[发明专利]基于石墨烯氧化物的声换能器形成方法

说明书

在声换能器隔膜中使用的材料需要非常具体的品质，在任何实际系统中都需要进行许多权衡。石墨烯和石墨烯相关材料是新发现的一类材料，具有一些特殊的性质，为许多声学转导系统的性能提供了重要的贡献的潜能。因此，本发明人已经建立了基于石墨烯氧化物的换能器，作为使用低成本制造和加工技术的带式麦克风和膜片扩音器的基础。

相关申请的交叉引用

该专利申请还要求2014年10月6日提交的题为“基于石墨烯氧化物的声换能器方法和装置”的美国临时专利申请62/060,043的权益，其全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及声换能器，更具体地涉及基于石墨烯氧化物的声换能器。

背景技术

麦克风也称为mic或麦克(mike)，是将介质(通常为空气)内的声音转换为电信号的声电换能器或传感器。麦克风被用于许多应用中，例如电话、游戏机、助听器、公共广播系统、电影和视频制作、现场和记录音频工程、双向无线电、无线电和电视广播，以及用于记录语音、语音识别、 IP语音(VoIP)的计算机，以及用于非声学目的，如超声波检查或爆震传感器。

大多数麦克风当前使用电磁感应(动态麦克风)、电容变化(电容式麦克风)或压电(压电式麦克风)来从气压变化产生电信号。在可以利用音频功率放大器放大信号以便使用和/或记录之前，麦克风也必须通常与前置放大器结合使用。

动态麦克风通过电磁感应工作，并且是稳健的，相对便宜并且耐潮湿。这一点，加上在反馈之前的潜在高增益，使其成为在舞台上使用的理想选择。目前最常见的动态麦克风是利用位于永磁体的磁场中的小型可移动感应线圈的移动线圈式麦克风，其连接到膜片。当膜片在声学刺激下振动时，线圈在磁场中移动，通过电磁感应产生线圈中的变化的电流。单个动态隔膜不会对所有音频频率都线性响应，因此一些动态麦克风对于音频频谱的不同部分采用多个隔膜，然后组合所得到的信号。难以正确组合多个信号，并且这样做的设计往往是昂贵的，而一些其他设计更具体地针对音频频谱的隔离部分。

带式麦克风利用悬挂在磁场中的薄的、通常波纹状的金属带。带与麦克风的输出电连接，其在磁场内的振动产生电信号。带式麦克风类似于动圈式麦克风，它们都通过磁感应产生声音。然而，基本的带式麦克风以双向模式检测声音，因为对声音前后打开的带响应压力梯度而不是声压。

带式麦克风曾经是精致的，昂贵的，但是现代的材料已经使某些现今的带式麦克风非常耐用，并且适合于一度限制的工作室环境之外的应用。带式麦克风因其捕获高频细节的能力而备受赞誉，与电容式麦克风相比极其受欢迎，电容式麦克风在频谱高端通常听起来有主观地“积极”或“脆弱”。由于双向拾音模式，带式麦克风通常成对使用以产生Blumlein Pair 记录阵列。除了标准的双向拾音模式之外，带式麦克风还可以通过将带的不同部分包围在声学捕捉器或挡板中来配置，例如允许心形、超心形、全向和可变极性图案，但是这些配置更不常见。

扩音器也称为扬声器(speaker)或喇叭(loud-speaker)，响应于电信号输入而产生声音。今天使用的最常见的扬声器是以与动态麦克风相同的基本原理操作的动态扬声器，但是相反地，是为了从电信号产生声音。当通过音圈施加交流电音频信号输入时，线圈悬挂在永磁体的磁极之间的圆形间隙中，由于法拉第感应定律，线圈被迫快速地前后移动，导致连接到线圈的纸锥前后移动，推动空气产生声波。

为了充分再现宽范围的频率，许多扩音器系统使用多于一个扩音器，特别是为了较高的声压级或最大精度。单个扩音器用于再现不同的频率范围。这些扩音器通常被称为低音炮(对于非常低的频率)；低音扬声器(低频)；中档扬声器(中频)；高频扬声器(高频)；并且有时是超高频扬声器，针对最高可听频率进行优化。