壓電薄膜聲發射器的製作方法

2024-02-17 16:29:15

專利名稱：：壓電薄膜聲發射器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及壓縮波產生。更具體地說，本發明涉及直接產生壓縮聲波和壓縮超聲波，並且通過兩個壓縮超聲波的交互作用間接產生一個新的壓縮聲波或壓縮超聲波的裝置和方法，所述兩個壓縮超聲波的頻率差值對應於所需的新壓縮聲波或壓縮超聲波的頻率利用超聲波換能器再現可聽聲的努力包括體現在參量揚聲器中的技術、聲差拍變頻、差頻幹擾和產生新頻率的其它形式的多頻調製。理論上，通過其頻率差值落在聲頻範圍內的兩個超聲波在空氣(作為非線性介質)中的相互作用產生聲音。理想地，所得到的壓縮波會被投射到作為非線性介質的空氣中，並且會作為無雜音的聲音被聽到。儘管使用這種方法，普通地產生實用聲音已困惑業界一百多年。具體地說，還沒有開發出可按照例如常規揚聲器系統的方式用在一般應用中的基本參量或差頻揚聲器。在Aoki，Kamadura和Kumamoto的「ParametricLoudspeaker-CharacteristicsofAcousticFieldandSuitableModulationofCarrierUltrasound」，ElectronicsandCommunicationsinJapan，Part3，Vol.74，No.9(1991年3月)中提供了理論參量揚聲器陣列的簡要發展歷史。雖然說明了由兩個幹擾超聲頻率之間的差分信號產生聲音的技術組件和理論，但是商用發聲系統的實際實現顯然是不成功的。注意由多達1410個壓電式換能器組成的揚聲器直徑為42釐米的參量揚聲器陣列組件仍然存在現有技術的這種缺陷。事實上參量發聲領域中的所有現有研究都基於常規的超聲波換能器的使用，尤其是雙壓電特徵(bimorfcharacter)的使用。在1994年10月頒發給Taniishi的美國專利5357578提出了關於研製可用參量揚聲器系統的難題的備選解決方案。這裡，提出的裝置包含發射雙超聲頻率，從而產生所需的音頻差異信號的換能器。但是，這次從換能器表面上的凝膠介質傳播雙頻超聲波信號。介質20「用作產生差音23的虛擬聲源，所述差音23的頻率對應於頻率f1和f2之間的差值」，第4欄，笫54-60行。換句話說，這件1994年的專利放棄直接從換能器的表面在空中產生差異音頻信號，並且依賴於凝膠介質的非線性來產生聲音。從換能器/空氣界面向提議使用凝膠介質的這種突然轉變加強了對現有公開技術的無效性，至少對實際揚聲器應用無效的理解。另一目的是通過利用薄膜發射器間接產生具有商業上可接受的音量的至少一個新聲波或次聲波，所述薄膜發射器提供至少兩個超聲波信號之間的幹擾，所述至少兩個超聲波信號具有等於所述至少一個新聲波或次聲波的差頻。另一目的是提供一種能夠在較寬的超聲波發射面內形成均勻波前的薄膜揚聲器膜片。本發明的又一目的是提供一種能夠響應電刺激，產生壓縮波，但是不需要剛性薄膜結構的改進的揚聲器膜片。在包括布置在具有若干小孔的公共發射面上的壓電薄膜的揚聲器中實現這些目的。排列所述小孔，以便沿著平行軸從薄膜發出壓縮波，從而形成均勻波前。薄膜被在發射器振動膜之後的鼓空腔內產生的近真空拉成拱形，並且橫越小孔保持張緊狀態。壓電薄膜響應施加的電壓線性膨脹或者收縮，藉此改變小孔上方薄膜的曲率，從而非常類似於常規的揚聲器膜片產生壓縮波。這種結構不僅使得能夠產生壓縮波，而且由於採用了真空，消除了有害回波的形成。在本發明的另一方面中，發射器包括由布置在公共發射面上的若干小孔上方的單一發射器膜片構成的發射鼓。但是在本實施例中，藉助從鼓空腔施加的正壓，膜片在小孔內拱形膨脹。響應施加的電壓產生振動膜的類似聲操縱；但是，現在必須考慮回波產生。本發明的另一方面是布置在壓電薄膜上的幫助密封壓電薄膜並且避免氣體滲漏的聚合物薄膜。在本發明的另一方面中，發射器包括控制壓電薄膜的獨立區域，並且為波束控制和壓電薄膜中的多個通道創造條件的多個電極。結合附圖，根據下述詳細說明，對於本領域的技術人員來說，本發明的其它目的、特徵和可能的其它方面將更加明顯。圖2是表示根據本發明的原理製造的發射鼓換能器的發射面中的若干小孔的頂視圖。圖3a是發射鼓換能器和發射面的局部剖視外形圖，表示了布置在發射面中的小孔上方的薄膜。圖3b是發射鼓換能器和發射面的局部剖視外形圖，表示了粘附在壓電薄膜上的聚合物薄膜。圖3c是發射鼓和發射板的局部剖視外形圖，表示了在發射板內側的壓電薄膜。圖3d是發射鼓和發射薄板的局部剖視外形圖，表示了在發射板內側的壓電薄膜。圖3e是發射鼓、發射薄板和在壓電薄膜對側的第二夾具的局部剖視外形圖。圖4是當在發射面中的若干小孔內張緊時振動的薄膜的特寫外形圖。圖5表示了優選實施例中薄膜(壓電薄膜)位移與頻率的關係曲線的一個例子。該圖表示了共振頻率和由此產生的典型帶寬。圖6是發射鼓換能器被加壓的備選實施例的發射鼓換能器的局部剖視外形圖。圖7是本發明的發射超聲波基本頻率和攜帶超聲波信息的頻率的更具體實現，所述超聲波基本頻率和攜帶超聲波信息的頻率進行聲差拍變頻，從而產生新的聲頻或者次聲頻。圖8是表示傳感鼓換能器和傳感面的局部剖視外形圖的備選實施例，表示了布置在傳感面中的小孔上方的傳感薄膜。圖9是回波增強結構距離發射面1/4波長的發射器的局部剖視外形圖。圖10是後蓋為距離發射面1/4波長的回波增強結構的發射器的局部剖視外形圖。圖11是具有矩形單元開孔的發射面的頂視圖。圖12是具有橢圓形單元開孔的發射面的頂視圖。圖13是具有凸起的發射面的發射器的局部剖視外形圖。圖14是具有凹形發射面的發射器的局部剖視外形圖。圖15是具有凸起的發射面和凸起的背板的發射器的局部剖視外形圖，壓電薄膜在發射面的內側。圖16是具有位於發射板內側的凹形壓電薄膜的發射器的局部剖視外形圖。圖17是具有兩個半圓形電觸點的發射面的頂視圖。圖18是具有四個電觸點的發射面的頂視圖。圖19是具有兩個同心電接觸環的發射面的頂視圖。圖20是具有三個同心電接觸環的發射面的頂視圖。圖21表示壓電薄膜的多邊形部分，同時多邊形發射面在該薄膜之下。圖22表示壓電薄膜的三個多邊形部分，同時對應的發射面在該薄膜之下。圖23表示構成環形結構的六邊形壓電薄膜的六個多邊形部分。圖24是正方形壓電薄膜的四個矩形部分。圖25是列狀壓電薄膜的四個矩形部分。