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-- 发布时间：2010-11-23 17:42:12
-- 转帖：扬声器技术的专利发明----扬声器技术的改进方向和方法
（一）“美丽面容下的深深伤疤” ------现今扬声器技术缺陷分析。
当前在各个领域广泛使用的扬声器，虽然在外形和工作方式上存在一定的差异，但其工作原理基本上都是相同的：将含有声音信息的电流或电压信号通入电载体，电载体在磁场或电场中受到电磁力或电场力的作用，发生与声音信息波形相一致的振动，并且带动与其连接在一起的固体振膜发生相应振动，再由振膜带动附着在其表面的空气发生振动，从而发出声音。很明显在上述由电到力，由力到声的转换过程中振膜起到了关键的力的传递作用。为了实现电声转换过程高效率、高保真的目标，理想的振膜制作材料应该是质量为零、刚度为无穷大、内阻尼性能好。不难看出以上几个要求在制造工艺上是互相抵触的，加强振膜制作材料一种特性的同时就会减弱另一种特性。例如：为了提高扬声器的电声转换效率、改善其频率特性，需要大大降低振膜的质量，但实际制造过程中降低振膜的质量的同时就会导致其刚度的下降，又会反过来造成扬声器的频率特性的恶化。由此可见，对于扬声器振膜制早材料要求的苛刻性使人们处于“左右为难”的境地！从扬声器的初次发明到现在，人们花费了150多年的时间也没能找到一种同时满足以上三个基本要求的理想振膜的制造材料！实际制造中只能采取折中的方式，在尽量满足扬声器其中一部分性能要求的情况下兼顾其它的要求；或者用具有很小很轻的振膜的扬声器来完成对于高频信号的重放，而用较重而坚固的振膜制作的扬声器来完成对于低音信号的重放。虽然这样可以使高低音的还原效果得以极大的改善，但同时又带来了高低音的分频和组合过程带来的相位失真等新的问题的出现。
由于振膜制作材料的不理想而导致现今大量使用的扬声器普遍存在许多难以克服的缺陷。主要有以下几个方面：1.由于振膜质量的存在，振膜在振动的过程中需要克服自身质量形成的惯性，浪费了大量的电功率，从而在一定程度上导致整个系统的电声转换效率非常低，一般都只在1％至5％左右；2.由于振膜质量的存在所形成惯性的原因，振膜很难使自身的振动波形与驱动信号波形保持完全一致，特别是驱动信号中的快速变化部分，振膜的实际振动波形总是会和驱动信号的波形存在一定“阴差阳错”的，由此而造成还原的声音信号的波形失真；3.振膜的质量与其弹性支撑系统的力顺很容易形成机械谐振系统，并且其具体谐振的频率、幅度因支撑系统的复杂性以及外部推动信号的复杂性而非常复杂，不易控制和消除，造成电声转换过程中的频率响应曲线出现许多的“峰”和“谷”，由此而产生难以克服的频率响应失真；4.由于振膜的刚度不可能为无穷大，振膜在电信号的驱动下快速振动时，振膜各部分受力的不均匀使振膜不可避免的发生形变，由于驱动信号的频率、幅度的复杂多变性，使得振膜产生的形变变得非常的复杂，形成难以控制的分区振动等有害振动，而振膜本身的内阻尼性能不能将产生的有害振动加以有效的抑制，进一步加大整个系统的失真。由以上各方面的原因导致固体振膜式扬声器普遍存在电声转换效率低、波形失真大、频响失真大等难以克服的缺陷。人们虽然采取许多方法来尽力的弥补以上各种缺陷，但都无法从根本上加以彻底消除。使作为电声转换系统“喉舌”的扬声器技术成了被“掐”住了的“喉咙”！各方面的性能远远落后与本系统的其它环节！电声转换系统各环节性能对比表如图。通过图表，我们就可以明显的发现，作为电声转换系统喉舌的扬声器，在这一人类始终对其性能追求完美的应用领域，却始终没有能够跟上系统整体水平的提高程度，成为了整个系统的性能进一步提升的“瓶颈”所在。而形成这个“瓶颈”的罪魁祸首正是我们今天的大部分扬声器所紧紧依赖、无法舍弃的“振膜”。只有舍弃带来种种弊端的扬声器的“振膜”才有可能使扬声器的性能达到一个新的高度，达到人们比较理想的效果。
