投音機的製作方法
2023-06-11 17:45:01
專利名稱：投音機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種投音機。
背景技術：
近來，能夠給於家庭用戶置身現場感的，具有影院所能展現的影音功效的家庭影院系統開始受到大眾喜愛。所述家庭影院系統通常的設計是環繞聽者位置設置多個音箱。 所述多個音箱構成一多聲道音頻環繞系統。然而，該種音頻環繞系統對房間的面積和形狀有著較高的要求，不是任何人的房間都可以布置完整的多聲道音頻環繞系統。另一方面，該種多聲道音頻環繞系統繁複的布線要求也讓很多追求家具環境簡潔美觀的人叫苦不迭。因此，該種家庭影院系統的上述缺點限制了其被廣大家庭用戶採用。現有技術中，提供了一種使用面板式揚聲器陣列裝置的投音機，其通過將多個揚聲器以二維方式設置在一個面板表面而實現。所述投音機通過對揚聲器發出的聲波進行延遲控制，使揚聲器所發出的聲波集中在空間中的一個單點上，這樣就形成了聲束。所形成的聲束沿著規定方向被牆面反射，以便形成環繞聽者的虛擬聲源，從而實現使用設置在所述聽者前方的揚聲器陣列形成多通道音頻環繞系統。然而，上述投音機中的揚聲器的發聲原理為電-力-聲之轉換原理。由於該種揚聲器的結構較為複雜，因此，使得應用該種揚聲器的投音機的結構受限，不利於投音機向小型化與輕薄化的方向發展。
發明內容
有鑑於此，確有必要提供一種結構簡單，輕薄化的投音機。一種投音機，其包括機殼；一面板，該面板設置於機殼的內部；多個發聲單元，該多個發聲單元以陣列形式設置於機殼的表面，所述發聲單元包括一發聲元件、一第一電極以及一第二電極，所述第一電極和第二電極間隔設置，且與發聲元件電連接；以及一信號處理裝置，所述信號處理裝置用於提供具有預定時間差的信號給於多個發聲單元；其中，該發聲元件包括至少一碳納米管膜狀結構，所述碳納米管膜狀結構將音頻電信號轉換為熱能， 從而加熱周圍氣體介質發出聲波。與現有技術相比較，本發明所提供的投音機具有以下優點第一，由於本發明所提供的投音機所使用的發聲單元中的發聲元件僅由碳納米管膜狀結構組成，無需磁鐵等其它複雜結構，故該發聲單元的結構較為簡單，從而使得投音機的結構較為簡單；第二，由於本發明所提供的投音機所使用的發聲單元僅由碳納米管膜狀結構、第一電極以及第二電極構成，因此，該發聲元件的整體厚度較薄、質量較輕，故可使所述投音機輕薄化。
圖1是本發明提供的投音機的內部前視圖。圖2是本發明提供的投音機的內部俯視圖。
圖3是本發明提供的第一種絕緣面板的立體圖。圖4是本發明提供的第二種絕緣面板的立體圖。圖5是本發明提供的投音機中的發聲單元中的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖6是本發明提供的投音機中的發聲單元中的碳納米管拉膜結構示意圖。主要元件符號說明投音機1機殼2
絕緣面板3卡槽4信號處理裝置5信號源裝置6第一導線7發聲單元10發聲元件14通孔單元30第一通孔32第二通孔34第一電極142碳納米管片段143第二電極144碳納米管145第二導線149
具體實施例方式為了對本發明作更進一步的說明，舉以下具體實施例並配合附圖詳細描述如下。請參閱圖1和圖2，本發明第一實施例提供一種投音機1。該投音機1包括機殼2、 一絕緣面板3、陣列形式排列於所述絕緣面板3表面的多個發聲單元10以及一信號處理裝置5。所述絕緣面板3、多個發聲單元10以及信號處理裝置5均設置於機殼2的內部。所述投音機1內部的信號處理裝置5通過一第一導線7與機殼2外部的一個信號源裝置6電連接。所述機殼2的形狀不限，可以為長方體、正方體、圓柱體或稜柱體等。本實施例中所述機殼2的形狀為長方體。該長方體具有六個面板，其中面對聽者的一個面板為前壁，與前壁相對的一個面板即背對聽者的一個面板為後壁，其餘四個面板為四個側壁。優選地，機殼2的前壁為一個可拆卸結構，該可拆卸的前壁具有一方形的，中空的框架，一透聲布設置在框架的中央，如此可以使投音機1發出的聲音更好地被聽者收聽。機殼2的後壁和四個側壁的材料為吸音性能好並具有一定強度的材料，如木質、金剛石、玻璃、石英、陶瓷、塑料或樹脂等。所述多個發聲單元10以陣列的形式排列在絕緣面板3的表面。所述多個發聲單元10在絕緣面板3的表面可以排列成一維線陣列或二維面陣列。發聲單元10均勻地且相互間隔地設置在絕緣面板3的表面。