声学器件和电子设备的制作方法

1.本技术属于声学技术领域，具体涉及一种声学器件和电子设备。


背景技术：

2.噪音污染已经成为城市化进程中不可避免的环境问题，其中包括工业噪音、建筑噪音、交通噪音及社会噪音等多种。然而，许多噪声源都会包括低频噪声，其覆盖范围通常在100-150hz，相比于高音调的高频噪声，低频噪声具有传播距离更远，穿透物体能力更强等特点。因此，如何阻隔低频噪声已经成为一个重要的问题。
3.目前，超薄型的声学器件的工作原理主要是通过在导电复合膜和穿孔金属框架之间构成可变平行板电容器，然后对穿孔金属框架施加偏压，以使导电复合膜受到静电力的作用，从而发生相应的振动，而导电复合膜推动空气振动，进而产生声音。然而，该声学器件虽然具有能耗低、能效高及轻薄等特点，但无法实现低频降噪的效果。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种声学器件和电子设备，能够解决目前声学器件存在较大的低频噪声的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种声学器件，包括外壳和振膜，所述外壳设有传声孔，所述振膜设置于所述外壳的容纳腔内，所述振膜将所述容纳腔分割为前腔和后腔，所述前腔与所述传声孔相连通，所述后腔的内壁设有消声腔室，所述外壳具有导电端口，所述外壳可与所述振膜电连接，在所述导电端口通电的情况下，所述振膜振动。
7.第二方面，本技术实施例还提供了一种电子设备，包括电路板和上述的声学器件，所述电路板与所述声学器件的所述导电端口电连接。
8.在本技术实施例中，声学器件包括外壳和振膜，外壳设有传声孔，振膜设置于外壳的容纳腔内，振膜将容纳腔分割为前腔和后腔，前腔与传声孔相连通，后腔的内壁设有消声腔室，外壳具有导电端口，外壳可与振膜电连接，在导电端口通电的情况下，对外壳施加电压，以使振膜受到静电力的作用，此时振膜振动，进而推动空气振动以发出声音，此时消声腔室将吸收入射至其内部的声波，从而减少反射声波，甚至不产生反射声波，进而实现低频降噪的效果。因此，本技术实施例能够解决目前声学器件存在较大的低频噪声的问题。
附图说明
9.图1至图2均为本技术实施例公开的声学器件的爆炸图；
10.图3为本技术实施例公开的第一固定环的局部剖视图；
11.图4为图3的局部放大图；
12.图5为本技术实施例公开的消声腔室周围的空气粒子的分布示意图；
13.图6为本技术实施例公开的消声器件与电路板的结构示意图。
14.附图标记说明：
15.100-外壳、110-传声孔、120-消声腔室、121-狭管、122-空腔、123-第一消声腔室、124-第二消声腔室、130-导电端口、131-第一导电端口、132-第二导电端口、140-第一外壳、141-第一壳体、142-第一固定环、150-第二外壳、151-第二壳体、152-第二固定环、160-紧固件；
16.200-振膜、210-支撑膜层、220-导电膜层；
17.300-电路板、310-刚性本体部、320-柔性连接部；
18.400-连接器。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
21.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的声学器件和电子设备进行详细地说明。
22.参考图1至图6，本技术实施例公开一种声学器件，包括外壳100和振膜200，外壳100设有传声孔110，振膜200设置于外壳100的容纳腔内，振膜200将容纳腔分割为前腔和后腔，前腔与传声孔110相连通，以便于将振膜200振动时产生的声音传出，后腔的内壁设有消声腔室120，由于后腔主要影响声音的低频部分，故通过在后腔设置消声腔室120，以便于吸收低频噪声。外壳100具有导电端口130，该导电端口130用于与外部电源电连接，外壳100可与振膜200电连接，在导电端口130通电的情况下，外壳100与振膜200电连接，此时振膜200振动。
23.在本技术实施例中，在导电端口130通电的情况下，对外壳100施加电压，以使振膜200受到静电力的作用，此时振膜200振动，进而推动空气振动以发出声音，此时消声腔室120将吸收入射至其内部的声波，从而减少反射声波，甚至不产生反射声波，进而实现低频降噪的效果。因此，本技术实施例能够解决目前声学器件存在较大的低频噪声的问题。
