Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится, в общем, к области акустических технологий и, в частности, к акустическим устройствам.
Уровень техники
Акустическое устройство может передавать звук путем деформации пьезоэлектрического компонента в соответствии с электрической энергией, прикладываемой к пьезоэлектрическому компоненту. Например, акустическое устройство может вырабатывать вибрации путем приложения возбуждающего напряжения в направлении поляризации пьезоэлектрического компонента с использованием обратного пьезоэлектрического эффекта пьезоэлектрического компонента и вывода вибраций через точку вывода вибраций пьезоэлектрического компонента. Звуковые волны передаются из акустического устройства.
Однако пьезоэлектрический компонент в акустическом устройстве имеет множество вибрационных мод в слышимом частотном диапазоне и не может формировать относительно плоскую амплитудно-частотную характеристику.
Таким образом, необходимо предложить акустические устройства, способные управлять вибрационными модами пьезоэлектрического компонента.
Раскрытие сущности изобретения
Один из вариантов осуществления настоящего раскрытия может предусматривать акустическое устройство. Акустическое устройство содержит пьезоэлектрический компонент, электрод и вибрационный компонент. Пьезоэлектрический компонент может вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения, электрод может подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент, и вибрационный компонент может быть физически соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука. Пьезоэлектрический компонент может включать в себя подложку и пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой может покрывать поверхность подложки, электрод может покрывать поверхность пьезоэлектрического слоя, и площадь покрытия электрода на поверхности пьезоэлектрического слоя может быть меньше площади поверхности подложки, покрытой пьезоэлектрическим слоем.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент может включать в себя область вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент может дополнительно включать в себя фиксированную область.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент может дополнительно включать в себя компонент управления вибрацией.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода может постепенно уменьшаться от фиксированной области до области вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления электрод может включать в себя две замкнутые области электрода, причем две замкнуты области электрода имеют противоположные потенциалы.
В некоторых вариантах осуществления между двумя замкнутыми областями электрода может существовать точка перехода, и ширина электрода в первой замкнутой области электрода из указанных двух замкнутых областей электродов может постепенно уменьшаться от фиксированной области до точки перехода.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода во второй замкнутой области электрода из указанных двух замкнутых областей электрода может сначала увеличиваться, а затем уменьшаться от точки перехода до области вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода в фиксированной области может быть равна ширине фиксированной области.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода в области вывода вибрации может быть равна 0.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой и подложка могут быть совмещены.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может включать в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая область и электрод могут быть совмещены.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой и электрод могут быть совмещены.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может включать в себя пьезоэлектрическую пластину или пьезоэлектрическую пленку.
В некоторых вариантах осуществления электроды могут включать в себя множество дискретных электродных блоков, распределенных в двух измерениях.
В некоторых вариантах осуществления во множестве дискретных электродных блоков зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками в центре пьезоэлектрического слоя может быть меньше, чем зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками на границе пьезоэлектрического слоя.
В некоторых вариантах осуществления площадь первого дискретного электродного блока в центре пьезоэлектрического слоя может быть больше площади второго дискретного электродного блока на границе пьезоэлектрического слоя.
В некоторых вариантах осуществления электрод может включать в себя непрерывный электрод, распределенный в двух измерениях, и непрерывные электроды могут включать в себя множество полых областей.
В некоторых вариантах осуществления площадь первой полой области в центре пьезоэлектрического слоя может быть меньше площади второй полой области на границе пьезоэлектрического слоя.
В некоторых вариантах осуществления электрод может быть также покрывать вторую поверхность, противоположную поверхности пьезоэлектрического слоя, и площадь покрытия электрода на второй поверхности может быть меньше или равна площади поверхности.
В некоторых вариантах осуществления компонент управления вибрацией может включать в себя груз, физически соединенный с областью вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может дополнительно включать в себя соединитель, причем соединитель может соединять вибрационный компонент и пьезоэлектрический компонент.
В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может представлять собой аудиоустройство с костной проводимостью.
Один из вариантов осуществления настоящего раскрытия может предусматривать акустическое устройство. Акустическое устройство может содержать пьезоэлектрический компонент, электрод и вибрационный компонент. Пьезоэлектрический компонент может вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения, электрод может подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент, и вибрационный компонент может быть физически соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука. Пьезоэлектрический компонент может содержать подложку и пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой может покрывать поверхность подложки, и пьезоэлектрический слой может включать в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, при этом электрод может покрывать поверхность пьезоэлектрического слоя, и подложка, пьезоэлектрический слой и электрод могут быть совмещены, соответственно. Площадь покрытия пьезоэлектрической области на подложке может быть меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя на подложке.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент может включать в себя область вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент может дополнительно включать в себя фиксированную область.
В некоторых вариантах осуществления ширина пьезоэлектрической области может постепенно уменьшаться от фиксированной области до области вывода вибрации.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая область может включать в себя две пьезоэлектрические области охвата, и потенциалы двух электродных областей, соответствующих двум пьезоэлектрическим областям охвата, являются противоположными.
В некоторых вариантах осуществления ширина пьезоэлектрической области в фиксированной области может быть равна ширине фиксированной области.
В некоторых вариантах осуществления ширина пьезоэлектрической области в области вывода вибраций может быть равна 0.
В вариантах осуществления настоящего раскрытия модовый возбудитель пьезоэлектрического компонента может быть сформирован конструкцией электрода, так что пьезоэлектрический компонент может вырабатывать возбуждающую силу только для определенной моды, чтобы выводить определенную вибрационную моду, тем самым улучшая звуковые характеристики акустического устройства.
Более того, по сравнению с добавлением системы управления модами, состоящей из различных механических элементов, таких как пружина, груз и демпфер в определенной области, вариант осуществления настоящего раскрытия позволяет реализовать управление модами пьезоэлектрического компонента на основе конструкция электрода, тем самым упрощая конструкцию акустического устройства.
Краткое описание чертежей
Настоящее раскрытие дополнительно проиллюстрировано на примерах вариантов осуществления. Эти примерные варианты осуществления подробно описаны со ссылкой на чертежи. Эти варианты осуществления являются неограничивающими примерными вариантами осуществления, в которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые структуры, показанные на чертежах, на которых:
фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая примерное акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 2 - схематичное представление, иллюстрирующее примерное акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 3 - схематичное представление, иллюстрирующее примерный пьезоэлектрический компонент согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 4 - схематичное представление, иллюстрирующее часть примерного пьезоэлектрического компонента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5А - схематичное представление, иллюстрирующее примерный электрод первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5B - схематичное представление, иллюстрирующее наклон кривой внешнего контура части примерного электрода первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5C - схематичное представление, иллюстрирующее примерный электрод второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5D - схематичное представление, иллюстрирующее наклон кривой внешнего контура части примерного электрода второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 6 - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 7А - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента на частоте минимума второго порядка в случае, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены);
фиг. 7B - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, использующего электрод первого порядка на частоте минимума второго порядка, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 7C - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, использующего электрод второго порядка на частоте минимума второго порядка, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 8A - схематичное представление, иллюстрирующее электрод и пьезоэлектрический компонент согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 8B - схематичное представление, иллюстрирующее электрод и пьезоэлектрический компонент согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 8C - схематичное представление, иллюстрирующее электрод и пьезоэлектрический компонент согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 8D - покомпонентный вид электрода и пьезоэлектрического компонента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 9 - схематичное представление, иллюстрирующее амплитудно-частотную характеристику пьезоэлектрического компонента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 10 - схематичное представление, иллюстрирующее примерный пьезоэлектрический компонент, включающий в себя груз, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 11А - схематичное представление, иллюстрирующее форму примерного электрода первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 11В - схематичное представление, иллюстрирующее форму примерного электрода второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 12 - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 13А - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, имеющего груз на частоте минимума второго порядка, и электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены) согласно некоторым вариантам реализации настоящего раскрытия;
фиг. 13B - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, включающего в себя электрод первого порядка, который выполнен путем прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 13C - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, включающего в себя электрод второго порядка, который выполнен без прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 13D - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, включающего в себя электрод второго порядка, который выполнен путем прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 14А - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 14В - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 14C - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 14D - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 15А - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
на фиг. 15В - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 15C - схематичное представление, иллюстрирующее вибрационное смещение при частоте 5380,3 Гц пьезоэлектрического компонента, покрывающего интегральный электрод, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 15D - схематичное представление, иллюстрирующее вибрационное смещение при частоте 5380,3 Гц пьезоэлектрического компонента, покрывающего дискретные электродные блоки 8x8, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 16A - вибрационная мода, иллюстрирующая вибрационную моду первого порядка прямоугольного пьезоэлектрического компонента в случае, когда электрод полностью покрыт прямоугольным пьезоэлектрическим компонентом (то есть интегральный электрод) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 16B - вибрационная мода прямоугольного пьезоэлектрического компонента в случае, когда электрод полностью покрыт прямоугольным пьезоэлектрическим компонентом (то есть интегральный электрод) на высоких частотах согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 16C - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, покрывающего двухмерный электрод, включающий в себя дискретные электродные блоки размером 16×8 на высоких частотах, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 16D - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, покрывающего двухмерный электрод, включающий в себя дискретные электродные блоки размером 32×16 на высоких частотах, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 17А - схематичное представление, иллюстрирующее примерный двухмерный электрод, включающий в себя отдельные электродные блоки, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 17B - схематичное представление, иллюстрирующее примерный дискретный электродный блок двухмерного электрода согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 17C - схематичное представление, иллюстрирующее форму электрода первого порядка, соответствующую эквивалентному прямоугольнику с балкой, закрепленной на обоих концах, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 18 - вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, покрытого двухмерным электродом, показанным на фиг. 17B, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 19А - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода, распределенного в двух измерениях, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 19B - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода, распределенного в двух измерениях, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 19C - схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода, распределенного в двух измерениях, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 20 - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 21 - схематичное представление, иллюстрирующее примерное акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 22 - схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 23А - вибрационная мода, иллюстрирующая акустическое устройство, использующее интегральный электрод согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 23B - вибрационная мода, иллюстрирующая акустическое устройство, использующее электрод первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; и
фиг. 24 - схематичное представление, иллюстрирующее примерное акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
100 - акустическое устройство; 110 - вибрационный компонент; 120 - пьезоэлектрический компонент; 130 - электрод; 130-1 - электрод первого порядка; 130-2 - электрод второго порядка; 123 - область вывода вибрации; 121 - подложка; 122 - пьезоэлектрический слой; 124 - фиксированная область; 131 - первая область охвата электрода; 132 - вторая область охвата электрода; 133 - точка; 1221 - пьезоэлектрическая область; 1222 - непьезоэлектрическая область; 140 - груз; 141 - вторая область вывода вибраций; 134 - дискретный электродный блок; 1341 - первый дискретный электродный блок; 1342 - второй дискретный электродный блок; 1343 - третий дискретный электродный блок; 1344 - четвертый дискретный электродный блок; 171 - соединитель; 172 - вторая форма; 135 - непрерывный электрод; 136 - полая область; 1361 - первая полая область; 1362 - вторая полая область; 170 - груз.
Осуществление изобретения
Технические решения вариантов осуществления настоящего раскрытия будут более подробно описаны ниже, и сопроводительные чертежи, которые необходимы для описания вариантов осуществления, будут кратко описаны ниже. Очевидно, что чертежи в последующем описании являются лишь некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники могут также применить настоящее раскрытие к другим подобным ситуациям в соответствии с этими чертежами без приложения творческих усилий. Одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к одинаковым элементам или операциям, если это явно не следует из контекста, или контекст не указывает на иное.
Следует понимать, что используемые в данном документе термины «система», «устройство», «блок» и/или «модуль» представляют собой способ для различения различных компонентов, элементов, частей, секций или сборок разных уровней. Однако термины могут быть заменены другим выражением, если они служат одной и той же цели.
Используемые в настоящем раскрытии и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают в себя формы множественного числа определяемого объекта, если из контекста явно не следует иное. Вообще говоря, термины «включать в себя» и «содержать» только указывают на то, что этапы и элементы, которые были четко идентифицированы, включены, и эти этапы и элементы не составляют исчерпывающего перечня. Способ или оборудование могут также включать в себя другие этапы или элементы.
Блок-схемы используются в настоящем раскрытии для иллюстрации операций, выполняемых системой согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что предыдущие или последующие операции не обязательно выполняются точно по порядку. Вместо этого, этапы могут выполняться в обратном порядке или одновременно. Кроме того, в блок-схемы могут быть добавлены одна или несколько других операций или одна или несколько операций могут быть удалены из блок-схем.
Акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия может выводить звук посредством вибраций, вырабатываемых пьезоэлектрическим компонентом, для применения в различных местах, где необходимо воспроизводить звук. Например, акустическое устройство может быть независимым устройством для вывода звука (например, стереоустройство, наушниками и т.д.) и может воспроизводить звук в соответствии с пользовательскими инструкциями. В качестве другого примера акустическое устройство может быть модулем или компонентом терминального устройства (например, мобильного телефона, компьютера и т.д.) и может воспроизводить аудио в соответствии с инструкциями терминального устройства. В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может также регулировать деформацию пьезоэлектрического компонента для выработки различных вибраций в соответствии с требуемой частотой, требуемой громкостью и другими параметрами выводимого звука, поэтому вибрационный компонент выводит различные звуки в соответствии с различными вибрациями.
В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может представлять собой акустическое устройство с костной проводимостью, и вибрационный компонент в акустическом устройстве с костной проводимостью может сочетаться с тканями тела человека пользователя и передавать звуковую волну, испускаемую вибрационным компонентом, во внутреннее ухо пользователя через кость пользователя. В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может также представлять собой другие типы акустических устройств, такие как акустическое устройство воздушной проводимости, слуховой аппарат, очки, шлем, устройство дополненной реальности (AR), устройство виртуальной реальности (VR) и т.д., или альтернативно акустическое устройство может быть выполнено с возможностью вывода звука в виде части встроенной аудиосистемы или аудиосистемы, предназначенный для работы в помещении.
В настоящее время пьезоэлектрический компонент в акустическом устройстве может иметь множество вибрационных мод в слышимом частотном диапазоне, поэтому невозможно сформировать относительно плоскую амплитудно-частотную характеристику. В дополнение к этому, область вывода вибраций пьезоэлектрического компонента также может образовывать узлы на определенных частотах, влияющие на выводимый звук.
Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия предусматривают акустическое устройство. Акустическое устройство может включать в себя пьезоэлектрический компонент, электрод и вибрационный компонент. Пьезоэлектрический компонент может вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения. Электрод может подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент, и вибрационный компонент может быть физически соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука. Пьезоэлектрический компонент может включать в себя подложку и пьезоэлектрический слой. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может покрывать поверхность подложки, электрод может покрывать поверхность пьезоэлектрического слоя, и площадь покрытия электрода на поверхности пьезоэлектрического слоя может быть меньше площади покрытой подложки с пьезоэлектрическим слоем. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может покрывать поверхность подложки, электрод может покрывать поверхность пьезоэлектрического слоя, и подложка, пьезоэлектрический слой и электрод могут быть совмещены, соответственно. Пьезоэлектрический слой может включать в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, и площадь покрытия пьезоэлектрической области на подложке может быть меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя на подложке.
В некоторых вариантах осуществления модовый возбудитель пьезоэлектрического компонента может быть сформирован путем проектирования электрода, поэтому пьезоэлектрический компонент может вырабатывать возбуждающую силу только для определенной моды, чтобы выводить определенную вибрационную моду, тем самым улучшая звуковые характеристики акустического устройства.
Более того, по сравнению с системой управления модами, состоящей из механических элементов, таких как пружина, груз и демпфер, в определенной области, можно осуществить управление модами пьезоэлектрического компонента на основе конструкции электрода, и акустическое устройство можно упростить.
На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая примерное акустическое устройство 100 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, акустическое устройство 100 может включать в себя вибрационный компонент 110, пьезоэлектрический компонент 120 и электрод 130. Пьезоэлектрический компонент 120 может вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения. Электрод 130 может подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент 120, и вибрационный компонент 110 может быть физически (например, механическим или электромагнитным образом) соединен с пьезоэлектрическим компонентом 120 для приема вибраций и выработки звука.
Вибрационный компонент 110 может быть выполнен как компонент, который передает вибрации и вырабатывает звук. В некоторых вариантах осуществления вибрационный компонент 110 может включать в себя упругий элемент. Упругий элемент может реагировать на вибрации и деформироваться для изменения звукового давления вокруг себя, тем самым вырабатывая звуковые волны и осуществляя вывод звука. В некоторых вариантах осуществления упругий элемент может включать в себя передающую вибрацию часть, резиновую часть, упругую часть и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал упругого элемента может быть любым материалом, обладающим способностью передавать вибрацию. Например, материал упругого элемента может быть силиконом, пластиком, резиной, металлом и т.п. или любым их сочетанием. В некоторых вариантах осуществления вибрационный компонент 110 может представлять собой мембранную структуру (например, вибрационную мембрану с воздушной проводимостью и т.д.), пластинчатую структуру (например, вибрационную панель с костной проводимостью и т.д.), сетчатую структуру или многослойную структуру или т.п.
Примерное акустическое устройство 100 представлено ниже для описания примерного вибрационного компонента 110.
На фиг. 2 показано схематичное представление, иллюстрирующее примерное акустическое устройство 100 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 2, один конец вибрационного компонента 110 может быть соединен с областью 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 для приема вибраций. Другой конец вибрационного компонента 110 может выводить звук. Например, вибрационный компонент 110 может передавать звуковые волны пользователю через одну или несколько сред (например, воздух, кость пользователя и т.д.), чтобы пользователь мог слышать звук, выдаваемый акустическим устройством 100.
Пьезоэлектрический компонент 120 может быть выполнен как устройство преобразования электрической энергии, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может деформироваться под действием возбуждающего напряжения для выработки вибрации. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может иметь форму листа, кольца, призмы, прямоугольного параллелепипеда, колонны и сферы или может иметь другую неправильную форму. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может включать в себя подложку 121 и пьезоэлектрический слой 122.
Подложка 121 может быть выполнена как носитель, несущий на себе компоненты и элемент, который деформируется в ответ на вибрации. В некоторых вариантах осуществления материал подложки 121 может включать в себя комбинацию из одного или нескольких металлов (например, плакированной меди фольги, стали и т.д.), фенольную смолу, сшитый полистирол и т.п. В некоторых вариантах осуществления форма подложки 121 может быть определена в соответствии с формой пьезоэлектрического компонента 120. Например, если пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую балку, подложка 121 может быть соответствующим образом размещена в форме полосы. В качестве другого примера, если пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую пленку, подложка 121 может быть, соответственно, выполнена в форме пластины или в форме листа.
Пьезоэлектрический слой 122 может быть компонентом, выполненным с пьезоэлектрическим эффектом и/или обратным пьезоэлектрическим эффектом. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может покрывать одну или несколько поверхностей подложки 121 и деформироваться под действием возбуждающего напряжения, вызывая деформацию подложки 121, тем самым осуществляя колебания на выходе пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления весь пьезоэлектрический слой 122 может быть пьезоэлектрической областью, то есть пьезоэлектрический слой 122 может быть выполнен из пьезоэлектрического материала. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область. Пьезоэлектрическая область и непьезоэлектрическая область могут быть соединены с образованием пьезоэлектрического слоя 122. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая область может быть выполнена из пьезоэлектрического материала, и непьезоэлектрическая область может быть выполнена из непьезоэлектрического материала. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический материал может включать в себя пьезоэлектрический кристалл, пьезоэлектрическую керамику, пьезоэлектрический полимер и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический кристалл может включать в себя кристалл, сфалерит, борацит, турмалин, цинкит, арсенид галлия (GaAs), титанат бария и кристалл его производной структуры, дигидрофосфат калия (KH2PO4), NaKC4H4O6·4H2O (сегнет) или т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая керамика может относиться к пьезоэлектрическому поликристаллу, образованному нерегулярным набором мелких зерен, полученных реакцией в твердом состоянии и спеканием порошков различных материалов. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический керамический материал может включать в себя титанат бария (BT), цирконат-титанат свинца (PZT), ниобат свинца-бария-лития (PBLN), модифицированный титанат свинца (PT), нитрид алюминия (AIN) и оксид цинка (ZnO) или т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический полимерный материал может включать в себя поливинилиденфторид (PVDF) и т.д. В некоторых вариантах осуществления непьезоэлектрический материал может включать в себя керамику и каучук. В некоторых вариантах осуществления механические свойства непьезоэлектрического материала могут быть аналогичны свойствам пьезоэлектрического материала. В некоторых вариантах осуществления описания, касающиеся пьезоэлектрической области и непьезоэлектрической области, можно найти в другом месте настоящего раскрытия (например, на фиг. 8А или фиг. 8D).
Электрод 130 может быть выполнен как элемент, который подает возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент 120. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может представлять собой комбинацию одного или нескольких электродных материалов, таких как металлический электрод (например, медный электрод, серебряный электрод и т.д.), окислительно-восстановительный электрод (например, электрод Pt|Fe и Fe, электрод Pt|Mn MnO), электрод из нерастворимой соли (например, каломельный электрод, электрод из оксида ртути) или т.п. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может быть расположен по меньшей мере на одной поверхности пьезоэлектрического слоя 122, например, на двух противоположных поверхностях пьезоэлектрического слоя 122. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может быть расположен на поверхности пьезоэлектрического слоя 122 одним или несколькими способами склеивания, такими как покрытие, вставка и склеивание.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может покрывать по меньшей мере одну поверхность подложки 121. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может покрывать по меньшей мере одну поверхность пьезоэлектрического слоя 122. На фиг. 3 и 4 показаны два примерных акустических устройства 100 для описания размещения между подложкой 121, пьезоэлектрическим слоем 122 и электродом 130.
На фиг. 3 показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный пьезоэлектрический компонент 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 3, пьезоэлектрический компонент 120 может представлять собой пьезоэлектрическую консольную балку. Подложка 121 может нести на себе пьезоэлектрический слой 122 и электрод 130 (показан в виде треугольной области). В некоторых вариантах осуществления электроды 130 могут быть расположены на одной или нескольких поверхностях пьезоэлектрического слоя 122 для подачи возбуждающего напряжения на пьезоэлектрический слой 122. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может покрывать одну или несколько поверхностей подложки 121. Когда пьезоэлектрический слой 122 деформируется под действием возбуждающего напряжения, подложка 121 также может деформироваться, поэтому область вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 может выводить вибрацию. Например, пьезоэлектрический слой 122 может покрывать только одну поверхность подложки 121. В качестве другого примера, как показано на фиг. 3, два пьезоэлектрических слоя 122 могут покрывать две противоположные поверхности подложки 121, соответственно.
На фиг. 4 показано схематичное представление, иллюстрирующее часть примерного пьезоэлектрического компонента 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 4, пьезоэлектрический компонент 120 может представлять собой пьезоэлектрическую пластину (или пьезоэлектрическую пленку). Подложка 121 может нести пьезоэлектрический слой 122 и электрод 130 (показан множеством двухмерных распределенных квадратов). В некоторых вариантах осуществления площадь пьезоэлектрического слоя 122 может быть больше или меньше площади подложки 121. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может быть расположен на одной или нескольких поверхностях пьезоэлектрической пластины для подачи возбуждающего напряжения на пьезоэлектрическую пластину. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может покрывать одну или несколько поверхностей подложки 121. Когда пьезоэлектрический слой 122 деформируется под действием возбуждающего напряжения, подложка 121 также может деформироваться, так что область вывода вибраций пьезоэлектрического пластина может выводить вибрации. Например, как показано на фиг. 4, пьезоэлектрический слой 122 может покрывать только одну поверхность подложки 121. В качестве другого примера два пьезоэлектрических слоя 122 могут покрывать две противоположные поверхности подложки 121, соответственно.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может включать в себя область 123 вывода вибраций для передачи вибраций, вырабатываемых пьезоэлектрическим компонентом 120, на вибрационный компонент 110. В некоторых вариантах осуществления область 123 вывода вибраций может представлять собой поверхность, край, точку и т.п., или любое их сочетание. Как показано на фиг. 3, когда пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую консольную балку, край или частичная область поверхности пьезоэлектрического компонента 120 может быть областью 123 вывода вибраций. Как показано на фиг. 4, когда пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую пластину или пьезоэлектрическую пленку, внутренняя область пьезоэлектрического компонента 120 (например, центральная область плоскости вибрации) может быть областью 123 вывода вибраций.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может также включать в себя фиксированную область 124. Фиксированная область 124 может быть выполнена с возможностью фиксации части пьезоэлектрического компонента 120 и подавления вибраций пьезоэлектрического компонента 120 в этой области, поэтому большая часть вибрации пьезоэлектрического компонента 120 может выводиться из области 123 вывода вибраций. В некоторых вариантах осуществления фиксированная область 124 может соответствовать области 123 вывода вибраций. Как показано на фиг. 3, когда пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую консольную балку, один конец пьезоэлектрического компонента 120 в направлении длины может быть областью 123 вывода вибраций, и другой конец в направлении длины, соответствующий области 123 вывода вибраций, может быть фиксированной областью 124. Например, когда пьезоэлектрический компонент 120 представляет собой пьезоэлектрическую пластину или пьезоэлектрическую пленку, область 123 вывода вибраций может быть внутренней областью пьезоэлектрического компонента 120, и граничная область пьезоэлектрического компонента 120 может быть фиксированной областью 124.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может не иметь фиксированной области 124, и вибрация может передаваться через область 123 вывода вибраций для уменьшения технологических операций и стоимости, и пьезоэлектрический компонент 120 можно легко перемещать.
