專利名稱：非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓電傳感器；電致伸縮傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種傳聲器。

背景技術(shù)：
壓電揚(yáng)聲器是一種通過逆壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電能-機(jī)械能-聲能轉(zhuǎn)換的電聲器件，即運(yùn)用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)和電能機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的原理，給貼附于平板振膜上的壓電陶瓷薄膜振子輸入音頻電壓信號，使得陶瓷薄膜振子產(chǎn)生彎曲振動，從而帶動平板振膜產(chǎn)生和輸入音頻信號強(qiáng)度和頻率相對應(yīng)的機(jī)械彎曲振動來推動空氣發(fā)聲。壓電揚(yáng)聲器已廣泛應(yīng)用于小型設(shè)備的音響輸出，如手機(jī)的揚(yáng)聲器，計算機(jī)的揚(yáng)聲器，微型耳機(jī)的揚(yáng)聲器等。
目前，現(xiàn)有的金屬振膜多層壓電陶瓷揚(yáng)聲器采用多層壓電陶瓷片與金屬振膜直接粘合，或多層壓電陶瓷片與具有懸臂結(jié)構(gòu)的金屬振膜粘合而成。本發(fā)明發(fā)明人所在的課題組所發(fā)明的專利號為200820228545.8、發(fā)明名稱為《多層壓電揚(yáng)聲器》的中國專利，該專利的多層壓電陶瓷片是在各層壓電陶瓷層之間設(shè)置有內(nèi)電極層，兩外側(cè)的壓電陶瓷片外側(cè)設(shè)置有外電極層，兩外側(cè)的壓電陶瓷層外側(cè)的電極層分別接交流電源，壓電陶瓷層各層之間的內(nèi)電極層未設(shè)置引線，加電后多層壓電陶瓷片只能伸長或縮短，不能自主彎曲，必須貼附在金屬振動板上，在音頻交變電場激勵下形成彎曲振動，從而實(shí)現(xiàn)聲音的輸出。由于金屬振膜的剛度、厚度對壓電元件形成的力阻將導(dǎo)致壓電揚(yáng)聲器的聲壓降低，頻率響應(yīng)提高，聲音的平坦度變差，失真度提高，因此，這種壓電揚(yáng)聲器只能作為高音補(bǔ)償應(yīng)用。
另外，現(xiàn)有的金屬振膜多層壓電陶瓷揚(yáng)聲器，多層壓電陶瓷片用膠粘接在邊框的中心位置，多層壓電陶瓷片與邊框之間用懸臂相連，其余部分鏤空。這種結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器，在振動發(fā)生時，剛度較大，發(fā)出的聲音尖銳，只適合用作高音補(bǔ)償，在低音區(qū)應(yīng)用效果較差。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述壓電揚(yáng)聲器的缺點(diǎn)，提供一種厚度薄、重量輕、聲壓高、失真度小的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在邊框上設(shè)置有振膜，振膜上設(shè)置有多層壓電陶瓷片，多層壓電陶瓷片為至少兩層壓電陶瓷層與壓電陶瓷層數(shù)目多1層的電極層燒結(jié)制成，一層壓電陶瓷層與相鄰一層壓電陶瓷層之間設(shè)置有與交流電源相連的電極層，最外兩層壓電陶瓷層的外側(cè)面設(shè)置有與交流電源相連的電極層，每一層壓電陶瓷層一側(cè)面的電極層接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層接交流電源的另一端。本發(fā)明的振膜為非金屬彈性振膜。
本發(fā)明的非金屬彈性振膜為聚氨酯彈性薄膜。
本發(fā)明采用多層壓電陶瓷共燒技術(shù)，多層壓電陶瓷片的每一層壓電陶瓷層一側(cè)面的電極層接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層接交流電源的另一端，對壓電陶瓷片上下層進(jìn)行相反方向的極化，實(shí)現(xiàn)多層壓電揚(yáng)聲器陶瓷片雙晶片結(jié)構(gòu)，形成自主彎曲振動，提高了壓電元件的推動力。同時，本發(fā)明采用聚氨酯彈性薄膜為揚(yáng)聲器的振動膜，改善了揚(yáng)聲器振動力阻，提高了聲壓輸出，降低了失真度，改善了聲音的平坦度。發(fā)明人將非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器進(jìn)行了對比測試，測試結(jié)果表明，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器相比，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級增大6dB，總諧波失真減小14％，提高了揚(yáng)聲器的音質(zhì)效果，可作為便攜、小型音響設(shè)備的揚(yáng)聲器。