电－声转换器和转换器组件的制作方法

专利名称：电－声转换器和转换器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电-声转换器以及包括该转换器的转换器组件，该转换器适于和用不透空气的构件或织物封闭的密封声音端口一起使用。根据本发明的电-声转换器和转换器组件包含第一和第二气流通道，从而给转换器外壳的内腔提供必要的静压补偿。
背景技术：
在现有技术的电-声转换器中，有两个独立的腔，通常称为前、后容积，来自外界的声音被传送到其中之一-或其中产生的声音被传送到外界。通常通过在前容积和后容积之间的开口或孔来提供静压补偿。该孔提供在前和后容积内部之间的气流通道，从而维持可偏转隔膜两侧的静压差基本是零。该开口或气流通道实际直径非常小，从而防止以远高于DC电平的频率而变化的压强在前和后容积之间通过。因此，该开口仅用于内部空间或后容积的压强均衡，而不通过声音端口和外界直接连接。此种类型的转换器在USA4450930中公开了。

发明内容
在转换器的声音端口被不透空气的部件闭塞(block)的应用中，发现独立于声音端口在两个内部空间都提供压强均衡是有利的。
因此，在第一方面，本发明涉及包括转换器外壳的电-声转换器，具有内部空间，并包括-声音端口，适于在内部空间以及外界之间传送声音，-可偏转隔膜，响应接收的声音或适于产生声音，该隔膜将内部空间分为第一和第二独立的腔，以及-第一和第二气流通道，适于促进通过该通道在外界和第一以及第二腔之间的气流传输。
在这方面，提供气流通道用于例如，当转换器经历环境压强的变化时，例如由于它的海拔高度变化(在电梯、飞机等上移动)，希望腔的空气压强均衡。然而，通常不希望从内部泄漏任何声音到外部或从外部通过第一和第二气流通道泄漏任何声音到隔膜。这样的一个理由可从以下情形看出，当转换器用于诸如助听器的通信装置中时，来自转换器外壳内部的泄漏的声压会导致到该通信装置麦克风的干扰反馈信号。
这种类型的气流通道，正如在下面进一步说明的一样，可以具有多种形状和尺寸中的任何一种。
在一个实施例中，第一气流通道促进(facilitate)第一腔和外界之间的气流传输，而第二气流通道促进了第二腔和外界之间的气流传输。
在此情形中，可以通过各个通道的尺寸独立控制流入或流出各个腔的气流。同样，可以相互独立地决定腔的位置，以允许独立控制各个通道的声音特性。可以相对于例如在有关腔内的声压来最佳地确定该位置，从而能够选择最低(可能也基于给定频率范围)的位置。
然而在优选实施例中，第一气流通道促进了第一腔和外界之间的气流传输，第二气流通道促进了第一腔和第二腔之间的气流传输。
这样做的一个理由是，灰尘或碎屑会污染或阻碍到外界开口的孔。即使在转换器制造期间，会执行例如磨光或加工/切削金属或塑料的操作，这会产生灰尘，这样甚至会在转换器离开生产工厂之前就引起问题。在转换器外壳内部提供通道之一会减少这一问题。
在一种情形中，可在外壳内的任意位置提供第二通道，例如是在隔膜内的小孔的形式，诸如直径在3到100μm之间，例如3到30μm，优选地是3到20μm之间的圆孔。
当第一通道在腔和外界之间延伸时，它优选地具有在第一腔内的声压和第一腔向外界开口处的声压之间提供传递功能的尺寸，该传递功能包括具有在自由场条件下测量，低于100Hz，诸如低于50Hz或低于20Hz的截止频率的低通滤波器。自然，其他出口也具有这一特性。
这样，提供了希望的环境压强均衡，同时，阻止或将通过该通道到或来自外部的声音泄漏限制在低于装有该电-声转换器的通信装置工作频率范围的频率范围内。
在当前的连接中，在朝向外界的气流通道开口处的声压通常是在受控环境中确定的，例如在距离该开口的预定距离处。根据本发明，通过将微型麦克风定位在距离开口处的例如1-10cm的距离对接收器或扬声器执行此种类型的测试，其中转换器以及微型麦克风处于仿真自由场条件中，例如在无回声测试室或无回声房间中。通过提供预定电刺激输入信号给可操作地连接到隔膜的马达装置从而激励该隔膜，而在转换器外壳内部产生预定的声压。
在接收器中，可通过闭塞声音端口从而使得声音不能透过来进行测试。然后，在接收器外部提供预定的声压，使用接收器自身确定通过端口进入接收器的声压。
正如希望能对出口的开口选择在腔内部的位置一样，还希望能确定相对于外界的开口的位置。因此，可在外壳第一预定位置提供该声音端口，其中一个或两个气流通道都促进腔和外界之间的气流流动，在外壳相对位置提供该通道。这样，任何存在于或冲击声音端口的声音不会对通道的位置有显著影响。
