專利名稱：帶式聲換能器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲換能器，更具體地，涉及利用薄膜技術(shù)制作的以各種不同聲音波長操作的帶式薄膜換能器和合成薄膜，并且基于2004年10月21日提交的序列號為No.60/620,934的美國臨時專利申請和相應(yīng)美國申請，這里以引用的方式并入本文中。
背景技術(shù)：
用于錄音棚環(huán)境中聲樂和器樂錄制的傳聲器的設(shè)計者和制造商在尋找改進方法，來提供精確的聲音再現(xiàn)。期望提供有助于特定類型聲音的特性，例如，人聲、三角鋼琴、或者木管樂器，以及具有低噪音、失真較少的較高輸出和更好的一致性和持久性的常規(guī)裝置。
通常情況下，傳聲器應(yīng)用換能器，換能器配置成電動式或者更簡單的“動力”式、帶式和電容式(condenser)等形式。在這三種應(yīng)用在傳聲器中的主要換能器類型中，本發(fā)明集中在帶式的類型上，然而本發(fā)明也結(jié)合了通常適用于傳聲器的一些改進和原理。這些換能器，包括應(yīng)用在醫(yī)學(xué)成像中的換能器，也可以利用本發(fā)明的原理進行制造、使用或者改進。
如果使用更好的材料和制造方法，并且如果通過利用由半導(dǎo)體和醫(yī)療設(shè)備工業(yè)所發(fā)展的先進技術(shù)改造而成的技術(shù)對傳聲器進行裝配和測試，傳聲器技術(shù)的改進會發(fā)展得更加快速。對移動元件的精確定位、該移動元件的調(diào)節(jié)的閉環(huán)反饋控制和用于減少件與件變化性(piece to piece variability)的統(tǒng)計處理控制技術(shù)的應(yīng)用，可以提高設(shè)備性能、質(zhì)量和一致性。傳聲器特性的緊密控制使得藝術(shù)家和錄音棚的工程師能夠快速達到并維護錄音的最佳配置，這就減少了所需的聲音檢查和重取的次數(shù)，節(jié)約了時間和生產(chǎn)成本。
應(yīng)用在攝影棚和其他電影和電視作品布景中的傳聲器必須是靈敏的、堅固的和可靠的，而對于在吊桿臂(boom arm)上定位或者搖擺卻必須不太靈敏。這種動作可能會對懸掛在磁體間隙中的脆弱的帶狀物(Ribbon)產(chǎn)生風(fēng)力破壞或者噪音。提高該帶狀結(jié)構(gòu)的強度和耐久性可以更好地應(yīng)用和使用這種類型的傳聲器。進一步期望增加帶狀物的傳導(dǎo)性，在沒有使帶狀物過硬的情況下減少其整體質(zhì)量和強度，進而在增加韌性的同時提高輸出效率。輸出效率應(yīng)該是高的，因為這樣可以提高傳聲器的信號與噪音的比率以及整體的靈敏度。
出于錄音目的而使用的傳聲器必須是精準的。理想地，系列制造的傳聲器中的每一個傳聲器應(yīng)該以相同方式執(zhí)行。當前傳聲器生產(chǎn)中情況并不是這樣，原因在于裝配和調(diào)整這種傳聲器時存在一些變化，這些變化影響它們始終如一地復(fù)制聲音。期望克服產(chǎn)生這些變化的不規(guī)則性，以及期望具有精確裝配和調(diào)諧(tuning)的方法，以使能夠產(chǎn)生更精確的件與件性能的一致性。
外部的空氣流和風(fēng)，包括從表演者聲音、或樂器或擴音器中產(chǎn)生的氣流，都可能具有足夠高的強度，以至于破壞或者扭曲現(xiàn)有技術(shù)中使用的脆弱的內(nèi)部帶狀物。期望在限制破壞超過一定強度的破壞性強氣流的同時，允許正常氣流和聲音在傳聲器中自由流通，并且傳聲器隨后可以產(chǎn)生更精確聲音再現(xiàn)而沒有衰減。這種改進能夠使得帶式傳聲器得到更廣泛地應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。
本發(fā)明的進一步的目的是提供一種具有更高級功能特性的帶式傳聲器裝置。
本發(fā)明的進一步的目的是提供一種具有一致性能特性的帶式傳聲器裝置。
因此，本發(fā)明包括一種帶式傳聲器組件，具有可調(diào)節(jié)的聲音接收能力，其包括換能器，該換能器具有環(huán)繞磁通框架(surrounding flux frame)，該環(huán)繞磁通框架用于將至少兩個磁體定位在鄰近所述磁體之間的懸掛帶狀物的位置；接收孔陣列，其布置在該磁通框架中；以及至少一個彎曲的回路環(huán)，其定位在該接收孔中，以便為該換能器中的磁通建立返回路徑。該磁通框架可以具有平行的側(cè)面。該磁通框架可以具有錐形的側(cè)面。該磁通框架的優(yōu)選方式是其上具有側(cè)孔。該側(cè)孔可以是非圓形的。該側(cè)孔可以是拉長的曲線形。