按照發聲需求，多個發聲單元10中可包括高頻發聲單元、中頻發聲單元以及低頻發聲單元。所述絕緣面板3以平行於機殼2的前壁的方式固定到機殼2的側壁上。絕緣面板 3固定的位置靠近機殼2的前壁。所述絕緣面板3可通過粘結劑、卡槽、釘扎結構等方式固定設置於機殼2的側壁上。本實施例中，所述機殼2在相對的兩個側壁的靠近前壁的一側設置一卡槽4。所述機殼2通過卡槽4與絕緣面板3相結合，該卡槽4的作用為可以使絕緣面板3以平行於前壁的方式嵌入卡槽4中從而使絕緣面板3固定在機殼2的內部。所述發聲單元10設置於所述絕緣面板3的表面。所述發聲單元10包括一發聲元件14、一第一電極142以及一第二電極144。所述第一電極142和第二電極144間隔設置， 且與發聲元件14電連接。所述第一電極142和第二電極144通過第二導線149與所述信號處理裝置5電連接。信號處理裝置5處理過的音頻電信號通過第二導線149輸送給第一電極142和第二電極144。發聲元件14將音頻電信號轉換為熱能，從而加熱周圍氣體介質發出聲波。所述發聲單元10設置於絕緣面板3表面的方式包括兩種，以下分別描述該兩種設置方式。第一種設置方式為請參閱圖3，所述絕緣面板3具有多個第一通孔32。發聲單元10中的發聲元件14與第一通孔32的位置一一對應。發聲單元10中的第一電極14 2和第二電極144設置在第一通孔32的兩側。本實施例中發聲元件14為碳納米管膜狀結構， 碳納米管膜狀結構與第一通孔32對應，對應於第一通孔32的碳納米管膜狀結構懸空設置。 絕緣面板靠近機殼2前壁的表面為前表面，靠近機殼2後壁的表面為後表面。碳納米管膜狀結構設置於絕緣面板3的前表面或後表面，並通過第一通孔32懸空設置。第一電極142 和第二電極144設置在碳納米管膜狀結構的兩側，第一電極142和第二電極144可對碳納米管膜狀結構起到固定的作用。或者，發聲元件中第一電極142和第二電極144可設置在絕緣面板3的表面，碳納米管膜狀結構設置於第一電極142和第二電極144的表面並通過第一電極142和第二電極144的支撐懸空設置。進一步地，由於第一電極142和第二電極 144通過第二導線149與信號處理裝置5電連接，因此可於絕緣面板3對應於第一電極142 和第二電極144的位置處分別設置第二通孔34，第二導線149可以穿過第二通孔34從而電連接發聲元件14與信號處理裝置5。可以理解，發聲元件14和信號處理裝置5也可以通過其他方式電連接。第二種設置方式為請參閱圖4，所述絕緣面板3為一實心的絕緣面板，其上沒有任何通孔。發聲單元10中的第一電極142和第二電極144設置於絕緣面板3 的前表面。發聲單元10中的發聲元件14設置於第一電極142和第二電極144的表面，並通過第一電極142和第二電極144懸空設置，並與絕緣面板3間隔一定距離。第一電極142 和第二電極144的高度範圍為1微米到1釐米。本實施例中，第一電極142和第二電極144 的高度為15微米。所述發聲元件14包括一碳納米管膜狀結構。該碳納米管膜狀結構為一具有自支撐結構的碳納米管膜狀結構。所述自支撐結構為碳納米管膜狀結構不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該碳納米管膜狀結構置於(或固定於)間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的碳納米管膜狀結構能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過碳納米管膜狀結構中存在連續的通過範德華力相連延伸排列的碳納米管而實現。
本實施例中，碳納米管膜狀結構為由若干碳納米管組成的自支撐結構。所述若干碳納米管為基本沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在碳納米管膜狀結構中大多數碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數碳納米管的整體延伸方向基本平行於碳納米管膜狀結構的表面。進一步地，所述碳納米管膜狀結構中多數碳納米管是通過範德華力首尾相連。具體地，所述碳納米管膜狀結構中基本朝同一方向延伸的大多數碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過範德華力首尾相連。