[发明专利]热声换能器

说明书

本发明涉及热声换能器。更具体地，本发明涉及一种热声换能器，其包括基本上为空的壳体，其中容纳一个通常被称为热声组套(thermo-acoustic stack)的温度梯度元件。

使用热声原理产生或增强声音是公知的。例如，美国专利US5369625(Gabrielson)公开了一种能沉入水中的声音产生器。该产生器包括一个管状的共鸣器，在其较低端开口而在其较高端封闭，一个所谓的热声组套位于其中。在组套中，一对热交换器产生温度梯度，其中一个交换器被化学燃料加热而另一交换器被周围的水降温。该温度梯度允许在共鸣器中产生高幅度振荡。

一般的热声发生器仅仅能够产生单调的声音，也就是在基本上固定的音量上具有单一频率的声音。这限制了热声装置在音频系统中的应用。尽管如此，仍然非常期望在音频系统中使用热声装置，因为它们没有移动的部件，这构成了相对于传统扩音器的重要优点。

本发明的一个目的是克服现有技术的这些问题，尤其是提供一种可以在音频系统中方便地使用的热声换能器装置。

因此，本发明提供一种热声换能器装置，包括一个基本上为空的壳体，其中容纳至少一个热声元件；以及耦合到热声元件用于控制该元件的温度梯度的加热控制单元，其中该加热控制单元被配置为由控制信号控制；并且其中该装置还包括耦合到加热控制单元用于响应音频信号产生控制信号的调制单元。

通过提供可以由控制信号控制的加热控制单元，热声元件的温度梯度以及因此由热声装置产生的声学能量(音量)可以被控制。通过提供用于响应音频信号产生控制信号的调制单元，热声元件的加热以及因此产生的音量被输入音频信号控制。因此，可以获得幅度调制的音频信号，调制由输入音频信号确定。该装置尤其但不限于对再现低音信号是有用的。

应当注意热声元件可以是本身已公知的热声组套，该组套可以一组基本上平行的间隔板构成，其优选地设置在平行于空的壳体的长度的平面上。组套的材料可以是多孔渗透的，尽管也可以使用金属。在典型实施例中，热声元件包括一个或多个与间隔板的一端热连接的加热单元。

还要注意在本发明的装置或单元中可以有一个以上的热声元件，例如，可以提供两个或三个热声单元。

在优选实施例中，调制单元包括：带通滤波器单元，用于选择音频信号的频带；以及检测器单元，用于检测带通滤波音频信号的包络，从而产生控制信号。带通滤波器允许选择相关的频带，例如低音频带。包络检测器产生一个合适的调制信号，进而该信号用作加热控制信号来调节声级。

在有利的实施例中，调制单元还包括低通滤波器单元，用于低通滤波控制信号。这保证了从控制信号中基本上移除可能由包络检测器引入的任何不想要的频率成分。

注意国际专利申请WO2005/027569(Philips)公开了一种音频装置，其中为经设置运行在它的谐振频率下的换能器(transducer)产生单频驱动信号。这种已知装置的换能器是传统的扩音器，该文档中没有公开热声装置。

本发明还提供了一种驱动热声换能器装置的方法，该热声换能器包括基本上空的壳体，其中至少容纳一个热声元件，以及耦合到该热声元件用于控制该元件的温度梯度的加热控制单元，该方法包括以下步骤：

-响应音频信号产生控制信号，以及

-通过控制信号控制加热控制单元。

有利地，本发明的方法还包括步骤：

-选择音频信号的频带，以及

-检测带通滤波音频信号的包络从而产生控制信号。

本发明还提供音频系统，包括音频放大器以及上面定义的热声换能器装置。该音频系统还可以包括一个或多个扩音器和一个声源，例如，DVD播放器、无线电调谐器、互联网终端和/或MP3或AAC播放器。

下面将参考在相应附图中示意的典型实施例进一步解释本发明，其中：

图1示意性地示出依照现有技术的热声换能器单元。

图2示意性地示出依照本发明的热声换能器装置的第一实施例。

图3示意性地示出依照本发明的音频系统的第一实施例。

图4示意性地示出依照本发明的音频系统的第二实施例。

通过图1的例子所示的依照现有技术的热声换能器单元1包括基本上为空的壳体10，其中容纳一个热声元件11，以及耦合到热声元件11用于控制其温度梯度的加热控制单元2。这个空的壳体10可以是管状的。在所示的例子中，壳体10具有封闭端12和开口端13。