本發(fā)明還包括一種用于制備帶式傳聲器的帶狀物的方法，其包括一個或者多個下列步驟提供其上具有不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面的第一模板；在帶狀物接觸表面上沉積帶狀物形成材料；以及在第一模板上形成該傳聲器帶狀物。該方法還可以包括下列步驟提供其上具有不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面的第二模板，該不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面匹配地對應(yīng)于第一模板的不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面；以及將該帶狀物形成材料夾入該第一和第二模板的帶狀物接觸表面之間。該模板使其溫度被控制。該帶狀物可以包括多于一種材料。該模板可以包括可支持汽相沉積的材料，該材料從包括鋁、蠟和可溶解材料的一組材料中選擇。本發(fā)明還包括一種為了在帶式傳聲器中后續(xù)應(yīng)用所述帶狀物而調(diào)諧(tuning)帶狀物的方法，包括一個或者多個下列步驟安排校準組件，用于可調(diào)節(jié)地支撐以及用其校準傳聲器帶狀物；將傳聲器帶狀物連接到該校準組件上，該帶狀物具有在其上形成的預(yù)定圖案(pattern)；激活連接在揚聲器上的變頻振蕩器，將該振蕩器設(shè)置成該帶狀物的期望共振頻率；調(diào)節(jié)該校準組件以拉緊該帶狀物；以及觀察該帶狀物的表明共振峰值的最大偏移。該帶狀物可以安裝在帶式傳聲器的換能器組件中。
本發(fā)明還包括一種減少來自傳聲器支撐物中的聲音傳播的方法，其包括一個或者多個下列步驟布置多個環(huán)狀隔離元件作為帶式傳聲器的支撐物；在鄰近的隔離元件間插入聲損耗材料；將該多個隔離元件的第一端連接到帶式傳聲器外殼上；并將該多個隔離元件的第二端連接到傳聲器支架上。優(yōu)選地，該隔離元件是環(huán)形。
本發(fā)明還包括一種用于安全封裝及非加壓運輸和轉(zhuǎn)移/裝載帶式傳聲器的箱體，該箱體包括封裝外殼；可開啟的門，其位于該箱體上；彈簧閥，其連接在該門上，在打開和關(guān)閉該門期間，該閥打開該箱體至外部大氣環(huán)境。一種用于帶式傳聲器的外罩，該外罩封裝帶狀物，該外罩包括多個聲音傳播孔，其穿過其中封裝該帶狀物的所述外罩布置，該孔包括彎曲的非圓柱形的開口。該孔優(yōu)選地布置成向遠離封裝在該外罩中的帶狀物的方向彎曲。
本發(fā)明還包括一種模塊化的帶式傳聲器組件，其包括頂部的帶式換能器；中部的匹配變壓器部分；底部的放大和電子控制部分，以允許子組件的不同組合可以在該組件中輕松互換。子組件中的每個均可以具有帶有互連引線的母線，以方便子組件彼此互連。
本發(fā)明還包括一種用于檢測能量波形的帶式換能器，該帶式換能器包括拉長的帶狀物結(jié)構(gòu)，該帶狀物結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電性碳納米管細線(carbonnanotube filament)組成，該帶狀物結(jié)構(gòu)布置在鄰近磁場的位置，其中，該帶狀物結(jié)構(gòu)與控制電路電連通。碳納米管細線的帶狀物結(jié)構(gòu)包括帶式傳聲器的帶狀物元件。一種帶式傳聲器，其中具有移動的碳纖維材料帶狀物元件，該帶狀物元件包括碳細線的拉長層；以及附著該碳細線上的傳導(dǎo)性金屬的拉長層。
本發(fā)明還包括一個用于檢測聲波的帶式換能器。該帶式換能器包括拉長的帶狀物結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電性碳納米管細線組成，布置在鄰近磁場的位置，其中，該帶狀物結(jié)構(gòu)與另一電路相連；帶式傳聲器，其具有包括集成在其中的碳納米管材料的可移動帶狀物元件；帶式傳聲器，其具有包括集成在其中的碳納米管纖維材料的可移動帶狀物元件，該帶狀物元件包括碳細線層，以及附著在該碳細線材料層上的傳導(dǎo)性金屬層。
本發(fā)明還包括一種位于磁體組件附近的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，該換能器結(jié)構(gòu)和該磁體組件被布置成產(chǎn)生磁通場(flux field)；該換能器結(jié)構(gòu)包括第一層保持在拉緊狀態(tài)下的薄的細長的合成薄膜材料；第二傳導(dǎo)層薄膜材料，其附著在該第一合成材料層上，其中，第一和第二層薄膜材料鄰近該磁體組件布置，通常平行于且偏離該磁體組件，以產(chǎn)生通過第一層和第二層合成材料的至少一部分的磁通場。第一層可以包括碳纖維。第一層可以是聚合材料。該碳纖維可以包括碳納米管。優(yōu)選地，第一層是導(dǎo)電的。優(yōu)選地，第二傳導(dǎo)層是沉積的金屬。第二傳導(dǎo)層可以是電鍍層。第二傳導(dǎo)層可以是電解沉積層。