在此情形中，该相对位置是和声音端口完全相对的，或在和提供声音端口的侧面部分相对的侧面部分上提供通道开口。
在一个实施例中，该转换器进一步包括马达装置，用于响应电信号偏转隔膜，以及用于提供电信号到偏转装置的装置。该马达装置是基于动圈操作或基于动衔铁操作从而提供扬声器或声音发生转换器。用于提供电信号的装置可以包括数字或模拟功率放大器或其他信号产生器。
在另一个实施例中，该转换器进一步包括用于提供对应隔膜偏转的电信号的装置，以及用于接收对应隔膜偏转的电信号的装置。这样，提供了麦克风或声音检测转换器。用于接收电信号的装置可以是放大器和/或用于产生并输出和检测的声音相关的信号的电路。
在优选实施例中，该声音端口基本上不能透过气流。这可以通过用声传输部件覆盖声音端口来获得，该部件例如是顺应性膜，其基本上不能透过气流。通过选择该顺应性膜的适当柔性或可偏转构造(fabric)，基本上可以透明方式让声音通过该部件传输。
该声音传输部件具有碎屑、灰尘、汗或其他液体不能阻塞声音端口或实际进入转换器内部并损害内部包含的灵敏部件的优点。现有技术电-声转换器遇到的问题是，当用不能透过气流的声传输部件闭塞声音端口时，腔之一缺乏压强均衡。现有技术的转换器通常使用声音端口进行静压补偿。然而，由于为两个腔提供气流通道，在根据本发明的转换器中防止这一问题的发生并解决了这一问题。
应当注意到外壳可以包括延伸部分，例如管状物(stub)，便于将转换器连接并定位到较大组件的其他部件，例如包括该转换器的便携式通信装置。对于外壳的腔，声音端口然后能在该管状物远端提供，并在距离远端的声音端口的任意位置提供闭塞或密封部件。实际上，可从腔到管状物的内部空间提供通道之一，从而连接两个腔。
本发明的第二方面涉及包括如上所述的电声转换器以及适于在外界和声音端口之间传输声音的声音传输部件的电声转换器组件，其中用适于传输声音但基本不能透过气流的部件阻塞该声音。
可以因为多种理由提供该声音传输部件，例如传输声音到或传输来自该部件另一部分的声音到声音端口。该部件能够可分离地连接到转换器外壳，并在该连接之前或之后提供有闭塞部件。此外，该部件可包括顺应性膜或隔膜，从而便于转换器相对于该声音端口的更自由的定位。优选地，该部件在闭塞部件和转换器之间是空气密封的。闭塞部件可位于与连接到转换器一端相对的该部件另一端的位置。
在一个特别适于助听器应用的实施例中，闭塞部件包括蜡(wax)阻隔物或蜡过滤器(fliter)。在其他实施例中，闭塞部件是膜或隔膜。可选的材料可以是金属、塑料、聚合物、硅树脂或橡胶。这样的膜是10-100μm薄膜或聚乙烯、特氟隆箔片。
本发明的第三方面涉及包括具有一个或多个侧面部分以及内部空间的转换器外壳的转换器，该转换器包括-响应接收声音或适于产生声音的可偏转隔膜，该隔膜将外壳的内部空间分成第一和第二独立的腔，-适于在第一腔和外界之间传输声音的声音端口，以及-在朝向第一和第二腔之一的第一开口以及朝向外界的第二开口之间延伸的通道，该通道适于促进通过通道在第一和第二腔以及外界之间的气流传输，该通道具有能在第一或第二腔的声压以及该通道第二开口处的声压之间提供传递功能的尺寸，该传递功能具有在自由场条件下测量的截止频率，低于100Hz，例如低于50Hz或低于20Hz。
其中该通道的至少部分在侧面部分延伸，基本上是沿其平面延伸。
侧面部分的平面是与该侧面部分共同延伸的平面。当然，该平面可以是平的，或在任何方向、以任何方式弯曲。
在该连接中，当通道的总轴在该平面内时，通道沿平面延伸。这是为了促使通道具有长度长于侧面部分厚度。
通道的部分在侧面部分内延伸，并可由定义该侧面部分的材料部分限定。
然后，通道的至少一部分具有弯延形状，从而能增加通道的长度而不改变转换器的总尺寸。弯延形状可以是平的弹簧形状或是蛇状/正弦曲线形状。
通道的长度、横截面以及形状限定了它的声学特性。另一种控制通道的声学特性的方法是，沿通道长度方向在通道上提供一个或多个空腔。这样的空腔也能影响声学特性并被用于对通过该通道的声音提供更有效的(高阶)低通滤波。这些空腔通常具有比通道相邻部分大的横截面。
通道和/或空腔的横截面可以是预定的，并可以例如是半圆形或任何特定形状。
可通过在平面上共同延伸的两个部件来限定侧面部分，该通道被限定在两个部件之间。这样，易于提供通道以及通道的横截面，因为可通过在部件之一内提供凹槽来提供通道。实际上，可在另一部件内提供对应(形状和位置)的凸起，从而这两个部件相互协作限定通道横截面。
可用相当的精度来实施冲压、压花或注模处理，从而可将上述方法实际用于提供具有良好限定的横截面的较窄的通道。