圖26是與若干壓電薄膜發射單元相連的加壓室。圖27表示利用PVDC密封的壓電薄膜。圖28表示在由金屬化橋式觸點連接的面板小孔上方的選擇性濺射。本發明通過提供單膜壓電材料在陣列內形成一致性和均勻性，所述單膜壓電材料對在整個發射器表面內施加的信號的響應是可預測的。在優選實施例中這種結構主要起因於發射器實際上是跨越多個相同尺寸的小孔支撐的相同組分的單一薄膜。此外，整個發射器表面在物理上結合在一起，因為薄膜材料簡單地布置在發射器平板或者圓盤上，並且由一組電觸點激發。於是，由發射器平板中的相應小孔代表的單獨發射位置的陣列實際上起由一種材料構成的單一薄膜的作用，所述單一薄膜由相同的電氣輸入激發。在每個小孔的弧形擴張是均勻的，因為相同的材料在相同的尺寸上承受來自鼓腔內部的共同壓力(正壓或負壓)的拉伸而發生偏移。於是使諧波失真和相位失真降至最小，便於均勻波前越過可操作的頻帶寬度。圖1、2、3a和3b描述了正交的局部剖視視圖中表示的本發明的優選實施例。發射鼓換能器(emitterdrumtransducer)是中空的圓柱物體。發射鼓換能器100的側壁106是金屬或金屬合金。發射面102從發射鼓換能器100的頂面產生壓縮波，並且至少由兩個組件-發射膜104和發射平板或圓盤108組成。發射面102的外表面由壓電薄膜104構成。薄膜104由剛性發射平板108支承，發射平板108包括若干小孔112，所述若干小孔112使薄膜能夠膨脹到微小的拱形發射元件內。如上所述，這些發射元件在所有方面-大小、曲率和組成-都相同。這種共同性導致發射薄膜表面內共同的輸出，好象是單獨的一個發射元件。壓電薄膜104由通過恰當觸點120施加的電信號激勵，從而導致在所需的頻率下振動，產生壓縮波。藉助導電環114，這變得更為方便，所述導電環114按照類似於磁鼓磁頭的方式，使薄膜在發射平板或圓盤108內保持拉伸狀態。於是導電環放置在壓電薄膜的上方，圍繞發射面102的周長布置，並且起夾具和壓電材料的電信號源的作用。通常，導電環114由黃銅製成，但是，也可採用其它導電材料。在導電環114下放置壓力密封件129，所述壓力密封件129用於密封壓電薄膜104和發射鼓側壁106之間的接縫。此外，在不存在導電環114的情況下，壓力密封件129可用作壓電薄膜邊緣周圍的電觸點。實質上，壓力密封件129變成導電或者部分導電環。發射鼓換能器100一般是中空的，並且在底面由後蓋110封閉。這種結構被密封，從而能夠形成氣密罩或者鼓空腔。由於後面將說明的原因，在發射鼓換能器100內會存在近真空(下面稱為真空)或者加壓狀態。近真空將被定義為小到要求用毫託量度的壓強。為了更好地理解發射鼓換能器100的結構，圖2提供了通常放置在壓電薄膜104下面的獨立發射圓盤108(參見圖1)的外表面126的頂視圖。在優選實施例中，圓盤108是金屬的，並且打有尺寸相同的若干小孔112。小孔112完全貫穿圓盤108從內表面128(參見圖3)到達外表面126。為了提供性能方面的可預測性和最大效率，以圓柱體的形狀形成小孔122。根據關於圓形平板的對稱彎曲得出的大量知識，可預測當呈弧形張緊狀態懸浮在圓柱形小孔112上時壓電薄膜114的振動。這不應被解釋為意味著不能使用其它形成的小孔112。不過，優選實施例採用圓柱形小孔112作為可預測的結構。這種情況下選擇圖2中在圓盤108上所示的小孔112的圖案，因為這能在指定面積內設置最大數目的小孔112。該圖案通常被描述為「蜂窩」模式。因為由於聲差拍變頻的特性，最好具有軸平行的許多小孔112，因此選擇蜂窩模式。特別在產生超聲頻率的情況下，最好促成基頻和攜帶信息的頻率之間的差拍變頻幹擾，從而產生由所述信息組成的新的聲頻或者次聲頻。從而，使其相互作用的大量基本波前和攜帶信息的波前通常將具有和單獨一對基頻和攜帶信息頻率相比，產生音量更大的新的聲頻或者次聲頻的效果。換句話說，本發明的顯著優點在於形成傳送幹擾頻率的大量發射元件，仍然不喪失公共組成、集成和振動響應的好處。顯然，這是產生高到商業上可行的音量方面的一個重要因素。頻率發射軸的平行取向進一步增強可接受的音量級的形成。圖3a是本發明的優選實施例的外形及局部剖視圖，包括涉及與發射鼓換能器100的電線接頭的更多細節。發射鼓換能器100的側壁106形成圓盤108的外殼，同時圓盤108的若干小孔112貫穿圓盤108。壓電薄膜104被表示成與圓盤108接觸。實驗確定最好不把壓電薄膜104粘貼在圓盤108的整個暴露表面上，所述壓電薄膜104與所述圓盤108接觸。壓電薄膜104和小孔112之間大小不斷變化的粘膠帶導致均勻小孔112產生不均勻的共振頻率。於是，優選實施例只把壓電薄膜104的外緣粘貼到圓盤108上。提供後蓋110，從而形成發射鼓換能器100內的真空。該真空導致壓電薄膜104在所有小孔112內均勻地貼著圓盤108被拉伸。懸浮在小孔112上的壓電薄膜104的均勻張緊對確保在各個發射元件由壓電薄膜104產生的共振頻率的均勻性很重要。實際上，壓電薄膜104和小孔112的各個組合構成微型發射元件或者單元124。有利的是，通過控制圓盤內壓電薄膜104的張緊，發射單元124能夠均勻地作出響應。真空的另一優點在於消除了不希望的「回波」失真的可能性。本發明中回波的消除起因於密封鼓空腔中真空的存在。根據定義，壓縮波需要存在它可穿透的可壓縮介質。如果可使壓電薄膜104產生從發射鼓換能器100沿箭頭130指示的方向「向外」的超聲壓縮波，則只有同樣正在從壓電薄膜104產生將沿著由箭頭132指示的方向，沿相反方向傳回到發射鼓換能器100內的超聲壓縮波才是合乎邏輯的。在缺少真空條件的情況下，這些反向傳播或者回波畸變波會干擾壓電薄膜104產生所需頻率的能力。在回波再次穿過小孔112並且從壓電薄膜104反射，從而改變壓電薄膜104的振動之前，當回波從發射鼓換能器100內的表面被反射時，會發生這種幹擾。於是，通過消除發射鼓換能器100內壓縮波的傳播介質(空氣)，可消除壓電薄膜104的反射振動。圖3a還表示存在與壓電薄膜104電耦接，並且傳送將從發射鼓換能器100的各個單元124發出的頻率的電氣表示信息的導線120。從而如圖所示，這些導線120必須與某些信號源122電連接。由於當發射鼓100被加壓時，發射鼓100存在壓力洩漏，因此重要的是採取防止壓力洩漏的措施。降低壓力洩漏的一種方法是使用惰性氣體對發射鼓100加壓。