本發(fā)明還包括一種制備薄膜換能器元件的方法，其包括一個或者多個下列步驟提供一種其上具有預(yù)定構(gòu)型(pattern)的模板(form)；在該模板的該構(gòu)型上沉積金屬層，以在該模板上建立連續(xù)的、單獨的金屬換能器元件；從該構(gòu)型上移走該沉積的金屬換能器元件，以及將該薄膜換能器安裝在磁場附近。該預(yù)定構(gòu)型可以是周期性構(gòu)型。該預(yù)定構(gòu)型可以是非周期性的。該金屬為鋁。
本發(fā)明還包括一種制備特定頻率的帶式聲音元件的方法，其包括一個或者多個下列步驟在具有可移動的安裝端的固定器中軸向安裝聲音元件，可移動的安裝端用來固定該聲音元件；移動該安裝端以改變該聲音元件的張力；以及使該聲音元件共振到預(yù)定的頻率。該聲音元件可以是金屬元件。優(yōu)選地，該聲音元件包括換能器組件。


在結(jié)合下述附圖考慮時，本發(fā)明的目的和優(yōu)勢將會更加明顯，其中圖1表示一種現(xiàn)有技術(shù)中的帶式傳聲器換能器，圖中示出了一種懸掛在從電磁體中伸出的鐵磁極間的波紋帶；圖2表示一種現(xiàn)有技術(shù)中的帶式傳聲器換能器，圖中示出了懸掛在從永久磁體中伸出的錐形鐵磁極構(gòu)件間的波紋帶；圖3為本發(fā)明的側(cè)視圖，圖中示出了其中具有懸掛系統(tǒng)的傳聲器外罩；圖4為圖3中給出的傳聲器外罩的剖視圖；圖5為本發(fā)明的外罩的放大的剖面圖，圖中示出了一種孔的布置；圖6為根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的模塊化帶式傳聲器組件的側(cè)面的分解剖面圖；圖7為圖6的分解圖所示的換能器、變壓器和電子模塊的組裝套件的側(cè)視圖；圖8為錐形換能器的側(cè)視圖，該換能器的特點在于環(huán)繞磁通框架，其使兩個或者多個相鄰磁體固定在裝配于其間的懸掛帶狀物附近；圖9為本發(fā)明的一種非錐形(平行側(cè)壁(parallel sided-walls))換能器，圖中給出了已安裝的回路環(huán)；
圖9A為沿圖9的線9A-9A截取的視圖；圖10為本發(fā)明的磁通框架的側(cè)視圖，圖中給出了錐形和非錐形實施例的特征；圖11a為本發(fā)明的帶狀物模板的橫截面視圖，其具有在此模板上預(yù)定的“帶狀物形成”構(gòu)型；圖11b為圖11a中圖示的帶狀物模板的橫截面視圖，其上具有金屬沉積層，如鋁；圖11c為從圖11a中圖示的帶狀物模板上去掉金屬帶后的完成的帶狀物的側(cè)視圖；圖11d為由沉積工藝產(chǎn)生的完成的帶狀物的橫截面視圖，該帶狀物上具有預(yù)定構(gòu)型；圖11e示出了標有刻度(graduated)的固定裝置的側(cè)視圖，該固定裝置具有刻度、可移動滑片和夾子，以固定其間的傳聲器帶狀物；圖11f為與圖11e中所示的標有刻度的帶狀物固定裝置一起使用的調(diào)諧系統(tǒng)的示意性示圖；圖12a為懸掛在一對細線固定器(filament holder)間的用于制造傳聲器帶狀物的一系列細線平面圖；圖12b為圖12a中圖示的系列帶狀物細線的側(cè)視圖；圖12c為一系列細線隔離地鄰近于一對用于施加壓力、熱或者兩者的模板之間的側(cè)視圖；圖12d為圖12c中圖示模板的形狀擠壓后的一系列細線的側(cè)視圖；圖13a為具有與一邊，如帶狀物的后部，分開一段距離放置的吸音楔(sound absorbing wedge)的帶狀物組件的平面圖；圖13b為圖13a中圖示的吸音楔的詳細的側(cè)視圖；圖14為具有后瓣抑制的部分傳聲器組件的剖面?zhèn)纫晥D；圖15a示出了以并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)配置的本發(fā)明的一對相同帶狀物的電原理圖；
圖15b示出了彼此接近的一對相同帶狀物的平面圖，且每個帶狀物均位于相鄰磁體間隙中；圖15c為一種用于一對相鄰磁體的實用固定器的透視圖；圖16a示出了一種用于壓敏元件設(shè)備的存儲和旅行箱的透視圖，如壓敏元件為帶式傳聲器；圖16b為可用于圖16a中所示的旅行箱中的放氣閥的橫截面視圖；以及圖17為集成在傳聲器主體中的吸音結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖進行詳細說明。更具體地，參照圖1，圖1給出了一種典型現(xiàn)有技術(shù)的帶式傳聲器換能器20，該現(xiàn)有技術(shù)在Olson的美國專利1,885,001中都有詳細的說明，這里以引用的方式并入本文中，圖中示出了一種懸掛在從電磁體26中伸出的鐵磁極24間的波紋帶22。電磁體26建立磁場，其穿過磁極構(gòu)件24進入聲音響應(yīng)帶狀物22的附近。當由輸入聲波引起帶狀物22振動時，帶狀物22中產(chǎn)生電流，然后電流被放大、記錄或者傳輸。圖2中示出了一種現(xiàn)有技術(shù)的典型帶式傳聲器換能器30，該現(xiàn)有技術(shù)在Fisher的美國專利3,435,143中能夠看到更完整的說明，這里以引用的方式并入本文中，圖中示出了一種懸掛在從永久磁體36中伸出的錐形鐵磁極構(gòu)件34間的波紋帶32。錐形的磁極構(gòu)件34減少了帶狀物前后間的路徑長度，從而改進了高頻響應(yīng)。帶狀物懸掛在具有螺絲和螺母調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)框架38上，從而可以精細地調(diào)諧帶狀物32的位置。
