文档介绍：考试序列号
项目名称: 平板压电扬声器设计
课程名称: 大学物理实验
学院: 机电工程学院
专业班级: 2011级机械类(创新实验班)
组员:
曾劲松曾俊贤陈集辉陈思豪梁荣光
联系方式: **********
任课教师: 钟老师
2012年11月08日
平板压电扬声器设计方案
便携式产品的发展趋势
随着便携式消费电子的发展,人们对便携式电子设备小型轻薄的要求越来越高,陶瓷压电扬声器以其超轻、超薄、高效、无需大音腔等特点逐渐被众多便携式消费类电子产品所青睐。便携式消费产品向着超薄轻小的方向发展!;怎样做到外形纤薄!,并且延长单次充电电池使用时间已成为各类消费产品的主要设计考虑。这样的系统需求对单个电子元器件提出了更薄、更小、更省电的要求。
因此,为了迎合市场的需要,我们决定做一个结构简单,形状规则,占用空间小,实用的平板压电扬声器。
陶瓷压电扬声器的基本特点
与动圈式扬声器相比,压电扬声器的振膜是被粘接在它上面的压电材料带动产生弯曲的,因此振膜的外形几乎没有限制;而动圈式扬声器的振膜或纸盆通常都是圆形或者椭圆形的,这样常会限制产品的外形设计。所有的动圈式扬声器都必须有一个磁铁以驱动音圈,这样就增加了扬声器的总体高度及重量。但是陶瓷压电扬声器却无需磁铁驱动,这样就可以达到一种很薄的外形从而降低终端产品的高度。
面对设计小巧的手机和越来越薄的电脑,动圈式扬声器成为制造商能否生产出超薄产品的制约因素。陶瓷压电扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极具竞争力的声压电平;具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。陶瓷压电和动圈式扬声器的主要区别如表下所示:
扬声器类型
优点
缺点
陶瓷压电扬声器
超薄外形,严格的制造公差,所需声腔很小,
效率高,散热好,寿命长,
无磁场,无电磁辐射
需要高压才能驱动,
低频响应不是很好,
容性负载
动圈式扬声器
技术成熟,成本低,
频率响应很好
尺寸较大,制造公差宽松,所需声腔较大,
效率低
驱动陶瓷压电扬声器的放大器电路有与驱动传统动圈式扬声器不同的输出驱动要求。陶瓷压电扬声器的结构要求放大器驱动大电容负载
,并在较高的频率下输出更大的电流,同时保持高输出电压。传统动圈式扬声器的效率很容易计算。音频线圈绕组可以近似为固定电阻与一个大电感串联。如果已知扬声器电阻,可用欧姆定律计算负载功率或。扬声器的大部分功率被转变成线圈的热量。由于陶瓷压电扬声器具有电容特性,因此消耗功率时产生的热量不高。
三、压电扬声器工作原理
压电效应:
某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。
压电扬声器就是利用逆压电效应的工作原理,其结构如下:
2、压电扬声器工作原理:
当压电片伸展的时候,振动膜就会如图a 所示的那样向上弯曲,当压电片收缩的时候,振动膜就会如图b 所示的那样向下弯曲,所以,当给振动膜加上一个交替变化的电压,那么它就会随着电压的变化而不停的上下弯曲如图c,继而推动空气发声。
3、压电扬声器对功放的要求:
压电扬声器属于容性负载,因此不能用传统喇叭的功放进行驱动,陶瓷压电扬声器的驱动的技术要求必须能产生高压摆幅,高频时能输出较大电流。
压电扬声器的设计与制作
一、压电扬声器组成部件
压电片、纸浆板、电路板、变压器、22μF电容、、功放输出端、电线、绝缘胶布、振膜纸板、溶胶;
二、简化设计步骤
确定想要制造的扬声器类型(平板压电扬声器);
根据设计需要领取制作元件(见压电扬声器组成部件);
设计电路图(如下图所示);
利用上课时间借用老师器材焊接电路;
接上压电片测试音量和音质并改进电路;
发现问题和改进;
制造外壳和振膜;
利用溶胶工具和焊接工具焊接所有部件;
再测试音质音量,作品基本成形;
电路图:
电路元件说明:1、();2、变压器:增大电压;3、电容器:过滤电流的直流分量,排除干扰;4、功放输出端;
平板压电扬声器成品:
平板扬声器特点分析:
本次设计的平板扬声器具有体型薄、外形随意、指向性非常好、声音衰减较小、保真度高、结构简单、加工方便、不易破损及无磁干扰等特点。
(1)体型薄。该扬声器中使用了平面的发音盘,故扬声器可做得很薄,它的厚度主要由磁路