同样，为了防止或使得例如灰尘或碎屑难以阻塞通道朝向外界的开口，希望该通道在第二开口处朝向外界时加宽。因此提供转换器朝外的较大的出口开口。
本发明的第四方面涉及包括上述电-声转换器或部件的微型助听器接收器、麦克风或扬声器。
通常，术语微型转换器指的是小型或超小型转换器，例如隔膜平面上的范围小于7.0×5.0mm或低于5.0×4.0mm，例如3.5×3.5mm，或甚至是优选地低于3.0×3.0mm。可选的或附加的，微型转换器包括基于转换器部件的所谓的MEMS，它是整个是转换器部件或至少部分通过应用微机械系统技术制造而成。微型转换器部件可以包括诸如硅或砷化镓半导体材料并结合诸如氮化硅、多晶硅、二氧化硅以及玻璃等的导电和/或绝缘材料。可选地，微型转换器部件可以仅包括导电材料，例如铝、铜等，可选的是和诸如玻璃和/或二氧化硅的绝缘材料结合。
当然，该转换器可被用在诸如移动电话或PDA的大的应用中。
本发明的第五方面涉及电-声转换器，该转换器包括转换器外壳，该外壳具有内部空间，该转换器还包括-适于在内部空间和外界之间传送声音的声音端口，-响应与接收的声音或适于产生声音的可偏转隔膜，以及-适于促进气流通过它在外界和内部空间之间流动的气流通道，其中该气流通道包括通过转换器外壳的开口以及覆盖该开口的多孔部件。
这样，可由多孔部件而非外壳上的开口来限定气流通道的特定声音特性。通常，希望非常小以及良好限定的气流通道，而在此种类型的外壳中难以提供这种通道。
如上所述，气流通道具有在外壳内部声压以及气流通道朝向外界的开口处的声压之间的任何希望的传递功能。该传递功能可以是具有在自由场条件下测量的截止频率的低通滤波器功能，该截止频率低于100Hz，例如低于50Hz，或低于20Hz。
多孔部件可以位于外壳内部或在其外表面上。
优选地，该多孔部件附加到外壳上，例如通过粘接、焊接、锡焊或箝位。通常，外壳上的所有开口都有多孔部件覆盖，从而使得该多孔部件能限定气流通道的声音特性。
通常，多孔材料具有平行延伸或更为随机或不受控制的多个孔或通道。这些孔或通道会促进从部件一个表面到另一个表面的气流传输。这些孔或通道在沿其长度可能具有相同的横截面，或他们的横截面会变化。
在一个实施例中，该多孔部件包括箔片，该箔片包括位于与开口的气流连接中的多个通孔。这些孔可以是平行或方向上垂直于箔片表面(或与其至少成一个角度)。可选地，这些孔还可以是弯延的，并至少部分在箔片平面上延伸。
可以提供任意数目的孔。孔的数目、箔片的厚度(孔的长度)以及孔的尺寸(通常是直径)会影响气流通道的声音特性的限定。
希望该箔片的孔隙度在包括这些孔的容积内是0.05％到3％之间。该容积通常被限定为由很紧密环绕这些孔的边界限定的容积。
在另一个实施例中，多孔部件包括网格(grid)，该网格包括位于与开口的气流连接中的多个通孔。网格通常是孔或开口的一种图案。正如在第一实施例中的一样，这些孔可以是平行或和网格表面成一定角度，或是弯延的。优选地，该网格具有半径在1.8μm到30μm之间的2到50个孔。一个网格具有半径在3.5-21μm的2个孔。另一个网格具有半径为2.9-17.7μm的4个孔。可替换网格具有半径是2.5-14.9μm的8个孔，而另一网格具有半径1.8-11.2μm的25个孔。
第三实施例是多孔部件包括泡沫、网状物(web)或陶瓷的实施例，其中这些泡沫、网状物或陶瓷具有位于与开口的气流连接中的多个通孔。此种类型的材料限定了通过它的多个弯延通道。
如上所述，孔的尺寸、弯延形状、以及孔隙度、厚度都能影响该多孔部件的声音特性。在一个实施例中，该多孔部件孔隙度在0.02％到15％之间，在远离开口方向上的厚度是10μm到300μm之间。
当然，第五方面可以和其他方面组合，从而使用该多孔部件提供特定的出口。


在下面，将参考

本发明的优选实施例，其中图1显示了根据本发明的发声转换器，图2显示了转换器及延伸部件，图3显示了提供出口的第一方式，图4显示了提供出口的第二方式，图5显示了具有锥形开口的出口，图6显示了具有扩大的腔的通道，图7显示了根据本发明的第三实施例，
图8显示了根据本发明的第四实施例，图9显示了根据本发明的第五实施例，图10显示了从上面看的第五实施例，图11显示了根据本发明的第六实施例，图12显示了根据本发明的第七实施例，图13显示了根据本发明的第八实施例，图14显示了根据本发明的第九实施例，图15显示了根据本发明的第十实施例，图16显示了根据本发明的第十一实施例，图17显示了根据本发明的第十二实施例，图18显示了根据本发明的第十三实施例，图19显示了根据本发明的第十四实施例，图20显示了根据本发明的第十五实施例，图21显示了根据本发明的第十六实施例，以及图22显示了根据本发明的第十七实施例。
