专利名称：一种超弹性合金振膜扬声器的制作方法
技术领域：
本发明是一种扬声器，特别是是一种通过张紧装置使超弹性合金薄膜处于一定的应力-应变状态的超弹性铜基合金振膜扬声器，本发明用该被张紧的薄膜作为振膜，并使该振膜受激励装置策动而产生声波，属于依靠张力作回复力使振膜振动产生声音的创新技术。
背景技术：
目前广泛应用的扬声器的振膜或音膜都工作在薄板振动模态，理论上薄板振动存 在振动模态复杂，频响不均匀的缺陷。这类扬声器受振膜的板振动特性限制，声压频响曲线起伏大、不能有效播放音频范围的语音、音质不高。此外，现有扬声器的振膜或音膜都没有张紧，依靠振膜或音膜的弹性力作回复力使振膜振动产生声音，从振动发声原理上看，它们的振动是板振动。板振动泛音频率不与基频成整数倍关系，并且板是频散介质。因此不能有效产生音频内的声音，另外，板振动型扬声器失真大，目前锥形纸盘扬声器的策动力方向与音源振膜运动方向不一致，电声转换效率低。如锥形纸盘扬声器的电声转换效率一般不到10%，通常需要低、中、高频的扬声器配合才能较好地产生音频内的声音；平板扬声器也存在类似的问题。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种发首功率、频率响应等性能优良的超弹性合金振膜扬声器。本发明采用适当的激励装置策动张紧的超弹性合金振膜，可以根据需要制造不同厚度，既可以满足低功耗消费类电子装置的新型放音元件的要求，也可以满足大功率电声装置等的需要。本发明的技术方案是本发明的超弹性铜基合金振膜扬声器，包括有超弹性合金薄膜、张紧装置、激励装置，其中超弹性合金薄膜固定于张紧装置上，激励装置置于超弹性合金薄膜的一侧。上述超弹性合金薄膜与张紧装置之间通过机械结构固定。上述超弹性合金薄膜与张紧装置之间设有电气绝缘件。本发明采用超弹性合金薄膜作为振膜，并用张紧装置张紧的结构，本发明超弹性合金薄膜超采用超弹性铜基合金薄膜，超弹性铜基合金在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时这种应变可自动恢复，且超弹性铜基合金是目前较容易制造的一种超弹性合金，其最终产品有丝、带、薄膜等品种。对超弹性合金薄膜预先张紧使其处于一定的应力-应变状态，这种薄膜可构成满足理想物理薄膜要求的振膜，其振动方程为二阶波动方程，可以产生简谐振动。用张紧的超弹性合金薄膜作为扬声器振膜，可以制造成声压级-频率曲线平滑、失真小和电声转换效率高等性能优良的新型扬声器。本发明超弹性合金振膜扬声器可以产生从低频50Hz到高频50kHz带宽的声音，在该带宽范围内的声压级-频率曲线平滑，音质和谐悦耳，策动力方向与薄膜振动方向一致，电声转换效率高。本发明是一种设计巧妙，结构简单，性能优良，方便实用的超弹性合金振膜扬声器。
图1为本发明的结构示意图2为图1中的A-A剖视图3为图1中的B-B剖视图4为超弹性铜基合金应力-应变关系示意图。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的超弹性合金振膜扬声器，包括有超弹性合金薄膜1、张紧装置2、激励装置3，其中超弹性合金薄膜I固定于张紧装置2上，激励装置3置于超弹性合金薄膜I的一侧。激励装置策动被张紧的超弹性合金薄膜振动而产生声波。本发明超弹性合金振膜扬声器可以产生从低频50Hz到高频50kHz带宽的声音，在该带宽范围内的声压级-频率曲线平滑，音质和谐悦耳，策动力方向与薄膜振动方向一致，电声转换效率高。此外，本发明的结构简单。本发明超弹性合金薄膜I采用超弹性铜基合金薄膜，另外，本发明也可以采用其他具有超弹性特性的材料做成的薄膜。上述超弹性合金薄膜I的厚度为O. 03mm至O. 08mm,或根据要求采用不同的厚度。本实施例中，超弹性合金薄膜I的厚度为O. 05mm。上述超弹性合金薄膜I的形状是圆形，或正方形，或长方形或其他形状，可以根据扬声器的声场设计要求确定。扬声器一般工作在常温下，超弹性合金需要常温下具有超弹性特性。本实施例中，超弹性合金薄膜I的形状是正方形。上述超弹性合金薄膜I与张紧装置2之间通过机械结构固定，另外，上述超弹性合金薄膜I与张紧装置2之间设有电气绝缘件，以免电势差改变超弹性合金薄膜的物理力学性能。超弹性合金薄膜I与张紧装置2固定后，薄膜边沿要求满足声学的固定边界条件。超弹性合金应选择合适的机械物理性能，以降低张紧力和减小张紧装置的结构大小。超弹性合金在上述要求的一定的应力-应变状态下，降低了弹性对薄膜振动的影响。上述激励装置3采用压电陶瓷，或电激励器或磁激励器，或电磁激励器。上述激励装置3可以是单层压电陶瓷，或多层压电陶瓷。本实施例中，激励装置3采用单层压电陶瓷。本实施例中，上述激励装置3与超弹性合金薄膜I通过粘结方式连接。上述激励装置3设置有一个，激励装置3设置在超弹性合金薄膜I的几何中心位置，使激振力均匀分布，另外，分布区域大小经过实验确定。或上述激励装置3设置有若干个，若干个激励装置3根据声场设计要求适当分布在超弹性合金薄膜I上。