В некоторых вариантах осуществления колебания пьезоэлектрического компонента 120 могут включать в себя одну или несколько вибрационных мод. Вибрационные моды могут иметь естественную вибрационную характеристику пьезоэлектрического компонента 120. Если форма электрода не выполнена должным образом, возможно появление многочисленных вибрационных мод пьезоэлектрического компонента 120, что делает амплитудно-частотную характеристику нестабильной и приводит к появлению узлов в области вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 на определенных частотах, тем самым влияя на выводимый звук.
В некоторых вариантах осуществления форма электрода 130 может быть выполнена таким образом, чтобы электрод 130 образовывал пьезоэлектрический модовый возбудитель для вывода возбуждающей силы, и пьезоэлектрический компонент 120 может вырабатывать только определенный модовый состав. В некоторых вариантах осуществления площадь покрытия электрода 130 на поверхности пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше площади поверхности подложки 121, покрытой пьезоэлектрическим слоем 122, тем самым реализуя конструкцию электрода. Например, как показано на фиг. 3, площадь электрода 130 (показана в виде треугольника) может быть меньше площади пьезоэлектрического слоя 122 и площади подложки 121. Пьезоэлектрический слой 122 и подложка 121 могут быть совмещены (то есть площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 на подложке 121 представляет собой всю площадь поверхности одной поверхности подложки 121). В качестве другого примера, как показано на фиг. 4, площадь электрода 130 (показанная в виде множества двухмерных распределенных квадратов) может быть меньше площади пьезоэлектрического слоя 122 и площади подложки 121. Пьезоэлектрический слой 122 и подложка 121 могут быть совмещены (то есть площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 на подложке 121 представляет собой всю площадь поверхности одной поверхности подложки 121).
В некоторых вариантах осуществления кривая профиля электрода 130 может быть определена в соответствии с функцией вибрационной моды от вибраций пьезоэлектрического компонента 120, чтобы осуществлять управление модами пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления функция вибрационной моды пьезоэлектрического компонента 120 может включать в себя вибрационную моду первого порядка, вибрационную моду второго порядка и т.п. Соответственно, электрод 130 может включать в себя электрод 130-1 первого порядка, соответствующий вибрационной моде первого порядка, и электрод 130-2 второго порядка, соответствующий вибрационной моде второго порядка.
Взяв в качестве примера пьезоэлектрическую консольную балку, показанную на фиг. 3, ниже представлены два примерных электрода 130-1 первого порядка и электроды 130-2 второго порядка, соответственно, для описания конструкции электрода.
На фиг. 5A показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный электрод 130-1 первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 5B показано схематичное представление, иллюстрирующее наклон кривой внешнего контура части примерного электрода 130-1 первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода 130 может постепенно уменьшаться от фиксированной области 124 до области 123 вывода вибраций. Используемый в данном документе термин «ширина электрода 130» может относиться к длине электрода 130 в направлении ширины пьезоэлектрического компонента 120 (например, в направлении ширины пьезоэлектрической консольной балки). Ширина (например, d1, d2, как показано на фиг. 5А) электрода 130 в определенной позиции может быть равна расстоянию между двумя пересечениями линии, перпендикулярной центральной оси пьезоэлектрического компонента 120, вдоль направления длины и внешнего контура электрода 130 в определенной позиции. В некоторых вариантах осуществления ширина электрода 130 может постепенно уменьшаться от фиксированной области 124 до области 123 вывода вибраций и может включать в себя одну или любую комбинацию градиентного уменьшения, линейного уменьшения или криволинейного уменьшения в направлении ширины. Как показано на фиг. 5A, ширина электрода 130-1 первого порядка может уменьшаться криволинейно от левой стороны (например, фиксированной области 124) к правой стороне (например, области 123 вывода вибраций). Как показано на фиг. 5В, абсолютное значение наклона кривой внешнего контура электрода 130-1 первого порядка на участке выше центральной оси может постепенно уменьшаться при увеличении длины от фиксированной области 124 вибрации и уменьшаться до 0 в области 123 вывода вибраций. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может быть расположен симметрично. Например, электрод 130 может быть расположен симметрично относительно центральной оси пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления электрод 130 также может быть расположен асимметрично. В некоторых вариантах осуществления кривая формы (то есть внешний контур) электрода 130 может быть тригонометрической функцией (например, функцией синуса, функцией косинуса и т.д.), гиперболической функцией (например, функцией гиперболического синуса, функцией гиперболического косинуса, и т.д.) или т.п. или любой комбинацией (например, их линейной комбинацией).
На фиг. 5С показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный электрод второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 5D показано схематичное представление, иллюстрирующее наклон кривой внешнего контура части примерного электрода второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может включать в себя две замкнутые области электрода, и две замкнуты области электродов имеют противоположные потенциалы. Замкнутая область электрода может быть областью, в которой расположена проводящая среда электрода 130, и потенциал замкнутой области электрода может представлять собой напряжение в пределах замкнутой области электрода. Например, как показано на фиг. 5C, напряжение в пределах первой замкнутой области 131 электрода для электрода 130-2 второго порядка может быть положительным, а напряжение в пределах второй замкнутой области 132 электрода может быть отрицательным. Альтернативно, напряжение в пределах первой области 131 покрытия электрода может быть отрицательным, и напряжение в пределах второй области 132 покрытия электрода может быть положительным.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления, когда направления поляризаций двух замкнутых областей электрода являются одинаковыми, можно управлять двумя замкнутыми областями электрода для внешнего подключения потенциалов в противоположном направлении, поэтому потенциалы двух замкнутых областей электрода являются противоположными. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, когда направления поляризации двух замкнутых областей электрода являются противоположными, двумя замкнутыми областями электрода можно управлять для внешнего подключения потенциалов в одном и том же направлении, чтобы потенциалы двух замкнутых областей электрода были противоположными.
В некоторых вариантах осуществления между двумя замкнутыми областями электродов может существовать точка 133 перехода, и ширина электрода в первой замкнутой области 131 электрода из указанных двух замкнутых областей электрода может постепенно уменьшаться от фиксированной области 124 до точки 133 перехода.
В некоторых вариантах осуществления точка 133 перехода может быть точкой, где потенциал между замкнутыми областями электрода равен 0, и потенциалы областей (например, двух замкнутых областей электрода) по обе стороны от точки являются противоположными. В некоторых вариантах осуществления точка 133 перехода может быть выполнена с возможностью различения замкнутых областей электрода. Например, замкнутая область электрода между фиксированной областью 124 и точкой 133 перехода может быть первой замкнутой областью 131 электрода. Ширина (d3, как показано на фиг. 5C) электрода в первой замкнутой области 131 электрода в определенной позиции может быть равна расстоянию между двумя пересечениями линии, перпендикулярной центральной оси пьезоэлектрического компонента 120 в направлении длины, и внешнего контура электрода 130 в этой позиции. В некоторых вариантах осуществления уменьшение ширины первой замкнутой области 131 электрода может включать в себя одно или любое сочетание градиентного уменьшения, линейного уменьшения или криволинейного уменьшения.
Например, как показано на фиг. 5C, когда электрод 130 является электродом 130-2 второго порядка, потенциал точки 131 перехода может быть равен 0, и потенциалы первой замкнутой области 131 электрода и второй замкнутой области 132 электрода являются противоположными. В дополнение к этому, ширина первой замкнутой области 131 электрода может криволинейно уменьшаться от левой стороны (например, фиксированной области 124) до точки 133 перехода. Как показано на фиг. 5D, в первой замкнутой области 131 электрода абсолютное значение наклона кривой внешнего контура электрода 130-2 второго порядка вдоль участка над центральной осью может постепенно уменьшаться с увеличением длины от фиксированной области 124 вибрации до точки 133 перехода.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода второй замкнутой области 132 электрода из указанных двух замкнутых областей электрода может сначала увеличиваться и затем уменьшаться от точки 133 перехода до области 123 вывода вибраций. Ширина электрода во второй замкнутой области 132 электрода в определенной позиции (например, d4, как показано на фиг. 5C) может быть равна расстоянию между двумя пересечениями линии, перпендикулярной продольной центральной оси пьезоэлектрического компонента 120, и внешнего контура электрода 130 в этой позиции. В некоторых вариантах осуществления замкнутая область электрода между точкой 133 перехода и областью 123 вывода вибраций может представлять собой вторую замкнутую область 132 электрода. В некоторых вариантах осуществления ширина электрода во второй замкнутой области 132 электрода может сначала увеличиваться и затем уменьшаться. Уменьшение может включать в себя один или более способов уменьшения, таких как градиентное изменение, линейное изменение или криволинейное изменение. Например, как показано на фиг. 5С, ширина электрода во второй замкнутой области 132 электрода может криволинейно увеличиваться с левой стороны (например, от точки 133 перехода), и увеличенная амплитуда становится все меньше до тех пор, пока ширина не достигнет максимума, после чего ширина электрода начинает криволинейно уменьшаться до области 123 вывода вибраций. Уменьшенная амплитуда сначала увеличивается и затем уменьшается. Как показано на фиг. 5D, во второй замкнутой области 132 электрода абсолютное значение наклона кривой внешнего контура электрода 130-2 второго порядка вдоль участка над центральной осью может сначала уменьшаться от точки 133 перехода по мере увеличения длины и затем уменьшается до 0 в самой широкой точке второй замкнутой области 132 электрода. Затем, с увеличением длины, абсолютное значение наклона кривой сначала увеличивается и затем уменьшается до 0 в области 123 вывода вибраций.
В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может дополнительно включать в себя одну или более замкнутых областей, таких как третья замкнутая область электрода и четвертая замкнутая область электрода. Форма и количество замкнутых областей электрода можно определить в соответствии с функцией вибрационной моды пьезоэлектрического компонента 120, которым необходимо управлять.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода 130 в фиксированной области 124 может быть равна ширине фиксированной области 124. Как показано на фиг. 5А и 5С, ширина фиксированной области 124 может быть равна D, и, соответственно, ширина электрода 130 в фиксированной области 124 также может быть равна D.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления ширина электрода 130 в фиксированной области 124 может не равняться ширине фиксированной области 124. Например, ширина электрода 130 может быть меньше ширины фиксированной области 124 или больше ширины фиксированной области 124.
В некоторых вариантах осуществления ширина электрода 130 в области 123 вывода вибраций может быть равна 0. Как показано на фиг. 5А и 5С, ширина электрода 130 в области 123 вывода вибраций может быть равна 0.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления ширина электрода 130 в области 123 вывода вибраций может быть не равна 0. Например, ширина электрода 130 в области 123 вывода вибраций может быть меньше ширины электрода 130 в фиксированной области 124 и больше 0.
На фиг. 6 показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 6, кривая 1 является амплитудно-частотной характеристикой в области вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120, когда электрод 130 полностью покрывает одну поверхность пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 совмещены). Кривая 2 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, включающего в себя электрод первого порядка, как показано на фиг. 5А. Кривая 3 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, включающего в себя электрод второго порядка, как показано на фиг. 5C (и потенциалы двух замкнутых областей являются противоположными).
Как показано на фиг. 6, кривая 1 может иметь максимум первого порядка и минимум второго порядка, что может отражать то, что, когда электрод 130 полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 совмещены), пьезоэлектрический компонент 120 имеет относительно сложную вибрационную моду в диапазоне высоких частот и особенно значительно отличающуюся вибрационную характеристику в диапазоне от 500 Гц до 3000 Гц. После покрытия электрода первого порядка на пьезоэлектрическом компоненте 120, диапазон частот вибрационной моды первого порядка пьезоэлектрического компонента 120, показанный на кривой 2, может быть расширен, минимум второго порядка исчезает, и узкополосный скачок кривой может вырабатываться на частоте максимума второго порядка (например, около 3000 Гц), и амплитуда максимума второго порядка также может быть уменьшена. Таким образом, электрод 130-1 первого порядка может привести к тому, что вибрационный отклик пьезоэлектрического компонента 120 между максимумом первого порядка и максимумом второго порядка будет плоской. После покрытия электрода 130-2 второго порядка (и после того, как потенциалы двух замкнутых областей станут противоположными) на пьезоэлектрическом компоненте 120, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 3, может иметь вибрационную моду второго порядка от низкочастотной стадии (например, 0-100 Гц) и узкополосного скачка кривой, вырабатываемого на частоте максимума первого порядка (например, между 500 Гц и 600 Гц). Амплитуда максимума первого порядка может быть уменьшена. После частоты максимума кривая 3 соответствует вибрационной моде второго порядка до частоты максимума третьего порядка (например, 9000 Гц). Таким образом, электрод 130-2 второго порядка может привести к тому, что пьезоэлектрический компонент 120 будет иметь вибрационную моду второго порядка от низкочастотной стадии до максимума третьего порядка. Согласно кривым 2 и 3, электрод первого порядка и электрод второго порядка (и потенциалы двух замкнутых областей являются противоположными) имеют эффекты управления модами. Используемый в данном документе термин «частота максимума» может относиться к частоте максимума (например, максимума первого порядка, максимума второго порядка, максимума третьего порядка и т.д.) пьезоэлектрического компонента 120 в том случае, когда электрод 130 полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 совмещены).