具体实施例方式
在图1中，显示了具有外壳12、声音端口14、隔膜16以及用于通过传动杆20驱动隔膜(diaphram)16的驱动机构或马达18的移动电枢电-声转换器或接收器10。驱动机构包括驱动连接到传动杆20的电枢(armature)24的激励线圈22。隔膜16将内部空间分成直接连接到声音端口14的第一或前容积(volume)30，以及包括马达18的第二或后容积17。
激励线圈22电连接到可外部访问的终端26上，电信号可被提供到终端26，并随后被变换为相应的声压并通过声音端口14被发射。
隔膜16将外壳的内部空间分成两个腔(chamber)30和32。
用薄的顺应性(compliant)膜(membrane)28封闭或闭塞声音端口14，该膜能透过声音但不能透过气流。
前容积15以及后容积17通过位于标号34和36标识的位置的两个出口或气流通道和外界气压均衡。能够看出腔32通过出口(vent)36通到外部，而腔30通过出口34通到外部。可选地，可在隔膜16上提供出口36，或直接在腔32和围绕部分之间提供出口36。
根据本发明的声音接收装置或麦克风也可以具有用可偏转隔膜隔开的前和后容积。然而，接收器10的驱动机构或马达18则用感测隔膜移动的装置替换。
图2显示了另一个实施例，其延伸部件50被连接到外壳10，且延伸部件50用适于传送声音但防止气流传输的膜或封闭部件52封闭。
在任意一种情况中，出口优选地具有它们自己的距离声音端口14输出尽可能远的朝向外界的口，从而最小化任何声音泄漏或沿该路径的串扰。出口的一个位置是在弹性橡胶悬架或“防护罩(boot)”之下，该悬架或“防护罩”通常用在助听器中，用于将接收器振动与助听器外壳去藕。低于100μm，例如50的有效管直径足以补偿通常遇到的压强变化。
在下面，说明了在转换器外壳内提供出口或气流通道的多种方式。当然，可在转换器内提供一个或多个此种出口或不同的出口，以及仍然提供一个连接前和后容积的出口，从而这些容积能通过单个出口通向转换器的外部。
图3显示了在转换器外壳12内提供气流通道的方法。该气流通道在外壳的侧面部分或侧壁40内提供。该侧面部分包括两个平行的部件42和44，这两个部件相互邻接，在其之间形成在部件42和44以及侧壁40的平面中延伸的通道46。在任意一端，在朝向外壳内部的开口48处气流通道46被连接到外壳内腔，或在开口50处被连接到外界。开口48是通过部件42的孔，开口50是通过部件44的孔。
可以看出通道46具有横截面，其形状由在部件44内形成的凹槽限定，例如通过冲压或压花。还能看出能够获得任意形状的凹槽和通道，例如U形，螺旋形，正弦曲线形通道等。
图4显示了提供气流通道或出口的另一种方式，其中现在用42’表示的部件42不是平面形状。在该实施例中，部件42’形成部件44’的凸起延伸进入其中的凹槽，借此形成具有不同横截面的通道46’。
在这些实施例中，通道46/46’优选地具有0.1mm的直径，长度是6mm。由于声阻和管长度成正比，和管直径的4次幂成反比，增加直径能快速地导致给定声阻的非常长的管。
对于通道的横截面，希望是半圆形形状，原因为它提供了对于最大给定尺寸的最小可能截止频率。
可替换地，还可通过提供已经切掉的平直部件，例如平板、膜等来提供通道46。在第一和第二部件之间提供该平直部件，其中在通道进口和出口处提供孔，借此形成通道。
为了避免胶进入到通道内，通过遮蔽掩模将特氟隆喷雾喷在对应通道46的区域上，从而当将平直部件和第一/第二部件粘在一起时，胶不会粘在通道46内。胶也不会流进通道内，还可以通过例如压缩空气将胶从通道内去除。
可选地，以和上述特氟隆相似的方式通过聚醚聚氨脂薄膜线防止胶进入到通道中。
在一个实施例中，在接收器顶盖内侧使用基本平的板，从而通过制造期间应用的金属绘制处理，利用朝向接收器外侧的板的凹槽形状产生管路(pipe)。因此，通过简单地提供顶盖内侧的该板将提供薄的通道。通过在顶盖的多个表面提供多个板，可以提供更多的这种通道。多个平行的通道更能抗一个或多个单个通道的阻塞。
在图5中，显示了在通道46中在朝向外界的开口处可能希望的加宽形状。这样，灰尘或碎屑难以阻塞开口。通过上述制造方法很容易在通道中提供这样的形状。此外，还希望在侧面部分转角处提供该加宽的开口。
在图6中，显示了气流通道46的侧部横截面视图，包括多个沿着气流通道46或通道的侧面延伸的腔60。通过将这些腔60用作声容(capacitance)影响通道46的声学特性。包含腔60能给通道46提供对经过该通道的声音的更有效的(高阶)低通滤波。