例如，諸如氮、氖或氬之類的重質惰性氣體可用於減少洩漏。惰性氣體和輕質氣體相比具有更大的分子，從而減小自發射鼓100的洩漏或者壓電薄膜140的滲漏。在本發明的另一實施例中，使用薄層聚合物塗覆壓電薄膜。圖3b表示了在極化處理之後塗覆到壓電薄膜104上的聚合物層140。在極化處理中，壓電薄膜被拉伸並使之帶電，這削弱了壓電薄膜的氣體保持特性。聚合物塗層密封壓電薄膜，從而當發射鼓100包含近真空時，大氣不能滲入發射鼓100中。聚合物塗層還密封壓電薄膜，防止用於對發射鼓100加壓的氣體漏出。重要的是注意聚合物必須薄到不會影響壓電薄膜的性能。通過利用這樣的額外一層塑性塗層，即使使用很薄的壓電薄膜時，也能使發射鼓100中的壓力更可靠。應認識到塑性塗層也可用在發射鼓的側壁106和後蓋110上，降低壓力洩漏。密封壓電薄膜或者發射鼓100有助於延長發射器的使用壽命。本實施例中所示的發射器的壓力範圍約為0磅/平方英寸(近真空)～20磅/平方英寸(psi)。圖3c表示發射鼓和發射面的局部剖視外形圖。在本結構中，壓電薄膜位於發射面的內側。內腔142被加壓，從而把壓電薄膜104壓成如圖4b中所示的拱形。如上所述，使用聚合物塗層140幫助密封壓電薄膜。本圖中所示的發射面128是具有相當大的單元深度的實施例。除了發射平板128的厚度顯著小於圖3c中發射平板128的厚度之外，圖3d表示和圖3c相似的實施例。內腔142也被加壓，從而把壓電薄膜104壓成如圖4b中所示的拱形。圖3e表示具有發射面128和第二夾具143的發射鼓100的局部剖面側視圖。壓電薄膜104夾在發射面128和第二夾具143之間，所述第二夾具143和發射面128的小孔結構相符。壓電薄膜104與發射鼓的後蓋110的距離為1/4波長(1/4wL)，以便增強造波。當發射鼓100被加壓時，它產生拱形發射元件。另外，存在連接帶有微小開孔的單元124的細長腔室142。應認識到單元124也可附著在後蓋110上，隨後在單元124的其它地點設置開孔，以便均衡各個單元中的壓力。第二夾具143不是必需的，但是它增加了壓電薄膜104的穩定性。圖4A是優選實施例的兩個單元(由兩個小孔112上方的壓電薄膜104組成)的特寫外形圖。僅僅出於舉例說明的目的，壓電薄膜104被表示成在誇大振動中，向內膨脹到發射鼓換能器100的內部。根據與圖4B的比較，顯然壓電薄膜104的向內膨脹之後是向外膨脹，並且離開發射鼓換能器100的內部，同時鬆弛施加的信號。僅僅是出於舉例說明的目的，再次誇張地表示了壓電薄膜104的膨脹量。後面將討論實際的膨脹量。圖5表示了當與壓電薄膜104的位移(為施加的電壓RMS的函數)相比時，根據優選實施例的原理產生的發射鼓換能器100的頻率響應曲線。給出圖5的發射鼓換能器100是利用發射鼓換能器100內部中的近真空得到的典型結果的例子。本實施例中使用的薄膜(壓電薄膜104)是厚度約為28微米的聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜。通過實驗，證明當使用73.6Vpp的驅動電壓時，該特定發射鼓換能器100的共振頻率約為37.23kHz，同時帶寬約為11.66％，上下6dB頻率分別為35.55kHz和39.89kHz。另外發現壓電薄膜104的最大位移全幅值也僅僅超過大約1微米。這種位移對應於125.4dB的聲壓水平(下面稱為SPL)。令人驚奇的是這麼大的SPL由利用理論上假定經受住1680Vpp的驅動電壓，或者為所施加驅動電壓的22.8倍的驅動電壓的PVDF的發射鼓換能器100產生。因此，發射鼓換能器100中使用的這些特殊材料的理論極限導致令人驚奇的較大的152.6的SPL。重要的是記住這裡所示的優選實施例的共振頻率是發射鼓換能器100的各種特性的函數。這些特性其中包括在發射面102上張緊的壓電薄膜104的厚度和發射圓盤108中小孔112的直徑。例如，對於指定的施加電壓，利用較薄的壓電薄膜104將導致壓電薄膜104更快速的振動。從而，發射鼓換能器100的共振頻率將更高。較高共振頻率的優點在於如果帶寬百分比保持約為10％或者如同實驗結果所示那樣增大，則可容易地產生所需的頻率範圍。換句話說，人類聽力的範圍約為20～20000kHz。於是，如果帶寬寬到足以至少包含20000kHz，則可容易地以起因於聲差拍變頻的新聲波的形式產生整個人類聽力範圍。從而，具有在其上調製的聲信息，並且與恰當的載波幹涉的信號將導致新的聲信號，所述新的聲信號可在人類聽力的整個音頻頻譜內產生可聽聲。除了使用更薄的壓電薄膜104來增大共振頻率之外，還存在其它方式來擴展頻率範圍。例如，在備選實施例中，本發明使用具有更小直徑的小孔112的單元124。對於施加的驅動電壓來說，更小的小孔也將導致更高的共振頻率。雖然已說明了某些結果，但是檢查足以代表本發明的動力學的某些等式也是有益的。關於薄膜張力和共振頻率的理論分析請查閱出版著作VibratingSystemsandtheirEquivalentCircuits，ZdenekSkvor，1991Elsevier，MarksStandardHandbookforMechanicalEngineers，NinthEdition，EugeneA.Avallone和TheodoreBaumeisterIII，和TheoryofPlatesandShells，StephenTimoshenko，第二版。Marks手冊給出了非常有用的等式(5.4.34)，所述等式使薄膜中的張力與共振頻率相關。共振頻率是小孔形狀、小孔尺寸、背壓、薄膜柔順性和薄膜密度。這些數值之間的關係複雜並且超出了本文獻的範圍。圖6表示本發明的另一個實施例，不過該實施例也由發射鼓換能器116產生頻率，並且其結構基本和優選實施例相同。本質差別在於代替在發射鼓換能器116內產生真空，現在對發射鼓換能器116的內部加壓。壓電薄膜104在發射面的內側，並且部分由發射鼓中的壓力固定就位。發射鼓換能器116內引入的壓力可被改變，從而改變共振頻率。但是，壓電薄膜104的厚度仍然是確定可施加多大壓力的關鍵因素。這可部分認為是代替在優選實施例中使用的雙軸張緊的PVDF的，由具有相當大的各向異性的某些共聚物製成的這些壓電薄膜造成的。各向異性壓電薄膜的不良副作用在於事實上它會阻止薄膜在所有方向上的振動，導致不對稱，而這種不對稱會導致從薄膜產生的信號的失真。