Более того, как показано на фиг. 6, кривая 4 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего электрод 130-1 второго порядка (потенциалы двух замкнутых областей являются одинаковыми), как показано на фиг. 5С; кривая 5 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего треугольный электрод (то есть равнобедренный треугольник, образованный неподвижной областью 124 и центральными точками области 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 в виде электрода). При покрытии треугольного электрода, хотя амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная кривой 5, все еще имеет минимум второго порядка, минимум второго порядка значительно отстает по сравнению с кривой 1, на которой пьезоэлектрический компонент 120 полностью перекрывается электродом. Таким образом, треугольный электрод 130 может привести к тому, что амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120 между частотой максимума первого порядка и частотой минимума второго порядка будет плоской. После покрытия электрода 130-2 второго порядка (потенциалы двух замкнутых областей являются противоположными) амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная кривой 4, может быть аналогична кривой 1 (электрод 130 полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента 120).
На фиг. 7A показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120 на частоте минимума второго порядка в случае, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены). На фиг. 7B показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, использующего электрод первого порядка на частоте минимума второго порядка, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 7C показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента, использующего электрод второго порядка на частоте минимума второго порядка, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Обращаясь к фиг. 6 и фиг. 7A-7C, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены), вибрационный отклик пьезоэлектрического компонента 120 сильно флуктуирует на частоте минимума второго порядка (например, 1622 Гц), и амплитудно-частотная характеристика может быть неплоской. Однако вибрационный отклик пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего электрод (например, электрод 130-1 первого порядка или электрод 130-2 второго порядка), имеет меньшие флуктуации, амплитудно-частотная характеристика может быть плоской, и поэтому трудно сформировать узел.
В некоторых вариантах осуществления модовый возбудитель пьезоэлектрического компонента 120 может быть сформирован путем покрытия электрода 130, выполненного согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия, поэтому пьезоэлектрический компонент 120 может вырабатывать возбуждающую силу только для определенной моды, чтобы выводить определенную вибрационную моду, тем самым улучшая акустические характеристики акустического устройства. Более того, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120 может быть стабильной, тем самым предотвращая образование узлов в области 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 и повышая эксплуатационную надежность акустического устройства 100.
В дополнение к этому, по сравнению с системой управления модами, состоящей из механических элементов, таких как пружина, груз и демпфер в конкретной области, варианты осуществления настоящего раскрытия позволяют реализовать управление модами пьезоэлектрического компонента 120 на основе конфигурации электрода 130 и упростить конструкцию акустического устройства 100.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 также может быть выполнен в соответствии с конструкцией электрода 130. Конкретные варианты осуществления проектирования пьезоэлектрического компонента 120 могут быть подробно описаны ниже с использованием нескольких примерных конструкций с использованием одномерного электрод 130-1 первого порядка в качестве примера.
На фиг. 8A показано схематичное представление, иллюстрирующее электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 8B показано схематичное представление, иллюстрирующее электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 8C показано схематичное представление, иллюстрирующее электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 8D показан покомпонентный вид электрода 130 и пьезоэлектрического компонента 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что треугольные области (или области, похожие на треугольные), показанные на фиг. 8A-8D приведены только для иллюстрации и не используются для определения формы электродов.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 3, подложка 121 может быть прямоугольной, и пьезоэлектрический слой 122 может представлять собой прямоугольную пьезоэлектрическую балку (например, весь пьезоэлектрический слой 122 представляет собой пьезоэлектрическую область), которая совмещена с подложкой 121, и электрод 130 может быть электродом 130-1 первого порядка. Площадь покрытия электрода 130 (показанного в виде треугольной области) меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, покрывающей пьезоэлектрический слой 122.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 8А, подложка 121 может быть прямоугольной, пьезоэлектрический слой 122 может представлять собой прямоугольную пьезоэлектрическую балку, совмещенную с подложкой 121, и электрод 130 может быть электродом 130-1 первого порядка. Пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область 1221 (выполненную из пьезоэлектрического материала) и непьезоэлектрическую область 1222 (выполненную из непьезоэлектрического материала). Пьезоэлектрическая область 1221 может быть совмещена с электродом 130-1 первого порядка (пунктирная линия внутри пьезоэлектрической области 1221 используется только для различения пьезоэлектрической области 1221 и электрода 130 и не используется для определения размера пьезоэлектрической области 1221 и электрода 130). То есть площадь покрытия электрода 130 (показана в виде треугольной области) равна площади покрытия пьезоэлектрической области 1221, меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 8В, подложка 121 может быть прямоугольной, электрод 130 может быть электродом 130-1 первого порядка. Пьезоэлектрический слой 122 может быть совмещен с электродом 130, и площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и электрода 130 могут быть меньше площади поверхности подложки 121, покрывающей пьезоэлектрический слой 122. Площадь покрытия электрода 130 (показан в треугольной области) равна площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и меньше площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122. То есть пьезоэлектрический материал в области, где электрод не покрывает пьезоэлектрический слой 122 может быть удален, и подложка может по-прежнему представлять собой прямоугольную балку.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 8C, электрод 130 может быть электродом 130-1 первого порядка, и подложка 121 и пьезоэлектрический слой 122 могут быть совмещены с электродом 130. То есть площадь покрытия электрода 130 (показана в виде треугольника область) равна площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может быть совмещен с подложкой 121. Например, как показано на фиг. 3 или фиг. 8C, площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122. В некоторых альтернативных вариантах пьезоэлектрический слой 122 может быть не совмещен с подложкой 121. Например, как показано на фиг. 8В, площадь пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше площади подложки 121.
В некоторых вариантах осуществления весь пьезоэлектрический слой 122 может представлять собой пьезоэлектрическую область. Например, как показано на фиг. 3, фиг. 8В или фиг. 8C, пьезоэлектрический слой 122 может полностью поддерживаться пьезоэлектрическим материалом. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область 1221 и непьезоэлектрическую область 1222. Например, как показано на фиг. 8А, пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область 1221, выполненную из пьезоэлектрического материала, и непьезоэлектрическую область 1222, выполненную из непьезоэлектрического материала. Площадь пьезоэлектрического слоя 122 может быть равна сумме площадей пьезоэлектрической области 1221 и непьезоэлектрической области 1222.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрическая область 1221 может быть совмещена с электродом 130. Например, как показано на фиг. 8А, пьезоэлектрическая область 1221 в пьезоэлектрическом слое 122 может быть равна площади покрытия электрода 130, и пространственные позиции пьезоэлектрического слоя 122 и электрода 130 могут быть совмещены друг с другом.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может быть совмещен с электродом 130. Например, как показано на фиг. 8В или фиг. 8C, площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 может быть равна площади покрытия электрода 130, и пространственные положения пьезоэлектрического слоя 122 и электрода 130 могут быть совмещены друг с другом.
В некоторых вариантах осуществления рабочий электродный участок электрода 130 может вырабатывать конкретную моду для пьезоэлектрического компонента 120 путем проектирования формы покрытия электрода 130 и пьезоэлектрической области. Например, пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область, выполненную из пьезоэлектрического материала, и непьезоэлектрическую область, выполненную из непьезоэлектрического материала. Сумма площадей пьезоэлектрической области и непьезоэлектрической области может быть равна площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 на подложке 121, и подложка 121 и пьезоэлектрический слой 122 могут быть совмещены. Сумма площадей пьезоэлектрической области и непьезоэлектрической области может быть равна площади покрытия электрода 130 на пьезоэлектрическом слое 122, то есть электрод 130 и пьезоэлектрический слой 122 могут быть совмещены. В некоторых вариантах осуществления площадь покрытия пьезоэлектрической области на подложке 121 может быть меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 на подложке 121. Например, как показано на фиг. 8D, подложка 121 может быть прямоугольной, пьезоэлектрический слой 122 может представлять собой прямоугольную пьезоэлектрическую балку, совмещенную с подложкой 121, и электрод 130 может быть прямоугольным электродом. Пьезоэлектрический слой 122 может включать в себя пьезоэлектрическую область 1221 и непьезоэлектрическую область 1222. Форма и площадь пьезоэлектрической области 1221 (которая показана в виде заштрихованной области) используются для определения рабочей области прямоугольного электрода 130. То есть площадь пьезоэлектрической области 1221 меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122, равна площади покрытия электрода 130 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122. Часть электрода 130, которая покрывает пьезоэлектрическую область 1221, может подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент 120, то есть часть электрода 130 может быть рабочей частью электрода. Часть электрода 130, которая покрывает непьезоэлектрическую область 1222, может действовать только как проводящий компонент для передачи электрической энергии для рабочей части электрода. Поэтому площадь покрытия пьезоэлектрической области 1221 на подложке 121 можно рассматривать как площадь рабочей области электрода 130. Таким образом, электрод 130 можно спроектировать путем проектирования пьезоэлектрической области 1221 таким образом, чтобы часть электрода 130, который покрывает пьезоэлектрическую область 122, могла управлять пьезоэлектрическим компонентом 120 для вывода определенной моды.
На фиг. 9 показано схематичное представление, иллюстрирующее амплитудно-частотную характеристику пьезоэлектрического компонента 120 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления кривая 6 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120 тогда, когда прямоугольный электрод полностью покрывает поверхность прямоугольного пьезоэлектрического компонента (то есть электрод, пьезоэлектрический компонент и подложка совмещены). Кривая 7 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, показанного на фиг. 3 (то есть площадь покрытия электрода 130 меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122). Кривая 8 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, показанного на фиг. 8А или фиг. 8D (то есть площадь покрытия электрода 130 равна площади покрытия пьезоэлектрической области 1221, меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122, или площадь покрытия пьезоэлектрического слоя область меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122, равна площади покрытия электрода 130 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122). Кривая 9 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, показанного на фиг. 8B (то есть площадь покрытия электрода 130 равна площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и меньше площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122), и кривая 10 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, показанного на фиг. 8С (то есть площадь покрытия электрода 130 равна площади покрытия пьезоэлектрического слоя 122 и равна площади поверхности подложки 121, которая покрывает пьезоэлектрический слой 122).
Как показано на фиг. 9, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены), амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная кривой 6, имеет максимум первого порядка и минимум второго порядка, и пьезоэлектрический компонент 120 имеет много мод. Кривая 7 и кривая 8 амплитудно-частотных характеристик являются аналогичными, что может отражать сходство амплитудно-частотных характеристик в случае, когда пьезоэлектрический материал в области, не покрытой электродом, заменяется непьезоэлектрическим материалом (или рабочая область электрода ограничена формой пьезоэлектрической области) по сравнению со всей областью, выполненной из пьезоэлектрического материала. Амплитуда кривой 9 амплитудно-частотной характеристики может значительно увеличиваться, причем низкочастотный максимум смещается в высокочастотную область, и вибрационная мода второго порядка значительно подавляется и плавно переходит в минимум третьего порядка, что может отражать удаление пьезоэлектрического материала в области, которая не покрыта электродом 130, поэтому пьезоэлектрический слой 122 совмещен с электродом 130, и когда площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 (или электрода 130) меньше площади поверхности подложки 121, покрывающей пьезоэлектрический слой 122, можно управлять модой. Амплитудно-частотная характеристика, показанная кривой 10, по-прежнему имеет максимум первого порядка и минимум второго порядка, и по-прежнему имеется много мод, которые могут отражать то, что, когда подложка 121, пьезоэлектрический слой 122 и электрод 130 имеют все вместе форму электрода 130-1 первого порядка, амплитудно-частотные характеристики согласуются с амплитудно-частотными характеристиками в случае, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены). Таким образом, форма электрода 130-1 первого порядка может влиять на вибрационную моду прямоугольной пьезоэлектрической консольной балки. Однако форма электрода 130-1 первого порядка может не управлять вибрационной модой пьезоэлектрической консольной балки, которая имеет ту же форму, что и форма электрода 130-1 первого порядка.
В некоторых вариантах осуществления использование электрода 130-1 первого порядка для покрытия пьезоэлектрического слоя 122 по сравнению с использованием электрода 130-1 первого порядка для покрытия пьезоэлектрической области 1221 и другой области пьезоэлектрического слоя 122 заменены на непьезоэлектрическую область 1222, выполненную из непьезоэлектрического материала, при этом распределение потенциалов пьезоэлектрического слоя 122 является одинаковым. Например, когда частота вибрации пьезоэлектрического компонента 120 составляет около 100 Гц, отсутствует разность потенциалов в области пьезоэлектрического слоя 122, которая не покрыта электродом 130-1 первого порядка в пьезоэлектрическом компоненте 120, как показано на фиг. 3. После замены материала непокрытой области электрода 130 на пьезоэлектрическом слое 122, как показано на фиг. 8А, на непьезоэлектрический материал, непьезоэлектрическая область, которая не покрыта электродом, не имеет электрических характеристик.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может быть выполнен в соответствии с конструкцией электрода 130, и пьезоэлектрический материал области, который не покрывает электрод в пьезоэлектрическом компоненте 120, может быть заменен на непьезоэлектрический материал, чтобы гарантировать то, что пьезоэлектрический компонент 120 может нормально выводить вибрации, при этом уменьшая стоимость изготовления пьезоэлектрического компонента 120.