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的多層壓電陶瓷片3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的多層壓電陶瓷片3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的多層壓電陶瓷片3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級曲線對比圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器的失真曲線對比圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1 在圖1、2中，本實(shí)施例的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器由邊框1、非金屬彈性振膜2、多層壓電陶瓷片3聯(lián)接構(gòu)成。
在邊框1上用膠固定粘接有非金屬彈性振膜2，非金屬彈性振膜2上用膠粘接有多層壓電陶瓷片3。
本實(shí)施例的多層壓電陶瓷片3由4層壓電陶瓷層3-2和5層電極層3-1疊合燒結(jié)制成，一層壓電陶瓷層3-2與相鄰一層壓電陶瓷層3-2之間設(shè)置有一層電極層3-1，電極層3-1采用Ag/Pd電極材料，最外兩層壓電陶瓷層3-2的外側(cè)面各設(shè)置有一層電極層3-1，每一層壓電陶瓷層3-2一側(cè)面的電極層3-1接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層3-1接交流電源的另一端。這種結(jié)構(gòu)的多層壓電陶瓷片3，在極化時各壓電陶瓷層3-2分層極化。當(dāng)一壓電陶瓷層3-2一側(cè)面的電極層3-1為正、另一側(cè)面的電極層3-1為負(fù)時，通過逆壓電效應(yīng)，上部兩層壓電陶瓷層3-2伸長、下部兩層壓電陶瓷層3-2縮短，多層壓電陶瓷片3產(chǎn)生凸型彎曲形變；當(dāng)一層壓電陶瓷層3-2一側(cè)面的電極層3-1為負(fù)、另一側(cè)面的電極層3-1為正時，通過逆壓電效應(yīng)，上部兩層壓電陶瓷層3-2縮短、下部兩層壓電陶瓷層3-2伸長，多層壓電陶瓷片3產(chǎn)生凹型彎曲形變。當(dāng)多層壓電陶瓷片3接交流電源時，與非金屬彈性振膜2一起彎曲振動發(fā)出聲音。
本實(shí)施例的非金屬彈性振膜2采用聚氨酯彈性薄膜，這種非金屬彈性振膜2為柔性振膜，改善了揚(yáng)聲器振動力阻，提高了揚(yáng)聲器的聲壓輸出，降低了揚(yáng)聲器的失真度，改善了揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的平坦度。
實(shí)施例2 在本實(shí)施例中，多層壓電陶瓷片3由2層壓電陶瓷層3-2和3層電極層3-1疊合燒結(jié)制成，兩層壓電陶瓷層3-2之間設(shè)置有一層電極層3-1，兩層壓電陶瓷層3-2的外側(cè)面各設(shè)置有一層電極層3-1，兩層壓電陶瓷層3-2外側(cè)面的電極層3-1分別接交流電源的一端，兩層壓電陶瓷層3-2之間的電極層3-1接交流電源的另一端。非金屬彈性振膜2與實(shí)施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3 在本實(shí)施例中，多層壓電陶瓷片3由9層壓電陶瓷層3-2和10層電極層3-1疊合燒結(jié)制成，一層壓電陶瓷層3-2與相鄰一層壓電陶瓷層3-2之間設(shè)置有一層電極層3-1，最外兩層壓電陶瓷層3-2的外側(cè)面各設(shè)置有一層電極層3-1，每一層壓電陶瓷層3-2一側(cè)面的電極層3-1接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層3-1接交流電源的另一端。非金屬彈性振膜2與實(shí)施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器進(jìn)行了聲強(qiáng)、失真度對比測試，各種試驗(yàn)情況如下。
測試方法將非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器和多層壓電揚(yáng)聲器固定在障板上，障板的正前方5cm處設(shè)置傳聲器，傳聲器通過導(dǎo)線與音頻分析儀相連。