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TWI854567B - 減振降噪的傳聲器 - Google Patents

減振降噪的傳聲器 Download PDF

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TWI854567B
TWI854567B TW112112354A TW112112354A TWI854567B TW I854567 B TWI854567 B TW I854567B TW 112112354 A TW112112354 A TW 112112354A TW 112112354 A TW112112354 A TW 112112354A TW I854567 B TWI854567 B TW I854567B
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TW
Taiwan
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vibration
wave
unit
carrier
sound
Prior art date
Application number
TW112112354A
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Inventor
張金爐
張昭智
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佳樂電子股份有限公司
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Publication date
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Priority to CN202410306616.5A priority patent/CN118741366A/zh
Priority to US18/612,589 priority patent/US20240334123A1/en
Priority to DE102024108773.0A priority patent/DE102024108773A1/de
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Publication of TW202439296A publication Critical patent/TW202439296A/zh

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Abstract

一種減振降噪的傳聲器，包含一殼體單元、一連接於該殼體單元的音頭單元、一極性相反於該音頭單元的第一減振單元、一連接於該殼體單元的第二減振單元，及一電連接於該音頭單元與該第一減振單元的電控單元。該音頭單元用於在一聲波傳遞的過程中產生一主電壓，及在一振波傳遞的過程中產生一第一次電壓。該第一減振單元用於產生一抵消該第一次電壓的第二次電壓。該第二減振單元用於產生一抵消該振波的氣動波。藉此，通過力學與非力學方式消除該振波，能夠有效減少振動，達到抑制雜訊、提升音質的目的。

Description

減振降噪的傳聲器
本發明是有關於一種傳聲器，特別是指一種減振降噪的傳聲器。
隨著科技的進步，消費者對於音質的要求也越來越高。因此，開發出能夠有效地去除雜訊、達到減振降噪目的的產品，就成為了業界一致的目標。
以中華民國專利號第TWI548285號專利案所揭露的一種已知的主動式抗震麥克風為例，主要是通過極性相反且相互抵消的次電壓，達到抑制雜訊、提升音質的目的。另以中華民國專利號第TWI706678號專利案所揭露的一種已知的具有背腔的傳聲器為例，主要是通過相位相反的氣動波抵消振波，達到抑制雜訊、提升音質的目的。