На фиг. 10 показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный пьезоэлектрический компонент 120, включающий в себя груз 140 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
В некоторых вариантах осуществления область вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 может быть соединена с вибрационным компонентом 110 и/или другими компонентами. В некоторых вариантах осуществления вибрационный компонент 110 и/или другие компоненты могут быть представлены упрощенно в виде груза 140 для построения кривой профиля электрода 130. Например, как показано на фиг. 10, область 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 может быть соединена с грузом 140. Груз 140 может передавать вибрацию и выводить вибрации через вторую область 141 вывода вибраций. В некоторых вариантах осуществления вторая область 141 вывода вибраций может включать в себя поверхность, край, точку и т.п. груза 140 или любое их сочетание. Как показано на фиг. 10, вторая область 141 вывода вибраций может включать в себя центральную точку груза 140. Конкретная реализация второй области 141 вывода вибраций может упоминаться как соответствующее описание фиг. 3-4, которое здесь не повторяется.
В некоторых вариантах осуществления кривая профиля электрода 130 может быть определена в соответствии с соотношением масс между пьезоэлектрическим компонентом 120 и грузом 140 и вибрационной структурой пьезоэлектрического компонента 120 для осуществления управления модами пьезоэлектрическим компонентом 120. В некоторых вариантах осуществления отношение масс между пьезоэлектрическим компонентом 120 и грузом 140 может включать в себя отношение массы груза 140 к массе пьезоэлектрического компонента 120, то есть отношение α масс. Например, отношение α масс может включать в себя 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 или т.п. Взяв в качестве примера пьезоэлектрическую консольную балку, показанную ниже на фиг. 10, для подробного описания конкретной реализации отношения масс предоставлено несколько примерных электродов 130-1 первого порядка и электродов 130-2 второго порядка.
На фиг. 1А показано схематичное представление, иллюстрирующее форму примерного электрода 130-1 первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 11B показано схематичное представление, иллюстрирующее форму примерного электрода 130-2 второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 11А, кривая 11 является кривой профиля электрода 130-1 первого порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 0,5, кривая 12 является кривой профиля электрода 130-1 первого порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 1, и кривая 13 является кривой профиля электрода 130-1 первого порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 2. Как показано на фиг. 11В, кривая 14 является кривой профиля электрода 130-2 второго порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 0,5, кривая 15 является кривой профиля электрода 130-2 второго порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 1, и кривая 16 является кривой профиля электрода 130-2 второго порядка в случае, когда прикреплен груз 140 с отношением α масс, равным 2.
В некоторых вариантах осуществления с изменением отношения α масс форма электрода 130 также может, соответственно, измениться. Например, чем больше отношение α масс груза 140 к пьезоэлектрическому компоненту 120, тем более пологим может быть процесс изменения ширины электрода 130. Например, как показано на фиг. 11А, в соответствии с кривой 11 - кривой 13, отношение α масс груза 140 к пьезоэлектрическому компоненту 120 может быть значительно больше, и степень кривизны кривой профиля электрода первого порядка 130-1 может становиться значительно меньше, то есть изменение кривой профиля электрода 130-1 первого порядка может становиться значительно пологим.
В качестве другого примера, как показано на фиг. 11В, в соответствии с кривой 14 - кривой 16, отношение α масс груза 140 к пьезоэлектрическому компоненту 120 может быть значительно больше, и степень кривизны кривой профиля электрода второго порядка 130-2, которая уменьшается от фиксированной области 124 до точки 133 перехода, может становиться значительно меньше. Более того, степень кривизны кривой профиля электрода 130-2 второго порядка может увеличиваться от точки 133 перехода до области 123 вывода вибраций, становится значительно меньше, и степень кривизны может становиться значительно меньше. То есть изменение кривой профиля электрода 130-2 второго порядка может становиться все более пологим. Конкретная реализация кривой профиля электрода 130 может быть указана в соответствующем описании на фиг. 5A-5D, которое здесь не повторяется.
В некоторых вариантах осуществления, в случае прикрепления груза 140 к пьезоэлектрическому компоненту 120, соотношение масс между пьезоэлектрическим компонентом 120 и грузом 140 может не учитываться. Вместо этого, кривая профиля электрода 130 может быть определена только в соответствии с вибрационной структурой пьезоэлектрического компонента 120, и пьезоэлектрический компонент 120 также может осуществлять управление модами. Конкретная реализация конструкции электрода без учета соотношения масс может быть указана в соответствующем описании фиг. 12-13D ниже, которое здесь не повторяется.
На фиг. 12 показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 12 кривая 17 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120 с прикрепленным грузом 140 тогда, когда электрод 130 полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 совмещены и имеют прямоугольную форму). Кривая 18 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического модуля 120 в случае, когда груз 140 с отношением α масс, равным 0,5, прикреплен и покрывает электрод 130-1 первого порядка, как показано на фиг. 11А. Кривая 19 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического модуля 120 в случае, когда груз 140 с отношением α масс, равным 1, прикреплен и покрывает электрод 130-1 первого порядка, как показано на фиг. 11А. Кривая 20 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического модуля 120 в случае, когда груз 140 с отношением α масс, равным 2, прикреплен и покрывает электрод 130-1 первого порядка, как показано на фиг. 11А. Кривая 21 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического модуля 120, покрывающего электрод 130-1 первого порядка, как показано на фиг. 5А (то есть форма электрода рассчитана без прикрепленного груза 140), но по-прежнему с прикрепленным грузом 140 с отношением α масс, равным 0,5. Кривая 22 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического модуля 120 в случае, когда груз 140 с отношением α масс, равным 0,5, прикреплен и покрывает электрод 130-2 второго порядка, как показано на фиг. 11B.
Как показано на фиг. 12 кривая 17 имеет максимум первого порядка и минимум второго порядка, что может отражать тот факт, что когда электрод 130 полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод 130 и пьезоэлектрический компонент 120 совмещены) и прикреплен груз 140, пьезоэлектрический компонент 120 по-прежнему имеет несколько мод.
Как показано на фиг. 12, после того, как электрод 130-1 первого порядка выполнен путем прикрепления груза 140, пьезоэлектрические компоненты 120, показанные на кривой 18 и кривой 20, плавно переходят от максимума первого порядка к частоте максимума второго порядка (например, около 1000 Гц), происходит слабый скачок на частоте максимума второго порядка, и затем продолжается плавный переход к минимуму третьего порядка. Более того, при частоте максимума второго порядка и частоте максимума третьего порядка (например, около 7000 Гц) амплитуда амплитудно-частотной характеристики пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 18, все больше уменьшается до кривой 20.
В дополнение к этому, по мере увеличения отношения α масс, частота, соответствующая максимуму первого порядка амплитудно-частотной характеристики пьезоэлектрического компонента 120, показанной кривой 18 - кривой 20, становится все более низкой, амплитуда от максимума первого порядка до заднего участка также становится все более низкой, и тенденция изменения амплитудно-частотной характеристике после скачка на частоте максимума второго порядка становится все более прямой, что может отражать то, что чем больше отношение α масс, тем лучше эффект управление модами пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего электрод 130-1 первого порядка, выполненный с прикрепленным грузом 140.
Как показано на фиг. 12, после покрытия электрода 130-1 первого порядка, выполненного без прикрепленного груза 140, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента при прикреплении груза 140 с отношением α масс, равным 0,5, показанная на кривой 21, может иметь плавный переход на частоте, соответствующей минимуму второго порядка, но амплитуда и ширина полосы скачка на частоте максимума второго порядка значительно увеличены, что может отражать то, что электрод 130-1 первого порядка, выполненный без прикрепленного груза 140, все еще может осуществлять управление модами минимумом второго порядка пьезоэлектрического компонента 120, но эффект подавления вибрационной моды более высокого порядка может быть ослаблен.
После использования электрода 130-2 второго порядка, выполненного с прикрепленным грузом 140, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 22, аналогична амплитудно-частотной характеристике пьезоэлектрического компонента 120 без прикрепленного груза 140, как показано кривой 3 на фиг. 6. Эта кривая соответствует вибрационной моде второго порядка от низкочастотной стадии (например, 0-100 Гц), и узкополосный скачок кривой происходит на частоте максимума первого порядка (например, между 100 Гц и 200 Гц), уменьшая амплитуду максимума первого порядка. После частоты максимума до частоты максимума третьего порядка (например, между 6000 Гц и 7000 Гц) эта кривая соответствует вибрационной моде второго порядка, что может отражать то, что пьезоэлектрический компонент 120 покрывает электрод 130-2 второго порядка (потенциалы двух замкнутых областей являются противоположными), выполненный с прикрепленным грузом 140 с отношением α масс, равным 0,5, может управлять вибрационной модой второго порядка.
На фиг. 13А показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента с прикрепленным грузом 140 на частоте минимума второго порядка, и электрод полностью покрыт поверхностью пьезоэлектрического компонента 120 (то есть электрод и пьезоэлектрический компонент совмещены) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 13B показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, включающего в себя электрод первого порядка, который выполнен путем прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 13C показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, включающего в себя электрод 130-2 второго порядка, который выполнен без прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 13D показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, включающего в себя электрод 130-2 второго порядка, который выполнен путем прикрепления груза на частоте минимума второго порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Обращаясь к фиг. 12 и фиг. 16A-16D, когда электрод полностью покрывает поверхность пьезоэлектрического компонента (то есть прямоугольный электрод совмещен с прямоугольным пьезоэлектрическим компонентом) на частоте минимума второго порядка (например, 1411 Гц), вибрационный отклик пьезоэлектрического компонента 120 с прикрепленным грузом 140 сильно флуктуирует во время процесса вибрации, амплитудно-частотная характеристика не является плоской, и область 123 вывода вибраций может образовывать узлы на определенных частотах, что влияет на эффект вывода акустического сигнала. Вместо этого, когда используется электрод 130-1 первого порядка, выполненный с прикрепленным грузом 140 (или электрод 130-1 первого порядка и электрод 130-2 второго порядка с прикрепленным грузом 140 или электрод 130-1, выполненный без прикрепленного груза 140), вибрационный отклик пьезоэлектрического компонента 120 с прикрепленным грузом 140 флуктуирует меньше, амплитудно-частотная характеристика может быть плоской, и формирование узла может быть затруднено.
В дополнение к этому, как показано на фиг. 13С, когда электрод 130-1 первого порядка, выполненный без прикрепленного груза 140, покрыт, вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120 с прикрепленным грузом 140 будет демонстрировать тенденцию к изменению на вибрационную моду второго порядка в процессе вибрации, что может отражать то, что электрод 130-1 первого порядка, выполненный без прикрепленного груза 140, все еще может осуществлять управление модами пьезоэлектрического компонента 120, но эффект подавления вибрационной моды высокого порядка может быть ослаблен.
В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может быть выполнен на основе отношения α масс груза 140 и пьезоэлектрического компонента 120, поэтому пьезоэлектрический компонент 120 может вырабатывать точную возбуждающую силу для определенной моды и дополнительно улучшать эффект управления модами. Более того, амплитуда амплитудно-частотной характеристики пьезоэлектрического компонента 120 на фиксированной частоте может быть уменьшена, может быть предотвращено образование узла в области 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120, и может быть повышена надежность работы акустического устройства 100.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может включать в себя пьезоэлектрическую пластину или пьезоэлектрическую пленку. В некоторых вариантах осуществления форма электрода 130 может быть определена в соответствии с размером пьезоэлектрической пластины или пьезоэлектрической пленки и функцией вибрационной моды вибрационной конструкции. Например, электрод 130 может быть покрыт пьезоэлектрической пластиной, или пьезоэлектрическая пленка может быть выполнена в виде множества дискретных электродных блоков, распределенных в двух измерениях (также называемых «двухмерными электродами»), поэтому пьезоэлектрический компонент 120 может вырабатывать определенную моду.
Взяв в качестве примера пьезоэлектрический компонент 120, показанный на фиг. 4, ниже представлены примерные дискретные электродные блоки 134 и непрерывные электроды, соответственно, для подробного описания конкретной реализации конструкции двухмерного электрода.
В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может включать в себя множество дискретных электродных блоков 134, распределенных в двух измерениях. В некоторых вариантах осуществления множество дискретных электродных блоков 134 может быть выполнено таким образом, чтобы они располагались отдельно друг от друга и были распределены в проводящем материале поверхности пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления форма дискретного электродного блока 134 может включать в себя одну или любую комбинацию из: круглой формы, треугольной формы, четырехугольной формы, неправильной формы и т.п.
