发声装置的制作方法

本发明涉及声学技术领域，尤其涉及一种发声装置。

背景技术：

传统的发声装置，如扬声器，是一种发声效率很低的发声装置，其发声效率的提高可以通过将其设置于音箱中进行改善，传统音箱设计的理论基础为无限障板(infinitebaffle)理论，即在扬声器振膜正向与背向声波之间放置一片无限障板，将正、背向声波阻隔以免两者在空中相互抵消；但由于无限障板难于做得无限大，因此将无限障板向扬声器背向声波方向进行卷折而形成一个密闭空间，阻隔扬声器背向声波，完全释放扬声器正向声波的能量，从而得到现代音箱的结构。

由于现代音箱的结构设计是基于无限障板理论，其理论基础为抑制扬声器背向声波，即通过密闭音箱将扬声器背向声波的能量屏蔽掉，造成扬声器背向发声能量的损失；且扬声器的正面直接外露于或位于音箱的表面，使扬声器正向声波的能量呈发散状传播；以上这些音箱结构直接影响了现代音箱的发声能量，使其发声效率降低。

技术实现要素：

本发明提供一种发声装置，其特有的结构可有效利用扬声器发出的背向声波，使之沿特定通道与正向声波汇合后，加强扬声器的发声能量和效率，提高扬声器的声学性能。

本发明提供一种发声装置，包括：外壳体、内壳体、扬声器，所述内壳体设置于所述外壳体的内部，所述内壳体与所述外壳体之间具有间隙；

所述内壳体上开设有位置相对的第一孔洞和第二孔洞，所述扬声器固定在所述内壳体内部，且所述扬声器的正面朝向所述内壳体的所述第一孔洞；所述扬声器的背面朝向所述内壳体的所述第二孔洞；

在所述外壳体上的预设位置处开设有出音槽，以使所述扬声器的正向声波穿过所述第一孔洞进入所述间隙，所述扬声器的背向声波穿过所述第二孔洞进入所述间隙，且所述扬声器的正向声波与所述扬声器的背向声波在所述出音槽处汇合。

可选的，所述出音槽内设置有向所述外壳体方向凸出的导向片，且所述导向片的第一端与所述内壳体连接，所述导向片的第二端延伸到所述出音槽外部；以使所述扬声器的正向声波从所述出音槽的第一边缘与所述导向片之间的空间穿出，所述扬声器的背向声波从所述出音槽的第二边缘与所述导向片之间的空间穿出，且所述正向声波与所述背向声波在所述导向片的第二端外的空中汇合。

可选的，所述出音槽为360度环绕所述外壳体开设的环形出音槽。

可选的，所述导向片设置在所述出音槽的所述第一边缘与所述出音槽的所述第二边缘的正中间，以使所述出音槽的第一边缘与所述导向片之间的空间，和所述出音槽的第二边缘与所述导向片之间的空间相等。

可选的，所述内壳体与所述外壳体形状相同。

可选的，所述内壳体与所述外壳体均为以下形状中的至少一种：球体、椭球体、多面体，且所述内壳体的几何中心与所述外壳体的几何中心重叠。

可选的，所述扬声器固定在所述内壳体内部，且所述扬声器的振膜的几何中心与所述内壳体的几何中心重叠。

可选的，所述内壳体与所述外壳体均为多面体，则所述发声装置还包括：导向块，所述导向块设置于所述内壳体的内表面的各个边角处和/或所述外壳体的内表面的各个边角处，且所述导向块的形状与所述内壳体的内表面的各个边角和/或所述外壳体的内表面的各个边角匹配，且具有内凹弧面。

可选的，所述第一孔洞与所述第二孔洞的形状相同、大小相等。

可选的，还包括：分音锥，所述分音锥为锥体结构，所述分音锥为两个，两个所述分音锥固定在所述外壳体的内表面，且一个所述分音锥的锥尖与所述第一孔洞的几何中心相对，另一个所述分音锥的锥尖与所述第二孔洞的几何中心相对。

本发明的发声装置，通过将扬声器设置于内外壳结构的发声装置的内壳里，使得扬声器的正向、背向声波可以完全被包裹在发声装置内部，尽可能 保留扬声器的全部发声能量；并通过在内壳上开设位置相对的第一孔洞和第二孔洞，以将扬声器的正向声波与背向声波分别引入内外壳间的间隙内，并使正向声波与背向声波从外壳上开设的出音槽处汇合并一同穿出，从而为正向声波与背向声波提供畅通无阻的传播通道，汇聚扬声器的全部声波能量并完美释放，这种结构设计完全颠覆了传统发声装置(例如：音箱)的无限障板，即阻隔扬声器背向声波的设计理念，实现了有效利用扬声器的背向声波，使之沿设定通道与正向声波汇合后加强扬声器的发声能量，从而改善扬声器的声学性能，提高扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的发声装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的发声装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的发声装置为正方体结构的示意图；

