄膜的那一侧成凸起形状，由此在薄膜和刚性电极之间获得了作用范围互不相同的距离。刚性电极只被几个钩子固定在绝缘壳体的上部区域内。在钩子之间，空气可以流入成型于固定薄膜后的间隙内，由此可以使麦克风的特性曲线且尤其是方向特性曲线适应于理想值。
另一种具有薄膜和刚性电极的变换器由US4,796,725A公开了。为了能够在超声波范围内工作，薄膜被套到凸电极上并且通过施加带重叠交流电压的直流电压而一方面将其刚好抬离电极，另一方面使其转入相应的高频振荡中。除了由此形成的振荡方式外，薄膜仍然保持与电极相同的距离或者它在中心具有比在薄膜总在此被张紧的边缘略大的间距。
一个结构完全不同的变换器被设计成水听器形式并且由SU1784111A3公开了这种变换器，其中能振荡的电极由圆顶型聚四氟乙烯薄板构成，薄板边缘在刚性电极外自由贴靠在壳体突起上，其顶点在一个螺帽盖上。通过转动，聚四氟乙烯圆顶薄板的高度因弹性变形而改变，从而可以使水听器的反射特性曲线适应于理想值。
本发明所研究的电容式变换器主要由一个刚性电极、一个与刚性电极间隔固定的柔性电极构成，在将变换器用作麦克风时，所述柔性电极被所出现的声波振荡，由此由两个电极形成的电容器的电容就改变了，这通过适当的转换和加强而使变换器更加完备。
此外，柔性电极可以由塑料构成并且涂覆有导电材料(或许是金)，根据电荷加载方式，刚性电极可以由导电的或绝缘的且带涂覆载流子或导电涂层或导电层的材料构成。接触可以通过许多种方式实现，而且这不是本发明的内容。
在这样的变换器中，或是施加外电压(真正的电容原理)，或是把载流子永久涂覆在其中一个电极上(驻极体原理)。可以通过改变电极间距和/或通过改变施加电压(在驻极体原理中，通过改变电荷)来影响变换器的灵敏度。另外，提高电压或刚性电极(在其静止位置上)将导致灵敏度的提高(在被用作麦克风时，它被定义为输出电压与声压之比)。
这样的变换器令人满意地工作并且与其中薄膜带线圈的电动态变换器相比而有许多优点，即由于形成柔性电极的薄膜质量很小，所以它们可以转换很高频的声波。
但是，这些变换器是有缺陷的，其中所述缺陷源于电压或灵敏度的局限性(在可加电荷的驻极体原理中)和遵守电极最小间距，这是因为所述电荷在电极间产生引力，尤其是当薄膜有较大偏移的时候，这可能导致薄膜如此近地靠近刚性电极，即引力超过弹性恢复力，以至薄膜通过一个较小的或较大的区域长期贴靠着刚性电极，由此当然完全不能预料到在其余区域内的震动情况并且不能限定且因而不能利用变换器特性曲线。
由于提高所加电压对变换器特性曲线有很好影响并因而提高了灵敏度或在变换器参数此外相同的情况下增强了输出信号，所以人们竭力谋求，和所加电压一起升高到就象它看起来怎样都是合理的，或者缩小平行电极之间距离，这当然造成明显比使用者所希望的更频繁地出现薄膜固定问题。
这样的变换器且尤其是驻极体麦克风的频率特性曲线受谐振器件及其边缘界限的极大影响。谐振器件平行于这两个电极并且普遍地由一个金属箔构成，所述金属箔明显比薄膜厚并且具有孔以便透过声音并同时施加影响。这个谐振器件被一个环固定在变换器膜盒(变换器壳体)中，所述环的高度同样影响变换器特性曲线。
在探索提高膜盒灵敏度的过程中，我们发现，可以通过以下措施明显提高灵敏度，即在常见的大致成圆形的电极中，使薄膜成锥形或截锥形地变形。这种设计方案出人意料地解决了上述问题。另外，刚性电极可以成平面状或弧形，薄膜可以弹性、部分弹性或塑性地变形。
在本发明的一个设计方案中，在刚性电极中心区内，可以是一体地形成了一个至少大致成圆形的突起，柔性电极就贴靠如粘贴在所述突起上。在驻极体麦克风的情况下，这个中心区最好没有载流子。
在本发明的另一个设计方案中，在谐振器件中心区内，可以是一体地形成了一个对准薄膜的且至少大致成圆形的突起。在这种情况下，薄膜粘附在突起上以确保它没有被吸引向刚性电极并且在反电荷影响下被粘附在那里。
通过把电极集中在薄膜中心区内(中心区)的措施，实际上出人意料地实现了膜盒灵敏度的明显提高，而且没有出现不希望的柔性电极粘附在刚性电极上。令人惊喜地发现了，在低音区内提高了特性曲线，从而与现有技术的变换器相比，变换器线性在低音区内更宽广。
在本发明第一变形实施例中，柔性电极(薄膜)最好被压在突起上，突起最好通过被安装或设置在谐振器件中心的内接头被固定住，所述内接头在谐振器件弹性变形的情况下把柔性电极压在突起上。
以下，结合附图
来详细说明本发明，所述附图由一张图构成，其中该图表示出本发明变换器一个实施例的截面。
在所示实施例中，整体用10表示的且基于电容器原理的电声变换器具有一个壳体5，一个刚性电极8、一个带涂层的且通过垫圈6与刚性电极间隔开的张紧薄膜7借助薄膜环被固定在所述壳体内，其中薄膜起到了对应电极的作用。
