[发明专利]一种自带变面积式电容振动传感器的动圈式扬声器

说明书

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域，尤其是涉及一种自带变面积式电容振动传感器的动圈式扬声器。

背景技术

电声领域的放音环节中数码音源及功率放大器的失真度均能轻易达到0.01%以下。然而，处于放声环节最末端的扬声器，失真度一般都大于1%以上，超低频段更是达到5%以上，成为放声系统保真度进一步提高的颈瓶。

动圈式扬声器根据磁路结构分为内磁式及外磁式两种，而内磁式又可以根据磁铁的充磁方向分为轴向充磁磁路及径向充磁磁路，按音圈与磁隙的长短关系可再分为长磁隙短线圈设计及短磁隙长线圈设计。通常由以下部件组成：振膜、音圈骨架、线圈、盆架、折环、定心支片、永磁体、导磁上板、导磁下板、导磁柱组成。对于内磁式还设有导磁碗，线圈卷绕在音圈骨架上，并定位于导磁柱与导磁上板之间称为磁隙的环状间隙中，磁隙中分布着由永磁体产生的辐向磁场。折环及定心支片均起着支撑音圈的作用，保持音圈悬置于磁隙的中间，防止音圈与导磁柱、导磁板发生机械摩擦。当音圈通上信号电流后，将受到电磁力的作用。电磁力通过音圈骨架传递到振膜，振膜在驱动力的作用下作受迫振动，驱动空气发出声音。动圈式扬声器的音圈骨架可以使用导电金属片或有机片卷绕而成，在一般的应用中只作为机械部件使用，并不强调与电路的信号连接。导磁上板、导磁柱为金属部件但只作单纯的导磁元件使用，同样不强调与电路的信号连接。动圈式扬声器的构造决定着它会存在以下的失真：

（1）由驱动力引起的失真：主要是由磁隙磁场分布不均匀，及线圈电感的非线性引起。虽然采用对称磁路可减少一部分失真，但受限于成本及其他因数，扬声器的线性冲程总是有限的，对于大幅振动的低音扬声器则经常会在大动态时超出线性区域而造成失真。

（2）悬置系统的非线性引起的失真：由于材料性能的限制，起支撑作用的折环及定心支片的回复力跟振膜位移关系呈磁滞回线形状，而非线性关系，特别是低频段振膜大幅振动时尤为明显。

（3）瞬态失真：振膜在音圈驱动力的作用下做受迫振动，振动系统具有一定质量及一定阻尼的，并不能够迅速跟随快速变化的输入信号振动，总是存在一定的延时。前沿上升特性慢的扬声器，因达到稳态声压时间过长，造成音头信号的缺失；而后沿下降特性差的扬声器，因输入信号消失后，振动阻尼差，造成声音拖尾现象。

（4）频响失真：实际的扬声器对不同频率的输入信号有着不同的响应，形成高低起伏的频率响应曲线。不能真实还原原有信号中各种频率声波的能量分配比例，也算是一种失真。这种失真在高频段主要是因为振膜的分割振动产生，而低频段则因为扬声器工作频率过低，工作频点远离振动质量控制区进入弹性控制区而造成。

使用常规办法降低扬声器失真总会顾此失彼，例如为扩展扬声器低频下限（亦即降低频响失真）往往要增加扬声器的振动质量来降低共振频率，反效果是造成效率下降及瞬态失真加剧。而采用反馈技术将扬声器包含在放大器的反馈环路中，则可全面纠正扬声器的固有失真，提高整个放声系统的保真度。目前扬声器反馈信号获取方式有以下方法：

（1）中国专利公报公开了公开号为CN1377566A的扬声器装置：在扬声器附近加装拾音器，拾取扬声器发出的声音信号，转换为电信号然后反馈到功率放大器的反馈端。此方法存在以下缺点：声音信号从扬声器发出要经过一段时间才能到达拾音器，信号的反馈存在较长的时间滞后，相位关系复杂，反馈一般不能加得太深，否则容易造成系统的震荡。因此负反馈放声效果的改善并不明显。同时，拾音过程亦存在失真，而低失真的传声器价格较高。此外，外界的声噪音很容易通过拾音器引入到系统中，降低了系统的信噪比。

（2）中国专利公报公开了公开号为CN85204257U的动反馈式扬声器：它在普通动圈式扬声器基础上，增加测速线圈，测速线圈输出电压正比于扬声器音圈振动速度，反馈信号经过一阶微分后反馈至放大器输入端。此方法额外增加一个磁路和线圈，结构复杂工艺性差，而且测速磁路同样存在分布不均匀的现象，造成失真。

（3）中国专利公报公开了公开号为CN2319986y的低失真扬声器振动负反馈系统组件：它使用反射式光电传感器来检测振膜的位移。可以预见此方法很容易受到作为反射面的振膜的锥角、振膜材料反射特性的影响，其实施例中使用了ON2152作为所述的传感器，ON2152的说明书中列出了白纸90%反射与镜面反射的Ic-D图，可印证其受反射面的影响，其输出线度并不理想。

发明内容