當然，所述碳納米管膜狀結構中存在少數隨機排列的碳納米管，這些碳納米管不會對碳納米管膜狀結構中大多數碳納米管的整體取向排列構成明顯影響。具體地，所述碳納米管膜狀結構中基本朝同一方向延伸的多數碳納米管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除碳納米管膜狀結構的基本朝同一方向延伸的多數碳納米管中並列的碳納米管之間可能存在部分接觸。請參閱圖5及圖6，具體地，所述碳納米管膜狀結構包括多個連續且定向排列的碳納米管片段143。該多個碳納米管片段143通過範德華力首尾相連。每一碳納米管片段143 包括多個相互平行的碳納米管145，該多個相互平行的碳納米管145通過範德華力緊密結合。該碳納米管片段143具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述碳納米管膜狀結構的厚度為0. 5納米至100微米，寬度與拉取出該碳納米管膜狀結構的碳納米管陣列的尺寸有關，長度不限。該碳納米管膜狀結構中的碳納米管145沿同一方向擇優取向排列。所述碳納米管膜狀結構具有較高的透光性。單層碳納米管膜狀結構的透光率達90%以上。所述碳納米管膜狀結構及其製備方法具體請參見申請人於2007年2月9日申請的，於2008年8 月13日公開的第CN101239712A號中國公開專利申請「碳納米管膜結構及其製備方法」。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。所述碳納米管膜狀結構不限於上述結構，所述碳納米管膜狀結構還可以為包括多個相互纏繞的碳納米管的結構。該種碳納米管膜狀結構中，碳納米管為各向同性，均勻分布，無規則排列。所述碳納米管的長度大於10微米。所述碳納米管之間通過範德華力相互吸引、纏繞，形成網絡狀結構，進而形成大量的微孔。該微孔的孔徑小於10微米。大量微孔的存在可確保所述發聲元件14具有較大的比表面積。所述碳納米管可為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米至50 納米，所述雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米至50納米，所述多壁碳納米管的直徑為1. 5納米至50納米。所述碳納米管膜狀結構的長度及寬度不限，可根據實際需求製備。所述碳納米管膜狀結構的厚度為0. 5納米至1毫米。另外，由於碳納米管相互 纏繞，因此所述碳納米管膜狀結構具有很好的韌性，可以彎曲摺疊成任意形狀而不破裂。當由該碳納米管膜狀結構組成的發聲元件14的厚度比較小時，例如小於10微米，該發聲元件14具有較高的透明度，故採用該發聲元件14的發聲單元10為透明發聲單元10。所述碳納米管膜狀結構不限於上述兩種結構，所述碳納米管膜狀結構還可以為包括多個相互平行的碳納米管的結構。相鄰兩個碳納米管之間通過範德華力緊密結合。所述碳納米管膜狀結構中的相鄰兩個碳納米管之間的距離小於5微米。所述多個碳納米管從碳納米管膜狀結構的一端延伸至另一端。優選地，所述碳納米管膜狀結構的長度為碳納米管膜狀結構中單根碳納米管的長度。所述碳納米管膜狀結構的寬度不限。所述碳納米管膜狀結構的厚度為0. 5納米至100微米。所述碳納米管膜狀結構的長度為1微米至30毫米。
上述碳納米管膜狀結構可進一步經過揮發性有機溶劑處理，處理後的碳納米管膜狀結構的表面體積比減小，粘性降低，且其機械強度及韌性得到增強。所述碳納米管膜狀結構的厚度可為0. 5納米至100微米。所述發聲元件14的厚度可為0. 5納米至1毫米。可以理 解，所述發聲元件14也可由多層層疊設置的碳納米管膜狀結構組成，相鄰的碳納米管膜狀結構之間通過範德華力緊密結合。該發聲元件14中的碳納米管膜狀結構的層數不限，且相鄰兩層碳納米管膜狀結構中的碳納米管的排列方向之間具有一交叉角度 α，α大於等於0度且小於等於90度，具體可依據實際需求製備。當所述發聲元件14包括多層碳納米管膜狀結構時，由於相鄰兩層碳納米管膜狀結構之間通過範德華力緊密結合， 故所述由多層層疊設置的碳納米管膜狀結構組成的發聲元件14也具有自支撐結構。所述發聲元件14的單位面積熱容可小於2Χ10—4焦耳每平方釐米開爾文。優選地，所述發聲元件14的單位面積熱容小於1. 