然而，圖3中給出了對這種現(xiàn)有傳聲器技術(shù)的改進，圖中示出了一種具有懸掛系統(tǒng)41的傳聲器外罩40，該懸掛系統(tǒng)41包括鋸齒形布置的彈性材料線束或者線纜42、錐形主體殼體裝置44和隔聲板46，該隔聲板46具有多個孔48用以使聲音傳入并阻止外物、污垢和其他類似的東西的進入。圖4為傳聲器外罩46的剖視圖，其示出了穿過外罩46的多個有一定間隔的孔48，每個孔48都具有一個軸向彎曲的、非圓柱形的和非線性的形狀。圖5示出了孔48的放大示意圖，圖中給出了強氣流“W”在高風(fēng)速的條件下如何改變方向遠離附近的帶狀物“R”。這種強流體流的重新定向可以歸因于柯恩達效應(yīng)(Coanda)，因此曲面上的流體層流對于改變流動方向以與這些表面相一致是有效的。而當潛在的破壞性強氣流轉(zhuǎn)向遠離如帶狀物“R”等脆弱的拾音器或者其他換能器時，圖5所示的具有非線性輪廓的孔48可以使正常振動的聲波相對無障礙的進入。
圖6示出了一種模塊化帶式傳聲器組件50的分解視圖，該模塊化帶式傳聲器組件50包括上部的帶式換能器52、中部的匹配變壓器部分54和底部的放大和電子控制部分56，因此，允許用戶配置不同的帶式傳聲器系統(tǒng)。從母線57伸出的直互連引線58用于將每個部分52、54和56彼此互連。傳聲器的用戶經(jīng)常希望能夠互換音頻鏈中的組成部分，以調(diào)整不同的聲速屬性和電子屬性，如增益、頻率響應(yīng)、音色、失真和其他類似屬性等。電容式傳聲器的現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)應(yīng)用了一種匹配的模塊化的裝置，而帶式傳聲器中沒有應(yīng)用，因為本發(fā)明之前的帶式傳聲器在增益、頻率響應(yīng)、音色或者失真方面不一致。圖7給出了換能器52、變壓器54和電子模塊56的組裝套件。直的母線57用于連接發(fā)動機和變壓器單元，以及變壓器單元和放大器/連接器單元。相較于迂回布線連接，優(yōu)選地，直的線性固定位置互連提供了對來自外場的哼聲拾音(hum pickup)的更大程度的控制。由于柔性電線的可變化性質(zhì)，布線連接通常用于最小的哼聲拾音。使用剛性的互連元件58在確保低電阻和低噪音連接的同時，還從實質(zhì)上消除了這種變化。利用銀母線或者鍍銀的銅母線提供了低電阻和低噪音。厚導(dǎo)體和銀金屬的使用也最小化了導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱噪音。通常情況下，現(xiàn)有技術(shù)中的帶式傳聲器存在三個部分，這更加大了由整個傳聲器組件產(chǎn)生的總的熱噪音和其他噪音的最低限(floor)。這些組件包括帶狀物部分、互連部分和變壓器部分。在變壓器和互連部分使用重導(dǎo)體是適當?shù)?。出于需要帶狀物必須是一個輕導(dǎo)體，盡管如此，改進那一部分也是可能的。
圖8示出了換能器60的一個優(yōu)選實施例。該換能器是錐形的換能器60，其特征在于環(huán)繞磁通框架61用以將兩個或者更多相鄰磁體62定位在安裝在它們之間的拉長的、成型的、優(yōu)選為多層的、懸掛的帶狀物66附近。錐形磁通框架61縮短了帶狀物66前后的聲音距離，以改進在縮短的范圍內(nèi)的高頻響應(yīng)，以及減少了任何高頻截止效應(yīng)的陡峭度，該效應(yīng)是“平行”側(cè)面磁通框架的特性。磁通框架61在穿過磁通框架61延伸的磁體62位置附近，配備有環(huán)接收孔(ring-receiving aperture)68。定位孔68以接收彎曲的回路環(huán)(如圖9和圖9A所圖示的組件72)，該回路環(huán)用于為磁通建立返回路徑。這就增加了帶狀物66所在的間隙中的磁場強度，并產(chǎn)生了一個更有效的聲能到電能的轉(zhuǎn)換。這種效率的提高增加了總輸出和靈敏度，這是高質(zhì)量傳聲器的一個期望屬性。回路環(huán)72成形有對于任何角度的輸入聲波都很小的橫截面。該形狀減少了反射和不期望的內(nèi)部共鳴。當執(zhí)行磁通運載任務(wù)時，回路環(huán)72的整體的小橫截面減少了聲能的阻塞和衰減，并且使聲能能夠不受阻礙地到達帶狀物66。
圖9和圖9a顯示了一個非錐形的，通常具有平行壁(parallel-walled)的換能器70，其已安裝了回路環(huán)72。根據(jù)換能器的長度和所需的磁性增強/再流通量，回路環(huán)72可以是一個或者多個?；芈翻h(huán)72可以通過壓配合插進磁通框架73的厚度中以增強磁場的耦合，或者也可以通過焊接的方式連接在磁通框架73上。