图7显示了从上面、侧面以及前端看的实施例。在该图中，转换器10包括常规的出口嘴14以及膜16。在转换器10顶盖上有孔48，并在孔48处提供箔片45，并且其中具有激光切削或磨光的通道46。该通道从顶盖中的孔48引向出口端的开口50。通道46沿其长度方向由顶盖44封闭。孔48以及通道46的尺寸限定了气流通道的声学特性，该通道用于使转换器10的内部通向外部。
该通道结构的优点在于，当将外部终端焊接到给转换器提供电源和/或提供或接收电信号的导线时，不会阻塞该通道。
图8显示了另一个实施例，其中以和图7相同方式提供的气流通道46是弯延的，从而更长。现在开口50朝向转换器10另一端。
弯延通道46的优点在于开口48可以更大，而不会影响出口特性。此外，较大或较宽的通道46或开口50不易被阻塞和污染。
图9涉及在转换器10的盖上提供塑料盖49的实施例，并覆盖转换器10的盖上的孔48。在盖49上，提供三个并行的通道，外部的用胶填充，从而将盖49固定到转换器10上，并防止气流和声音在除了孔48以及开口50之外的地方进入或离开通道46。
图10显示了图9实施例的3D模型，其中可以看出转换器10具有固定到上面的盖49。还能看见开口50。
该实施例的优点在于，它易于适于现有的转换器以及具有不同的通道46和开口50的不同位置的不同的盖49易于被构造，从而允许气流通道声学特性的较宽范围。在图11中显示了此种类型的盖49’，其中显示了具有复杂设计的出口并适于或满足复杂的声学滤波要求。
图11的盖49具有多个同心空腔51，并在之间具有圆形通道46’。各个通道46’在图左侧具有朝向外周边的开口以及图右侧的朝向内周边/空腔51的开口。通过转换器10盖的开口48位于中间空腔51内。
从孔48或孔隙出来的气流首先进入中间空腔51，通过进入在通道46’右侧的开口经过内部通道46’。然后气流在通道46’内行进，到达左侧，并进入下一个空腔51，它在空腔内行进并到达出口进入下一个通道46’。一直重复，直到气流离开外通道46’并被排出到外面。
这样，气流暴露于多个较窄的通道46’以及多个较宽的空腔51，这些都给该排出提供了与其尺寸紧密联系的声学特性。因此，以此种方式，通过在从(内)孔48到开口50的气流路径上适当的连接较窄和较宽的部件，能获得较大范围的希望声学特性。显示的实施例通过级联声学电感、电容以及电阻提供了四阶低通滤波器，但是也能通过公开的实施例的适当修改构造更高阶或更低阶的低通滤波器。
在图12中，看见类似图9的实施例。然而，在图12中，盖49以及出口嘴部分14作为单片电路提供，并可粘在(或以任何其他适当方式固定)转换器10上，转换器10现在是无出口嘴类型。
图13显示了在转换器10的盖上定位孔48的另一种方式。在该实施例中，在接收器10的喷口14内提供孔48。这样，能使用标准的接收器，当焊接该转换器时不会阻塞孔48。
图14显示了另一种提供转换器10的出口的位置。在该实施例中，通过转换器的后表面提供出口，通常是通过微型基底或PCB25，提供基底或PCB视为了固定外部可操作的焊盘或端子26。
在图14的上面显示部分中，通过转换器壁以及PCB25的孔48由保护网格29覆盖，保护网格不仅降低了孔48的总直径，还防止孔48被耳垢、汗等污染和阻塞。
在图14的下面显示部分中，在PCB25之下提供在转换器壁内的孔48，PCB自身内部或其后部(然后在PCB25和转换器壁之间关闭)具有通道或缝隙27，通道或缝隙27从孔48通向在PCB27侧的开口50。
图15显示了在接收器中提供出口的另一种方式，其中转换器10盖内部有部件56，还有一端开向转换器盖的开口48、另一端开向转换器10内部的气流通道58。自然，该气流通道58在部件56内具有任意形状。
使用图示的部件56具有这样的优点，既无需改变转换器10的外尺寸，且也不易阻塞转换器10。同样，可在多种不同转换器10中应用相同部件56。
在图16中看到另一个实施例，其中在转换器10的盖48内提供气流通道46。通过在盖内部表面提供通道46并用箔片/板60覆盖该通道的一部分从而封闭通道46长度的一部分来提供气流通道46。同样，该通道46一端开向转换器10的内部容积，另一端到孔48，朝向外界。
该实施例的优点在于它不改变转换器外尺寸。然而，可能希望控制箔片/板60的振动特性从而该部件不会干扰转换器10内的声音。
图17显示了位于助听器中的转换器的实施例，例如在ITC或CIC助听器60内的SLA外壳。