7Χ10—6焦耳每平方釐米開爾文。所述碳納米管膜狀結構中的碳納米管可為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所述由至少一層碳納米管膜狀結構組成的發聲元件14的長度及寬度不限，具體可根據實際需求製備。本發明實施例中，所述發聲元件14的長度為3釐米，寬度為3釐米，厚度為 50納米。當該發聲元件14的厚度比較小時，例如小於10微米，該發聲元件14具有較高的透明度。所述第一電極142和第二電極144由導電材料形成，其具體形狀結構不限。具體地，所述第一電極142和第二電極144的材料可選擇為金屬、導電膠、金屬性碳納米管、銦錫氧化物(ITO)等。所述第一電極142和第二電極144可為片狀或層狀，即第一電極142和第二電極144的厚度較小，此時發聲元件14可貼合於所述第一電極142和第二電極144的表面。另外，所述第一電極142和第二電極144還可為棒狀、塊狀或其它形狀。所述發聲元件14分別與所述第一電極142和第二電極144電連接，並通過所述第一電極142和第二電極144固定。當所述發聲元件14為一碳納米管膜狀結構時，所述第一電極142和第二電極 144可設置於碳納米管膜狀結構的表面，優選地，所述第一電極142和第二電極144設置於碳納米管膜狀結構的兩端，從而使發聲元件14位於第一電極142和第二電極144之間的部分加熱空氣而發聲。本實施例中，所述第一電極142和第二電極144為塊狀金屬電極，所述第一電極142和第二電極144間隔設置固定在所述發聲元件14兩端。由於所述第一電極 142和第二電極144間隔設置，所述發聲元件14應用於發聲單元10時能接入一定的阻值避免短路現象產生。由於碳納米管具有極大的比表面積，在範德華力的作用下，該碳納米管膜狀結構本身有很好的粘附性，故採用該至少一層碳納米管膜狀結構作發聲元件14時，所述第一電極142和第二電極144與所述發聲元件14之間可以直接粘附固定，並形成很好的電接觸。進一步地，所述第一電極142和第二電極144與所述發聲元件14之間還可以進一步包括一導電粘結層(圖未示)。所述導電粘結層可設置於所述發聲元件14的表面。所述導電粘結層在實現第一電極142和第二電極144與所述發聲元件14電接觸的同時，還可以使所述第一電極142和第二電極144與所述發聲元件14更好地固定。本實施例中，所述導電粘結層為一層銀膠。所述信號處理裝置5通過第一導線7與信號源裝置6電連接。所述信號處理裝置 5對信號源裝置6接收到的音頻信號進行處理，並依據發聲單元10所在的位置，將音頻信號進行一定的時間延遲並輸送給對應的發聲單元10。投音機所述信號處理裝置5通過第二導線149與發聲單元10電連接，從而將信號處理裝置5處理過的音頻電信號輸送給發聲單元 10。所述信號處理裝置5可以控制多個發聲單元10的聲波的時間延遲從而使發聲單元10發出的聲波集結成投射方向不同的多個音線。所述信號處理裝置5通過將具有預定時間差的信號提供給以陣列形式排列的多個發聲單元10，以對發聲單元10發射的聲波進行指向性控制從而形成多個音線。即，使得多個音線能夠同時到達設定在三維空間中的所期望的指定點，從而能夠獲得指定聲音好像均沿朝向焦點的方向發射的效果。本實施例中的發聲元件為碳納米管膜狀結構，發聲單元10發出的聲波沿著垂直於碳納米管膜狀結構的表面的方向傳播。該種發聲單元10發出的聲音的指向性較好，從而投音機1發出的音線的指向性也較好。通過採用含有碳納米管膜狀結構的發聲單元10，投音機1具有清晰地音線和較好地環繞效果。所述信號處理裝置5與現有技術中投音機中的信號處理裝置相同。 所述信號處理裝置5輸出的信號為音頻電信號。所述信號處理裝置5通過精確計算好音線入射點的位置，音線在牆面和天花板反射後形成反射音線，反射音線從聽者的正面、兩側及後部投射到聽者的位置處，從而使聽者收聽到環繞的音線。因為多個音線經過延遲控制和牆面反射後精確聚焦，所以能夠形成更為寬廣的音場空間，直射音線和反射音線營造出了多聲道環繞聲。所述多個音線可以為5 個音線，即將多個發聲單元10發出的聲波集結成5個音線，該5個音線可以分別從聽者的正前方、左前方、右前方、左後方及右後方投射到聽者的位置處，可使聽者聽到環繞聲音效果。所述投音機可安裝在牆上、家具上或者專用機柜上，也可與顯示器或投影儀搭配。所述顯示器和投音機可以整體結合在一起。顯示器和投音機也可使用不同的外殼來構成，並適當地組合在一起。