圖10進一步給出了另一個換能器的實施例，該換能器包括磁通框架76，其具有錐形和非錐形的樣式，進一步具有側(cè)孔80，以減少帶狀物的前后間的距離。應(yīng)用側(cè)孔80改進帶式傳聲器的高頻響應(yīng)是公知的。大且拉長的曲線形/圓形的側(cè)孔80的使用，結(jié)合錐形組件的使用，使得磁場強度得到保持。
圖11a表示本發(fā)明的帶狀物構(gòu)造90的橫截面視圖，其具有一個預(yù)定帶形的表面構(gòu)型92。模板90可以由蠟或者可分解的材料制成，這種材料可以支持金屬的汽相沉積，如其上的鋁，或者這種金屬的電鍍。圖11b表示帶狀物模板90的橫截面視圖，其具有鋁的沉積層94。鋁的厚度通常為從約1/4微米到高達約4微米?？梢栽谀０?0的表面92上沉積不止一層(未圖示)。這些層可以由相同的材料構(gòu)成或具有不同機械和電屬性的不同材料構(gòu)成。例如，第一層可以沉積金，隨后第二層沉積更厚的鋁，接著第三層沉積金或其混合物。金層可以非常薄，具有幾百納米的數(shù)量級。根據(jù)所要求的尺寸、期望的傳導(dǎo)率數(shù)量以及設(shè)計中所允許的總質(zhì)量，鋁層范圍可以從500納米到約3000納米。
通常情況下，高質(zhì)量的帶狀物需要更大量的聲能以在磁體間隙中振蕩，而低質(zhì)量的帶狀物則所需較少，因此，保持質(zhì)量到一個最低值是非?？扇〉?。然而，隨著橫截面的減少，太薄的材料如鋁，其電阻會逐漸增加。長久以來，電阻和質(zhì)量間的權(quán)衡一直是傳聲器設(shè)計中的一個限制因素，同時還有強度和質(zhì)量之間的權(quán)衡。應(yīng)用如這里所述的復(fù)合材料、層狀材料和高傳導(dǎo)率材料，提供了一種更大的設(shè)計范圍和改進的性能。
例如，圖11c給出了一種從模板90取下之后的完整帶狀物100的邊緣視圖。因此，預(yù)成型的金屬帶狀物100更堅固，沒有斷裂和應(yīng)力，也不會趨于松弛?，F(xiàn)有技術(shù)的帶狀物通過彎曲和/或者扭曲平板的方式形成，這種帶狀物會妥協(xié)于拉伸強度并且留下殘余力，隨著時間的流逝，這些殘余力將引起帶狀物的松弛。圖11d表示由在模板上進行沉積處理產(chǎn)生的具有預(yù)定構(gòu)型的完整帶狀物102的邊緣視圖。該構(gòu)型可以是周期性的、非周期性的或者帶有刻度的，以能夠?qū)⒏　⒏痰牟ㄐ尾糠只蛘卟▌硬糠?04安放在帶狀物的末端102附近，而較平坦的部分106安排在帶狀物102的中間附近。由于沉積工藝的精確和保角特性，可以產(chǎn)生諸如字母(未圖示)的精細細節(jié)或者諸如縱向肋狀物(未圖示)的特征，使帶狀物102的某個平面或者表面的部分作記號或者變硬。
圖11e示出了帶刻度的固定裝置110的例子，該裝置110帶有刻度112、可移動滑片114和用于固定待調(diào)整的帶狀物118的夾子116。圖11f公開了與圖11e的帶刻度的固定裝置110一起使用的調(diào)諧系統(tǒng)120的原理示意圖。變頻振蕩器122與放大器124連接，該放大器124用于驅(qū)動揚聲器126和與振蕩器122同步地觸發(fā)頻閃燈128。振蕩器122設(shè)置成帶狀物118的期望共振頻率，如圖11e所示，移動夾子116，直到發(fā)現(xiàn)表明帶狀物118的共振峰值的帶狀物118的最大偏移時為止。頻閃燈128有助于發(fā)現(xiàn)峰值或者其他共振模式，包括可能引起失真的異相模式。應(yīng)用圖11e所示的設(shè)備110和設(shè)備120的組合以及如圖11f所示的相應(yīng)過程，可以精確拉伸帶狀物118，隨后在適當調(diào)整后，安裝到換能器組件中。如果需要，在調(diào)整處理過程中，帶狀物118可以連接刀到負載，如變壓器，和隨后的放大器。這種對帶狀物118細致且精確的調(diào)整，提高了組件中單元與單元間的一致性，這是可取的。
圖12a所示的視圖是懸掛在一套光纖固定器132間的一系列細線或者纖維130的平面圖。纖維130可以由具有高拉伸強度的聚合材料制成，如不伸長且不收縮的凱夫拉(Kevlar)纖維。纖維130也可以包括碳納米管纖維、帶狀物或者具有高拉伸強度和低質(zhì)量的合成物。例如，這樣的一種碳納米管帶狀物具有傳導(dǎo)性或者超導(dǎo)性能。圖12b為圖12a中圖示的該系列細線130的側(cè)視圖。圖12c為位于一對可以施加壓力、加熱或者兩種都可以的構(gòu)型化模板134附近的一系列細線的側(cè)視圖。圖12d的視圖是利用模板134的形狀擠壓之后的一系列細線130的側(cè)視圖。該系列細線130可以通過應(yīng)用沉積工藝，如汽相沉積工藝(未清晰圖示)，來進一步涂覆、電鍍或者覆蓋。沉積材料可以是鋁或者其他傳導(dǎo)性材料，如金?？