图4为本发明实施例三提供的发声装置为内外壳体形状相异结构的示意图；

图5为本发明实施例三提供的发声装置的分音板结构示意图；

附图标记说明：

外壳体1、导向片11、导向片的第一端111、导向片的第二端112、出音槽12、出音槽的第一边缘121、出音槽的第二边缘122、内壳体2、间隙21、第一孔洞22、第二孔洞23、扬声器3、扬声器的正面31、扬声器的背面32、导向块4、分音锥5、锥尖51、锥体侧面52、分音板6、凸棱61、结构中心62。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1为本发明实施例一提供的发声装置的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种发声装置，包括：外壳体1、内壳体2、扬声器3，内壳体2设置于外壳体1的内部，内壳体2与外壳体1之间具有间隙21；内壳体2上 开设有位置相对的第一孔洞22和第二孔洞23，扬声器3固定在内壳体2内，且扬声器的正面31朝向内壳体2的第一孔洞22；扬声器的背面32朝向内壳体2的第二孔洞23；

在外壳体1上的预设位置处开设有出音槽12，以使扬声器3的正向声波穿过第一孔洞22进入间隙21，扬声器3的背向声波穿过第二孔洞23进入间隙21，且扬声器3的正向声波与扬声器3的背向声波在出音槽12处汇合。

需要说明的是，本发明中的发声装置可以应用于具有本发明所描述结构的任意发声装置中，例如，独立音箱、终端内集成的发声装置(音箱或扬声器)、耳机，下述实施例中皆以音箱的结构举例进行说明。

具体的，扬声器振膜在发生振动时分别向正向与背向发出声波，此双向声波“相位”相反。所谓“相位”相反是振膜振动位移的任一瞬间，上述双向声波的波形恰好彼此抵消，从而造成振膜双向声波在空中发生“短路”现象。裸扬声器的声音往往干瘪、拘谨、狭窄，这就是声音“短路”的具体体现。而音箱的诞生，其本质是要发挥扬声器的效率，设计原理基于“无限障板”理论，即，将扬声器振膜正向与背向声波彼此隔绝，其理论模型是在扬声器振膜正向与背向声波之间放置一片无限障板，利用正向声波，隔断背向声波。但无限大的障板并无实用的可能，于是将无限障板向扬声器背向声波方向进行卷折形成一个密闭空间，这就是现代音箱设计的理论基础。

现代音箱大致分为三类，密闭箱式、低音反射式、传输线式；密闭箱式通过密闭空间完全隔绝扬声器背向声波的传播；低音反射式(又叫倒相式)音箱是利用扬声器背向声波在箱体内壁的多重反射而形成振荡波，并借助倒相管的谐振效应以加强音箱的低音效果。但是，若扬声器为全频扬声器，其背向声波应该也是全频的声波，但是倒相式音箱的这种工作方式却抑制了背向声波，并将背向声波转换为共振波输出，其仅仅强调了低频声波；传输线式又叫迷宫式音箱，通过在音箱中设置一个口径不断缩小且填充吸音物的曲折通道，不断消弱扬声器背向声波的能量，从而获得较好的低频响应。可见无论哪一种音箱设计，都是基于将扬声器振膜背向声能屏蔽或抑制扬声器的背向声波，因此存在着扬声器的电声能量转换效率低的问题。扬声器工作时，振膜均等地向前、向后发出声波能，而根据无限 障板理论，正向声波是有效能量，而背向声波是无效有害的能量，正向声波可以利用，背向声波则必须抑制。从理论上推断，扬声器的电声转换效率不可能超过50％。从实际而言，罕有音箱的电声转换效率能够达到30％。电声转换效率低的直接表现是频率响应低劣，频响范围狭窄。

然而，本发明摒弃传统的技术偏见，通过结构设计将扬声器背向声波尽可能原原本本的逆向形成“正向”声波，并将扬声器原本的正向声波也原原本本的收集在音箱内部，再将两者相互作用合二为一，形成极为微细的全频声音颗粒，在声音还原度、声场真实度以及脱箱感等高保真指标上全面超越传统的音箱设计。

