2014年02月07日09:56
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NeuroSky運(yùn)用腦波傳感器實(shí)現(xiàn)無需受光/發(fā)光元件的脈率檢測技術(shù)
上圖是京瓷開發(fā)的厚度僅為1mm的揚(yáng)聲器。厚度是普通揚(yáng)聲器的1/20～1/30。韓國LG電子已經(jīng)在平板電視中采用了這種揚(yáng)聲器，其性能也得到了驗(yàn)證。除了電視之外，這種揚(yáng)聲器還有望應(yīng)用于平板電腦、智能手機(jī)和汽車。實(shí)現(xiàn)薄型化的最大重點(diǎn)在于不使用磁鐵。那么，替代磁鐵使空氣發(fā)生振動的物件究竟是什么？
答案：利用壓電元件振動空氣
壓電元件是加載電壓后變形的元件。京瓷開發(fā)的超薄型揚(yáng)聲器“Smart Sonic Sound”的原理是將壓電元件的變形傳遞到樹脂薄膜，通過振動空氣發(fā)出聲音（圖1）。
“過去雖然也曾經(jīng)出現(xiàn)過使用壓電元件的揚(yáng)聲器，但是由于能夠播放的音域狹窄等原因，主要用途大都是蜂鳴器”（京瓷汽車部件業(yè)務(wù)本部）。Smart Sonic Sound雖然不擅長低音，但基本可以覆蓋播放人聲、音樂需要的音域（頻率）。在表現(xiàn)雨聲、鼓掌等細(xì)致的聲音時，也具有良好的再現(xiàn)性。
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| 圖1：新開發(fā)的壓電薄膜揚(yáng)聲器“Smart Sonic Sound”。京瓷推出了大型、中型、小型三種產(chǎn)品。大型的尺寸（寬×長×厚）為70×110×1.5mm，頻響范圍為200～20kHz。中型為35×65×1.0mm和500～20kHz。小型為19.6×27.5×0.7mm和800～20kHz。重量依次為23g、7g、1g。在投入量產(chǎn)后，成本有望降低，因此具備價格競爭力。 |
播放音域驟增的理由在于精挑細(xì)選的壓電元件和薄膜的材質(zhì)，以及裝配材質(zhì)的構(gòu)造和工藝。
構(gòu)造和工藝如下（圖2）。首先，在外框上夾入“柔軟的薄膜”（京瓷汽車部件業(yè)務(wù)本部）。此時，薄膜要處于一定的拉伸狀態(tài)。張力的大小與薄膜的材質(zhì)嚴(yán)重影響著揚(yáng)聲器的性能，也就是可以播放的音域。
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| 圖2：Smart Sonic Sound（中型）的構(gòu)造。壓電元件與樹脂薄膜的中央略微錯開。上面覆蓋樹脂涂層。 |
然后，在薄膜上配置壓電元件。壓電元件的材料估計是以鋯鈦酸鉛（PZT）為基礎(chǔ)，并按照揚(yáng)聲器的需求調(diào)整了成分。壓電元件的位置與薄膜的中央略微錯開。在這種狀態(tài)下，薄膜容易與不同的頻率發(fā)生共振。
重點(diǎn)是共振頻率有所增加。過去使用壓電元件的揚(yáng)聲器絕大多數(shù)只有一個共振頻率（單共振）。因此，揚(yáng)聲器在共振頻率下會大聲鳴響，但在其他頻率下很難發(fā)出聲音。而新開發(fā)的揚(yáng)聲器發(fā)生共振的頻率有多個，能夠播放大范圍的音域，鳴響接近于原聲的聲音。
而且，薄膜整體是通過面振動的方式發(fā)聲，聲音的傳播方式也有別于傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器。傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器是利用前后運(yùn)動的音圈敲擊振動板，借此產(chǎn)生振動，因此聲音的指向性強(qiáng)，在正面聽到的聲音大，一旦偏離正面，聲音就會急速減弱。而通過整個面的振動發(fā)出聲音的新型揚(yáng)聲器接近于無指向性（圖3）。比方說，在觀看立體聲電視節(jié)目時，觀眾無論在任何位置，都能感受到良好的立體聲場。（作者：高田，日經(jīng)技術(shù)在線！供稿）
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| 圖3：聲音基本向前方180°均勻擴(kuò)散。播放的聲音幾乎沒有指向性，即使改變聆聽的位置，聽到的聲音也完全一樣。因?yàn)闃渲∧ぽp，所以響應(yīng)速度快，對雨聲和鼓掌等細(xì)致的聲音具有良好的再現(xiàn)性。在消聲室播放10kHz的聲音，利用麥克風(fēng)檢測聲壓級。 |