因此，PVDF是優選的壓電薄膜材料，不僅因為它具有比共聚物高得多的屈服強度，而且因為其各向異性特性較低。加壓發射鼓換能器116的備選實施例的一個方面可以是頻率共振或者激勵的產生。這歸因於發射鼓換能器116內回波的產生，所述回波產生起因於發射鼓換能器116內氣體中的造波。但是，還確定通過在發射鼓換能器116內放置吸收回波的材料，可消除回波。例如，插入發射鼓換能器116中的一塊泡沫橡膠134或者其它吸聲材料或者聲阻尼材料通常可消除所有頻率刺激。另一方面，可把背板放置在壓電薄膜附近，近到足以充分消除所關心的特定範圍中的造波。利用加壓發射鼓換能器116的實驗結果表明在選擇的典型壓力和驅動電壓下，發射鼓換能器116實質上在線性區域中工作。例如，確定在發射鼓換能器116內的壓強為10磅/平方英寸(psi)的情況下，利用28微米厚的PVDF的發射鼓換能器116能夠產生與內壓為5psi的發射鼓換能器116相比約大43％的共振頻率。另一方面，確認當確定驅動幅值的加倍通常也會使PVDF的位移加倍時，發現工作的線性區。另外通過實驗確定加壓發射鼓換能器116通常能夠獲得約為20％的帶寬。於是，構造只具有100kHz的共振頻率的發射鼓換能器116導致約20kHz的帶寬，遠遠足以產生人類聽力的整個範圍。通過對發射鼓換能器116內部進行聲阻尼，防止引入回波失真或者後波(rearwave)共振，加壓實施例也能夠獲得本發明優選實施例的令人難忘的商業上可行的音量結果。下面說明壓電薄膜的優選厚度、小孔大小和鼓壓。當壓力增大時，它將增大揚聲器的共振頻率。也可通過減小小孔大小或者增大壓電薄膜的厚度來增大共振頻率。下表表示提供35kHz的共振頻率的某些優選薄膜厚度、小孔大小和壓強。對於本發明來說，這些具體參數提供最大的輸出。顯然可使用在這些範圍之內或者附近的各種組合。雖然表1列舉了選擇的孔徑大小，不過優選的孔徑大小為0.050英寸～0.600英寸。表1中列舉的參數主要集中在超聲波換能器上。薄膜的實際性能取決於不同的因素，例如薄膜是雙軸的、單軸的還是塗覆的等等。例如，對於0.160英寸的小孔來說，在5PSI下使用的9微米薄膜產生35kHz的共振頻率。相反，為了同樣產生35kHz的共振頻率，在5PSI下，塗覆PVDC塗層的另一9微米薄膜必須具有0.600英寸的小孔。雖然小孔尺寸的上述例子針對本發明的超聲波實施例，不過也可使用更大的小孔直接產生有用的聲頻。小孔中心之間的間距最好在以最大輸出為目標的頻率波長的1/4～1/2(1/4～1/2wL)之間。小孔中心之間的優選間距為需要最大輸出情況下的頻率波長的1/3。本發明的另一有利方面在於相對於具體應用，聲發射器形狀的適應性。例如，只要可在圓盤平面內使壓電薄膜保持均勻張緊狀態，就可構造任意形狀的發射鼓。該設計特徵允許按照為房間或者其它環境提供獨特裝飾的設計人員形狀製備揚聲器結構。由於需要極小的空間，因此通過把安裝在角落中、支柱之間的環形形狀(perimetershape)用作具有支持高保真設備等的牆式設備的一部分，可製造厚度小於1英寸的揚聲器。通過按照各向同性方式在平面中拉伸薄膜，隨後把薄膜粘結在圓盤平面的周邊，可實現不規則形狀內發射膜的張力的均勻性。隨後切除或者摺疊多餘的薄膜材料，並且利用圓形帶子封閉，從而綁在前壁和後壁上，並且把鼓壁置於整體包裝的中間。這種揚聲器重量輕，只需要耦接在壓電材料上的用於接收信號的導線連接，以及施加真空或者正壓，從而使薄膜膨脹成弧形的壓力管路。參見本發明的優選實施例的更具體實現，發射鼓換能器100可包含在圖7中所示的系統中。該應用利用了參量或者差拍變頻技術，所述技術特別適合於當前的薄膜結構。根據參量揚聲器理論，壓電薄膜非常適合於在較高的超聲頻率下工作。基本的系統包括提供基波或者載波21的振蕩器或者數字超聲波源20。波21通常被稱為第一超聲波或者初波。調幅組件22與超聲波發生器20的輸出耦接，並接收基本頻率21，以便和聲頻或者次聲頻輸入信號23混合。可以模擬或者數字的形式提供聲頻或者次聲頻信號，聲頻或者次聲頻信號可以是來自任意常規信號源24的音樂或者其它形式的聲音。如果輸入信號23包括上下旁帶，則在調製器中可包括一個濾波組件，從而在選定帶寬的調製載波頻率下產生單旁帶輸出。發射鼓換能器被表示為對象25，使發射鼓換能器25以在薄膜換能器25a的表面傳播的新波形的形式發出超聲頻率f1和f2。這種新波形在非線性空氣介質內相互作用，從而以新聲波或者次聲波的形式產生差頻26。使大量發射元件形成於發射圓盤中的能力特別適合於均勻波前的產生，所述均勻波前可傳播高質量的音頻輸出和意味深長的音量。由於按照聲差拍變頻的原理，對應於f1和f2的壓縮波在空氣中幹擾，因此本發明能夠如上所述發生作用。在某種程度上，聲差拍變頻是在非線性電路中產生的電差拍變頻效應的機械對應物。例如，電路中的調幅是差拍變頻過程。外差過程本身僅僅是兩個新波的產生。新波是兩個基波之和與差。就聲差拍變頻來說，當至少兩個超聲壓縮波在空中相互作用或者幹擾時，觀察到發生等於基波之和與差的新波。本發明的優選傳輸介質是空氣，因為空氣是在不同條件下作出非線性響應的可高度壓縮的介質。空氣的這種非線性使得能夠產生差拍變頻過程，消除差異信號和超聲輸出的相互影響。但是，應記住如果需要，可壓縮的任意流體都可用作傳輸介質。而現有技術中參量差異信號的成功產生看起來只具有極小的音量，本發明的結構產生最大的聲音。雖然傳送AM調製基本頻率的單一換能器能夠以令人難忘的音量把聲音發射到相當遠的距離，但是若干共線信號的組合顯著增大了音量。當射向牆面或者其它反射平面時，音量如此之大以及如此有方向性，以致好象牆面就是發聲源那樣發射該聲音。本發明的一個重要特徵在於從相同的換能器表面傳播基本頻率和單或雙旁帶。於是，分波被正確校準。此外，相位對準處於最高水平，提供兩個不同超聲頻率之間可能的最高干擾水平。藉助在這些波之間確保的最大幹擾，實現相對於空氣分子的最大能量轉移，在參量揚聲器中，所述空氣分子有效地變成「揚聲器」輻射元件。因此，發明人認為薄膜內這些因素的增強，本發明中提供的超聲發射器陣列得到音頻輸出信號音量方面令人驚奇的增大。和常規揚聲器系統相比，參量揚聲器中全音量的產生提供重要的優點。更重要的是由質量較小的輻射元件再現聲音的事實。具體地說，不存在在音頻範圍內工作的任意輻射元件，因為壓電薄膜在超聲頻率下振動。