惟，參閱圖1，比較第TWI548285號專利案與第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果，可以清楚的看出，在約略100Hz-200Hz頻率範圍，第TWI548285號專利案所獲得的分貝值低於第TWI706678號專利案所獲得的分貝值，第TWI548285號專利案抑制雜訊的效果優於第TWI706678號專利案。然而，在約略200Hz-500Hz頻率範圍，第TWI706678號專利案所獲得的分貝值卻低於第TWI548285號專利案所獲得的分貝值，第TWI706678號專利案抑制雜訊的效果優於第TWI548285號專利案。
顯然，第TWI548285號專利案與第TWI706678號專利案抑制雜訊的效果各有表現較佳的頻率範圍。
因此，本發明之目的，即在提供一種能夠有效減少振動，達到抑制雜訊、提升音質的減振降噪的傳聲器。
於是，本發明減振降噪的傳聲器，包含一殼體單元、一音頭單元、一第一減振單元、一第二減振單元，及一電控單元。
該殼體單元包括一外殼，及一穿置在該外殼內且圍繞一軸線的載體，該載體具有一由外周面延伸至內周面的開孔組。
該音頭單元連接於該載體，且用於在一聲波傳遞的過程中產生一主電壓，及在一振波傳遞的過程中產生一第一次電壓。
該第一減振單元連接於該載體且以極性相反的方式電連接於該音頭單元，該第一減振單元沿該軸線方向與該音頭單元相間隔且與該音頭單元、該載體界定出一連通於該開孔組的前腔，該第一減振單元用於在該振波通過該外殼與該載體傳遞的過程中產生一極性相反於該第一次電壓的第二次電壓。
該第二減振單元包括至少一連接該外殼與該載體的避震件，及至少一封閉該開孔組的阻尼材，該避震件與該外殼、該載體、該第一減振單元界定出一氣密的一背腔，該背腔用於在該振波通過該外殼與該載體傳遞的過程中產生一通過該開孔組、該前腔且朝該音頭單元行進的氣動波，該至少一阻尼材用於改變通過的氣動波的相位或振幅，使該氣動波與該振波傳遞至該音頭單元時相互抵消。
該電控單元，安裝在該外殼內且電連接於該音頭單元與該第一減振單元，該電控單元用於接收該主電壓、該第一次電壓與該第二次電壓，使極性相反的該第一次電壓與第二次電壓相互抵消。
本發明之功效在於：通過力學與非力學方式消除該振波，能夠有效減少振動，達到抑制雜訊、提升音質的目的。
參閱圖2、圖3與圖4，本發明減振降噪的傳聲器的一實施例，包含一殼體單元1、一音頭單元2、一第一減振單元3、一第二減振單元4，及一電控單元5。
該殼體單元1包括一外殼11，及一穿置在該外殼11內且圍繞一軸線X的載體12。該載體12具有一開孔組120。該開孔組120的孔面積總合介於0.79mm 2~227mm 2。
參閱圖4、圖5，在本實施例中，該開孔組120具有四個由外周面延伸至內周面的開孔121。該等開孔121環繞該軸線X且等角分佈。每一該開孔121的孔徑介於1mm~17mm。應當注意的是，該等開孔121的數量不限於4個，在本實施例的其它變化例中，也可以如圖6所示，該等開孔121的數量是2個。當然，該等開孔121的數量也可以是1個、或3個、或4個以上，只要孔面積總合介於0.79mm 2~227mm 2即可。較佳的，該等開孔121的數量是偶數。
參閱圖3、圖4與圖7，該音頭單元2連接於該載體12的一端部。該音頭單元2包括一第一訊號轉換模組21，及一覆蓋該第一訊號轉換模組21且能夠感應一聲波W1 (如圖9)與一振波W2 (如圖9)的第一振膜22。該第一訊號轉換模組21用於轉換該聲波W1為一主電壓V0，及用於轉換該振波W2為該第一次電壓V1。
該第一減振單元3連接於該載體12另一端部，且以極性相反的方式電連接於該音頭單元2。該第一減振單元3沿該軸線X方向與該音頭單元2相間隔且與該音頭單元2、該載體12界定出一連通於該等開孔121的前腔30。該第一減振單元3包括一第二訊號轉換模組31，及一覆蓋該第二訊號轉換模組31且能夠感應該振波W2的第二振膜32。該第二訊號轉換模組31用於轉換該振波W2為一第二次電壓V2。
在本實施例中，該第一訊號轉換模組21是以正極串聯該第二訊號轉換模組31的正極。藉此，能夠使原本波形、振幅相近的該第一次電壓V1與該第二次電壓V2的相位相差180度。