（二）“烈火中重生”------扬声器技术的改进方向和方法。
通过上面的分析可见，振膜式扬声器因为振膜的存在所造成的致命的弱点就像是一个紧紧套在头上的“紧箍咒”，死死的限制着扬声器各方面性能的提高！由于这一不可克服的技术缺陷的存在，再在原有技术方案的基础上进行的“缝缝补补”的改进是不能达到人们所要求的理想效果的。所以为了使扬声器的性能提高到一个更高的层次，我们可以肯定的说，只有摘掉这个“紧箍咒”------“固体振膜推动式技术”，取消在由电到声的转换过程中带来种种弊端且难以改进的固体振膜，才有可能使电声转换系统的性能得到突破性的提高。
在上几章里，我们已经介绍的铝带式扬声器、静电式扬声器就是人们在意识到这点后将振膜与电导体进行合并简化以尽量的降低振膜的质量所进行的尝试，但其本质仍属于利用固体振膜推动空气进行振动发声的扬声器，虽然降低振膜后使扬声器的瞬态响应、高频特性等性能指标得到提升，但由于振膜的存在，仍存在效率低、低频响应差等难以克服的缺陷。
气体放电式扬声器是人们彻底取消固体振膜而进行的一种尝试。虽然气体放电式扬声器使我们摆脱了对固体振膜的依赖，消除了固体振膜所固有的一些弊端，但因其工作原理的特殊性，存在有设备复杂、稳定性差、效率低、低频响应差、需要高电压、污染环境等难以克服的缺点，她的综合性能离我们的要求还是有一定的差距的！导致其问世许多年来也不能得到很好的推广应用。
有“振膜”不行！没“振膜”也不好！上帝似乎把我们放到了一个“山穷水尽”的境地了！那么，我们就真的没有办法找到一种既设备简单又效果良好的电声转换方法了吗？下面我们就来看一种最新的专利技术是如何在保证设备简单的前提下实现这一人类期盼已久的目标的！
在介绍这一新技术之前，我们首先要回到150多年前的1850年8月2日的英国。在这一天，英国科学家法拉第在向英国皇家学会递交的一份有关火焰和气体的磁性的研究论文的最后提到了一个重要的试验:将充满氧气的肥皂泡置于磁场中时，肥皂泡明显的被外部磁场所吸引而沿着磁力线的方向被“拉”向磁极处。在这个看似小孩游戏般的试验当中包含着一个非常重要的发现：磁场可以对氧气产生力的作用。也就是说我们可以利用磁力的作用来控制氧气的运动，而不必只再依靠机械力的作用。法拉第发现的这一方法在利用磁场富集氧气制氧等领域得到了一定的应用，但是并没有能够真正的发挥出这一方法的内在优势——不需要利用机械力，只需要利用磁场产生的磁力便可以直接控制气体的运动。而这个优势不就是我们在电声转换技术领域苦苦寻求而又一直没能找到的的利用电磁力来控制气体振动的最为直接最为简洁的方法吗！我们下面所要介绍的最新的电声转换技术方案正是利用了这一物理现象，提供一种新型的没有固体振膜的电声转换方法和装置，用以有效地克服现有“固体振膜推动技术”所存在的电声转换效率低、波形失真大、频率响应差等弊端。
其技术方案如下：
（1）如图，将可形成稳定的偏置磁场的永磁体或超导磁体或电磁线圈与形成调制磁场的电磁线圈组合，并且使偏置磁场与调制磁场相叠加，形成控制磁场；
（2）在控制磁场的两极分别连接一导磁体；
（3）在两导磁体间的空间内设置两组高导磁细金属丝，并均布若干片与高导磁金属丝垂直的高导磁金属丝的固定支架；
（4）将两组高导磁金属丝都相间平行布设，固定于上述高导磁金属丝支架上；其中一组高导磁金属丝的一端都分别固定在成N极磁性的导磁体上，另一端都分别固定在固定在靠近成S极磁性的导磁体的一片高导磁金属丝支架上；另一组高导磁金属丝的一端都分别固定在成S极磁性的导磁体上，另一端都分别固定在靠近成N极磁性的导磁体的一片金属丝支架上。