24.可选地，消声腔室120可以为各处宽度不变的空腔，此时当声波到达外壳100的内表面时，一部分进入空腔内进行散射，以消耗该部分声波能量，但此时需要将空腔设置的足够深才能充分吸收百赫兹的低频噪声。基于此，其它实施例中，消声腔室120为亥姆霍兹谐振腔，消声腔室120包括相连通的狭管121和空腔122，狭管121的宽度小于空腔122的宽度，狭管121远离空腔122的一端为消声腔室120的开口。该方案中，当入射声波频率与空腔122内固有频率一致时，狭管121内的空气柱会产生剧烈的振动，从而与狭管121的内壁摩擦产生热能，以实现声能转化为机械能，再转化为内能，进而实现消耗声能的目的。
25.可选地，消声腔室120可以为一个；或者，消声腔室120的数量为至少两个，各消声腔室120沿振膜200的周向依次间隔设置，以扩大吸声范围，此时多个消声腔室120形成超表面，从而将入射声波转换为与该超表面阻抗匹配的非辐射模式能量，进而实现对入射声波进行吸收而不产生反射声波的效果。
26.一种可选的实施例中，前述的至少两个消声腔室120包括相邻设置的第一消声腔室123和第二消声腔室124，第一消声腔室123的狭管121的宽度大于第二消声腔室124的狭管121的宽度。该方案中，由于消声腔室120为亥姆霍兹谐振腔，当入射声波分别射入第一消声腔室123和第二消声腔室124时，两个相邻的亥姆霍兹谐振腔以异相位形式被激发，此时速度场显示超表面附近的空气粒子平行于超表面振动，由于亥姆霍兹谐振腔的共振效应，亥姆霍兹谐振腔内的气压振幅大于入射声波压力，谐振动的总能量与压力振幅的平方成正比，因此亥姆霍兹谐振腔内强烈的振动即使在空气中其损耗因子也很小，也能有效地消耗能量，从而实现将入射声波吸收而不产生反射声波的效果。当然，第一消声腔室123的狭管121的宽度也可以等于第二消声腔室124的狭管121的宽度，此时各消声腔室120的结构均相同。
27.第一消声腔室123和第二消声腔室124为两个具有不同谐振频率的腔体结构，两者之间的相位差为180
°
，相互耦合，以使该超表面在可调谐频率下与具有亚波长尺度单位的空气传播的声音进行阻抗匹配，从而实现完全吸收来自振膜200振动所产生的深亚波长入射低频声波而不产生反射声波的效果。具体地，相互耦合的第一消声腔室123的空腔122和第二消声腔室124的空腔122的宽度和长度均相等，第一消声腔室123的狭管121的长度和第二消声腔室124的狭管121的长度也相等，但第一消声腔室123的狭管121的宽度和第二消声腔室124的狭管121的宽度不同，即第一消声腔室123的狭管121的宽度大于第二消声腔室124的狭管121的宽度。当入射平面波撞击超表面时，通过合理设计相邻的第一消声腔室123的狭管121的宽度和第二消声腔室124的狭管121的宽度，使二者之间的谐振频率产生强烈的响应，从而形成一个组合谐振模式，进而实现对入射声波进行吸收而不产生反射声波的效果。
28.进一步可选的实施例中，上述第一消声腔室123和第二消声腔室124可以沿振膜200的周向不规则排布，或者，第一消声腔室123和第二消声腔室124沿振膜200的周向依次交替设置。后一方案中，每两个消声腔室120形成一组异相位谐振腔(组合谐振模式)，即第一消声腔室123和第二消声腔室124，在振膜200的周向上，分布多组异相位谐振腔，从而进一步提高声学器件的降噪效果。
29.一种可选的实施例中，外壳100包括可拆卸连接的第一外壳140和第二外壳150，第一外壳140包括第一壳体141，第二外壳150包括第二壳体151，可选地，第一壳体141和第二壳体151可以均为金属结构，当然也可以为非金属结构，本技术实施例对此不作具体限制。可选地，在垂直于振膜200的振动方向的方向上，第一壳体141和第二壳体151的横截面形状可以均为圆形、矩形等，这里对此不作具体限制。第一壳体141和第二壳体151围成容纳腔，振膜200连接于第一壳体141的侧壁或第二壳体151的侧壁上，此时振膜200的连接面积较小，其稳定性较差；第一壳体141设有消声腔室120，由于消声腔室120具有一定的深度，故此时需要将第一壳体141设置的较厚；第二壳体151设有传声孔110和导电端口130，此时第二壳体151为导电结构，其安全性较低。有鉴于此，可选地，第一外壳140还包括第一固定环
142，第一固定环142设置于第一壳体141的内表面，第一固定环142设有消声腔室120，此时可以将第一壳体141设置的较薄；第二外壳150还包括第二固定环152，第二固定环152设置于第二壳体151的内表面，第二固定环152设有导电端口130，此时第二壳体151可以为绝缘结构，从而提高整个声学器件的安全性；振膜200连接于第一固定环142与第二固定环152之间，以便于增大振膜200的连接面积，从而提高振膜200的稳定性。