该助听器包括用于固定转换器10的空腔65，转换器10具有出口嘴(spout)14以及从转换器内部空间开向外界的开口48。在该空腔65内，外壳60具有由转换器10覆盖的缝隙64，以形成和开口48气流连接的通道66。该缝隙64进一步从空腔65开向助听器60的内部隔室62，该隔室用于容纳电池和/或放大器。转换器60具有通过内部隔室62的气流通道，隔室62反过来通过该缝隙以及在可移动电池隔室附近的开口连接到外部环境。
图18显示了通过具有提供所需出口特性的管的外部部件66来提供出口的实施例。该管例如可以是中空的针，例如长度6mm，直径0.1mm。该管66可以附加到或和转换器10内的任意开口结合，例如图12中所见的盖，并在图14所见的PCB中提供的开口或在出口嘴内提供的开口。
图19显示了一种不同类型的实施例，其中盖中的开口48由箔片68覆盖，在箔片中提供比孔48小得多的孔。和转换器10较厚的壁相比，在箔片中更容易提供非常小的孔(见下文)。在箔片中钻非常小的孔可以例如使用激光来进行。当然，由于其上的声压，箔片68会振动，但因为孔48自身做的较小，该振动会被保持在可接受的水平。
图20显示了在其盖上以网格或适当图案70提供多个孔的转换器10。孔的数目限定了可流经的空气或气体的量，孔的尺寸限定了该出口的声学特性。
图21显示了用粘在转换器盖上的箔片或多孔层72覆盖转换器10盖中的孔48的实施例，从而使得通过孔48排出的空气通过层72。以此种方式，层72的孔隙度确定了出口特性，和孔8的直径或尺寸无关。这在下面说明。
图22显示了更复杂的实施例，其中转换器10的盖的整个部分12’都用多孔材料制成，因此由于其自身不再需要在盖中有实际的孔，也能促进气流流动。同样，该材料的孔隙度(以及厚度、体积、区域等)能够确定出口以及声学特性。多孔材料包括陶瓷或诸如METAPOR的可透过空气的多微孔铝。
附件1在该附件中，给出确定具有非常小直径的管的声阻抗的公式Ra=8η·lπ·a4---(Ωa)]]>Ma=43·ρ·lπ·a2---[kg/m4]]]>注意，因子4/3是由于长的细管中抛物线流曲线(profile)引起的。
管的声阻抗是Za＝Ra+jω·Ma对于低频，电阻项是主要的。转折(corner)频率是f0=12π·RaMa=12π·8η·lπ·a4·3π·a24ρ·l=3ηπ·ρ·a2]]>其中η＝18.6·10-6Pa.s(空气粘度系数@293K，105Pa)ρ＝1.29kg/m3(空气质量密度@293K)附件2在该附件中，说明了怎样确定诸如网格、泡沫等的多孔材料的出口特性。
本附件说明了代表性产品的计算。具有其他孔隙尺寸、壁厚度等或具有诸如高截止频率的不同要求的其他产品当然应当使用其它参数计算。
所需压力补偿诸如温度改变的外部影响会使得接收器内的压强(pressure)过高或过低。接收器内腔和外部环境之间的这种压差异会使失真增加，因此需要通过气流通道或出口补偿。
在某些情形中，环境压强会快速增加或降低。这例如当某人在非常高的建筑物的电梯内并从底层上到顶层时会出现。而当乘飞机旅行并在飞机起、降时也会出现。在所有这些例子中，希望在某段时间内补偿这种环境压强的变化。
例如，最大增加10％压强(pressure)，在10秒内消散10％。
孔的最小尺寸例如最大增加10％压强，在10秒内消散10％。
→就像RC网络放电一样Pc(t)＝(Pressure_difference)*e^(-t/RC)，其中V＝压差，R＝声阻，C＝声顺(acoustic compliance)在10秒钟到达10％→Pc(10)＜＝0.1*Pc(0)→(Pressure_difference)*e^(-10/RC)＜＝0.1*(Pressure_difference)→e^(-10/RC)＜＝0.1＝e^-2.30
→-10/RC＜＝-2.30→RC＜＝10/2.30C是给定的前容积以及直至能通过声音但不能透过空气的阻隔物(barrier)的管形材料的组合容积的声顺。
前容积大约7.82e-9[m3](如Sonion Netherlands BV制造的Sonion 2300系列接收器中的)管形材料10mm(长度)×1.4mm(内径)＝10e-3*3.14*(1.4e-3/2)^2＝15.4e-9[m3]声顺C＝V/(ρ_air*c_air^2)，ρ_air＝1.2kg/m3(空气密度)，c_air＝344m/s(空气中声速)->C＝(7.82e-9+15.4e-9)/(1.2*344^2)＝1.64e-13[m5/N]因此阻抗必须小于R＜(10/2.30)/C＝435/1.64e-13＝2.66e13[Ns/m5]因此，能够计算孔的直径(假定通道具有等于接收器盖厚度的长度以及等于整个直径的宽度)。