由信號發(fā)生器輸出的信號經(jīng)放大器放大后提供給非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器和多層壓電揚(yáng)聲器使其發(fā)聲，傳聲器將所接收到非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器、多層壓電揚(yáng)聲器發(fā)出的音頻信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出到音頻分析儀，音頻分析儀測量出非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器、多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級(SPL)、失真度(THL)參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，并繪制出非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器、多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級-頻率變化曲線和失真度-頻率變化曲線，聲壓級-頻率變化曲線見圖5，失真度-頻率變化曲線見圖6。在圖5中，曲線a是非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級曲線，曲線b是多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級曲線；在圖6中，曲線c是非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的失真度-頻率變化曲線曲線，曲線d是多層壓電揚(yáng)聲器的失真度-頻率變化曲線曲線 表1非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器的性能對比測試結(jié)果
由表1可見，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器相比，聲壓級增大6dB(聲壓級越大揚(yáng)聲器發(fā)聲越響亮)，總諧波失真減小14％(總諧波失真度越小揚(yáng)聲器發(fā)聲時失真越小，即音質(zhì)越純)。由圖5可見，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器聲壓級曲線較平坦，在諧振頻率以上具有較大的聲壓級(SPL)；由表1和圖6失真度測試結(jié)果可見，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的總諧波失真(THL)小于多層壓電揚(yáng)聲器的總諧波失真，提高了壓電揚(yáng)聲器的音質(zhì)效果。
權(quán)利要求
1.一種非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器，在邊框(1)上設(shè)置有振膜，振膜上設(shè)置有多層壓電陶瓷片(3)，其特征在于所說的多層壓電陶瓷片(3)為至少兩層壓電陶瓷層(3-2)與壓電陶瓷層(3-2)數(shù)目多1層的電極層(3-1)燒結(jié)制成，一層壓電陶瓷層(3-2)與相鄰一層壓電陶瓷層(32)之間設(shè)置有與交流電源相連的電極層(3-1)，最外兩層壓電陶瓷層(3-2)的外側(cè)面設(shè)置有與交流電源相連的電極層(3-1)，每一層壓電陶瓷層(3-2)一側(cè)面的電極層(3-1)接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層(3-1)接交流電源的另一端；所說的振膜為非金屬彈性振膜(2)。
2.按照權(quán)利要求1所述的非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器，其特征在于所說的非金屬彈性振膜(2)為聚氨酯彈性薄膜。
全文摘要
一種非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器，在邊框上設(shè)非金屬彈性振膜，非金屬彈性振膜上設(shè)多層壓電陶瓷片。多層壓電陶瓷片的結(jié)構(gòu)為至少兩層壓電陶瓷層與壓電陶瓷層數(shù)目多1層的電極層燒結(jié)制成，一層壓電陶瓷層與相鄰一層壓電陶瓷層之間設(shè)置有與交流電源相連的電極層，最外兩層壓電陶瓷層的外側(cè)面設(shè)置有與交流電源相連的電極層，每一層壓電陶瓷層一側(cè)面的電極層接交流電源的一端、另一側(cè)面的電極層接交流電源的另一端。發(fā)明人將非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器進(jìn)行了對比測試，測試結(jié)果表明，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器與多層壓電揚(yáng)聲器相比，非金屬振膜多層壓電揚(yáng)聲器的聲壓級增大6dB，總諧波失真減小14％，提高了揚(yáng)聲器的音質(zhì)效果。
文檔編號H04R7/00GK101765046SQ201010107339
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者陳耀強(qiáng), 季葉, 皇曉輝, 許龍 申請人:西安康弘新材料科技有限公司