На фиг. 14А показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 14В показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 14C показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 14D показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного двухмерного электрода 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
На фиг. 14А показана четверть квадратного пьезоэлектрического слоя, где пьезоэлектрический слой 122 (например, квадратный пьезоэлектрический лист с размерами 18×18×0,09 мм) и подложка 121 (например, стальная подложка с размерами 18×18×0,05 мм) могут быть совмещены, и периферийный край подложки может быть фиксированной областью 124. На фиг. 14В показана четверть квадратного пьезоэлектрического слоя, где пьезоэлектрический слой 122 (например, квадратный пьезоэлектрический лист с размерами 18×18×0,09 мм) может покрывать подложку 121 (например, стальной лист с размерами 23×23×0,05 мм), площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше площади поверхности подложки 121, покрытой пьезоэлектрическим слоем, и периферийный край подложки может быть фиксированной областью 124. На фиг. 14С и фиг. 14D показан прямоугольный пьезоэлектрический слой, где пьезоэлектрический слой 122 (например, прямоугольная пьезоэлектрическая пластина с размерами 40×20×0,5 мм) и подложка 121 (например, стальная подложка с размерами 40×20×0,1 мм) могут быть, соответственно, совмещены, и периферийный край подложки может быть фиксированной областью 124. Прямоугольная пьезоэлектрическая пластина, показанная на фиг. 14D, имеет модовый состав (3,1). Цифра «3», используемая в «модовом составе (3,1)», в настоящем раскрытии может относиться к вибрационной моде третьего порядка в продольном направлении, то есть, когда прямоугольная пьезоэлектрическая пластина упрощенно рассматривается как консольная балка в продольном направлении (пренебрегая при этом шириной), она может иметь вибрационную моду третьего порядка; цифра «1» может относиться к вибрационной моде первого порядка в направлении ширины, то есть, когда прямоугольная пьезоэлектрическая пластина упрощенно рассматривается как консольная балка в направлении ширины (игнорируя при этом длиной), она может иметь вибрационную моду первого порядка.
В некоторых вариантах осуществления, среди множества дискретных электродных блоков 134, зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 в центре пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше, чем зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 на границе пьезоэлектрического слоя 122. Упомянутый в данном документе термин «центр пьезоэлектрического слоя 122» может быть геометрическим центром пьезоэлектрического слоя 122, позицией вывода амплитуды вибрации каждой моды пьезоэлектрического слоя 122 или центром области 123 вывода вибраций. Например, когда пьезоэлектрический слой 122 имеет модовый состав (3,1), центр пьезоэлектрического слоя 122 может включать в себя три позиции, причем каждый центр соответствует центру вибрации вибрационной моды каждого порядка. Соответственно, «граница пьезоэлектрического слоя 122», упомянутая в данном документе, может быть геометрической границей пьезоэлектрического слоя 122, область, где выходная мощность вибрации при каждом модовом составе пьезоэлектрического слоя 122 является наименьшей, или границей фиксированной области 124. Например, когда пьезоэлектрический слой 122 имеет модовый состав (3,1) (то есть вибрационная мода третьего порядка в направлении длины и вибрационная мода первого порядка в направлении ширины), граница пьезоэлектрического слоя 122 может быть границей области, соответствующей каждому модовому составу вибрации. Например, как показано на фиг. 14A-14C, зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 в геометрическом центре пьезоэлектрического слоя 122 может быть равен расстоянию D1, и зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 на границе может быть равен расстоянию D2, и расстояние D1 может быть меньше расстояния D2. Например, как показано на фиг. 14D, зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 в каждом центре вибрации пьезоэлектрического слоя 122 может быть равен расстоянию D1, и зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками 134 на границе области, соответствующей центру вибрации, может быть равен расстоянию D2, и расстояние D1 может быть меньше расстояния D2. В некоторых вариантах осуществления зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками постепенно увеличивается от центра пьезоэлектрического слоя 122 до границы. Например, зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками вблизи центра пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше, чем зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками вдали от центра пьезоэлектрического слоя 122.
В некоторых вариантах осуществления площадь дискретного электродного блока 134 может быть связана со значением вибрационного смещения области, где он расположен при определенной частоте (например, максимум первого порядка, максимум второго порядка). Значение смещения вибрации может относиться к изменению расстояния пьезоэлектрического слоя 122 в горизонтальной плоскости во время процесса вибрации по сравнению с тем, когда вибрация не выполняется. В некоторых вариантах осуществления площадь первого дискретного электродного блока 1341 в центре пьезоэлектрического слоя 122 может быть больше, чем площадь второго дискретного электродного блока 1342 на границе пьезоэлектрического слоя 122. Например, как показано на фиг. 14A-14D, так как первый дискретный электродный блок 1341 находится ближе к области 123 вывода вибраций, чем второй дискретный электродный блок 1342, во время вибрации значение смещения первого дискретного электродного блока 1341 может быть больше, чем значение смещения второго дискретного электродного блока 1342, и площадь первого дискретного электродного блока 1341 может быть больше площади второго дискретного электродного блока 1342.
В некоторых вариантах осуществления, при определенной частоте (например, при максимуме первого порядка и максимуме второго порядка), площадь дискретного электродного блока 134 в каждой области может быть определена на основе разности (например, коэффициента смещения) между значением вибрационного смещения области, где расположен дискретный электродный блок 134, и максимальным значением смещения пьезоэлектрического слоя 122. Например, пьезоэлектрический слой 122 может быть дискретизирован на m×n пьезоэлектрических подобластей, то есть на m×n дискретных электродных блоков 134. Основываясь на разности между значением смещения каждой пьезоэлектрической подобласти и максимальным значением смещения пьезоэлектрического слоя 122, пьезоэлектрическая подобласть масштабируется одинаковым образом для определения площади дискретного электродного блока 134 в пьезоэлектрической подобласти.
В некоторых вариантах осуществления потенциал дискретного электродного блока 134 может быть связан с направлением смещения пьезоэлектрической подобласти, в которой он расположен. Например, как показано на фиг. 14D, во время вибрации пьезоэлектрического компонента 120, если направление смещения третьего дискретного электродного блока 1343 является противоположным направлению максимального смещения пьезоэлектрического слоя 122, и направление смещения четвертого дискретного электродного блока 1344 совпадает с направлением максимального смещения пьезоэлектрического слоя 122, направление потенциала третьего дискретного электродного блока 1343 может быть противоположным направлению потенциала четвертого дискретного электродного блока 1344.
Взяв в качестве примера размеры пьезоэлектрического компонента 120 и подложки, которые показаны на фиг. 14A и 14B, ниже описывается различие амплитудно-частотных характеристик, когда пьезоэлектрический компонент 120, соответственно, покрыт дискретными электродными блоками с разными формами или разным количеством.
На фиг. 15А показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 15B показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 15С показано схематичное представление, иллюстрирующее вибрационное смещение на частоте 5380,3 Гц пьезоэлектрического компонента, покрытого интегральным электродом, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 15D показано схематичное представление, иллюстрирующее вибрационное смещение на частоте 5380,3 Гц пьезоэлектрического компонента, покрытого дискретными электродными блоками размером 8×8, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 15A, кривая 23 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120 тогда, когда пьезоэлектрический слой 122 и подложка 121 совмещены, как показано на фиг. 14А, то есть электрод 130 может быть полностью покрыт поверхностью пьезоэлектрического компонента 120 (то есть интегрального электрода). Кривая 24 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого дискретными электродными блоками 134 размером 8×8, тогда, когда пьезоэлектрический слой 122 и подложка 121 совмещены, как показано на фиг. 14А. Кривая 25 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого дискретными электродными блоками 134 размером 32×32, тогда, когда пьезоэлектрический слой 122 и подложка 121 совмещены, как показано на фиг. 14А.
Как показано на фиг. 15A, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 23, может вырабатывать резонансный минимум, и расщепленная вибрация может вырабатываться на частоте, соответствующей резонансному минимуму (например, около 5380,3 Гц), что может отражать то, что когда электрод 130 полностью покрыт поверхностью пьезоэлектрического компонента 120, центральная область пьезоэлектрического слоя 122 имеет обратную фазе по отношению к окружающей вибрации, и площадь вибрации может быть одинаковой, и в области вывода вибраций может быть легко вызвано излучаемое звуковое давление с противофазной компенсацией вибрации пьезоэлектрического компонента 120, что затрудняет вывод вибраций.
Амплитудно-частотные характеристики пьезоэлектрического компонента 120, показанные кривыми 24-25, позволяют сформировать гладкую амплитудно-частотную характеристику уровня звукового давления между максимумом первого порядка (например, на частоте 3500 Гц) и максимумом второго порядка (например, на частоте около 10000 Гц) и увеличить амплитуду вблизи частоты резонансного минимума, что может отражать то, что двухмерный электрод 130 может расширить полосу частот поршневой вибрации пьезоэлектрического компонента 120, поэтому он все еще может поддерживать поршневую вибрацию первого порядка на частоте, соответствующей исходному резонансному минимуму (например, около 5380,3 Гц), и может эффективно выводить давление звукового излучения для осуществления управления модами. Термин «поршневая вибрация» в настоящем раскрытии может относиться к тому, что каждая область пьезоэлектрического компонента 120 (например, пьезоэлектрическая пластина) при вибрации испытывает одновременно восходящую и нисходящую вибрацию (направление смещения одинаково), точно так же, как поршень.
В дополнение к этому, низкочастотная амплитуда амплитудно-частотных характеристик пьезоэлектрического компонента 120, показанная кривой 24 - кривая 25, перед максимумом первого порядка (например, до 2000 Гц) также может быть увеличена, и общая полоса пропускания максимума второго порядка и резонансного минимума после него (например, после 10000 Гц) также могут быть уменьшены, что может отражать то, что двухмерный электрод 130 позволяет улучшить низкочастотную характеристику пьезоэлектрического компонента 120 и подавить собственную вибрационную моду пьезоэлектрического компонента 120 на частоте максимума второго порядка.
Более того, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 25, может иметь более высокую амплитуду низкочастотного отклика перед максимумом первого порядка (например, до 2000 Гц), чем амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанного на кривой 24. Амплитуда и ширина полосы частот на частоте максимума второго порядка (например, около 10000 Гц) могут быть подавлены, что может отражать то, что по сравнению с покрытием двухмерных электродов 130 размером 8×8 пьезоэлектрический компонент 120, покрывающий двухмерные электроды 130 размером 32×32, может иметь более высокий низкочастотный отклик и может также подавлять высокочастотную моду.
Как показано на фиг. 15В, кривая 23' является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120 тогда, когда площадь покрытия пьезоэлектрическим слоем 122 меньше площади поверхности подложки 121, покрытой пьезоэлектрическим слоем, и электрод 130 полностью покрывает поверхность (то есть на весь электрод) пьезоэлектрического компонента 120, как показано на фиг. 14B; кривая 24' является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого дискретными электродными блоками 134 размером 8×8, тогда, когда площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 меньше площади поверхности подложки 121, покрытой пьезоэлектрическим слоем, как показано на фиг. 14B; кривая 25' является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого дискретными электродными блоками 134 размером 32×32, тогда, когда площадь покрытия пьезоэлектрического слоя 122 меньше площади поверхности подложки 121, покрытой пьезоэлектрическим слоем, как показано на фиг. 14В.
Как показано на фиг. 15В, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 23', вырабатывает расщепленную вибрацию на частоте 4189,8 Гц, и вибрационная мода может быть аналогична кривой 23, поэтому звуковое давление в области вывода вибраций может быть противофазной компенсацией, образующей резонансный минимум. В соответствии с кривой 24 'и кривой 25' двухмерный электрод может расширить полосу частот поршневой вибрации, и поршневая вибрация может оставаться в частотной точке исходного резонансного минимума, поэтому уровень звукового давления плавно переходит в эту полосу частот. Амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120, показанная на кривой 23', может быть плоской кривой при уровне звукового давления около 6000 Гц после максимума второго порядка, в то время как кривая 24' и кривая 25' образуют резонансный минимум после использования двухмерного электрода. Причина этого явления может состоять в том, что для интегрального электрода вибрационная мода может состоять в том, что часть подложки 121, которая выходит за пределы пьезоэлектрического слоя 122, резонирует, тем самым выводя вибрации. Двухмерный электрод изменяет вибрационную моду пьезоэлектрического слоя 122. Когда пьезоэлектрический слой 122 упруго связан с краевой подложкой 121, формируется вибрационная мода противофазной вибрации в центральной области и окружающей области, и вырабатывается противофазная компенсация звукового давления в области вывода вибраций, что проявляется в виде резонансного минимума на кривой и также оказывает определенное влияние на направленность.
Как показано на фиг. 15С и фиг. 15D, пьезоэлектрический компонент 120 вырабатывает расщепленную вибрацию на частоте 5380,3 Гц тогда, когда покрыт интегральным электродом, и вибрация в центральной области и окружающей области осуществляется противофазе и имеет одинаковую площадь, что приводит к противофазной компенсации звукового давления в области вывода вибраций; при этом покрытый дискретными двухмерными электродными блоками 134 размером 8×8, пьезоэлектрический компонент 120 может по-прежнему находиться в поршневой вибрации на частоте 5380,3 Гц, эффективно выдавая звуковое давление, что значительно повышает амплитуду уровня звукового давления в области вывода вибрации.