在薄膜7的前端，设置了一个谐振器件4，它被一个定位环2固定住并在所示实施例中通过弯卷壳体5的边缘而被固定住。
根据本发明，刚性电极8在其中心区内具有一个大致成圆柱形的突起9，薄膜借助内接头3被压在所述突起上。所述压力来源于谐振器件4的弹性变形，内接头3通过把突起插入谐振器件的中心孔内而被固定在所述谐振器件上。
在这两个电极之间的垫圈6的一般高度约为60μm的情况下，圆柱形突起9具有约20μm的高度，这就足以把膜盒灵敏度提高3dB(分贝)并因而可靠地避免了薄膜7粘附在刚性电极8上。
当根据驻极体原理的电声变换器工作并且此外刚性电极8带电时，圆柱形突起9最好始终不带电，但载流子一直达到突起附近。当薄膜7带电时，靠在突起9上的薄膜区域可以不带电，这是有利的。
从图中可以看到在刚性电极8上的孔，所述孔防止薄膜在气垫上震动，而该图没有画出在谐振器件上的通孔。由于它是属于现有技术的部件，所以继续在说明书描述这个细节看起来是没有必要的。
作为材料，所有根据现有技术地被用于生产基于电容器原理的电声变换器的材料都可以使用，内接头3可以由塑料如ABS(丁腈苯-乙烯共聚物)构成。本发明不影响电极接触并且在这里不需要描述电极接触。
虽然附图所示的尺寸或关系不被视为是按比例画出的，但有利地强调指出了，内接头3具有明显大于突起9的直径(最好是至少大10％，更好地是至少大20％)，其外边缘明显是圆形的(圆形半径最好至少等于1毫米)，这在突起9中是没有意义的。突起9(具有等于电极直径的5％-15％的典型直径)还应该具有成圆柱形或至少类似圆柱形的外表面，以确保薄膜7刚好在径向上在突起9的前端面外地具有离刚性电极8比较大的间距。
本发明不局限于所示实施例，而是可以按照各种方式改变本发明。因此，薄膜7与谐振器件4之间的垫块可以成其它形状(如环形)并通过其它方式如粘接被固定住。薄膜7可以直接粘在突起9上或者与突起焊接(超声波焊)在一起。另外，在远离突起的薄膜侧上可以安装加强片或加强环。通常，电极和谐振器件至少大致成圆形，而对于特殊用途来说，也可以设想出非圆形的形状。
也可以通过相应地设计对准薄膜的刚性电极表面而加强或减弱偏离平行设置电极情况的程度并因而进一步影响变换器特性曲线并使其适应于各种要求。如此使薄膜变形也是可行的，即薄膜至少可以部分地塑性变形，由此可以影响变换器特性曲线。
权利要求
1．一种电容式电声变换器，它具有一个基本上刚性的电极(8)和一个成薄膜(7)形状的柔性电极以及一个可能有的谐振器件(4)，其中在电极(8,7)中心区内，在薄膜(7)和刚性电极(8)之间的距离比在边缘区域内的距离小，其特征在于，薄膜象锥形或截锥形那样变形。
2．如权利要求1所述的变换器，其特征在于，刚性电极(8)在其中心区内具有一个至少大致成圆柱形的突起(9)，薄膜(7)贴靠在该突起上。
3．如权利要求1或2所述的变换器，其特征在于，在谐振器件(4)和薄膜(7)之间设有一个垫块。
4．如权利要求3所述的变换器，其特征在于，垫块成内接头形式，它被固定在谐振器件(4)上。
5．如权利要求1或2所述的变换器，其特征在于，薄膜(7)被固定在如被粘接在突起(9)上。
6．如权利要求6所述的变换器，其特征在于，薄膜(7)在远离突起(9)的那侧上具有一个加强片或一个加强环。
7．如权利要求1所述的变换器，其特征在于，谐振器件(4)在薄膜侧具有一个起垫块作用的增厚部或隆起，薄膜(7)贴靠如粘贴在该增厚部或隆起上。
8．如前述权利要求之一所述的变换器，其特征在于，接受载流子的电极的中心区没有载流子。
9．如前述权利要求之一所述的变换器，其特征在于，与薄膜(7)相反的刚性电极(8)的上表面具有至少一个锥形部。
10．如前述权利要求之一所述的变换器，其特征在于，与薄膜(7)相反的刚性电极(8)的上表面具有至少一个球形部。
11．如前述权利要求之一所述的变换器，其特征在于，薄膜(7)纯粹地弹性变形。
全文摘要
本发明涉及一种电容式电声变换器,它具有一个基本上刚性的电极(8)和一个成薄膜(7)形状的柔性电极以及可能有谐振器件(4),其中在电极(8,7)中心区内,在薄膜(7)和刚性电极(8)之间的距离比在边缘区域内的距离小。本发明的特征是,薄膜象锥形或截锥形那样变形。在一个优选变形方案中,刚性电极(8)在其中心区内具有一个至少大致成圆柱形的突起(9),所述薄膜(7)贴靠在该突起上,例如它通过一个被固定在谐振器件(4)上的内接头(3)被压在该突起上。
文档编号H04R19/00GK1320008SQ0110172
公开日2001年10月31日 申请日期2001年1月23日 优先权日2000年1月27日
发明者理查德·巴尔纳特 申请人:Akg声学有限公司