散布式高保真超磁致伸縮揚聲器

1、散布式高保真超磁致伸縮揚聲器散布式高保真超磁致伸縮揚聲器是一款完全異于傳統(tǒng)的動圈揚聲器的創(chuàng)新 型高保真平面揚聲器。 它以超磁致伸縮材料作為音頻換能驅(qū)動裝置， 將其接觸的 平面薄板作為聲發(fā)射材料， 并采用散布式多點組合方式， 其響應(yīng)頻帶寬、 能量密 度大、結(jié)構(gòu)簡單、可減小發(fā)聲板厚度、并能實現(xiàn)高低音的諧振組合，使揚聲器技 術(shù)有了突破性進展?；驹?鐵磁性晶體在外磁場中被磁化時，會沿著磁化方向發(fā)生微量的伸長和縮短， 此現(xiàn)象即為磁致伸縮。 超磁致伸縮材料是一種實現(xiàn)電 - 磁-機械能轉(zhuǎn)換的磁致伸縮 材料, 具有輸出功率大、 響應(yīng)速度快、 工作頻帶寬等優(yōu)異特性， 在聲納及噪音抑 制方面得到實際應(yīng)用。 聲

2、納工作與音頻發(fā)聲器件工作類似， 因而國內(nèi)外一些公司 利用GMM作為音頻驅(qū)動元件生產(chǎn)新型揚聲器，GMM音頻驅(qū)動器可以把音頻電流轉(zhuǎn) 化為音頻機械振動， 通過功放和音源就可以推動硬質(zhì)平板如天花板、 地板、書桌、 玻璃等，使其發(fā)聲，這種材料為創(chuàng)新型平面揚聲器的誕生奠定了基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢超磁致伸縮（ GMM ）平板揚聲器是近年來出現(xiàn)的一種新型的、實用化的揚 聲器。目前，國內(nèi)外對平面揚聲器的研究很多，首先是英國的Verity和NC公司在1996年先后宣布研制成功了新穎的超薄平板揚聲器，Verity公司的NX揚聲器 采用的是電磁式驅(qū)動器，而NC公司采用壓電陶瓷驅(qū)動器。隨著超磁致伸縮材料 （GM

3、M的出現(xiàn)，更加使平板揚聲器的驅(qū)動器技術(shù)迅速發(fā)展。TDK開發(fā)出了采用基于超磁致伸縮元件的揚聲器的2.1聲道環(huán)繞立體聲系統(tǒng)，并在“ CEATEC JAPAN 200”6上展出。左右聲道的中高音揚聲器通過使用超 磁致伸縮元件使透明亞克力板振動來發(fā)聲。日本福斯特（ FOSTE）X 試制出一種新型振動揚聲器裝置，只要放到桌子上， 就能利用桌面取代振動板發(fā)出聲音。該裝置是一個直徑 95m m高90m的圓錐形。 內(nèi)置了采用可根據(jù)磁場變化進行伸縮的超磁致伸縮元件激勵器， 將輸入的聲音轉(zhuǎn) 換成振動后，傳給面板而發(fā)出聲音。為了準(zhǔn)確地傳播振動，自重達到了 1.8kg。 激勵器使用的超磁致伸縮元件由TDKT發(fā)。在Ce

4、BIT展會上，英國Olympia公司向參觀者展示了該公司最新研制的迷你揚 聲器。這種名為“ Soundbug'的高科技產(chǎn)品帶有橡膠吸墊，可吸附于多種物體表 面。Olympia公司在設(shè)計SoundbugS備時，實際上利用了所謂“磁致伸縮”的原 理：當(dāng)電流通過線圈時，產(chǎn)生“鋱鏑鐵磁致伸縮合金”；Soundbu曲將電子信號 轉(zhuǎn)化為機械能，產(chǎn)生震動和聲音。國內(nèi)的企業(yè)和高等學(xué)校也對超磁致伸縮材料平面揚聲器也做了大量的研制， 例如深圳東原電子有限公司于一九九九年一月研制出我國首對平面揚聲器。目 前，該公司在平面揚聲器領(lǐng)域里擁有 18項國家專利。 該公司是全球平面揚聲器品 種最多、規(guī)格最全的生產(chǎn)廠。

5、但是，這家公司的技術(shù)是建立在引進英國NTXJ術(shù)的基礎(chǔ)之上，擁有的專利大部分都是外觀設(shè)計領(lǐng)域里的，而且NX性產(chǎn)費用也很高，因此，尋求技術(shù)上的突破迫在眉睫。國內(nèi)的一些高等院校諸如北京科技大學(xué)、 杭州電子科技大學(xué)等也對這種揚聲 器進行了研究， 取得了一些令人欣喜的成績。 例如杭州電子科技大學(xué)機械學(xué)院研 制的發(fā)音頭盔突破傳統(tǒng)揚聲器工作原理， 創(chuàng)新性地提出以超磁致伸縮材料為核心 振動源件， 所獲得的聲音在頭盔內(nèi)部具有良好的立體環(huán)繞效果， 且音質(zhì)清脆、 響 亮，能解決在消防、救災(zāi)等大型作業(yè)場所中通話質(zhì)量差的問題。但是，國內(nèi)外對這種超磁致伸縮材料平面揚聲器的研制均停留在一個或是兩 個驅(qū)動裝置。這種揚聲器的試