На фиг. 16A показана вибрационная мода, иллюстрирующая вибрационную моду первого порядка прямоугольного пьезоэлектрического компонента 120 тогда, когда электрод полностью покрыт прямоугольным пьезоэлектрическим компонентом 120 (то есть интегральным электродом) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 16B показана вибрационная мода прямоугольного пьезоэлектрического компонента 120 тогда, когда электрод полностью покрыт прямоугольным пьезоэлектрическим компонентом 120 (то есть весь электрод) на высоких частотах согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 16C показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего двухмерный электрод 130, включающий в себя дискретные электродные блоки 134 размером 16×8, на высоких частотах согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 16D показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего двухмерный электрод, включающий в себя дискретные электродные блоки размером 32×16, на высоких частотах согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
На фиг. 16А показана вибрационная мода первого порядка на частоте 6907 Гц прямоугольного пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего интегральный электрод. Вибрационная мода прямоугольного пьезоэлектрического компонента 120, покрывающего интегральный электрод на более высокой частоте 18326 Гц, показана на фиг. 16B. За счет покрытия двухмерного электрода 130 вибрационная мода с частотой 18326 Гц демонстрирует вибрационную моду первого порядка, аналогичную вибрационной моде, показанной на фиг. 16А. Так как дискретные электрические блоки размером 32×16 имеют больше дискретных электрических блоков, чем дискретные электрические блоки размером 16×8, которые ближе к непрерывным изменениям, то вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, покрытого дискретными электродными блоками размером 32×16, на частоте 18326 Гц ближе к вибрационной моде первого порядка.
В некоторых вариантах осуществления двухмерное распределение множества дискретных электродных блоков 134 используется для реализации конструкции двухмерных электродов 130, поэтому пьезоэлектрический компонент 120 может выдавать определенную вибрационную моду, дополнительно улучшая звуковые характеристики акустического устройства 100.
Более того, амплитудно-частотная характеристика пьезоэлектрического компонента 120 может быть стабильной, чтобы предотвратить формирование узла в области 123 вывода вибраций из-за инверсии вибрации между центральной областью и окружающей областью пьезоэлектрического компонента 120, тем самым повышая эксплуатационную надежность акустического устройства 100.
На фиг. 17A показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный двухмерный электрод, включающий в себя дискретные электродные блоки 134, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 17B показано схематичное представление, иллюстрирующее примерный дискретный электродный блок 134 двухмерного электрода 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 17C показано схематичное представление, иллюстрирующее форму электрода 130-1 первого порядка, соответствующую эквивалентному прямоугольнику с балкой, закрепленной на обоих концах, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 17A, пьезоэлектрический компонент 120 может быть разделен на 16 прямоугольников (разделенных 15 пунктирными линиями) в направлении длины (как показано в горизонтальном направлении на фиг. 17A), где каждый из 16 прямоугольников принимает ширину пьезоэлектрического компонента 120 за длину и поровну делит длину пьезоэлектрического компонента 120; аналогичным образом пьезоэлектрический компонент 120 дополнительно разделен на 8 прямоугольников (разделенных 7 пунктирными линиями) в направлении ширины (как показано в вертикальном направлении на фиг. 17А). 16 прямоугольников в направлении длины и 8 прямоугольников в направлении ширины могут быть эквивалентны фиксированным балкам на обоих концах. Как показано на фиг. 7, в направлении длины ширина прямоугольной фиксированной балки от одной фиксированной области 124 до другой фиксированной области 124 постепенно увеличивается от 0 и затем постепенно уменьшается до 0, образуя «форму челнока». В некоторых вариантах осуществления увеличение или уменьшение ширины может включать в себя одну или любую комбинацию из: градиентного увеличения или уменьшения, линейного увеличения или уменьшения, криволинейного увеличения или уменьшения ширины и т.п. Следует понимать, что на фиг. 17С показана форма электрода только в направлении длины, и каждый прямоугольный фиксированная балка в направлении ширины может иметь схожую форму. В некоторых вариантах осуществления первую форму 171 (например, форму челнока в столбце 16 на фиг. 17А) множества дискретных электродных блоков 134 в направлении длины и вторую форму 172 (например, форму челнока в строке 8 на фиг. 17A) множества дискретных электродных блоков 134 в направлении ширины можно определить на основе формы электрода 130-1 первого порядка, показанного на фиг. 17С, поэтому двухмерный электрод 130 определяется на основе первой формы 171 и второй формы 172. Как показано на фиг. 17B, двухмерный электрод 130 может представлять собой совмещенную область первой формы 171 и второй формы 172, и каждая совмещенная область может представлять собой отдельный электродный блок 134.
На фиг. 18 показана вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, покрытого двухмерным электродом 130, показанным на фиг. 17B, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 18, вибрационная мода пьезоэлектрического компонента 120, покрытого двухмерным электродом 130, показанным на фиг. 17B, в полосе высоких частот (например, 18326 Гц) все еще близка к вибрационной моде первого порядка, поэтому может быть эффективно выводиться звуковое давление, и может быть значительно увеличена амплитуда уровня звукового давления в области вывода вибраций. По сравнению с двухмерным электродом (чья вибрационная мода показана на фиг. 16C и 16D), показанным на фиг. 14С двухмерный электрод 130, показанный на фиг. 17B, может быть выполнен с возможностью осуществления управления модами.
В некоторых вариантах осуществления отдельные электродные блоки могут иметь проблему сложного соединения электрических цепей между электродами, что приводит к трудностям при массовом производстве. Таким образом, электроды могут быть заменены с дискретных на соединенные, что способствует производству печатных трафаретов и соединению электродов и подходит для массового производства. Например, электрод 130 может включать в себя двухмерные распределенные непрерывные электроды 135, и непрерывные электроды могут включать в себя множество полых областей 136.
В некоторых вариантах осуществления непрерывный электрод 135 может быть выполнен в виде непрерывного проводящего материала, расположенного на поверхности пьезоэлектрического компонента 120, и полая область 136 может быть выполнена в виде области, в которой нет проводящего материала. По сравнению с множеством дискретных электродных блоков 134, показанных на фиг. 14A-14D или 17B, непрерывный электрод 135 можно рассматривать как электрод 130, образованный путем соединения дискретных распределенных электродов в единое целое, и затем непрерывный электрод 135 можно рассредоточить в множестве областей двухмерного распределения, обеспечивая множество полых областей 136, тем самым реализуя конструкцию электрода 130.
На фиг. 19А показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода 130, распределенного в двух измерениях согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 19B показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода 130, распределенного в двух измерениях согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 19C показано схематичное представление, иллюстрирующее частичную структуру примерного непрерывного электрода 130, распределенного в двух измерениях согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 19A-19C, двухмерный электрод 130 (четверть двухмерного электрода) может включать в себя двухмерные распределенные непрерывные электроды 135, и непрерывные электроды 135 могут включать в себя множество полых областей 136.
В некоторых вариантах осуществления форма полой области 136 может совпадать или не совпадать с формой пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления форма полой области 136 может включать в себя одно или любое сочетание из: круга, треугольника, четырехугольника, пятиугольника, шестиугольника или неправильной формы. Например, непрерывный электрод 135, показанный на фиг. 19А, может включать в себя множество квадратных полых областей 136; непрерывный электрод 135, показанный на фиг. 19B, может включать в себя множество шестиугольных полых областей 136; непрерывный электрод 135, показанный на фиг. 19C, может включать в себя множество четырехугольных полых областей и множество восьмиугольных полых областей.
В некоторых вариантах осуществления зазор между двумя соседними полыми областями 136 в центре пьезоэлектрического слоя 122 может быть больше, чем зазор между двумя соседними полыми областями 136 на границе пьезоэлектрического слоя. Например, как показано на фиг. 19А-19С, зазор между двумя соседними полыми областями 136 тем меньше, чем ближе граница.
В некоторых вариантах осуществления площадь первой полой области 1361 в центре пьезоэлектрического слоя 122 может быть меньше площади второй полой области 1362 на границе пьезоэлектрического слоя. Как показано на фиг. 19A-19C, первая полая область 1361 расположена ближе к центру пьезоэлектрического слоя 122, чем вторая полая область 1362, и площадь первой полой области 1361 меньше площади второй полой области 1362.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 122 может быть разделен на множество двухмерных распределенных пьезоэлектрических подобластей одинакового размера, каждая пьезоэлектрическая подобласть может включать в себя полую область 136, и полая область 136 может быть расположена в центре пьезоэлектрической подобласти, и непрерывный электрод 135 в пьезоэлектрической подобласти может быть расположен на краю пьезоэлектрической подобласти, образуя непрерывный электрод с непрерывным электродом 135 других пьезоэлектрических подобластей. Например, как показано на фиг. 19A-19C, полая область 136 может быть расположена в центре пьезоэлектрической подобласти, поэтому электроды 130 на краях пьезоэлектрической области являются непрерывными.
В некоторых вариантах осуществления площадь полой области 136 может быть связана со значением смещения вибрации пьезоэлектрической подобласти, где полая область 136 расположена на определенной частоте (например, в максимуме первого порядка и максимуме второго порядка). В некоторых вариантах осуществления площадь полой области 136 в каждой пьезоэлектрической подобласти может быть определена в соответствии с разностью (например, коэффициентом смещения вибрации) между значением смещения вибрации пьезоэлектрической подобласти и максимальным значением смещения пьезоэлектрического слоя 122 на определенной частоте (например, в максимуме первого порядка и максимуме второго порядка). Например, чем больше разница между значением вибрационного смещения и максимальным значением смещения пьезоэлектрического слоя 122, тем больше площадь полой области 136. На фиг. 20 показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 20 кривая 26 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, использующего интегральный электрод, кривая 28 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого двухмерным электродом 130 с дискретными электродными блоками размером 32×32, и кривая 27 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, покрытого непрерывными электродами 130 размером 32×32, распределенными в двух измерениях. В соответствии с кривой 27 и кривой 28 эффект управления модами двухмерного распределенного непрерывного электрода 130 отличается от эффекта электрода 130, состоящего из двухмерных распределенных дискретных электродных блоков. Например, минимум резонанса на частоте 12128 Гц электрода 130, состоящего из двухмерных распределенных дискретных электродных блоков, смещается вперед до частоты 7829,4 Гц. Смещение вперед резонансного минимума может быть связано с полой формой и плотностью электродов 130, но оно все же демонстрирует определенный эффект управления модами пьезоэлектрического компонента 120.
В некоторых вариантах осуществления непрерывный электрод 135 включает в себя множество полых областей 136, поэтому поверхность покрытия двухмерного электрода 130 может быть изменена с дискретной на непрерывную, что может способствовать созданию, производству и использование двухмерного электрода и может быть пригодным для массового производства.
Следует понимать, что аналогично одномерному электроду, в конструкции двухмерного электрода эффективная площадь электрода, который покрыт пьезоэлектрическим слоем, также может определяться формой и площадью пьезоэлектрическая область пьезоэлектрического слоя (например, пьезоэлектрической пластины, пьезоэлектрической пленки). Например, пьезоэлектрическая пластина или пьезоэлектрическая пленка может включать в себя пьезоэлектрическую область, выполненную из пьезоэлектрического материала, и непьезоэлектрическую область, выполненную из непьезоэлектрического материала. Сумма площадей пьезоэлектрической области и непьезоэлектрической области может быть равна площади покрытия пьезоэлектрической пластины или пьезоэлектрической пленки на подложке, и электрод полностью покрывает пьезоэлектрическую пластину или пьезоэлектрическую пленку (то есть электрод и пьезоэлектрическая пластина или пьезоэлектрическая пленка совмещены). Рисунок пьезоэлектрической области может быть двухмерным рисунком конструкции электрода, показанным на любой из фиг. 14А, 14В, 14С, 14D, 17А, 17В, 19А, 19В или 19С, и участок подложки, отличный от пьезоэлектрической области, может быть непьезоэлектрической областью. Таким образом, в конструкции двухмерного электрода управление модами пьезоэлектрического компонента можно осуществить на площади пьезоэлектрической области, меньшей площади покрытия пьезоэлектрического слоя (например, пьезоэлектрической пластины, пьезоэлектрической пленки), равной площади покрытия пьезоэлектрического слоя электрода и большей или равной площади поверхности подложки, покрытой пьезоэлектрическим слоем.
В некоторых вариантах осуществления электрод 130 может покрывать одну поверхность пьезоэлектрического слоя 122 или на обе поверхности пьезоэлектрического слоя 122. Например, электрод 130 может также покрывать другую поверхность, противоположную вышеуказанной поверхности, и площадь покрытия электрода 130 на другую поверхности может быть меньше или равна площади поверхности. То есть конструкция электрода 130 может быть реализована на двух противоположных поверхностях, тем самым управляя модовым составом пьезоэлектрического компонента 120. Конструкция электрода 130 на другой поверхности может относиться к конструкции любого из электродов 130, показанного на фиг. 5А, 5С, 8А-8D, 11А, 11В, 14А-14D, 17В, 19А-19С, описание которых здесь не повторяется.