r_a＝(8*μ_air*L)/(n*R^4)，r_a＝声阻，R＝通道半径，L＝通道长度，μ_air＝1.81e-5(空气粘度)因此，R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*r_a)]^(1/4)＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*2.66e13)]^(1/4)＝4.2[μm]因此孔的直径应当至少8.4[μm]，从而在10[s]到10[10％]内消散压强的10％变化。
低声学影响孔的最大直径我们希望出口对高频的影响越小越好，通常接收器运行在这些高频。从仿真中显示出，盖中的50[μm]的孔对高频具有显著影响。这是声阻抗r_a＝(8*u_alr*L)/(n*R^4)＝(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*(50e-6/2)^4)＝21.24e9[Ns/m5]接收器中的孔大约0.3[mml直径，并用多孔材料覆盖。因为我们希望有效孔不大于50[μm]直径，这需要孔隙度●孔＝nR^2＝3.14*(0.3e-3/2)^2＝70.6e-9[m2]●有效的、希望的＝nR^2＝3.14*(50e-6/2)^2＝1.96e-9[m2]●孔隙度＜1.96e-9/70.6e-9＝2.77％这当然取决于盖中的孔的尺寸。对于0.2[mm]的孔，这会是孔隙度＜1.96e-9/3.14*(0.2e-3/2)^2＝6.25％一般公式是孔隙度＝1.96e-9/(3.14*孔半径^2)这得到了对于直径大于0.1[mm]的孔，孔隙度低于25％。
盖中的更小的孔会需要较高孔隙度，但难以制成。
由于有效孔直径在直径上低于50[μm]，多孔材料的孔隙尺寸应当显著低于该值，通常＜5[μm]。
多孔材料的厚度会小于2[mm]，从而保证接收器直径足够小。注意到多孔材料的厚度和孔隙尺寸限定了孔隙度。
提供多孔或小孔的不同方式的要求盖内仅有一个孔为了获得具有希望规格的出口(在某个时间内的压强补偿，以及对接收器正常操作没有声学影响)，优选地在盖中存在大于8[μm]并低于50[μm]的孔。因此假定该孔厚度180[μm]。
多孔薄片使用多孔材料，这意味着(对于接收器盖中的0.3[mm]的孔)Aeff，min＝3.14*(8e-6/2)^2＝5.03e-11[m2]Aeff，max＝3.14*(50e-6/2)^2＝1.96e-9[m2]Aeff，holeincover＝3.14*(0.3e-3/2)^2＝70.6e-9[m2]因此对于多孔Porous_mln＝5.03e-11/70.6e-9＝0.07％Porous_max＝1.96e-9/70.6e-9＝2.77％这些值都依赖于盖中的孔直径。
已经给出了最大孔隙尺寸，它应当低于50[μm]。
难以给出最小孔隙尺寸，孔隙度下限至少对于该给定孔隙尺寸是能实现的。
因此，当由具有上述孔隙度的薄片进一步限制(例如在图21中的)时，在实际转换器的表面提供大孔。
网格如果在具有多个孔的盖内产生网格n个孔r_a＝r_a_single/n，r_a_single＝单个孔的声阻，r_a＝多个孔的组合声阻r_a＝(8*μ_air*L)/(n*n*R^4)，n＝孔数目r_a＜2.66e13(来自3)r_a＞21.24e9(来自4)则孔的半径应当是最小的R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*r_a*n)]^(1/4)＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*2.66e13*n)]^(1/4)最大R＝[(8*1.81e-5*0.18e-3)/(3.14*21.24e9*n)]^(1/4)对于2个孔，R最小3.5[μm]，最大21.0[μm]对于4个孔，R最小2.97[μm]，最大17.7[μm]对于8个孔，R最小2.5[μm]，最大14.9[μm]对于25个孔，R最小1.8[μm]，最大11.2[μm]R限定了各个孔的半径，不是直径。
泡沫涉及网格的计算也可用于泡沫，因为泡沫的整体孔隙度对应具有确定孔隙尺寸的通道的数目。泡沫中的这些通道可能弯延并相互作用，但不会显著影响空气的通过，也不会影响出口的声学特性。
权利要求
1.一种电-声转换器，包括具有内部空间的转换器外壳，并包括适于在内部空间和外界之间传送声音的声音端口，响应于接收的声音或适于产生声音的可偏转隔膜，该隔膜将内部空间分成第一和第二独立的腔，以及第一和第二气流通道，适于促进外界和第一以及第二腔之间的气流传输。