图1所示的发声装置具体结构为，外壳体1、内壳体2的双层壳体结构，内壳体2设置于外壳体1的内部，在内外壳体间留有间隙21，此间隙21为扬声器3的背向声波逆转为正向声波后的传播通道、且扬声器3的正向声波被包裹在外壳体1内也沿该间隙21传播，直至与逆转后的背向声波汇合，一同从外壳体1上开设的出音槽12中发出，其中，图1中的箭头示出了声波的传播路径。需要说明的是，本领域技术人员根据声波叠加原理及声波传播理论可以计算得到外壳体1的预设位置中不包含正向声波与背向声波汇合叠加后正好发生“相位”相反，即振膜振动位移的任一瞬间，上述双向声波的波形恰好彼此抵消，从而造成振膜双向声波在空中发生“短路”现象的位置。该预设位置是可以使正向与背向声波叠加后声波能量增强的优选位置点。优选的，举例来说，若扬声器3设置在外壳体1的几何中心位置，则在外壳体1外表面的2:8或3:7的位置处开设该出音槽12，以获得较好的音质质量。此外，内壳体2上开设有位置相对的第一孔洞22和第二孔洞23，扬声器3固定在内壳体2内部，且扬声器的正面31朝向该第一孔洞22，使扬声器的绝大部分正向声波从该第一孔洞22穿出进入间隙21内传播；扬声器的背面32朝向该第二孔洞23，使扬声器的绝大部分背向声波从该第二孔洞23穿出进入间隙21内传播；全部的正向与背向声波被包裹在该间隙21内并最终在外壳体1上开设的出音槽12处汇合并向空气中释放。从而使扬声器的背向声波也被利用，且正向声波被完整保留，并将扬声器的全部声波能量一起释放，增强扬声器3发声能量，提高音质效果。

本实施例的发声装置，通过将扬声器设置于内外壳结构的发声装置的内壳里，使得扬声器的正向、背向声波可以完全被包裹在发声装置内部，尽可能保留扬声器的全部发声能量；并通过在内壳上开设位置相对的第一孔洞和第二孔洞，以将扬声器的正向声波与背向声波分别引入内外壳间的间隙内，并使正向声波与背向声波从外壳上开设的出音槽处汇合并一同穿出，实现将扬声器的全部发声能量包裹并提供给正向声波与背向声波畅通无阻的传播通道，以使扬声器的全部声波能量释放，这种结构设计完全颠覆了传统发声装置(例如：音箱)的无限障板，即阻隔扬声器背向声波的设计理念，实现了有效利用扬声器的背向声波，使之沿设定通道与正向声波汇合后加强扬声器的发声能量，从而改善扬声器的声学性能，提高扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

图2为本发明实施例二提供的发声装置的结构示意图。如图2所示，在上述实施例的基础上，出音槽12内设置有向外壳体1方向凸出的导向片11，且导向片的第一端111与内壳体2连接，导向片的第二端112延伸到出音槽12外部；以使扬声器3的正向声波从出音槽的第一边缘121与导向片11之间的空间穿出，扬声器3的背向声波从出音槽的第二边缘122与导向片11之间的空间穿出，且正向声波与背向声波在导向片的第二端112外的空中汇合。

进一步地，出音槽12为360度环绕外壳体1开设的环形出音槽。

进一步地，导向片11设置在出音槽的第一边缘121与出音槽的第二边缘122的正中间，以使出音槽的第一边缘121与导向片11之间的空间，和出音槽的第二边缘122与导向片11之间的空间相等。

具体的，将出音槽12开设为环绕外壳体1，360度开口的环形出音槽，从而使得在360度环形的间隙21内传播的正向以及背向声波可以完整的从该环形出音槽12中穿出，以保证声波传播的均衡性。通过导向片11的设置，使扬声器3的正向声波可以完全从导向片11与出音槽的第一边缘121所围成的空间中穿出，同时使扬声器3的背向声波可以完全从导向片11与出音槽的第二边缘122围成的空间中穿出，以保证正向声波与背向声波可以完整的，且不相互干扰的从各自的传播通道中穿出，并最终在导向片11的上方，即导向片的第二端112外的空中汇合。进一步通过将导向片11设置在出音槽的 第一边缘121与出音槽的第二边缘122的正中间，使正向声波与背向声波可以均衡地从大小相同的均分后的出音槽12的槽口穿出。从而提升正向声波与背向声波的汇合后的音质效果，进一步提高并还原扬声器的全部发声能量与发声效率。

图3为本发明实施例三提供的发声装置为正方体结构的示意图。如图3、所示，本发明提供一种发声装置，在实施例一的基础上，进一步的，内壳体2与外壳体1形状相同。进一步地，内壳体2与外壳体1均为球体，或者椭球体，或者多面体，且内壳体2的几何中心与外壳体1的几何中心重叠。如图3所示，内壳体2与外壳体1均为多面体，即内外壳体为正方体结构；或者，如图2所示，内壳体2与外壳体1均为球体，且内壳体2和外壳体1的球心重叠。

