[发明专利]发声装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发声装置，尤其涉及一种基于碳纳米管的发声装置。

背景技术

发声装置一般由信号输入装置和发声元件组成。通过信号输入装置输入 电信号给发声元件，进而发出声音。现有技术中的发声元件一般为一扬声器。 该扬声器为一种把电信号转换成声音信号的电声器件。具体地，扬声器可将 一定范围内的音频电功率信号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级 的可听声音。扬声器的种类很多，虽然它们的工作方式不同，但一般均为通 过产生机械振动推动周围的空气，使空气介质产生波动从而实现“电-力-声” 之转换。

请参阅图1，现有的电动式扬声器100通常由三部分组成：音圈102、磁 铁104以及振膜106。音圈102通常采用一导体，当音圈102中输入一个音频电 流信号时，音圈102相当于一个载流导体。若将其放在固定磁场里，根据载流 导体在磁场中会受到洛伦兹力作用，音圈102会受到一个大小与音频电流成正 比、方向随音频电流方向变化而变化的力。因此，音圈102就会在磁场作用下 产生振动，并带动振膜106振动，振膜106前后的空气亦随之振动，将电信号 转换成声波向四周辐射。然而，该电动式扬声器100的结构较为复杂，且其必 须在有磁的条件下工作。

进一步地，现有技术中的发声装置的发声原理为“电-力-声”之转换原理， 即发声的最基本条件为电信号的输入。在极端环境，如无电环境下，则无法 应用上述发声装置进行发声。

光声效应是指当物质受到周期性强度调制的光照射时，会产生声信号的 现象。当物质受到光照射时，物质因吸收光能而受激发，并通过非辐射跃迁 使吸收的光能全部或部分转变为热。如果照射的光束经过周期性的强度调制， 则在物质内产生周期性的温度变化，使这部分物质及其邻近的媒质热胀冷缩 而产生应力(或压力)的周期性变化，因而产生声信号，此种信号称光声信 号。光声信号的频率与光调制频率相同，其强度和相位则决定于物质的光学、 热学、弹性和几何的特性。目前，利用光声效应制造的光声谱仪及光声显微 镜已经被广泛应用于物质组分分析检测领域。例如，现有技术中的光声谱仪 一般包括一光源、一样品室及一信号检测器。该光源一般为一调制的脉冲激 光源或连续激光源。该信号检测器一般为一麦克风。该样品室中放置有待测 的样品，该样品材料不限，可以为气体、液体或固体材料，如一固体粉末或 一生物样品等。该激光源发射激光照射到样品室中的样品上，由于光声效应 中产生的声能直接正比于物质吸收的光能，而不同成分的物质在不同光波的 波长处出现吸收峰值，因此当具有多谱线或连续光谱的光源以不同波长的光 束相继照射样品时，样品内不同成分的物质将在与各自的吸收峰相对应的光 波波长处产生光声信号极大值。该信号检测器通过检测该光声信号的极大值， 从而判断待测样品的材料种类。

然而，一般材料受到光吸收能力的限制，产生的光声信号强度较弱，且 频率范围在兆赫兹以上，只能通过麦克风或压电传感器等换能装置接收，因 此，现有技术中还没有利用光声效应制造的发声装置使其产生的声音信号能 直接被人耳感知。另外，现有技术中也没有将广义的电磁波应用光声效应制 造的发声装置。

自九十年代初以来，以碳纳米管(请参见Helical microtubules of graphitic carbon，Nature，Sumio Iijima，vol 354，p56(1991))为代表的纳米材料以其独特 的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料 研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所 具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子 源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。然 而，现有技术中却尚未发现碳纳米管作为发声元件用于声学领域。

因此，确有必要提供一种发声装置，该发声装置结构简单，可在无磁、 无电的条件下直接发出能够被人耳感知的声音。

发明内容

一种发声装置，其包括一电磁波信号输入装置以及一发声元件。该发声 元件与该电磁波信号输入装置间隔设置。其中，所述发声元件包括一碳纳米 管薄膜，该碳纳米管薄膜包括多个相互缠绕的碳纳米管，该电磁波信号输入 装置传递电磁波信号至该碳纳米管薄膜，使该碳纳米管薄膜通过吸收该电磁 波信号发热，从而加热气体介质发出声波。