6、聽結(jié)果明顯感覺音量小、效率低、聲像定位模糊， 中高音音色的纖細、 透明要優(yōu)于球頂高音，但遠比傳統(tǒng)平板揚聲器要差。一些 人以為加大放大器的輸出功率便可增加音量， 這是一種誤解， 因為驅(qū)動系統(tǒng)最多 只能使振動產(chǎn)生數(shù)微米的彎曲振動，盲目加大功率，很容易燒毀。產(chǎn)品意義揚聲器在我們的生活用處廣泛， 無處不在。揚聲器及揚聲器系統(tǒng)作為音響重 放的終端， 它的質(zhì)量好壞， 將直接影響整個音響系統(tǒng)音質(zhì)效果的發(fā)揮。 隨著科學(xué) 技術(shù)的不斷進步， 傳統(tǒng)的電動式揚聲器由于受到有限空間的局限而越來越不能滿 足人們的需要。例如在汽車音響中 , 整個汽車內(nèi)部設(shè)計都面臨爭奪儀表板部位的 空間, 揚聲器安裝設(shè)計師經(jīng)常不得不在駕駛員

7、踝關(guān)節(jié)處的狹小空間安放揚聲器。 與此同時 , 汽車生產(chǎn)廠家也受到它的部件供應(yīng)商提供的完整模塊的牽制 , 比如, 汽車的塑料或纖維頂棚可能包括有頂燈、 通氣孔 , 也許不久的將來還要包括一些 揚聲器?，F(xiàn)在也有一些頂棚揚聲器 , 但聲音很微弱且音質(zhì)很差 , 除非這兩方面質(zhì) 量明顯改進 , 否則這種頂棚聲系統(tǒng)不能進入大量使用。 又比如隨著液晶平板電視 走入我們的生活， 傳統(tǒng)的揚聲器更是受到空間的局限。 因此像顯示器期待平板一 樣 , 人們也越來越期待平板揚聲器的出現(xiàn)。NX揚聲器的出現(xiàn)，立即成為大眾關(guān)注的焦點，甚至有人稱之為“21世紀(jì)的揚聲器”。由于NX平板揚聲器在工作原理上、結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用逆向思維和

8、全面 創(chuàng)新，完全不同于用振膜作活塞振動的傳統(tǒng)平板揚聲器， 如靜電揚聲器、 電動揚 聲器、帶式揚聲器等等。NXT8聲器與傳統(tǒng)電動揚聲器相比具有一些全新的特點： 1.NXT揚聲器輻射的是非相干的漫射聲波， 聲音大小幾乎與位置無關(guān)。2.NXT揚聲 器的振動板正面和反面輻射的聲波也是非相干的，這樣NX揚聲器在設(shè)計時無須考慮障板的尺寸，亦無須考慮擺位的問題?！翱梢员趻臁笔荖XT8聲器的最吸引人之處及最大賣點。但是在平板揚聲器中， 驅(qū)動器的好壞直接影響揚聲器的音質(zhì)效果。 因此，驅(qū) 動器的技術(shù)成為最為關(guān)鍵的技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 新型材料的不斷出 現(xiàn)，尤其是超磁致伸縮材料(GMM的出現(xiàn)，更加使平板

9、揚聲器的驅(qū)動器技術(shù)迅 速發(fā)展。超磁伸縮元件只需施加幾伏電壓即可伸縮， 而且伸縮時產(chǎn)生相當(dāng)于 20kg 的力。而普通揚聲器使用的磁石只能產(chǎn)生幾百克的力， 因此在強度高的振動板上 無法制作微細振動區(qū)域。因鑒于此，本音響系統(tǒng)采用超磁致伸縮材料 (GMM作為音頻換能驅(qū)動裝置， 并設(shè)計出散布式多點組合方式，其響應(yīng)頻帶寬、能量密度大、結(jié)構(gòu)簡單、可減少 發(fā)聲板厚度、并能實現(xiàn)高低音的諧振組合的超磁致伸縮材料高保真平面揚聲器。 這種研制方式在國內(nèi)外研究領(lǐng)域中尚處于空白狀態(tài)， 有助于中國揚聲器技術(shù)的發(fā) 展。產(chǎn)品介紹及發(fā)展前景我們選用長寬為800x 400(mm)厚度為8mm的玻璃質(zhì)音板作為發(fā)聲平面， 采用前后雙音

10、板的方式， 研制了采用超磁致伸縮音頻驅(qū)動器雙點驅(qū)動平板揚聲器 樣機。與單點驅(qū)動磁致伸縮平板揚聲器相比， 雙點驅(qū)動明顯使響度提高， 音質(zhì)得 到進一步的改善，取得了良好的視覺及聽覺效果。本項目于 2006年11月成功申請浙江省新苗人才計劃， 并于2007年12月份 以優(yōu)異的成績順利通過專家組驗收， 得到了大多數(shù)專家的稱贊與肯定。 同時，正在積極申請國家專利。 在校展覽期間，曾受到省教育廳副廳長蔣勝祥表揚與鼓勵。 2007 年 5 月在杭州武林廣場展覽期間，受到省科協(xié)副主席何西華的表揚，并受 邀參加第四屆京杭國際高科技產(chǎn)業(yè)化合作交流會與企業(yè)洽談。 得到校學(xué)生網(wǎng)絡(luò)電 視臺報道（）以及下沙新城雜志（2007年 7 月第 2 期）專題報道（在現(xiàn)實中聽見夢想的樂音王玉生和會唱歌的玻璃） 。這種產(chǎn)品具有外形多樣性、 環(huán)境適應(yīng)性。 利用音頻驅(qū)動器可以改造成超薄型 藝術(shù)平面式壁掛音箱，徹底改變了已有 80 多年歷史的傳統(tǒng)喇叭技術(shù)，從發(fā)聲原 理到外觀結(jié)構(gòu)均不同于傳統(tǒng)音箱， 其音質(zhì)具有傳播靈敏度極高， 指向性寬， 音場 分布均勻，音質(zhì)更清晰，瞬態(tài)響應(yīng)好，深度感強的特點；由于采用了最新的高科 技材料，使得音箱畫面光感強， 色調(diào)賞心悅目， 輕便且耐熱，