一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统的制作方法

本发明属于扬声器领域，更具体地，涉及一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统。

背景技术：

扬声器是涉及到电信号和声信号的相互转换的器件，以现在运用的最为广泛的锥形扬声器为例，它通常是利用磁场力，通过在音圈中通过交流电使音圈振动，引起连接着音圈的纸盆的振动，从而产生声音。其中，一个平滑的频响曲线是衡量扬声器效果的一个重要的指标。所谓的平滑的频响曲线，指的是扬声器应对在可闻声的频段范围内的信号具有相同的放大倍数。在现有技术的锥形扬声器中，基于扬声器内部的复杂的电、力、声的结构，通常会把扬声器的共振频率作为一个声音的下线频率；但是，当频率变高时，由于扬声器的纸盆和折换会发生共振，纸盆会表现出较为复杂的振动模式，使得声音频率急剧减小。从而无法在很宽的频带范围内都保持一致的放大，难以得到一致的频响曲线。当然，现在也有很多其他类型的扬声器，如号筒式扬声器，它是采用号筒向周围辐射振膜所产生的声波；还有平面振膜扬声器，它是采用平面状的振膜。但是，这些也都是属于机械式扬声器范畴，他们的频响特性也都也都存在频响范围和频响特性曲线上的缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于通过可见光而非传统电流来传递音频信息，旨在解决现有扬声器频响曲线不平滑声音易失真的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光声效应的碳纳米管扬声器，包括音频处理模块、信号驱动模块和碳纳米管扬声器；音频处理模块的输入端用于接收第一音频信号，其输出端用于输出电信号；信号驱动模块的输入端用于接收电信号，其输出端用于输出光信号；碳纳米管扬声器的输入端用于接收光信号，其输出端用于输出第二音频信号。

优选地，信号驱动模块为led驱动电路，包括音频功放芯片和外部led电路；音频功放芯片用于将不同幅值范围的第一音频信号放大至可使led灯珠导通的电压范围；led电路用于传输光信号。

优选地，信号驱动模块还包括控制led输出光信号的强弱调控碳纳米管扬声器第二音频信号音量的大小，led输出光信号越强，碳纳米管扬声器输出的第二音频信号音量越大。

优选地，led灯珠的数量为1个及以上，并且每个led灯珠串联或者并联。

优选地，为了提高声-电-光-声的转换效率，本发明采用了碳纳米管阵列，当光照射在光声转换材料的表面上时，光声转换材料会吸收光能，产生热量，引起材料体积的变化，从而向外辐射声波。碳纳米管具有特殊的孔隙结构，可以将光转化为可闻声信号。而且碳纳米管阵列具备低热容、高热导和高光吸收率的优点，可以高效地将光信号转换为声音，并且具备良好的频响特性。碳纳米管阵列的尺寸根据信号驱动模块的输出光信号的频率定制。并且碳纳米管扬声器设置于led灯珠聚光处，不直接接触led灯珠。

与现有技术相比，本发明所构思的技术方案能够取得以下有益效果：

1、本发明摆脱传统电线对扬声器的束缚，利用可见光来传递信号，并且相比于现有无线传输的蓝牙音箱，可见光传输的效果比电磁波更好；

2、本发明采用的碳纳米管阵列所具有的特殊结构，可以获得很好的频响特性，输出的音频信号声压稳定；

3、本发明可以通过控制led光的强弱改变输出的音频信号的音量大小，实现对声音的调控。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的碳纳米管扬声系统的信号驱动模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明提供的一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统的结构示意图，包括音频处理模块、信号驱动模块和碳纳米管扬声器；音频处理模块的输入端用于接收第一音频信号，其输出端用于输出电信号；信号驱动模块的输入端用于接收电信号，其输出端用于输出光信号；碳纳米管扬声器的输入端用于接收光信号，其输出端用于输出第二音频信号。

具体地，本实施例采用手机音频线将声音信号转化为输入到信号驱动模块的电信号。信号驱动模块为led驱动电路，包括音频功放芯片和外部led电路；音频功放芯片用于将不同幅值范围的第一音频信号放大至可使led灯珠导通的电压范围；led电路用于传输光信号。信号驱动模块还包括控制led输出光信号的强弱调控碳纳米管扬声器第二音频信号音量的大小，led输出光信号越强，碳纳米管扬声器输出的第二音频信号音量越大。如图2所示，本实施例中驱动电路的主体为tda2822功率放大芯片，tda2822具有电路简单，音质好，电压范围宽等特点，可以有效地将不同幅值范围的音频信号放大至可使led导通的电压范围，可容纳各种音频信号，且保真度高，满足驱动的要求。本实施例中一个tda2822驱动两个串联的led，可减轻单个led的功率负担，且多个led可达到多方照射材料的目的。

在具体的实际应用中，还可以在驱动电路中加入蓝牙模块控制整个电路的开端状态，从而控制音频信号的传输。

本实施例采用了1cm×1cm×1000μm的碳纳米管阵列作为碳纳米管扬声器，并将碳纳米管阵列设置于led灯珠聚光处，不直接接触led灯珠。led灯珠照射碳纳米管阵列，通过光声效应转化产生了声音，即实现了扬声器的功能，本实施例的基于光声效应的碳纳米管扬声系统结构如图3所示。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于光声效应的碳纳米管扬声系统，包括音频处理模块、信号驱动模块和碳纳米管扬声器；音频处理模块的输入端用于接收第一音频信号，其输出端用于输出电信号；信号驱动模块的输入端用于接收电信号，其输出端用于输出光信号；碳纳米管扬声器的输入端用于接收光信号，其输出端用于输出第二音频信号。其中碳纳米管扬声器为碳纳米管阵列。本发明摆脱传统电线对扬声器的束缚，利用可见光来传递信号，采用的碳纳米管阵列具有特殊结构，可以获得很好的频响特性，输出的音频信号声压稳定，同时还可以通过控制LED光的强弱改变输出的音频信号的音量大小，实现对声音的调控。

技术研发人员：朱本鹏;陈琳;侯展;李卓颖;许泽华;杨晓非
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2018.12.07
技术公布日：2019.03.22