（5）含有音频信息的电信号通入形成调制磁场的电磁线圈，可以得到与外部输入电信号的变化相一致的调制磁场,该磁场与偏置磁场叠加得到可以在外部输入电信号的控制下围绕偏置磁场的大小上下变化的控制磁场。控制磁场通过导磁体使与一导磁体连接的一组高导磁金属丝显示一定的磁性，同样，另一组高导磁金属丝显示相反的磁性。相邻两根金属丝之间的空间产生受外部输入电信号控制的变化磁场。在没有外部输入信号时，含氧混合气体中的氧气分子受偏置磁场在相邻金属丝空间形成的稳定磁场的磁场力的作用，向金属丝表面的空间聚集，使金属丝表面的局部空间的气体压力升高，并稳定在一定的数值，气体处于压缩状态。当有外部输入信号时，调制磁场的磁场大小发生与外部输入信号相一致的变化，当调制磁场产生的磁场与偏置磁场的方向一致时，其与偏置磁场合成的控制磁场强度将变大，处于金属丝周围磁场空间的含氧混合气体中的氧气分子受到的磁场力增加，使其压缩程度增加，细金属丝表面的局部空间的气体压力进一步升高，处于相对压缩状态。当外部输入信号使调制磁场产生的磁场与偏置磁场的方向相反时，其与偏置磁场合成的控制磁场强度将变小，处于金属丝周围磁场空间空气中的氧气分子受到的磁场力减小，使其压缩程度减小，金属丝表面的局部空间的气体压力降低，处于相对膨胀的状态。输入调制磁场电磁线圈的电信号变化，可使金属丝表面局部空间的含氧气体的状态发生受外部输入电信号控制的压缩与膨胀，则形成局部气体的振动，带动周围附着的空气发生同样的振动，振动通过空气传播出去，形成声音，从而实现电声转换。由图可见本发明方法构思新颖，其装置结构合理、简单，完全取消了固体振膜，利用输入电信号形成的变化磁场所产生的电磁力直接对空气中的氧气进行控制，使其发生振动形成声音，实现最为直接简洁的电声转换。
其优点主要有以下几点：1.由于受力振动部分气体的质量近乎为零，整体受力均匀，所以其驱动容易，可以以最快的速度响应外部输入控制信号的变化，其振动的幅度和波形可以完全与输入电信号波形保持一致，不存在振膜式电声转换装置频率失真和波形失真等缺陷。2.其频响范围的低端几乎可以达到0HZ，而高端上限可以远远超出人类的听觉范围之外的数百KHz！3.因为其最大尺寸不受限制，所以可以做成超大功率的单只发声单元，而不像现在的扬声器单元由于受音盆最大制造尺寸大小的限制而存在最大功率限制，大功率应用时需要多只单元组合而成。4.另外，适当的改变高导磁细金属丝的布局方式，便可以得到人们需要的而普通扬声器很难达到的180°、360°等的声音辐射角度特性，使其方向性具有非常灵活的适应性。5.由于不存在机械振动部分，所以就没有了普通电动式扬声器由于偶发性大幅度信号输入时对机械系统造成的损害，从而使得设备的工作更为稳定可靠。6.对环境的依赖性低，不会像纸质振膜扬声器容易在潮湿环境中发声性能的改变、或振膜的霉烂而导致设备损坏，也不会像空气放电式扬声器那样对环境空气造成污染。由此可见本技术方案的电声转换效率高、频响范围宽、频响曲线平直、失真低、无需辅助发声箱体、无污染、体积和承受功率、输入阻抗、辐射角度特性都灵活可调，使电声转换水平提高到了一个新的层次，已经具备了一个完美扬声器应该具备的各项基本素质。再经过进一步的技术完善，完全可以达到人们期望的理想水平。
本技术已获得国家知识产权局专利证书，申请号：201020014910.2，详细技术内容可以到国家知识产权局检索。
对本技术感兴趣的朋友可以和本人联系： 姚宗栋 13953986240 0539-5736287
-- 发布时间：2010-11-23 17:42:41
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-- 发布时间：2010-11-23 21:48:47
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真的假的？可行吗？