2.根据权利要求1所述的转换器，其中第一气流通道促进第一腔和外界之间的气流传输，以及第二气流通道促进第二腔和外界之间的气流传输。
3.根据权利要求1所述的转换器，其中第一气流通道促进第一腔和外界之间的气流传输，第二气流通道促进第一腔和第二腔之间的气流传输。
4.根据权利要求1所述的转换器，其中第一气流通道具有在第一腔内的声压和第一通道朝向外界开口处的声压之间提供传递功能的尺寸，该传递功能包括在自由场条件下测量的截止频率低于100Hz的低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的转换器，其中在外壳的第一预定位置提供声音端口，以及气流通道之一或两个都适于促进腔和外界之间的气流流动，在外壳相对位置提供该通道。
6.根据权利要求1所述的转换器，进一步包括响应电信号偏转隔膜的装置，以及提供电信号给偏转装置的装置。
7.根据权利要求1所述的转换器，进一步包括提供对应隔膜偏转的电信号的装置，以及用于接收对应隔膜偏转的电信号的装置。
8.根据权利要求1所述的转换器，其中该声音端口基本上不透过气流。
9.一种转换器组件，包括根据权利要求1所述的电声转换器，以及适于在外界和声音端口之间传输声音的声音传输部件，其中该声音传输部件用适于传输声音但基本上不透过气流的部件闭塞。
10.根据权利要求9所述的部件，其中闭塞部件包括蜡阻隔物。
11.一种包括具有一个或多个侧面部分以及内部空间的转换器外壳的电-声转换器，该转换器包括响应于接收的声音或适于产生声音的可偏转隔膜，该隔膜将内部空间分成第一和第二独立的腔，声音端口，适于在第一腔和外界之间传送声音，以及在朝向第一和第二腔之一的第一开口以及朝向外界的第二开口之间延伸的通道，该通道适于促进第一或第二腔和外界之间的气流流动，该通道具有能在第一或第二腔的声压以及通道第二开口处的声压之间提供传递功能的尺寸，该传递功能包括在自由场条件下测量的截止频率低于100Hz的低通滤波器，其中该通道的至少部分在侧面部分内并沿其平面延伸。
12.根据权利要求11所述的转换器，其中该通道的指少部分具有弯延的形状。
13.根据权利要求11所述的转换器，其中该通道在第二开口朝向外界加宽。
14.根据权利要求11所述的转换器，其中该通道的至少部分包括一个或多个空腔。
15.根据权利要求11所述的转换器，其中该通道的至少部分具有预定的横截面。
16.根据权利要求11所述的转换器，其中由在该平面内共同延伸的两个部件限定该侧面部分，该通道被限定在两个部件之间。
17.一种微型助听器接收器、麦克风或扬声器，包括根据权利要求1所述的电-声转换器。
18.一种包括具有内部空间的转换器外壳的电-声转换器，包括适于在内部空间和外界之间传送声音的声音端口，响应于接收的声音或适于产生声音的可偏转隔膜，以及适于促进外界和内部空间之间的气流传输的气流通道，其中该气流通道包括通过转换器外壳的开口以及覆盖该开口的多孔部件。
19.根据权利要求18所述的转换器，其中该多孔部件包括箔片，该箔片包括位于与开口的气流连接中的多个通孔。
20.根据权利要求19所述的转换器，其中在包括所述孔的容积中该箔片的孔隙度在0.05％到3％之间。
21.根据权利要求18所述的转换器，其中多孔部件包括网格，该网格包括位于与开口的气流连接中的多个通孔。
22.根据权利要求21所述的转换器，其中该网格包括每个半径在1.8μm到30μm之间的2到50个孔。
23.根据权利要求18所述的转换器，其中多孔部件包括泡沫、网状物或陶瓷，它们包括位于与开口的气流连接中的多个通孔。
24.根据权利要求23所述的转换器，其中多孔部件的孔隙度在0.02％到15％之间，在远离开口方向上的厚度在10μm到300μm之间。
25.一种微型助听器接收器、麦克风或扬声器，包括根据权利要求11所述的电-声转换器。
26.一种微型助听器接收器、麦克风或扬声器，包括根据权利要求9所述的部件。
全文摘要
一种电－声转换器，包括用于平衡其中两个腔内的压强的DC大气压强均衡出口。转换器的声音端口用防止气流通过的传声部件密封。该转换器还有在侧面部分平面内延伸的单个出口，该出口具有限定其声学特性的弯延的路径，或可以包括锥形部分或空腔。
文档编号H04R1/22GK1856180SQ20051012178
公开日2006年11月1日 申请日期2005年11月1日 优先权日2004年11月1日
发明者阿尔特·Z·范哈尔特恩, 尼尔斯·贝克曼 申请人:桑尼奥荷兰有限公司