一种纤维声学换能器及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112995884A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110221949.4(22)申请日2021.02.28(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人彭慧胜邹君逸(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人陆飞陆尤(51)Int.Cl.H04R31/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种纤维声学换能器及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于声学技术领域，具体为一种纤维声学换能器及其制备方法和应用。本发明纤维声学换能器由金属条带和柔性磁力纤维组合构成；金属条带用于产生振动，柔性磁力纤维提供磁场；作为扬声器工作时，条带状的金属能产生较大的音量，具有良好的稳定性；一维结构的扬声器具有良好的指向性，较高的音质以及较大的输出功率；纤维扬声器具有柔性结构，可通过改变纤维扬声器的形状来改变声场的聚焦点。作为麦克风工作时，将其编入织物，可为使用者定位声源。本发明纤维声学换能器在导盲、抢险救灾等领域具有应用前景。另外将纤维声学换能器编织到织物中，具有更高的实际应用价值。CN112995884ACN112995884A权利要求书1/1页1.一种纤维声学换能器，其特征在于，由金属条带和柔性磁力纤维组合构成，两者之间按一定间距设置固定点，并用丙烯酸压敏胶固定；其中，所述金属条带用于产生振动，柔性磁力纤维提供磁场；作为扬声器工作时，金属条带通交流电，在柔性磁力纤维提供的磁场中由安培力产生振动，从而发声；通过控制交流电的频率来控制发声的频率；作为麦克风工作时，声音传到金属条带时引起其振动，在柔性磁力纤维提供的磁场中由电磁感应产生交流电动势，以此采集声音信号。2.根据权利要求1所述的纤维声学换能器，其特征在于:所述金属条带为铝条带、铜条带、银条带或锌条带；金属条带的宽度为1~5mm，厚度为10~50μm；所述柔性磁力纤维具体为铁氧体磁力纤维或钕铁硼磁力纤维，纤维的横截面为边长1‑3mm的正方形。3.根据权利要求1所述的纤维声学换能器，其特征在于固定点间距为20‑30mm。4.如权利要求1‑3之一所述纤维声学换能器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将金属条带和涂好压敏胶的柔性磁力纤维分别卷绕在相应原料滚轮上；两个原料滚轮上下位置对准，经过限位孔定位，使金属条带与柔性磁力纤维同步行进，由橡胶滚轮将两者压实；最后由产品滚轮收集产品；两个原料滚轮、橡胶滚轮、产品滚轮，均由电机同步驱动。5.如权利要求1‑3之一所述纤维声学换能器在制备可穿戴织物中的应用，用编织的方法将纤维声学换能器编入织物中。6.根据权利要求1‑3之一所述纤维声学换能器作为纤维扬声器实现可调定向声的应用，具体作法为，将纤维声学换能器弯曲成特定形状实现定向声，通过改变弯曲形状来调整定向声的方向和位置。7.根据权利要求1‑3之一所述纤维声学换能器作为纤维麦克风实现声源定位的应用，具体作法为，将多个纤维声学换能器编织在织物的不同位置，由声音到达不同纤维麦克风的时间差来确定声音的位置。2CN112995884A说明书1/4页一种纤维声学换能器及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于声学技术领域，具体涉及一种纤维声学换能器及其制备方法和应用。背景技术[0002]声音是人们传递信息的重要途径。随着柔性电子器件的蓬勃发展，在可穿戴领域，人们越来越需要用柔性声学换能器来取代传统的笨重的声学器件。[1]相比于薄膜状的声学换能器，纤维声学换能器可以进一步通过编织制备声学织物的优势更是让其在可穿戴电子设备中具有巨大的应用前景。[0003]近年来，针对柔性声学器件的研究取得一系列进展，如碳纳米管扬声器[1]，石墨烯扬声器[2]，驻极体声学换能器[3]，液态金属声学换能器[4]和银纳米线声学换能器[5]。然而，作为扬声器，这些柔性声学换能器是点声源而不是线声源。线声源具有良好的指向性，较高的音质以及较大的输出功率。[6]目前，线声源的实现方法是通过多个点声源排成一条线构成阵列的方式实现。用这种方法需要满足两个条件。第一是阵列中阵元（每个扬声器）之间的间距要小于声波中最小波长的一半。第二是阵列的总长度要大于声波中最大波长的一半。这对扬声器的尺寸和阵列的总长的要求较高，且对于较高频率和较低频率的声波难以实现线声源。纤维扬声器作为具有柔性的线声源，聚焦点可由其形态变化来调整，有望在导盲中应用。作为麦克风，薄膜状声学换能器无法以编织的形式编入织物，且无法保证透气性。将多个纤维麦克风编入织物可为穿戴者提供声源定位的功能。目前市面上的麦克风和扬声器为两个独立的器件，无法一体化。制备纤维声学换能器及其声学织物将赋予该类产品更高的实际应用价