背极板多通道静电式换能器

摘要

本发明公开了一种背极板多通道静电式换能器，包括第一层，其为绝缘层，第一层表面间隔开设有至少两个通道；背部电极板，其设置在通道中；以及第二层，其包括设置在第一层上的柔性绝缘层和设置在柔性绝缘层上的柔性导电层；其中，第一层和柔性绝缘层是主体分开的层，柔性绝缘层沿着一连串在第一层上隔开的接触部与第一层结合在一起。本发明在背极板上设置有多通道的电极板，各个电极板上端的振动膜独立振动，其可加载音频或超声信号，通过调节不同通道间的幅度和相位对声波辐射方向进行控制，使得换能器具有指向性，可实现声波对动态目标的跟踪，以满足于高端场所使用需求，并可以消除旁瓣效应，提高音质，减少杂音和损耗。

权利要求

1.一种背极板多通道静电式换能器，其特征在于，包括：

第一层，其为绝缘层，所述第一层表面间隔开设有至少两个通道；

背部电极板，其设置在所述通道中；以及

第二层，其可加载音频或超声信号，所述第二层包括设置在所述第一层上的柔性绝缘层和设置在所述柔性绝缘层上的柔性导电层；

其中，所述第一层和柔性绝缘层是主体分开的层，所述柔性绝缘层沿着一连串在所述第一层上隔开的接触部与所述第一层结合在一起。

2.如权利要求1所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述通道沿着所述第一层的长度方向等间距开设在所述第一层的表面。

3.如权利要求1所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，各个所述通道平行设置构成均匀布置在所述第一层上的框架阵列，相邻两个所述通道之间形成间隔层。

4.如权利要求3所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述通道的宽度在

0.5mm-20mm，相邻两个所述通道之间距离不超过25mm。

5.如权利要求1所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述背部电极板设置为适应于所述通道的形状，所述背部电极板上端设置为波纹结构，所述波纹结构最顶端与所述第一层上表面齐平。

6.如权利要求3所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述第一层和柔性绝缘层是通过间隔件结合在一起的，所述间隔件粘附至这两层上，所述间隔件是以沿所述间隔层延伸的连续或断续的带的形式，或是沿所述间隔层相隔一定距离的分散的间隔件。

7.如权利要求3所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述第一层和柔性绝缘层是通过粘合剂结合在一起的，所述粘合剂把所述第一层和柔性绝缘层连接在一起，所述粘合剂以沿所述间隔层延伸的连续或断续的胶带/水的形式，或以沿所述间隔层相隔一定距离的分散的粘片的形式。

8.如权利要求3所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述第一层和柔性绝缘层是通过焊接点结合在一起，所述焊接点把所述第一层和柔性绝缘层连接在一起，所述焊接点以沿所述间隔层延伸的连续或断续焊接点的形式，或以沿所述间隔层相隔一定距离的分散的焊接点的形式。

9.如权利要求1所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述接触部将各个所述背部电极板上端的柔性绝缘层隔开联动。

10.如权利要求1所述的背极板多通道静电式换能器，其特征在于，所述背部电极板为整体导电结构，或背部电极板表面具有导电层，每个所述背部电极板的导电部分连接有独立的功放驱动信号。

说明书

背极板多通道静电式换能器

技术领域

[0001] 本发明涉及换能器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种背极板多通道静电式换能器。

背景技术

[0002] 传统的静电式换能器包括设置在导电背板之间以形成电容的导电膜，直流偏压作用于该膜，而交流信号电压作用于导电背板。施加在导电背板上数百甚至数千伏的电压，该电压施加于带电荷的膜上的力，该带电荷的膜移动从而驱动在其两侧的空气。

[0003] 但现有的静电式换能器，如专利号是201280035607.2，专利名称是静电式换能器，该换能器发出的声波方向不可控，声波没有指向性，无法满足于高端场所的需求。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

[0005] 本发明还有一个目的是提供一种背极板多通道静电式换能器，在背极板上设置有多通道的电极板，各个电极板上端的振动膜独立振动，且各个电极板上的电压信号独立驱动，控制各个电极板与其上端振动膜之间的电场，实现了各个电极板上端振动膜振动幅度和相位的独立可调，从而控制各个电极板上端振动膜的辐射声波，控制各个通道声波的相位即可控制换能器发射声波的辐射方向，从而实现换能器发射声波方向的控制。

[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种背极板多通道静电式换能器，包括:

[0007] 第一层，其为绝缘层，所述第一层表面间隔开设有至少两个通道；

[0008] 背部电极板，其设置在所述通道中；以及

[0009] 第二层，其可加载音频或超声信号，所述第二层包括设置在所述第一层上的柔性绝缘层和设置在所述柔性绝缘层上的柔性导电层；

[0010] 其中，所述第一层和柔性绝缘层是主体分开的层，所述柔性绝缘层沿着一连串在所述第一层上隔开的接触部与所述第一层结合在一起。

[0011] 优选的，所述通道沿着所述第一层的长度方向等间距开设在所述第一层的表面。

[0012] 优选的，各个所述通道平行设置构成均匀布置在所述第一层上的框架阵列，所述相邻两个所述通道之间形成间隔层。

[0013] 优选的，所述通道的宽度在0.5mm-20mm，相邻两个所述通道之间距离不超过25mm。

[0014] 优选的，所述背部电极板设置为适应于所述通道的形状，所述背部电极板上端设置为波纹结构，所述波纹结构最顶端与所述第一层上表面齐平。

[0015] 优选的，所述第一层和柔性绝缘层是通过间隔件结合在一起的，所述间隔件粘附至这两层上，所述间隔件是以沿所述间隔层延伸的连续或断续的带的形式，或是沿所述间隔层相隔一定距离的分散的间隔件。

[0016] 优选的，所述第一层和柔性绝缘层是通过粘合剂结合在一起的，所述粘合剂把所述第一层和柔性绝缘层连接在一起，所述粘合剂以沿所述间隔层延伸的连续或断续的胶带/水的形式，或以沿所述间隔层相隔一定距离的分散的粘片的形式。

[0017] 优选的，所述第一层和柔性绝缘层是通过焊接点结合在一起，所述焊接点把所述第一层和柔性绝缘层连接在一起，所述焊接点以沿所述间隔层延伸的连续或断续焊接点的形式，或以沿所述间隔层相隔一定距离的分散的焊接点的形式。

[0018] 优选的，所述接触部将各个所述背部电极板上端的柔性绝缘层隔开联动。

[0019] 优选的，所述背部电极板为整体导电结构，或背部电极板表面具有导电层，每个所述背部电极板的导电部分连接有独立的功放驱动信号。

[0020] 本发明至少包括以下有益效果：

[0021] 1、换能器的发射声波强度可控；

[0022] 2、换能器的发射声波方向可控，使得声波具有指向性，实现声波的跟踪功能，以满足于高端场所使用需求。

[0023] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

[0024] 图1为换能器第一层和第二层的分解结构示意图；

[0025] 图2为本发明的多通道静电式换能器的剖视图。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0027] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

[0028] 实施例一

[0029] 本发明电提供了一种背极板多通道静电式换能器，如图1-2所示，包括具有一定厚度的第一层103和设置在第一层103上第二层101，第一层103为绝缘层，可以为绝缘聚合物材料，第一层103表面间隔开设有多个通道，本实施例中，通道沿着第一层103的长度方向等间距开设在第一层103的表面，各个通道平行设置构成均匀布置在第一层103上的框架阵列，框架阵列四周的第一层103上设置有预留区，相邻两个通道之间形成间隔层104，使得各个通道之间相互绝缘，间隔层104的宽度优选的为0.5mm。

[0030] 每个通道中设置有一个背部电极板102，从而在第一层103上形成多通道结构，具体的，背部电极板102设置为适应于通道的形状，使得背部电极板102正好填充在通道中，背部电极板102为整体导电结构，或背部电极板102表面具有导电层，本实施例中，背部电极板102为表面具有导电层，该导电层可以为金属、可导电的其他材质、或表面采取喷涂镀等工艺附着具有导电性能材料的其他材质。每个背部电极板102表面的导电层连接有一个功放驱动信号，从而实现独立驱动，以控制每个背部电极板102的电压大小和相位。

[0031] 通道为矩形结构，通道的宽度在0.5mm-20mm，本实施例中，通道的宽度为5mm，相邻两个通道之间距离不超过25mm，保证相邻两个通道之间距离不超过发射声波的半波长，从而使得相邻两个背部电极板102之间的距离不超过声波的半波长，从而不产生旁瓣。

[0032] 第二层101是振动膜，用于加载音频或超声信号，第二层101包括设置在第一层103上的柔性绝缘层202和设置在柔性绝缘层202上的柔性导电层201，在本实施方式中柔性导电层201是以在柔性绝缘层202的外表面镀金属的形式从而提供了总厚度约为8um的振动薄膜，柔性导电层201可以为聚合物材质，金属材质、石墨烯、碳等，柔性绝缘层202可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚苯硫醚(pps)等。

[0033] 其中，柔性绝缘层202下端外周连接在第一层103外周的预留区上，使得柔性绝缘层202处于绷紧状态，柔性绝缘层202中间的主体部分与第一层103中间区域是分开的，且柔性绝缘层202中间的主体部分处于绷紧状态，背部电极板102上端设置为波纹结构，波纹结构最顶端与第一层103上表面齐平，柔性绝缘层202正好位于波纹结构的上端，波纹结构有效增加了换能器的灵敏度。