藉助聲差拍變頻產生聲音這一特徵可大體消除常規的失真效應，所述失真效應絕大多數由常規揚聲器的輻射元件引起。例如，由於低質量薄膜的來回移動距離為幾微米，因此大體消除了揚聲器紙盆、紙盆尖峰(overshoot)和紙盆負尖峰(undershoot)上的反諧波和駐波。圖8中表示了本發明的另一備選實施例。在優選實施例中理解本發明如何起發射器的作用之後，顯然該備選實施例同樣可用作接收器或者傳感器。這是壓電薄膜不僅能夠把電能轉換成機械能，而且也能夠把機械能轉換成電能的結果。於是，優選實施例的設備僅僅在下述方面被修改，代替與發射鼓換能器100耦合的信號源122，使傳感鼓(sensingdrum)和諸如示波器之類的靈敏儀表相連。隨後，換能器118把射在傳感鼓換能器118的壓電薄膜104上的壓縮波轉換成電信號，實質上膜104起高效麥克風的作用。圖9表示具有位於剛性發射平板152之後的回波增強結構150的揚聲器。回波增強結構與壓電薄膜的距離最好為選定波長的距離的1/4，圖9中表示為1/4wL。該增強結構有助於所產生的實際聲波或者超聲波的生成，因為回波增強結構將反射相位回波(phasebackwave)外的信號，從而相位回波變成具有相對於環境產生的初波的相波。如果回波增強結構不是後蓋110，則增強結構還將包括便於壓力均衡的小孔154。圖10表示了該實施例的一種備選結構，其中回波增強結構是後蓋110。距離壓電薄膜的1/4波長的距離取決於要增強的所需頻率波長。最常見的將被增強的波長是載波頻率或者共振頻率。當在距離壓電薄膜1/4波長處發生增強時，發射器的最終輸出可增大高達3dB。要著重補充的是根據需要增強的頻率的波長，回波增強結構也可放置在離壓電薄膜距離不同的地方。其它兩種理想的增強距離為距離壓電薄膜1/2波長及1個波長。本發明的另一實施例使用非圓形的小孔。由於圓形小孔的對稱形狀，因此圓形小孔有效，不過也可使用其它對稱形狀。圖11表示使用矩形小孔158的剛性發射平板156。圖12表示具有橢圓形小孔162的剛性發射平板160。對於各向異性或者單軸薄膜來說，矩形或者橢圓形特別有效。這是因為當壓電薄膜垂直於矩形或者橢圓形的長軸收縮或者擴展時，可產生有效波。圖13是具有凸起的發射板的揚聲器的實施例。發射器的凸起形狀允許在比平面實施例更廣大的區域內分散產生的聲音。隨著發射面中曲率的增大，分散區域也增大。相反，圖14表示了集中於揚聲器的定向性的凹形發射板。圖15具有分散發射單元182產生的聲音的彎曲發射板180。壓電薄膜184布置在發射板180之下，內腔186被加壓從而形成拱形元件。通過與電觸點190相連的導線188施加直流音頻信號，所述電觸點在室壁192和發射板180之間下行。內腔的後蓋194也是彎曲的，並且設置在與壓電薄膜的距離為1/4選定頻率的位置。選定頻率是將被回波增強的頻率。圖16包括具有平直表面和彎曲底部，從而產生凹形壓電薄膜204構型的發射板200。後蓋206平直，並且由鼓形成的內腔208被加壓，從而形成如前所述的拱形發射部件。顯然根據本公開文獻，如果需要，也可以凸起或者凹陷的形式彎曲後蓋206或者發射板200的表面。在本發明的另一實施例中，發射板上的電極不是完整的圓環。圖17表示具有為半圓形的兩個電觸點的發射面170。第一電觸點171和第二電觸點172可具有施加於其上的單獨信號。這允許獨立控制壓電薄膜的各個區域。可對施加在不同電觸點上的信號進行移相，從而在空中產生經過移相的對應波。當這些相鄰的經過移相的波在超聲波水平下相互作用時，它改變了波的方向路線。通過形成恰當的相位關係，可在不對揚聲器進行物理移動的情況下，「操縱」聲束。這為用戶提供了移動效果。另外，通過獨立的電觸點174、176，也可施加多個通道。圖18表示具有四個電觸點182、184、186、188的發射面170。雖然只表示了四個觸點，不過觸點的數目只受所希望控制的區域的大小和數目限制。在發射面上加工的電觸點越多，對獨立壓電區域的控制越大。每個獨立單元甚至可具有它自己的電觸點。另外應認識到以常規的電極濺射或者流動技術為基礎，數目幾乎不受限制的觸點排列是可能的。圖19和20中表示了使用在壓電薄膜上空間排列的電觸點的其它兩個重要實施例。圖19表示具有兩個同心電接觸環212、214的壓電薄膜210。就優選實現而論，中心環214大約包含整個圓面積的1/2，第二電接觸環圍繞整個圓環214。這兩個電接觸環均可從導線218和216接收單獨的電信號。信號可被移相，從而產生波束控制或者空間聲定向。另外，一個獨立的通道可用於各個電極。例如，一個通道可被發送給中心環，例如音頻通道，隨後第二通道可被發送給第二圓環，例如環境背景聲音。實質上，本例中音頻通道和背景聲道在壓電薄膜上被混合。圖20表示具有三個電觸點220、222、224的電觸點實施例的備選安排。額外的觸點增加了可施加於壓電薄膜上的控制。製造壓電薄膜的常規方法是向整個薄膜濺射金屬塗層。使用整個壓電薄膜表面上的金屬塗層的缺陷是當施加電壓時，薄膜的某些不應移動或者不能很容易地移動的某些區域被驅動。例如，薄膜的某些部分可能在夾具下，在螺釘下或者以別的方式附著在發射面上。當不能移動的區域被驅動時，會產生不希望的熱量。本發明通過只對必需的區域濺射或者塗覆金屬塗層，解決這一問題。不應被驅動的區域以及被緊固或者夾持就位的區域不被金屬化。現在參見圖28，圖中表示了壓電薄膜將被有選擇地濺射252，以便和發射面的小孔250相符，並且薄膜上不應移動的區域將避免被濺射。當然，各個金屬化區域必須與其它金屬化區域電連接，必要的話這是通過金屬化橋接式觸點254來實現的。另一問題是位於螺釘下面的或者觸點區附近的金屬化區域可能形成弧形。可按照避免和任意導電壓緊組件形成弧形的方式對薄膜的周界施加選擇性濺射。只對有效區域進行金屬化也降低需要驅動的放大器的電容。可利用眾所周知的掩模技術有效地應用選擇性濺射。圖21表示附著在發射板上的一塊多邊形壓電薄膜。和較大的圓形薄膜相比，多邊形薄膜更易於製造和加工。利用較小的幾何形狀獲得的另一優點在於可把多個幾何形狀較小的薄膜組合在一起，從而產生較大的發射面，這減輕了在產生一個較大的發射膜中出現的問題(例如張緊問題)。圖22表示結合在一起，從而形成一個較長發射面的三塊多邊形薄膜。顯然也可選擇任意較小的規則幾何形狀，並且隨後鑲嵌這些較小的規則幾何形狀薄膜，從而形成較大的發射面。