30.可选地，第一固定环142和第二固定环152的制作材料可以相同，也可以不同，本技术实施例对此不作具体限制；进一步可选地，第一固定环142和第二固定环152可以均为石英环，其具有较好的耐高温性和电绝缘性，当然也可以为其它结构，本技术实施例对此不作具体限制。
31.可选地，第一壳体141和第二壳体151可以通过紧固件160连接，以便于振膜200、第一固定环142和第二固定环152等结构的拆装；进一步可选地，紧固件160可以为螺钉、螺栓等，本技术实施对此不作具体限制。
32.紧固件160的数量为至少两个，各紧固件160沿第一壳体141的周向间隔设置，从而均匀分散第一壳体141和第二壳体151的边缘各处的作用力，以提升第一壳体141和第二壳体151的连接牢固性。
33.可选地，第二固定环152可以包括环本体和导电层，该导电层可以通过喷涂、镀膜等工艺沉积在环本体的局部区域，以形成导电端口130，从而确保第二固定环152与振膜200的连接牢固性。当然，导电层也可以替换为导电块，此时振膜200与第二固定环152的连接面积较小，二者之间的连接牢固性不如导电层时好。
34.进一步可选地，导电层可以为金属结构层，其具有较好的导电性能，有利于提升电流的传输效率。
35.另一实施例中，导电端口130的数量为至少两个，其中包括间隔设置的第一导电端口131和第二导电端口132，在第一导电端口131和第二导电端口132通电后，振膜200两端的固定电极将在电极中间产生静电场，该静电场会对带有电荷的振膜200产生电场力，从而驱动振膜200振动。
36.可选地，第一固定环142的内周面设有消声腔室120，以便于第一固定环142的上表面和外周面均可以与第一壳体141连接，从而增大第一固定环142与第一壳体141之间的连接面积，提高第一固定环142的稳定性，第一固定环142的下表面可以与振膜200连接，此时振膜200与消声腔室120的距离较近，有利于振膜200振动产生的声波充分地进入消声腔室120内，从而提升消声腔室120的消声效果；并且，消声腔室120设置于第一固定环142的内周面，此时在垂直于振膜200的方向上，可以减小第一固定环142的厚度，从而使整个声学器件更薄。当然，第一固定环142也可以仅外周面与第一壳体141连接，此时消声腔室120可以设置于第一固定环142的上表面，但此时消声腔室120与振膜200的距离较远，其消声效果不如消声腔室120设置于第一固定环142的内周面的消声效果好。
37.再一可选的实施例中，振膜200包括叠置的支撑膜层210和导电膜层220，支撑膜层210用于支撑导电膜层220，同时也可以加固该导电膜层220，从而提升振膜200的振动效率。导电膜层220用于通电，以使振膜200产生静电场，而静电场产生电场力，该电场力驱动振膜200振动，以推动空气振动而发声。支撑膜层210与第一固定环142连接，导电膜层220与第二固定环152连接，可选地，支撑膜层210与第一固定环142之间以及导电膜层220与第二固定
环152之间均可以通过粘接等方式连接，当然也可以通过其它方式连接，这里不作具体限制；导电膜层220与第二固定环152的导电端口130电连接，通过导电端口130给导电膜层220供电。
38.可选地，支撑膜层210为高分子膜层，其具有良好的加工性能、韧性及耐热性能，以及具有轻质高强度的特点；进一步可选地，该高分子膜层具体可以由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等材料制成，当然，也可以由其它高分子材料制成，这里不作具体限制。可选地，导电膜层220为石墨烯膜层，其具有良好的强度、柔韧性和导电导热性，以及质量轻的特点。进一步可选地，石墨烯膜层为单层石墨烯，其具有高度均匀的传输特性。
39.可选地，可以仅第二壳体151设有传声孔110，；或者，第一壳体141和第二壳体151均设有传声孔110，以便于扩大声学器件的传声范围。
40.可选地，传声孔110的数量为至少两个，各传声孔110均朝向振膜200，从而提高传声孔110的传声效率，进而提升声学器件的声学性能。
41.可选地，传声孔110可以为圆形孔、三角形孔、矩形孔等，本技术实施例对此不作具体限制；进一步可选地，传声孔110为圆形孔，以便于设置。
42.基于本技术实施例提供的声学器件，本技术实施例还提供了一种电子设备，包括电路板300和上述任意实施例所述的声学器件，电路板300与声学器件的导电端口130电连接，从而为导电端口130供电。
43.可选地，电路板300包括刚性本体部310和柔性连接部320，柔性连接部320电连接于刚性本体部310与导电端口130之间，以便于电路板300与导电端口130灵活连接。