另外，本發明所提供的投音機具有以下優點第一，由於本發明所提供的投音機所使用的發聲單元中的發聲元件僅由碳納米管膜狀結構組成，無需磁鐵等其它複雜結構，故該發聲單元的結構較為簡單，從而使得投音機的結構較為簡單；第二，由於本發明所提供的投音機所使用的發聲單元僅由碳納米管膜狀結構、第一電極以及第二電極構成，因此，該發聲元件的整體厚度較薄、質量較輕，故可使所述投音機輕薄化。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
1.一種投音機，其包括一面板；多個發聲單元，該多個發聲單元相互間隔地設置於絕緣面板的表面，所述發聲單元包括一發聲元件、一第一電極以及一第二電極，所述第一電極和第二電極間隔設置、且與發聲元件電連接；一信號處理裝置，所述信號處理裝置用於提供具有預定時間差的音頻電信號給於多個發聲單元；一機殼，上述面板、多個發聲單元或者信號處理裝置均設置在機殼的內部；其特徵在於，該發聲元件為一碳納米管膜狀結構，所述碳納米管膜狀結構將音頻電信號轉換為熱能，從而加熱周圍氣體介質發出聲波。
2.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述多個發聲單元為一陣列設置。
3.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述碳納米管膜狀結構為自支撐結構。
4.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述碳納米管膜狀結構的厚度為0.5納米至100微米，碳納米管膜狀結構的單位面積熱容小於2X 10-4焦耳每平方釐米開爾文。
5.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述碳納米管膜狀結構包括若干碳納米管，所述若干碳納米管基本沿同一方向擇優取向排列。
6.如權利要求5所述的投音機，其特徵在於，碳納米管膜狀結構中基本朝同一方向延伸的大多數碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過範德華力首尾相連。
7.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述絕緣面板具有多個第一通孔，發聲單元的中的發聲元件與第一通孔的位置一一對應設置，發聲元件對應於第一通孔的部分懸空設置。
8.如權利要求7所述的投音機，其特徵在於，所述碳納米管膜狀結構設置於絕緣面板的表面，並覆蓋第一通孔，第一電極和第二電極設置在碳納米管膜狀結構的兩端，碳納米管膜狀結構固定於第一電極、第二電極與面板之間。
9.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述每個發聲單元中的第一電極和第二電極分別與信號處理裝置電連接，信號處理裝置將音頻電信號通過第一電極和第二電極提供給發聲元件。
10.如權利要求7所述的投音機，其特徵在於，所述絕緣面板具有多個第二通孔，發聲單元中的第一電極和第二電極分別與一第二通孔對應，第二導線穿過第二通孔連接第一電極、第二電極和信號處理裝置。
11.如權利要求1所述的投音機，其特徵在於，所述絕緣面板為實心面板，所述第一電極和第二電極設置在絕緣面板表面，所述碳納米管膜狀結構設置在第一電極和第二電極的表面，並通過第一電極和第二電極懸空設置與面板間隔。
全文摘要
本發明涉及一種投音機。該投音機包括機殼；一面板，該面板設置於機殼的內部；多個發聲單元，該多個發聲單元以數組形式設置於機殼的表面，所述發聲單元包括一發聲組件、一第一電極以及一第二電極，所述第一電極和第二電極間隔設置，且與發聲組件電連接；以及一信號處理裝置，所述信號處理裝置用於提供具有預定時間差的信號給於多個發聲單元；其中，該發聲組件包括至少一碳納米管膜狀結構，所述碳納米管膜狀結構將音頻電信號轉換為熱能，從而加熱周圍氣體介質發出聲波。
文檔編號H04R1/00GK102223589SQ201010146848
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者潛力, 王昱權 申請人:北京富納特創新科技有限公司