該前腔30區分有一鄰近該音頭單元2且連通於該等開孔121的上音室301，及一鄰近該第一減振單元3且氣密的下音室302。上音室301與該下音室302的體積均小於12c.c.。在本實施例中，該上音室301的體積=6.44c.c.，該下音室302的體積=2.45c.c.。
該第二減振單元4包括一硬質的環件41、二個軟質的避震件42，及四阻尼材43。
該環件41鎖接於該外殼11，並具有一上環段411，及一相反於該上環段411的下環段412。
每一該避震件42具有一連接於該環件41的連接部421，及一相反於該連接部421且套接於該載體12的懸吊部422。其中一該避震件42的連接部421套接於該上環段411。另一該避震件42的連接部421套接於該下環段412且與該其中一避震件42沿該軸線X方向相間隔。該其中一避震件42與該外殼11、該載體12、該第一減振單元3界定出一氣密的一背腔40。該背腔40通過該等開孔121連通於該上音室301。該另一避震件42還具有數個連通於該背腔40的穿孔423。
每一該阻尼材43連接於該載體12且封閉各自的開孔121。在本實施例中，每一該阻尼材43黏接於該載體12。每一該阻尼材43可以是通氣紙、或通氣布、或氈類、尼龍布等。
應當注意的是，該阻尼材43的數量不限於是4個，在本實施例的其它變化例中，也可以如圖8所示是1個，且圍繞連接於該載體12。
該電控單元5安裝在該外殼11內且電連接於該音頭單元2與該第一減振單元3。該電控單元5用於接收該主電壓V0、該第一次電壓V1與該第二次電壓V2。
值得說明的是，本發明的傳聲器主要目的在於採集該聲波W1。但是，基於本發明的機械特性，本發明的傳聲器對於頻率介於50Hz~300Hz的低頻振動相當靈敏。因此，在用戶握持該外殼11而摩擦該外殼11時、或用戶晃動該外殼11而使內部線路撞擊時、或外界如舞台產生振動時，都會產生該機械式的振波W2。
參閱圖5、圖7與圖9，在該聲波W1以空氣為介質、該振波W2以該外殼11、該載體12為介質傳遞至該音頭單元2的過程中，該音頭單元2的第一振膜22會受到該聲波W1與該振波W2作用而振動。該第一訊號轉換模組21會感測該第一振膜22的振動能並轉換振動能為電能，而在該聲波W1傳遞的過程中產生該主電壓V0，且在該振波W2傳遞的過程中產生該第一次電壓V1。
此時，由於該第一減振單元3被該前腔30與該背腔40包圍，因此，該聲波W1不易傳遞至該第二振膜32。但是，該第二振膜32同樣受到該振波W2作用而振動。該第二訊號轉換模組31感測該第二振膜32的振動能並轉換振動能為電能，且在該振波W2傳遞的過程中產生該第二次電壓V2。
同時，該氣密的背腔40會因為內部氣流的振動產生一氣動波W3。該氣動波W3會以內部的空氣為介質通過該等穿孔423、該阻尼材43、該等開孔121與該上音室301。最後，由該上音室301傳遞至該第一振膜22。
由於振波W2與該氣動波W3的振動來源同樣是機械振動，因此，頻率同樣會介於50 Hz ~300Hz，且由該振波W2產生的第一次電壓V1與由該振波W2產生的第二次電壓V2的電壓值會相近。重要的是，該氣動波W3在通過該阻尼材43時，會因為該阻尼材43聲阻而改變相位與振幅。藉此，當該主電壓V0、該第一次電壓V1與該第二次電壓V2同時傳輸至該電控單元5時，電壓相近且極性相反的該第一次電壓V1與該第二次電壓V2會相互抵消，且相位不同而振幅約略相同的振波W2與該氣動波W3也會相互抵消。該電控單元5只會傳輸由該主電壓V0產生的電訊號至外部的揚聲器(圖未示)或電子裝置(圖未示)。
參閱圖9與圖10，比較第TWI548285號專利案與本發明的傳聲器對於雜訊頻段的抑制效果，可以清楚的看出，在約略200Hz-500Hz頻率範圍，本發明的傳聲器所獲得的分貝值低於第TWI548285號專利案所獲得的分貝值，本發明的傳聲器抑制雜訊的效果優於第TWI548285號專利案。
參閱圖9與圖11，比較第TWI706678號專利案與本發明的傳聲器對於雜訊頻段的抑制效果，可以清楚的看出，在約略100Hz-200Hz頻率範圍，本發明的傳聲器所獲得的分貝值低於第TWI706678號專利案所獲得的分貝值，本發明的傳聲器抑制雜訊的效果優於第TWI706678號專利案。