圖23表示了在六角形環中結合在一起，從而產生發射器的六塊多邊形壓電薄膜。環240的中心不是有效發射區，可以是空的或者可以是其它一些非壓電材料。圖23中所示結構的令人驚奇的結果在於它可產生具有有效中心區的六角形揚聲器輸出的80％～90％。圖23中所示結構的壓電薄膜面積只是具有有效中心區的六角形揚聲器的壓電薄膜面積的50％，但是輸出只降低了10％～20％。圖24和25表示了本發明的使用較小的矩形壓電薄膜部分形成較大的發射器形狀的兩個實施例。圖24表示結合成具有中心開孔的正方形的四個矩形部分。該結構具有關於六角形環說明的相同優點。圖24表示了結合成列的四個矩形部分。另外最好使用更多或者甚至更少的壓電薄膜部分，並把它們結合成產生更大輸出的幾何排列。圖26表示具有遠離若干壓電薄膜單元234的小型壓力腔232的壓電薄膜發射器230。壓力腔232等同於單個高壓腔，並且通過細的壓力管與壓電薄膜單元234相連。壓力管236傳送來自壓力腔232的壓力，從而使各個單元234上的壓電薄膜形成拱形發射器形狀。為了使壓電薄膜形成其拱形形狀，各個壓電薄膜單元必須具有足夠的壓力。使用具有壓力管236的壓力腔232的好處在於可避免沿著細長管道的壓力梯度損失。由於壓力管236的集合面積相當小，壓力管的使用不會降低壓力，而是把壓力分配給各個相應的發射單元234。另外，由於管道中較小的容積只需要較小的壓力腔源，因此壓力腔232的尺寸也相當小。另一方面，可在沒有壓力腔或者特殊壓力源的情況下，直接對互連的管道加壓。另外，壓電薄膜單元234和管道236的數目和排列只受實際約束條件的限制。下面更詳細地說明如圖3c和3d中所示的密封塗層，另外還將討論密封壓電薄膜的方法。現在參考圖27，圖中表示了密封的壓電薄膜的結構。中間層是壓電薄膜240。該薄膜通常是PVDF薄膜或者類似的壓電共聚物。密封材料246塗覆到PVDF上。密封材料為具有高阻氣特性的PVDC(聚偏二氯乙烯)。可通過刷塗、氣刷或者把PVDF浸入PVDC塗覆液中，把PVDC塗覆到壓電薄膜上。另外，也可在使壓電薄膜帶電之前或者之後，把PVDC塗覆到壓電薄膜上。PVDC粘合到壓電薄膜的結構中，並形成阻止氣體通過壓電薄膜240的有效障礙物。在把PVDC塗覆到壓電薄膜上之後，可把電極242和244濺射或蒸發到壓電薄膜240上。也可在把電極鍍到壓電薄膜上之後，塗覆密封材料(PVDC)。根據上述說明，在不必求助於前面說明的聲差拍變頻處理的情況下，優選及備選實施例顯然能夠直接發出聲頻。但是，音頻頻譜中的頻率範圍必然局限於通常更高的頻率，因為本發明在中頻和高頻中更有效。於是，當通過間接使用如上所述的聲差拍變頻，把本發明用於產生整個範圍的聲頻時，實現本發明的最大優點。要明白上述實施例只是對本發明原理的應用的舉例說明。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，本領域的技術人員可設計各種修改和備選安排。附加的權利要求意圖覆蓋這樣的修改和安排。權利要求1.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有向外定向的外表面和內表面的剛性發射板，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；和與發射板耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。2.按照權利要求1所述的揚聲器，還包括壓電薄膜上的聚合物薄塗層，其中所述聚合物薄塗層密封壓電薄膜，防止壓力滲漏。3.按照權利要求2所述的揚聲器，其中所述聚合物薄塗層是聚偏二氯乙烯。4.按照權利要求1所述的揚聲器，還包括壓力裝置中的重質惰性氣體，其中所述重質惰性氣體減少通過壓電薄膜的氣體滲漏。5.按照權利要求4所述的揚聲器，其中重質惰性氣體是氮氣。6.按照權利要求1所述的揚聲器，其中小孔具有中心，並且小孔中心之間的距離為選定頻率的波長的1/4～1/2。7.按照權利要求1所述的揚聲器，其中剛性發射板是凸起的，以便分散波輸出。8.按照權利要求1所述的揚聲器，其中剛性發射板是凹形的，以便集中波輸出。9.按照權利要求1所述的揚聲器，其中小孔直徑為0.050～0.600英寸。10.按照權利要求1所述的揚聲器，其中壓力裝置中的偏壓約為0～20磅/平方英寸。11.按照權利要求1所述的揚聲器，還包括圍繞壓電薄膜周邊的壓力密封件，其中壓力密封件被用作驅動壓電薄膜的電觸點裝置。12.按照權利要求1所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度約為9微米，小孔直徑約為0.160英寸，偏壓約為5磅/平方英寸，其中產生約為35kHz的共振頻率。13.按照權利要求1所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度約為12微米，小孔直徑約為0.168英寸，偏壓約為6磅/平方英寸，其中產生約為35kHz的共振頻率。14.按照權利要求1所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度小於25微米，小孔直徑小於0.200英寸，偏壓小於12磅/平方英寸，其中產生約為35kHz～60kHz的共振頻率。15.按照權利要求1所述的揚聲器，還包括把壓電薄膜夾在剛性發射板上的夾緊部件，其中所述夾緊部件具有對應於發射面中的若干小孔的若干夾緊小孔。16.按照權利要求1所述的揚聲器，還包括具有側壁和第一和第二相對裝置的通常中空的鼓，其中剛性發射板固定在鼓的第一端，內表面朝著鼓的內腔布置。17.按照權利要求16所述的揚聲器，其中壓力裝置與鼓耦接，以便相對於小孔處的薄膜形成正偏壓。18按照權利要求1所述的揚聲器，還包括向壓電薄膜施加超聲信號的超聲頻率發生裝置；提供將被調製成超聲信號的聲信號的聲頻發生裝置；與超聲頻率發生裝置和聲頻發生裝置耦接，利用調製的聲波形成超聲載波的調製裝置；與調製裝置耦接，把載波和調製聲波提供給壓電薄膜，以便在發射板激勵產生相應的壓縮波的發射裝置。19.