激励装置3的安装位置经过实验确定，基于稳定超弹性合金薄膜的物理力学性能考虑，超弹性合金薄膜与张紧装置之间设有电气绝缘件，同时稳定压电陶瓷激振器的工作状态。超弹性合金是近期发展起来的一种新型功能材料。它在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时这种应变可自动恢复。超弹性铜基合金的加载应力-应变关系可简化为如图4所示，在屈服后的变形范围CD段，其弹性模量(CD段的斜率)比常规弹性范围AB段的弹性模量(AB段的斜率)小许多。普通金属弹性变形的上限为0.5%，但超弹性铜基合金的弹性变形的上限可达25%。超弹性铜基合金的内阻尼比普通金属大，可以对薄膜振动提供适当的阻尼。此外，超弹性铜基合金进入屈服变形范围的应力是可以通过改变材料成分进行调节的，图4所示约160MPa。实验表明屈服应力可在30MPa至250MPa之间，屈服变形范围的弹性模量可减小到正常弹性模量的几百分之一。理想的弦或薄膜是依靠张力作为恢复力产生振动，属于简谐振动，振动模式简单，是产生和谐悦耳乐音的物理基础。如对超弹性合金薄膜张紧，使其应力-应变在CD段，由于其弹性模量￡=σ片相当小，薄膜振动时由劲度(即弹性)所致的回 复力比张力小得可以忽略，张力是薄膜振动时的回复力，根据声学理论，这种薄膜就构成一种理想物理振膜，振动方程为二阶波动方程，可以产生简谐振动。用张紧超弹性合金薄膜作为振膜构成新型扬声器，将可以产生足够宽带的声音，在该带宽范围内的声压级-频率曲线平滑，失真小，策动力与薄膜振动方向一致，电声转换效率高。本发明采用适当的激励装置策动张紧的超弹性合金振膜，可以根据需要制造不同厚度、发音功率、频率响应等性能优良的扬声器，既可以满足低功耗消费类电子装置的新型放音元件的要求，也可以满足大功率电声装置等的需要。如便携式电子装置(如智能手机、平板电脑、MPEG播放器等)厚度越来越薄，薄型和省电的扬声器成为高端便携电子产品亟需的关键器件，本发明可以满足这类产品的需求。
权利要求
1.一种超弹性合金振膜扬声器，其特征在于包括有超弹性合金薄膜(I)、张紧装置(2)、激励装置(3)，其中超弹性合金薄膜(I)固定于张紧装置(2)上，激励装置(3)置于超弹性合金薄膜(I)的一侧。
2.根据权利要求1所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述超弹性合金薄膜(I)为超弹性铜基合金薄膜，超弹性合金薄膜(I)的厚度为0. 03mm至0. 08mm。
3.根据权利要求1所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述超弹性合金薄膜(I)的形状是圆形，或正方形，或长方形。
4.根据权利要求1所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述超弹性合金薄膜(I)与张紧装置(2)之间通过机械结构固定。
5.根据权利要求4所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述超弹性合金薄膜(I)与张紧装置(2)之间设有电气绝缘件。
6.根据权利要求1所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述激励装置(3)采用压电陶瓷，或电激励器或磁激励器，或电磁激励器。
7.根据权利要求6所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述激励装置(3)采用单层压电陶瓷，或多层压电陶瓷。
8.根据权利要求1至7任一项所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述激励装置(3)与超弹性合金薄膜(I)通过粘结方式连接。
9.根据权利要求8所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述激励装置(3)设置有一个，激励装置(3)设置在超弹性合金薄膜(I)的几何中心位置。
10.根据权利要求9所述的超弹性合金振膜扬声器，其特征在于上述激励装置(3)设置有若干个，若干个激励装置(3)分布在超弹性合金薄膜(I)上。
全文摘要
本发明是一种超弹性合金振膜扬声器。包括有超弹性合金薄膜(1)、张紧装置(2)、激励装置(3)，其中超弹性合金薄膜(1)固定于张紧装置(2)上，激励装置(3)置于超弹性合金薄膜(1)的一侧。上述超弹性合金薄膜(1)为超弹性铜基合金薄膜，本发明超弹性合金振膜扬声器可以产生从低频50Hz到高频50kHz带宽的声音，在该带宽范围内的声压级-频率曲线平滑，音质和谐悦耳，策动力方向与薄膜振动方向一致，电声转换效率高。本发明是一种设计巧妙，结构简单，性能优良，方便实用的超弹性合金振膜扬声器。
文档编号H04R9/06GK103024635SQ20121055092
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者龙建军, 龙达鑫 申请人:广东工业大学