44.可选地，电子设备还包括连接器400和控制装置，连接器400连接于电路板300与控制装置之间，以便于电路板300的灵活设置，控制装置用于控制电路板300工作。
45.本技术实施例公开的电子设备可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、可穿戴设备(例如智能手表)、电子游戏机等电子设备，本技术实施例对电子设备的种类不作具体限制。
46.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。

技术特征：
1.一种声学器件，其特征在于，包括外壳(100)和振膜(200)，所述外壳(100)设有传声孔(110)，所述振膜(200)设置于所述外壳(100)的容纳腔内，所述振膜(200)将所述容纳腔分割为前腔和后腔，所述前腔与所述传声孔(110)相连通，所述后腔的内壁设有消声腔室(120)，所述外壳(100)具有导电端口(130)，所述外壳(100)可与所述振膜(200)电连接，在所述导电端口(130)通电的情况下，所述振膜(200)振动。2.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述消声腔室(120)为亥姆霍兹谐振腔，所述消声腔室(120)包括相连通的狭管(121)和空腔(122)，所述狭管(121)的宽度小于所述空腔(122)的宽度，所述狭管(121)远离所述空腔(122)的一端为所述消声腔室(120)的开口。3.根据权利要求2所述的声学器件，其特征在于，所述消声腔室(120)的数量为至少两个，各所述消声腔室(120)沿所述振膜(200)的周向依次间隔设置。4.根据权利要求3所述的声学器件，其特征在于，所述至少两个消声腔室(120)包括相邻设置的第一消声腔室(123)和第二消声腔室(124)，所述第一消声腔室(123)的所述狭管(121)的宽度大于所述第二消声腔室(124)的所述狭管(121)的宽度。5.根据权利要求4所述的声学器件，其特征在于，所述第一消声腔室(123)和所述第二消声腔室(124)沿所述振膜(200)的周向依次交替设置。6.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述外壳(100)包括可拆卸连接的第一外壳(140)和第二外壳(150)，所述第一外壳(140)包括第一壳体(141)和第一固定环(142)，所述第一固定环(142)设置于所述第一壳体(141)的内表面，所述第二外壳(150)包括第二壳体(151)和第二固定环(152)，所述第二固定环(152)设置于所述第二壳体(151)的内表面，所述第一壳体(141)和所述第二壳体(151)围成所述容纳腔，所述第二壳体(151)设有所述传声孔(110)，所述第一固定环(142)设有所述消声腔室(120)，所述第二固定环(152)设有所述导电端口(130)，所述振膜(200)连接于所述第一固定环(142)与所述第二固定环(152)之间。7.根据权利要求6所述的声学器件，其特征在于，所述第一固定环(142)的内周面设有所述消声腔室(120)。8.根据权利要求6所述的声学器件，其特征在于，所述振膜(200)包括叠置的支撑膜层(210)和导电膜层(220)，所述支撑膜层(210)与所述第一固定环(142)连接，所述导电膜层(220)与所述第二固定环(152)连接，所述支撑膜层(210)为高分子膜层，所述导电膜层(220)为石墨烯膜层。9.根据权利要求6所述的声学器件，其特征在于，所述第一壳体(141)和所述第二壳体(151)均设有所述传声孔(110)；所述传声孔(110)的数量为至少两个，各所述传声孔(110)均朝向所述振膜(200)。10.一种电子设备，其特征在于，包括电路板(300)和权利要求1至9中任一项所述的声学器件，所述电路板(300)与所述声学器件的所述导电端口(130)电连接。

技术总结
本申请公开了一种声学器件和电子设备，涉及声学技术领域。该声学器件包括外壳和振膜，所述外壳设有传声孔，所述振膜设置于所述外壳的容纳腔内，所述振膜将所述容纳腔分割为前腔和后腔，所述前腔与所述传声孔相连通，所述后腔的内壁设有消声腔室，所述外壳具有导电端口，所述外壳可与所述振膜电连接，在所述导电端口通电的情况下，所述振膜振动。所述振膜振动。所述振膜振动。


技术研发人员：张雪健 李恒
受保护的技术使用者：维沃移动通信有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/10/15