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有側壁和第一及第二相對端的通常中空鼓；固定在鼓的第一端的剛性發射板，所述發射板具有向外定向的外表面和朝著鼓的內腔布置的內表面，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；與鼓耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構；和布置在鼓的內腔內，並且距離壓電薄膜一定距離，從而增強選擇的頻率的波增強結構。20.按照權利要求19所述的揚聲器，其中波增強結構布置在鼓的第二相對端部。21.按照權利要求19所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為由選擇頻率的1/4、1/2或1個波長構成的組中選擇的一個距離。22.按照權利要求19所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為由載波頻率的1/4、1/2或1個波長構成的組中選擇的一個距離。23.按照權利要求19所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為由共振頻率的1/4、1/2或1個波長構成的組中選擇的一個距離。24.按照權利要求19所述的揚聲器，其中波增強結構成弧形。25.按照權利要求19所述的揚聲器，還包括向壓電薄膜提供超聲信號的超聲頻率發生裝置；提供將被調製在超聲信號上的聲信號的聲頻發生裝置；與超聲頻率發生裝置和聲頻發生裝置耦接，利用調製的聲波形成超聲載波的調製裝置；與調製裝置耦接，把載波和調製聲波提供給壓電薄膜，以便在發射板激勵產生相應的壓縮波的發射裝置。26.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有向外定向的外表面和內表面的剛性發射板，所述發射板具有在內外表面之間延伸，並且具有一定形狀的若干小孔；其中小孔形狀為矩形或橢圓形，並且具有長軸；穿過發射板的小孔布置的各向同性壓電薄膜，從而機械應力的軸垂直於小孔形狀的長軸；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；和與發射板耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展，從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。27.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有向外定向的外表面和內表面的剛性發射板，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的至少兩個電極；和與發射板耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。28.按照權利要求27所述的揚聲器，其中所述至少兩個電極在壓電薄膜的獨立邊緣上，其中所述電極可用於獨立控制壓電薄膜的獨立區域。29.按照權利要求27所述的揚聲器，其中所述至少兩個電極是至少兩個同心環。30.按照權利要求27所述的揚聲器，還包括具有側壁和第一和第二相對裝置的通常中空的鼓，其中剛性發射板固定在鼓的第一端，內表面朝著鼓的內腔布置。31.按照權利要求27所述的揚聲器，其中壓力裝置與鼓耦接，以便相對於小孔處的薄膜形成正偏壓。32.按照權利要求27所述的揚聲器，還包括向壓電薄膜提供超聲信號的超聲頻率發生裝置；提供將被調製在超聲信號上的聲信號的聲頻發生裝置；與超聲頻率發生裝置和聲頻發生裝置耦接，利用調製的聲波形成超聲載波的調製裝置；與調製裝置耦接，把載波和調製聲波提供給壓電薄膜，以便在發射板激勵產生相應的壓縮波的發射裝置。33.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括剛性發射板，所述剛性發射板具有外表面和形成於發射板中的若干發射單元，其中每個發射單元具有獨立的壓力腔和穿過外表面的小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；互連發射單元的若干管道；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；和與所述若干管道耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的壓電薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。34.一種密封壓電薄膜，防止氣體通過壓電薄膜的方法，包括(a)提供壓電薄膜；和(b)把聚合物薄塗層粘結到壓電薄膜的至少一側，從而密封壓電薄膜並防止氣體通過薄膜。35.按照權利要求34所述的方法，還包括在聚合物薄塗層和壓電薄膜上加上電極的步驟。36.按照權利要求34所述的方法，還包括在粘結聚合物薄塗層之前，在壓電薄膜上加上電極的步驟。37.按照權利要求34所述的方法，其中聚合物薄塗層是聚偏二氯乙烯(PVDC)層。38.按照權利要求34所述的方法，其中壓電薄膜是聚偏二氟乙烯(PVDF)層。39.按照權利要求38所述的方法，其中塗覆聚偏二氯乙烯(PVDC)的步驟還包括使用從包括刷塗、氣刷或浸塗的組中選擇的一個步驟。40.按照權利要求34所述的方法，其中步驟(c)還包括在PVDC層和壓電薄膜上按照選定的圖案加上電極，從而避免不應被電驅動的區域的步驟。41.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有向外定向的外表面和內表面的剛性發射板，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；和與剛性發射板耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成正偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。42.按照權利要求41所述的揚聲器，其中在發射板的小孔之下，壓電薄膜被布置在內表面上。43.按照權利要求41所述的揚聲器，還包括壓電薄膜上的聚合物薄塗層，其中所述薄塗層密封壓電薄膜，防止壓力滲漏。