梢允褂冒ň哂谐瑢?dǎo)性質(zhì)的合金在內(nèi)的多種材料。這種合金通常堅硬而不易形成線，然而可以通過所描述的方法以特定的形式適當?shù)貥?gòu)成。應(yīng)用這種具有超導(dǎo)性能或者非常高的傳導(dǎo)性能的合金的優(yōu)勢是能夠產(chǎn)生一種堅固的、低質(zhì)量的帶狀物，而不會使傳導(dǎo)性減少到處于使傳聲器的輸出降低到不可接受程度的狀態(tài)。在本申請中，超導(dǎo)合金可以具有足夠的拉伸強度以單獨使用。應(yīng)用在本申請中的碳納米管、碳纖維或者帶狀物具有足夠的傳導(dǎo)性能、強度和足夠低的質(zhì)量，且對于長時間的扭曲、下垂或者破壞具有更好的韌性、抵抗力。現(xiàn)在，可以應(yīng)用這些新的技術(shù)來構(gòu)建出非常堅固的、低質(zhì)量的和高傳導(dǎo)性的帶狀物(例如，通過焊接、膠粘、沉積或者各種相互作用或者粘附工藝而形成的多層物)。
在圖13a中，示出了帶狀物組件140的頂視圖，距一邊，如帶狀物143的后部，間隔一段距離放置吸音楔142。吸音楔142有效地吸收并削弱來自傳聲器后部的聲能。不帶吸聲器的帶式傳聲器展示了“圖8”的雙極接收模式。有時期望單極性的或者單向性帶狀物操作。帶狀物的后部是密封的，以使聲能不從后部到達帶狀物。楔142吸收由運動的帶狀物所產(chǎn)生的再輻射的聲音。楔142的形狀減少了不期望的返回到帶狀物的鏡面反射。可以應(yīng)用多個楔。楔可以被封裝，以界定具有面對帶狀物143的開口的室145。圖13b中，示出了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)吸音楔142的詳細視圖。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括細線、開室(open cell)泡沫和閉室(closed cell)泡沫144，每種均具有定向成型的逐漸增加的密度和聲音的聲阻抗，這會增加熱形式的損失，而不會產(chǎn)生位于空氣聲阻抗附近的來自前部表面的反射。相比于應(yīng)用同質(zhì)材料如普通泡沫塑料所可能獲得的，這種結(jié)構(gòu)可以以較大的速率來吸收較低頻率。
圖14以剖面圖的形式給出了具有“后瓣”抑制的傳聲器組件150的例子。聲迷(acoustic labyrinth)152可以通過卷曲或者盤繞的管材153制成，該管材153可以是塑料管材、Tygon TM或者其他通常可卷曲成型的管狀材料?？沙尚偷墓軤畈牧峡梢砸匀魏畏N形式布置，以使之能夠放置在傳聲器150的外殼中。后室(如在圖13a中部分描述的)可以與聲迷連接，聲迷可以放置在轉(zhuǎn)換組件154的附近或者下邊，或者在內(nèi)部結(jié)構(gòu)或組件如變壓器等周圍。管材153可以由有耗損的、聲音吸收材料填充，如氨基甲酸乙酯(urethane)的注入開室泡沫，或者由松散的、聲音吸收纖維材料填充，如尼龍或者氣凝膠。通常情況下，管道的長度應(yīng)為約30”，如現(xiàn)有技術(shù)中描述的使用機械加工的口或者室的聲迷結(jié)構(gòu)一樣，這種聲迷結(jié)構(gòu)更難于生產(chǎn)，并且不能提供柔性管道定位選擇。管道的一端可以連接到圖13a中描述的室，以便維持從帶狀物143的后端穿過整個管道153的空氣的連續(xù)密封。這樣的裝置提供了一種作為壓力換能器工作的非定向帶狀物傳聲器系統(tǒng)的方便的可重復(fù)使用的結(jié)構(gòu)。
圖15a公開了利用本文的技術(shù)產(chǎn)生的、以并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)配置的一對相同帶狀物160和162的電原理圖。圖15b為彼此接近的一對相同帶狀物160和162的頂視圖，且每個帶狀物均處于相鄰磁體164的間隙中。圖15c為一種用于圖15b中所示的相鄰磁體164的實用固定器166的透視圖。固定器166通過應(yīng)用滑動的孔徑阻擋(aperture stop)167或者其他可調(diào)整的門構(gòu)件，來控制進入到帶狀物(160和162)間的空氣或者聲波的數(shù)量。應(yīng)用兩個相同帶狀物(即，160和162)允許在一個傳聲器的空間里應(yīng)用帶狀物元件產(chǎn)生可變模式，而不存在過多的失真，其主要原因是應(yīng)用改進的帶狀物或者傳聲器構(gòu)建的方法，如沉積、同步調(diào)諧和絲狀或者碳納米管帶狀物結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的帶狀物元件具有相同的和可重復(fù)的性質(zhì)。