[0034] 在每个间隔层104上端设置有间隔件203，间隔件203是以沿间隔层104上端延伸的连续或断续的带的形式，或是沿间隔层104相隔一定距离的分散的间隔件203。本实施例中，间隔件203采用连续的带状形式，间隔件203沿间隔层104的长度方向布满在间隔层104的上端，第一层103和柔性绝缘层202中间的主体区域通过间隔件203结合在一起的，使得间隔件203粘附至这两层上，将柔性绝缘层202沿着间隔件203的位置固定在第一层103上，从而在每个背部电极板102上端形成与背部电极板102面积对应的独立运动的柔性绝缘层202区域，也就是说在每个背部电极板102宽度方向上端两侧的柔性绝缘层202固定在间隔层104上，每个背部电极板102上端的柔性绝缘层202上下运动互不干扰。

[0035] 在柔性导电层可201施加有直流偏置电压，同时在每个背部电极板102的表面导电层施加有独立的功放驱动信号，使得每个背部电极板102上端的第二层101在静电力的作用下各自朝向和远离第一层103移动，第二层101的移动从而驱动在其两侧的空气发出相应的声波。由于各个背部电极板102上施加的交流电压是相互独立驱动的，因此可以独立控制每个背部电极板102上端的第二层101振动的幅度和相位，也就是说每个背部电极板102上端区域的第二层101发出独立声波，控制各个背部电极板102上施加的交流电压信号，即可控制每个发射声波的振幅和相位，最终控制各个发射声波的相互作用，控制旁瓣效应，进而可以减少旁瓣数量，即可减少损耗，同时可以控制主瓣的方向性和幅度大小，使得发射声波具有指向性，可以实现对运动目标的跟踪，提高音效体验，满足高端场所的应用需求，通常波瓣宽度越窄，声波的方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强，因此尽量减少相邻两个背部电极板102之间的距离，使其小于或者等于声波波长的一半，此时将不会产生旁瓣效应，功率损耗更低，声波方向性更好。

[0036] 实施例二

[0037] 与实施例一的区别在于第一层103和柔性绝缘层202的连接方式，在每个间隔层104上端设置有柔性的粘合剂203，粘合剂203是以沿间隔层104上端延伸的连续或断续的胶带/水的形式，或是沿间隔层104相隔一定距离的分散的粘片。本实施例中，粘合剂203采用连续的胶水形式，粘合剂203沿间隔层104的长度方向布满在间隔层104的上端，第一层103和柔性绝缘层202中间的主体区域通过粘合剂203结合在一起的，使得粘合剂203粘附至这两层上，将柔性绝缘层202沿着粘合剂203的位置固定在第一层103上，从而在每个背部电极板102上端形成与背部电极板102面积对应的独立运动的柔性绝缘层202区域，也就是说在每个背部电极板102宽度方向上端两侧的柔性绝缘层202固定在间隔层104上，每个背部电极板102上端的柔性绝缘层202上下运动互不干扰。

[0038] 实施例三

[0039] 与实施例一的区别在于第一层103和柔性绝缘层202的连接方式，将每个间隔层104上端相应位置处的柔性绝缘层202沿间隔层104上端延伸的连续或断续的方式焊接在每个间隔层104上端，或是沿间隔层104相隔一定距离焊接在每个间隔层104上端，使得第一层
103和柔性绝缘层202固定，柔性绝缘层202处于绷紧状态。本实施例中，焊接点203采用断续的方式焊接的形式，焊接点203沿间隔层104的长度方向断续分布在间隔层104的上端，第一层103和柔性绝缘层202中间的主体区域通过焊接点203结合在一起的，使得焊接点203粘附至这两层上，将柔性绝缘层202沿着焊接点203的位置固定在第一层103上，从而在每个背部电极板102上端形成与背部电极板102面积对应的独立运动的柔性绝缘层202区域，也就是说在每个背部电极板102宽度方向上端两侧的柔性绝缘层202固定在间隔层104上，每个背部电极板102上端的柔性绝缘层202上下运动互不干扰。

[0040] 由上所述，本发明的换能器，在背极板上设置有多通道的电极板，各个电极板上端的振动膜独立振动，且各个电极板上的电压信号独立驱动，通过控制各个电极板上加载信号的幅度和相位，，实现了各个电极板上端振动膜振动幅度和相位的独立可调，从而控制整个换能器的声波辐射方向可实现声波对动态目标的跟踪，以满足于高端场所使用需求。同时，可以消除旁瓣效应，提高音质，减少杂音和损耗。

[0041] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。