44.按照權利要求43所述的揚聲器，其中所述聚合物薄塗層是聚偏二氯乙烯(PVDC)。45.按照權利要求41所述的揚聲器，還包括壓力裝置中的重質惰性氣體，其中所述重質惰性氣體減少通過壓電薄膜的氣體滲漏。46.按照權利要求45所述的揚聲器，其中重質惰性氣體是氮氣。47.按照權利要求41所述的揚聲器，其中小孔具有中心，並且小孔中心之間的距離為選定頻率的波長的1/4～1/2。48.按照權利要求41所述的揚聲器，其中剛性發射板是凸起的，以便分散波輸出。49.按照權利要求41所述的揚聲器，其中剛性發射板是凹形的，以便集中波輸出。50.按照權利要求41所述的揚聲器，其中小孔直徑為0.050～0.600英寸。51.按照權利要求41所述的揚聲器，其中壓力裝置中的正偏壓約為0～20磅/平方英寸。52.按照權利要求41所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度約為9微米，小孔直徑約為0.160英寸，正偏壓約為5磅/平方英寸，其中產生約為35kHz的共振頻率。53.按照權利要求41所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度約為12微米，小孔直徑約為0.168英寸，正偏壓約為6磅/平方英寸，其中產生約為35kHz的共振頻率。54.按照權利要求41所述的揚聲器，其中壓電薄膜厚度小於25微米，小孔直徑小於0.600英寸，偏壓小於12磅/平方英寸，其中產生約為35kHz～60kHz的共振頻率。55.按照權利要求41所述的揚聲器，還包括把薄膜夾在剛性發射板上的夾緊部件，其中所述夾緊部件具有對應於發射面中的若干小孔的若干夾緊小孔。56.按照權利要求41所述的揚聲器，還包括布置在鼓的內腔內，並且距離壓電薄膜一定距離，從而增強選擇的頻率的波增強結構。57.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構布置在鼓的第二相對端部。58.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為從由選擇頻率的1/4、1/2或1個波長所構成的組中選擇的一個距離。59.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為從由載波頻率的1/4、1/2或1個波長所構成的組中選擇的一個距離。60.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為從由載波頻率的1/4波長所構成的組中選擇的一個距離。61.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為從由共振頻率的1/4、1/2或1個波長所構成的組中選擇的一個距離。62.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構與壓電薄膜的距離為從由共振頻率的1/4波長所構成的組中選擇的一個距離。63.按照權利要求56所述的揚聲器，其中波增強結構為弧形。64.按照權利要求41所述的揚聲器，還包括向壓電薄膜提供超聲信號的超聲頻率發生裝置；提供將被調製到超聲信號上的聲信號的聲頻發生裝置；與超聲頻率發生裝置和聲頻發生裝置耦接，利用調製的聲波形成超聲載波的調製裝置；與調製裝置耦接，把載波和調製聲波提供給壓電薄膜，以便在發射板激勵產生相應的壓縮波的發射裝置。65.一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括具有側壁和第一及第二相對端部的通常中空的鼓；固定在鼓的第一端的剛性發射板，所述發射板具有向外定向的外表面和朝著鼓的內腔布置的內表面，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與壓電薄膜耦接，提供施加的電氣輸入的電觸點裝置；與鼓耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成負偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。66.按照權利要求65所述的揚聲器，其中在發射板的小孔的上方，把壓電薄膜布置在外表面上。67.一種用於從不同數值的至少兩個超聲頻率間接產生至少一個新的聲頻或次聲頻的系統，所述系統包括具有向外定向的外表面和內表面的剛性發射板，所述發射板具有在內外表面之間延伸的若干小孔；穿過發射板的小孔布置的壓電薄膜；與發射板耦接的壓力裝置，用於相對於小孔處的薄膜形成偏壓，把薄膜膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構；和與壓電薄膜耦接的，用於在所述若干小孔及相關拱形發射元件形成振動響應的電觸點裝置，其中所述振動起同時傳播(i)第一超聲頻率和(ii)第二超聲頻率的超聲頻率發射器的作用，所述第二超聲頻率與第一超聲頻率相互作用，從而在聲帶寬內傳播差頻。68.按照權利要求67所述的系統，其中所述電觸點裝置包括與薄膜耦接、從而提供電信號的調製裝置，所述電信號用於以輸入超聲頻率和聲頻的調製輸出的形式產生第一和第二超聲頻率，所述第一和第二超聲頻率的差值等於所述至少一個新的聲頻或次聲頻。全文摘要一種發射次聲壓縮波、聲壓縮波或超聲壓縮波的揚聲器，所述揚聲器包括通常中空的發射鼓，固定在發射鼓(100)上的剛性發射板，以及在發射板內形成的，由穿過發射板(108)布置的壓電薄膜覆蓋的若干小孔(112)。壓力源與發射鼓(100)耦接，以便相對於小孔(112)處的薄膜(104)形成偏壓，把薄膜(104)膨脹成能夠響應施加在壓電薄膜(104)上的電氣輸入的變化收縮和伸展、從而在周圍環境中產生壓縮波的拱形發射器結構。參量超聲頻率輸入被提供給壓電薄膜(104)，從而傳播具有對應於所需的次聲頻率範圍、聲頻範圍或超聲頻率範圍的差值分量的多個超聲頻率。文檔編號H04R23/00GK1433661SQ00818838公開日2003年7月30日申請日期2000年1月4日優先權日2000年1月4日發明者約瑟夫·O·諾裡斯,詹姆斯·J·克羅夫特三世,艾倫·R·塞爾夫裡奇,皮埃爾·基裡－亞庫柏申請人:美國技術公司