圖16a中示出了存儲和旅行箱體170，其用于壓力敏感設(shè)備，如帶式傳聲器172?，F(xiàn)有技術(shù)中的盒子通常具有可以迅速打開或者關(guān)閉的蓋。如此迅速的非保護性操作，如打開或關(guān)閉箱體子，可能產(chǎn)生不期望的壓力而使盒中的物體遭到破壞?？諝忾y174與插銷(或者鉸鏈)連接，可以使在打開和關(guān)閉過程中的空氣壓力有一個釋放的路徑。圖16b示出了放氣閥174的橫截面視圖。在打開之前，彈簧柱塞176可以插進插銷，以使空氣通過排氣口177釋放出去。放氣閥174的面積相對于箱體170是大的，使得不會產(chǎn)生不期望的壓力，甚至是瞬間的。
圖17以集成在傳聲器主體182中的吸音結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D的形式，給出了一個典型的傳聲器支撐物180。優(yōu)選地，多個的環(huán)形環(huán)184由聲損耗材料186填充，如填充低硬度氨基甲酸乙酯。交替布置的有耗損部分確保了很少量的噪音從傳聲器支架188傳播到傳聲器頭部。平面的環(huán)形環(huán)布置使得在確保一個高范圍的聲音吸收的同時，適當硬的緊湊的傳聲器主體也得到了安全的維護。夾子190緊固地連接至傳聲器主體基部191，但是與頭部分離，以減少或者消除從支架到傳聲器182的聲音傳播。
權(quán)利要求
1.一種帶式傳聲器組件，具有可調(diào)節(jié)的聲音接收能力，其包括換能器，具有環(huán)繞磁通框架，其用于將至少兩個磁體定位在鄰近所述磁體之間的懸掛帶狀物的位置；接收孔陣列，布置在所述磁通框架中；以及至少一個彎曲的回路環(huán)，定位在所述接收孔中，以為所述換能器中的磁通建立返回路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的傳聲器組件，其中，所述磁通框架具有平行側(cè)面。
3.如權(quán)利要求1所述的傳聲器組件，其中，所述磁通框架具有錐形側(cè)面。
4.如權(quán)利要求1所述的傳聲器組件，其中，所述磁通框架之上具有側(cè)孔。
5.如權(quán)利要求4所述的傳聲器組件，其中，所述側(cè)孔為非圓形的。
6.如權(quán)利要求4所述的傳聲器組件，其中，所述側(cè)孔是拉長的曲線形。
7.一種用于制備帶式傳聲器的帶狀物的方法，包括提供其上具有不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面的第一模板；在所述帶狀物接觸表面上沉積帶狀物形成材料；以及在所述第一模板上形成所述傳聲器帶狀物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括提供其上具有不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面的第二模板，所述第二模板的所述不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面匹配地對應(yīng)于所述第一模板的所述不規(guī)則的預(yù)定帶狀物接觸表面；以及將所述帶狀物構(gòu)成材料夾入所述第一和第二模板的所述帶狀物接觸表面之間。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述模板使其溫度被控制。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述帶狀物包括多于一種材料。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述模板包括從包括鋁、蠟和可溶解材料的一組材料中選擇的可支持汽相沉積的材料。
12.一種為了在帶式傳聲器中后續(xù)應(yīng)用帶狀物而調(diào)諧所述帶狀物的方法，包括安排校準組件，以可調(diào)節(jié)地支撐以及用其校準傳聲器帶狀物；將所述傳聲器帶狀物連接到所述校準組件上，所述帶狀物具有在其上形成的預(yù)定構(gòu)型；激活連接在揚聲器上的變頻振蕩器，將所述振蕩器設(shè)置成所述帶狀物的期望共振頻率；調(diào)節(jié)所述校準組件以拉緊所述帶狀物；以及觀察表明共振峰值的所述帶狀物的最大偏移。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述帶狀物安裝在所述帶式傳聲器的換能器組件中。
14.一種減少來自傳聲器支撐物的聲音傳播的方法，包括布置多個環(huán)狀隔離元件，作為帶式傳聲器的支撐物；在相鄰的隔離元件之間插入聲損耗材料；將所述多個隔離元件的第一端連接到帶式傳聲器外殼上；以及將所述多個隔離元件的第二端連接到傳聲器支架上。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述隔離元件為環(huán)形。
16.一種用于安全封裝及非加壓運輸、轉(zhuǎn)移和裝載帶式傳聲器的箱體，所述箱體包括封裝外殼；可開啟的門，位于所述箱體上；彈簧閥，連接在所述門上，在打開和關(guān)閉所述門期間，所述彈簧閥打開所述箱體至外部大氣環(huán)境。