參閱圖9與圖12，比較第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案與本發明的傳聲器對於雜訊頻段的抑制效果，更可以發現，除了在約略110Hz-155Hz頻率範圍，本發明的傳聲器所獲得的分貝值較高外，在其餘頻率範圍，本發明的傳聲器抑制雜訊的效果都優於第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案。
應當注意的是，該下音室302能夠阻隔該氣動波W3反彈至該第一減振單元3。惟，在該音頭單元2與該第一減振單元3沿該軸線X方向的距離，足夠減少或忽略該氣動波W3對該第一減振單元3造成影響的情形下，也可以省略如圖9所示的下音室302，且如圖13所示，使該音頭單元2與該第一減振單元3間被該上音室301區隔。
另外，以該氣動波W3抵消該振波W2的效果，理論上屬於破壞性干涉。因此，該等開孔121的數量、或孔徑大小、或孔面積，或該背腔40的體積，都可以做為參數，調整該氣動波W3的振幅和相位，當前述參數超過本發明如前所揭示的範圍時，氣動波和機械振波就會無法有效抵消， 而喪失抑制震動的效果，甚至有可能會產生相加疊(建設性干涉)，而使震動更大。
參閱圖9與圖14，以該等開孔121的數量為4個且總面積=48mm 2為本發明的第一參考例、該等開孔121的數量為2個且總面積=24mm 2為本發明的第二參考例，比較本發明與第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果，可以看出，本發明的傳聲器抑制雜訊的效果都優於第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案，且在約略110Hz-155Hz頻率範圍，本發明抑制雜訊的效果也趨近於第TWI548285號專利案。
經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：
1、本發明能夠以該氣動波W3抵消該振波W2，及以該第二次電壓V2抵消該第一次電壓V1。藉此，通過力學與非力學方式，雙重消除該振波W2。不但能夠有效減少振動，且能夠擴大消除該振波W2的頻率範圍，達到抑制雜訊、提升音質的目的。
2、該等分離式的避震件42，不但能夠懸吊該載體12，且能夠建構出該氣密的背腔40。藉此，在達到懸吊與氣密效果的前題下，縮減整體的體積，且套接於該環件41的方式，可以提升組裝時的方便性，及易於更換，而更具有實用性。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:殼體單元
11:外殼
12:載體
120:開孔組
121:開孔
2:音頭單元
21:第一訊號轉換模組
22:第一振膜
3:第一減振單元
30:前腔
301:上音室
302:下音室
31:第二訊號轉換模組
32:第二振膜
4:第二減振單元
40:背腔
41:環件
411:上環段
412:下環段
42:避震件
421:連接部
422:懸吊部
423:穿孔
43:阻尼材
5:電控單元
X:軸線
V0:主電壓
V1:第一次電壓
V2:第二次電壓
W1:聲波
W2:振波
W3:氣動波
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一分貝-頻率曲線圖，說明第TWI548285號專利案與第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果； 圖2是一立體圖，說明本發明減振降噪的傳聲器的一實施例； 圖3是該實施例的一立體分解圖； 圖4是該實施例的一剖視圖； 圖5是一沿著圖4中之線Ⅴ-Ⅴ所截取的剖視圖； 圖6是一類似於圖5的剖視圖，但開孔的數量不同； 圖7是一電路圖，說明該實施例中一第一減振單元電連接於一音頭單元； 圖8是一類似於圖5的剖視圖，但阻尼材的數量不同； 圖9是該實施例的一部分放大剖視圖； 