具体的，若内外壳体形状相同，则通过将内外壳体的几何中心重叠，可以使内外壳间的间隙21均匀，从而使扬声器正向声波以及背向声波在均匀的间隙21中维持360度的均匀声能，从而使从第一孔洞22与第二孔洞23中穿出的正向、背向声波，音量音效均匀，音质饱满。在此基础上，内外壳的形状可以多种多样，除了图3所示的正方体结构，图2所示的球体结构，内外壳还可以均为圆柱体、六棱柱体、方体、三棱柱体等等；此外，内壳体与外壳体还可以为形状不同的几何体组成，

如图4所示，图4为本发明实施例三提供的发声装置为内外壳体形状相异结构的示意图，图4为发声装置扬声器背向的剖面图，可以看到发声装置内部的内壳体2为圆柱体，外壳体1为三棱柱体。此外，出音槽12可以为环绕外壳体1开设的360度的环形槽，也可以是在外壳体1上等间隔开设的多个出音槽12构成，出音槽12的结构及数量具体可由本领域技术人员确定，本申请不作限制。

进一步地，扬声器3在内壳体2中的设置位置，优选的可以为将扬声器3固定在内壳体2内，且扬声器3的振膜的几何中心与内壳体2的几何中心重叠。这样，使其扬声器3发出的正向声波与背向声波在内壳体内传播的速率、距离、路径等基本相似，以尽可能保证声音音质的均衡。

进一步地，对于内壳体2与外壳体1均为多面体的发声装置，还可以在内壳体2的内表面的各个边角处和/或外壳体的内表面的各个边角处设置导向 块4，且导向块4的形状与内壳体的内表面的各个边角和/或外壳体的内表面的各个边角匹配，且具有内凹弧面。导向块4可以减少正向或背向声波与内外壳体内表面的各个边角的反射与碰撞，以使声波平滑地沿着导向块4的弧面流向声波传播的通道内，尽可能保留声波的原有波形特性，使正向与背向声波以最接近原初状态的形式在外壳体1的出音槽12处交汇。

进一步地，第一孔洞22与第二孔洞23的形状相同、大小相等。以尽可能保证正向声波与背向声波的传播通道的均衡性，提升发音质量。

进一步地，该发声装置还包括：分音锥5，分音锥5为锥体结构，分音锥5为两个，两个分音锥5固定在外壳体的内表面，且一个分音锥5的锥尖51与第一孔洞22的几何中心相对，另一个分音锥5的锥尖51与第二孔洞23的几何中心相对。分音锥5可以使与之接触的正向、背向声波减少与外壳体的内表面的直接碰撞，减少垂直反射概率，从而减少对原有声波波形的干扰，使正向、背向声波可以平滑地沿着分音锥5的锥尖51流向内外壳间的间隙21通道内，以最大限度的保留正向、背向声波的原有波形特性，使正向、背向声波以最接近原初状态的形式在出音槽12处交汇。为了进一步减少声波在内外壳体内发生反射，防止驻波产生，同时尽可能保持声波特性完整，可以将分音锥5的锥体侧面52设计为内凹的侧面。

图5为本发明实施例三提供的发声装置的分音板结构示意图，如图5所示，在上述实施例的基础上，该发声装置还可以包括分音板6，分音板6的作用与分音锥5相同，都是使声波更加顺畅的进入声波传播间隙21通道内。分音板6为星型凸棱61结构，分音板6为两个，两个分音板6固定在外壳体的内表面，分音板6的凸棱61朝向内壳体2的方向；一个分音板6的结构中心62与第一孔洞22的几何中心相对，另一个分音板6的结构中心62与第二孔洞23的几何中心相对。为了进一步减少声波的反射，防止驻波产生，同时尽可能保持声波特性完整，可以将分音板6的凸棱61设计为内凹结构。

进一步的，该发声装置还包括：调音层(图中未示出)；调音层贴设在下述位置中的至少一处位置：内壳体2的内表面、内壳体2的外表面、外壳体1的内表面；该调音层为由至少一层调音材料构成的多层结构，调音层的表面可以设置有凹槽。该凹槽的形状可以结合音箱声学特性设计为不同结构， 调音层不仅仅起到吸音作用，还要起到调节背向声波的作用，即通过吸音与反射的不同比例更准确地保持背向声波的原初特性。

本实施例的发声装置，进一步通过对内外壳体的形状、扬声器的设置位置等进行细化，并通过增加分音锥、分音板、导向块等手段尽可能保持正向与背向声波的原初状态，使正向与背向声波交汇后扬声器的高中低的全频音效可以均衡地、毫无压抑地释放出来，区别于传统音箱的低频很大程度上取决于扬声器振膜的振动幅度以及背波在音箱中的反射，而本实施例的发声装置的高、中、低频是扬声器自身的全频声波通过正向与背向声波汇聚后完整释放到空中，而实现扬声器原有高、中、低频声音的完整还原。本实施例的发声装置大大改善了扬声器的声学性能，提高了扬声器的发声能量和声音效率，具有很大的实用价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。