17.一種用于帶式傳聲器的外罩，所述外罩將帶狀物封裝在其中，所述外罩包括多個聲音傳播孔，其穿過其中封裝所述帶狀物的所述外罩布置，所述孔包括彎曲的非圓柱形的形狀。
18.如權(quán)利要求16所述的外罩，其中，所述孔被布置成向遠離封裝在所述外罩中的所述帶狀物的方向彎曲。
19.一種模塊化的帶式傳聲器組件，包括頂部的帶式換能器；中部的匹配變壓器部分；底部的放大和電子控制部分，以允許在所述組件中輕松地互換子組件的不同組合。
20.如權(quán)利要求19所述的模塊化的帶式傳聲器組件，其中，所述子組件中的每一個均具有其上帶有互連引線的母線，以方便所述子組件彼此互連。
21.一種用于檢測聲波的帶式換能器，包括拉長的帶狀物結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電性碳納米管細線，布置在鄰近磁場的位置，其中，所述帶狀物結(jié)構(gòu)與另一電路相連。
22.一種帶式傳聲器，具有可移動的帶狀物元件，所述帶狀物元件包括集成在其中的碳納米管材料。
23.一種帶式傳聲器，具有可移動的帶狀物元件，所述帶狀物元件包括集成在其中的碳纖維材料，所述帶狀物元件包括碳細線層；以及傳導(dǎo)性金屬層，連接至所述碳細線材料層。
24.一種鄰近磁體組件布置的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，所述換能器結(jié)構(gòu)和所述磁體組件被布置成產(chǎn)生磁通場；所述換能器結(jié)構(gòu)包括第一層保持在拉緊狀態(tài)下的薄的細長的合成薄膜材料；第二傳導(dǎo)層薄膜材料，附著在所述第一層合成材料上，其中，所述第一和第二層薄膜材料鄰近所述磁體組件布置，通常平行于且偏離所述磁體組件，以產(chǎn)生通過所述第一層和所述第二層合成材料的至少一部分的所述磁通場。
25.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第一層包括碳纖維。
26.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第一層是聚合材料。
27.如權(quán)利要求25所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述碳纖維包括碳納米管。
28.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第一層是導(dǎo)電性的。
29.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第二傳導(dǎo)層是沉積的金屬。
30.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第二傳導(dǎo)層是電鍍層。
31.如權(quán)利要求24所述的合成薄膜聲換能器結(jié)構(gòu)，其中，所述第二傳導(dǎo)層是電解沉積層。
32.一種制備薄膜換能器元件的方法，包括提供一種其上具有預(yù)定構(gòu)型的模板；在所述模板的所述構(gòu)型上沉積金屬層，以在所述模板上建立連續(xù)的、單獨的金屬換能器元件；從所述構(gòu)型上移走所述沉積的金屬換能器元件，以及將所述薄膜換能器安裝在鄰近磁場的位置。
33.如權(quán)利要求32所述的制備薄膜換能器元件的方法，其中，所述預(yù)定構(gòu)型為周期性構(gòu)型。
34.如權(quán)利要求32所述的制備薄膜換能器元件的方法，其中，所述預(yù)定構(gòu)型為非周期性的。
35.如權(quán)利要求32所述的制備薄膜換能器元件的方法，其中，所述金屬為鋁。
36.一種制備特定頻率的帶式聲音元件的方法，包括在具有可移動的安裝端的固定器中軸向安裝聲音元件，所述可移動的安裝端用來固定所述聲音元件；移動所述安裝端，以改變所述聲音元件的張力；以及使所述聲音元件共振到預(yù)定的頻率。
37.如權(quán)利要求36所述的制備特定頻率的帶式聲音元件的方法，其中，所述聲音元件為金屬元件。
38.如權(quán)利要求36所述的制備特定頻率的帶式聲音元件的方法，其中，所述聲音元件包括換能器組件。
全文摘要
一種帶式傳聲器組件，具有可調(diào)節(jié)的聲音接收能力，其包括具有環(huán)繞磁通框架(61)的換能器(60)，該磁通框架用于將至少兩個磁體(62)定位在鄰近該磁體間的懸掛帶狀物(66)的位置。接收孔陣列(68)布置在該磁通框架中。至少一個彎曲的回路環(huán)位于該接收孔中，以便為該換能器中的磁通建立返回路徑。
文檔編號H04R25/00GK101080944SQ200580043532
公開日2007年11月28日 申請日期2005年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者羅伯特·J·克羅利 申請人:羅伯特·J·克羅利