圖10是一分貝-頻率曲線圖，說明該實施例與第TWI548285號專利案對於雜訊頻段的抑制效果； 圖11是一分貝-頻率曲線圖，說明該實施例與第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果； 圖12是一分貝-頻率曲線圖，說明該實施例與第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果； 圖13是一類似於圖6的部分放大剖視圖，但省略了一下音室；及 圖14是一分貝-頻率曲線圖，說明不同開孔面積的實施例與第TWI548285號專利案、第TWI706678號專利案對於雜訊頻段的抑制效果。
1:殼體單元
11:外殼
12:載體
121:開孔
2:音頭單元
21:第一訊號轉換模組
22:第一振膜
3:第一減振單元
30:前腔
301:上音室
302:下音室
31:第二訊號轉換模組
32:第二振膜
4:第二減振單元
40:背腔
41:環件
42:避震件
421:連接部
422:懸吊部
423:穿孔
43:阻尼材
X:軸線
W1:聲波
W2:振波
W3:氣動波

Claims (8)

  1. 一種減振降噪的傳聲器，包含：一殼體單元，包括一外殼，及一穿置在該外殼內且圍繞一軸線的載體，該載體具有一由外周面延伸至內周面的開孔組；一音頭單元，連接於該載體，並包括一第一訊號轉換模組，及一覆蓋該第一訊號轉換模組且能夠感應一振波與一聲波的第一振膜，該第一訊號轉換模組用於在該聲波傳遞的過程中轉換該聲波為一主電壓，及用於在一振波傳遞的過程中轉換該振波為一第一次電壓；一第一減振單元，連接於該載體且以極性相反的方式電連接於該音頭單元，該第一減振單元沿該軸線方向與該音頭單元相間隔且與該音頭單元、該載體界定出一連通於該開孔組的前腔，該第一減振單元包括一第二訊號轉換模組，及一覆蓋該第二訊號轉換模組且能夠感應該振波的第二振膜，該第二訊號轉換模組用於在該振波通過該外殼與該載體傳遞的過程中轉換該振波為一極性相反於該第一次電壓的第二次電壓；一第二減振單元，包括至少一連接該外殼與該載體的避震件，及至少一封閉該開孔組的阻尼材，該避震件與該外殼、該載體、該第一減振單元界定出一氣密的一背腔，該背腔用於在該振波通過該外殼與該載體傳遞的過程中產生一通過該開孔組、該前腔且朝該音頭單元行進的氣動波，該至少一阻尼材用於改變通過的氣動波的 相位或振幅，使該氣動波與該振波傳遞至該音頭單元時相互抵消；及一電控單元，安裝在該外殼內且電連接於該音頭單元與該第一減振單元，該電控單元用於接收該主電壓、該第一次電壓與該第二次電壓，使極性相反的該第一次電壓與第二次電壓相互抵消。
  2. 如請求項1所述的減振降噪的傳聲器，其中，該前腔區分有一鄰近該音頭單元且連通於該開孔組的上音室，及一鄰近該第一減振單元且氣密的下音室。
  3. 如請求項2所述的減振降噪的傳聲器，其中，該上音室與該下音室的體積均小於12c.c.。
  4. 如請求項1所述的減振降噪的傳聲器，其中，該開孔組具有數個開孔，該等開孔的數量為雙數。
  5. 如請求項1或4所述的減振降噪的傳聲器，其中，該開孔組的孔面積總合介於0.79mm2~227mm2。
  6. 如請求項1所述的減振降噪的傳聲器，其中，該第二減振單元包括二個連接於該外殼且懸吊該載體的避震件，其中一該避震件與該載體、該外殼界定出該背腔，另一該避震件沿該軸線方向與該其中一避震件相間隔，並具有數個沿該軸線方向延伸且供該氣動波通過的穿孔。
  7. 如請求項6所述的減振降噪的傳聲器，其中，該第二減振單元還包一硬質的環件，該環件連接於該外殼，並具有一上環段，及一相反於該上環段的下環段，每一該避震件具有一連接部，及一相反於該連接部且套接於該載體 的懸吊部，該其中一避震件的連接部套接於該上環段，該另一避震件的連接部套接於該下環段，並具有該等穿孔。
  8. 如請求項1所述的減振降噪的傳聲器，其中，該第二減振單元還與該載體界定出一氣密且鄰近該背腔的腔室。
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