В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический компонент 120 может также включать в себя компонент управления вибрацией, причем компонент управления вибрацией может быть выполнен как устройство, которое изменяет состояние вибрации акустического устройства (например, регулирует вибрационную моду на выходе путем изменения массы, упругости или демпфирования одного или нескольких компонентов внутри акустического устройства). В некоторых вариантах осуществления компонент управления вибрацией может быть соединен с областью 123 вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 и может регулировать вывод вибраций с помощью пьезоэлектрического компонента 120. В некоторых вариантах осуществления компонент управления вибрацией может включать в себя один или любую комбинацию соединителей (например, корпус), груз (например, металлический груз), упругий элемент (например, тяговый канат, пружину и т.п.). Соединитель может соединять пьезоэлектрический компонент 120 с другими компонентами, и упругий элемент может прикладывать силу упругости к пьезоэлектрическому компоненту 120, тем самым изменяя состояние вибрации пьезоэлектрического компонента 120.
В некоторых вариантах осуществления компонент управления вибрацией может включать в себя груз 170, и груз 170 может быть физически (например, механическим или электромагнитным образом) соединен с областью 123 вывода вибраций. В некоторых вариантах осуществления груз 170 может быть компонентом, имеющим определенную массу. В некоторых вариантах осуществления груз 170 может включать в себя одну или любую комбинацию из: металлического груза, резинового груза, пластикового груза и т.п. В некоторых вариантах осуществления груз 170 может быть выполнен с возможностью изменения модового состава пьезоэлектрического компонента 120.
В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство 100 может дополнительно включать в себя соединитель 171, который соединяет вибрационный компонент 110 и пьезоэлектрический компонент 120. В некоторых вариантах осуществления соединитель 171 может быть выполнен как компонент, обладающий определенной жесткостью, и соединитель 171 может включать в себя одну или любую комбинацию из: вибрационной пластины, упругого элемента и т.п. В некоторых вариантах осуществления груз 170 может быть соединен с областью 132 вывода вибраций через соединитель 171.
Пьезоэлектрический компонент 120, показанный на фиг. 3, приведен ниже в качестве примера для предоставления примерного акустического устройства и подробного описания конкретной реализации пьезоэлектрической консольной балки, груза 170 и соединителя 171.
На фиг. 21 показано схематичное представление, иллюстрирующее примерную структуру акустического устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство может включать в себя по меньшей мере один пьезоэлектрический компонент 120, область вывода вибраций каждого пьезоэлектрического компонента 120 может быть соединена с одним вибрационным компонентом 110, и каждый вибрационный компонент 110 может быть соединен с компонентом управления вибрацией (например, грузом 170). Как показано на фиг. 21, акустическое устройство может включать в себя два пьезоэлектрических компонента 120, покрытых электродом 130-1 первого порядка. Область вывода вибраций каждого пьезоэлектрического компонента 120 может быть соединена с вибрационным компонентом 110, и вибрационный компонент 110 и компонент управления вибрацией (например, груз 170) могут быть соединены по меньшей мере через один соединитель 171.
В некоторых вариантах осуществления длина пьезоэлектрического компонента 120 в акустическом устройстве может быть укорочена для уменьшения моды пьезоэлектрического компонента 120. Например, акустическое устройство может использовать упругость, обеспечиваемую соединителем 171 и грузом 170, для создания низкочастотного максимума, чтобы использовать короткую пьезоэлектрическую консольную балку (например, пьезоэлектрический компонент 120, показанный на фиг. 21) для уменьшения моды, и сформировать плоскую амплитудно-частотную характеристику между низкочастотным максимумом и максимумом вибрационной моды первого порядка (на более высокой частоте) на амплитудно-частотной характеристике.
На фиг. 22 показано схематичное представление, иллюстрирующее сравнение амплитудно-частотных характеристик примерных пьезоэлектрических компонентов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 22 кривая 29 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, использующего интегральный электрод длиной 8 мм; кривая 30 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, использующего электрод 130-1 первого порядка длиной 8 мм; кривая 31 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, использующего электрод 130-1 первого порядка длиной 10 мм; кривая 32 является амплитудно-частотной характеристикой пьезоэлектрического компонента 120, использующего электрод 130-1 первого порядка длиной 12 мм.
Как показано на фиг. 22, амплитудно-частотная характеристика, соответствующая пьезоэлектрическому компоненту 120, показанному кривой 29, создает резонанс второго порядка в минимуме вибрационной моды второго порядка (например, 12272 Гц), что может отражать то, что пьезоэлектрический компонент 120, использующий интегральный электрод в акустическом устройстве, может неэффективно выводить вибрацию, что приводит к возникновению резонансного минимума на его амплитудно-частотной характеристике. Резонансный минимум на амплитудно-частотной характеристике, соответствующий пьезоэлектрическому компоненту 120, показанному кривой 30 - кривой 32, приподнят, и вибрационные характеристики резонансного минимума не затрагиваются, что может отражать то, что конструкция электрода 130-130 первого порядка 1 в акустическом устройстве позволяет улучшить резонансный минимум второго порядка, создаваемый пьезоэлектрическим компонентом 120.
Более того, амплитудно-частотная характеристика, соответствующая пьезоэлектрическому компоненту 120, показанная кривой 30 - кривой 32, показывает, что мода, образованная пьезоэлектрической консольной балкой (то есть пьезоэлектрическим компонентом 120) и вибрационной пластиной, перемещается вперед, что может отражаться в конструкции электрода 130-1 первого порядка в акустическом устройстве, соответствующим образом увеличивая длину пьезоэлектрического компонента 120 (например, длину пьезоэлектрического компонента 120 можно установить не менее 8 мм, не менее 10 мм или не менее 12 мм), что позволяет повысить чувствительность акустического устройства в области средних и низких частот при одновременном увеличении резонансного минимума.
На фиг. 23А показана вибрационная мода, иллюстрирующая акустическое устройство, использующее интегральный электрод 130 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 23B показана вибрационная мода, иллюстрирующая акустическое устройство, использующее электрод 130-1 первого порядка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
Как показано на фиг. 23A, в резонансном минимуме (например, на частоте 12272 Гц) область вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 образует узел в акустическом устройстве с использованием интегрального электрода. Как показано на фиг. 23В, в резонансном минимуме (например, 12272 Гц) область вывода вибраций пьезоэлектрического компонента 120 акустического устройства, использующего электрод 130-1 первого порядка, не образует узел и представляет собой вибрационную моду первого порядка.
В вариантах осуществления, представленных в настоящем описании, конфигурация электрода 130 позволяет улучшить резонансный минимум второго порядка, вырабатываемый амплитудно-частотной характеристикой, соответствующей пьезоэлектрическому компоненту 120 в акустическом устройстве, и в то же время, более длинный пьезоэлектрический компонент 120 может быть выполнен с возможностью повышения чувствительности акустического устройства на средних и низких частотах.
На фиг. 24 показано схематичное представление, иллюстрирующее примерное акустическое устройство согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 24, акустическое устройство 100 может формировать выходной сигнал пьезоэлектрической консольной балки. Один конец пьезоэлектрической консольной балки (то есть пьезоэлектрический компонент 120), имеющий конструкцию электрода, может быть фиксированной областью 124, и другой конец может быть областью 123 вывода вибраций, и вибрация может выводиться на вибрирующую пластину или вибрирующую пленку (то есть на вибрирующий компонент 110) через соединитель 171. В некоторых вариантах осуществления акустическое устройство 100 может представлять собой аудиоустройство с костной проводимостью (например, наушники с костной проводимостью, очки с костной проводимостью и т.п.). В некоторых вариантах осуществления неподвижный конец пьезоэлектрического компонента 120 может включать в себя одну или любую комбинацию из оболочки, вершины ушного крючка, соединения между ушным крючком и пластинчатым картриджем и оправы очков аудиоустройства с костной проводимостью. В некоторых вариантах осуществления соединитель 171 может иметь определенную жесткость и может быть жестко соединен с областью вывода вибраций вибрирующей пластины или вибрирующей пленки и областью вывода вибраций пьезоэлектрической консольной балки.
Положительные эффекты, которые могут достигнуты с помощью вариантов осуществления настоящего раскрытия, включают в себя, но не ограничиваются ими, следующее: (1) модовый возбудитель пьезоэлектрического компонента может быть сформирован путем проектирования электрода, поэтому пьезоэлектрический компонент может вырабатывать возбуждающую силу только для определенной моды, тем самым избегая образования узла в точке вывода вибраций пьезоэлектрического компонента и повышая надежность работы акустического устройства. (2) По сравнению с системой управления модами, состоящей из механических элементов, таких как пружина, груз и демпфер, добавленных в определенной области, варианты осуществления настоящего раскрытия позволяют реализовать управление модами пьезоэлектрического компонента на основе конструкции электрода и упростить конструкцию акустического устройства.
Выше были описаны основные концепции, и для специалистов в данной области техники будет очевидно, что вышеупомянутое подробное раскрытие используется только в качестве примера и не является ограничением настоящего раскрытия. Хотя это прямо не указано в данном документе, специалисты в данной области техники могут вносить различные модификации, улучшения и поправки в настоящее раскрытие. Эти типы модификаций, улучшений и поправок рекомендуются в настоящем раскрытии, поэтому эти типы модификаций, улучшений и поправок находятся в пределах сущности и объема примерного варианта осуществления настоящего раскрытия.
Между тем, настоящее раскрытие использует конкретные слова для описания вариантов осуществления настоящего раскрытия. Например, термины «один вариант осуществления», «вариант осуществления» и/или «некоторые варианты осуществления» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, связаны по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, следует подчеркнуть и отметить, что «один вариант осуществления», или «вариант осуществления», или «альтернативный вариант осуществления», упомянутые два раза или более в разных местах настоящего раскрытия, не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Более того, некоторые признаки, конструкции или характеристики одного или нескольких вариантов осуществления настоящего раскрытия могут быть объединены надлежащим образом.
Более того, если явно не указано в формуле изобретения, порядок обработки элементов и последовательностей, описанных в настоящем раскрытии, использование цифр и букв или использование других названий не предназначены для ограничения порядка процедур и способов настоящего раскрытия. Хотя в приведенном выше раскрытии на различных примерах обсуждается то, что в настоящее время считается множеством полезных вариантов осуществления настоящего раскрытия, следует понимать, что такие детали предназначены исключительно для этой цели, и что прилагаемая формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, но, напротив, предназначены для охвата модификаций и эквивалентных устройств, которые находятся в пределах сущности и объема раскрытых вариантов осуществления. Например, хотя реализация различных компонентов, описанных выше, может быть воплощена в аппаратном устройстве, она может быть также реализована как чисто программное решение, например, установка на существующем сервере или мобильном устройстве.
Аналогичным образом, следует понимать, что в приведенном выше описании вариантов осуществления настоящего раскрытия различные признаки иногда сгруппированы вместе в одном варианте осуществления, фигуре или его описании с целью упрощения раскрытия, помогающего в понимании одного или нескольких из различных вариантов осуществления. Однако настоящее раскрытие не означает, что объект настоящего раскрытия требует большего количества признаков, чем признаки, упомянутые в формуле изобретения. Скорее, заявленный предмет изобретения может заключаться не только во всех признаках одного раскрытого выше варианта осуществления.
В некоторых вариантах осуществления числа, выражающие количества ингредиентов, свойства и т.д., которые используются для описания и утверждения определенных вариантов осуществления настоящей заявки, следует понимать как модифицированные в некоторых случаях терминами «примерно», «приблизительно», «приблизительно» или «по существу». Если не указано иное, слова «примерно», «приблизительно» или «по существу» могут означать отклонение описываемого значения на ±20%. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления числовые параметры, используемые в описании и формуле изобретения, имеют приблизительные значения, и приблизительные значения могут быть изменены в соответствии с требуемыми характеристиками отдельных вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовой параметр должен учитывать заданные эффективные цифры и использовать общий способ сохранения цифр. Хотя в некоторых вариантах осуществления области числовых значений и параметры, используемые для подтверждения широты их диапазона, имеют приблизительные значения, в конкретных вариантах осуществления такие числовые значения устанавливаются максимально точно в допустимом диапазоне.
Для каждого патента, патентной заявки, публикации патентной заявки или других материалов, цитируемых в настоящем раскрытии, таких как статьи, книги, спецификации, публикации, документы и т.п., содержание которых во всей своей полноте включено в настоящее раскрытие в качестве ссылки, за исключением документации истории применения настоящей спецификации или конфликта, существует также исключение для документов (в настоящее время или после предоставления настоящей спецификации) в самом широком диапазоне документов (в настоящее время или позже). Следует отметить, что в случае возникновения каких-либо несоответствий или противоречий между описанием, определением и/или использованием терминов во вспомогательных материалах настоящего раскрытия и содержанием настоящего раскрытия, описание, определение и/или использование терминов в настоящем раскрытии являются предметом настоящего раскрытия.
Наконец, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящем документе, используются только для иллюстрации принципов вариантов осуществления настоящего раскрытия. Другие вариации также могут подпадать под объем настоящего раскрытия. Таким образом, в качестве примера, альтернативная конфигурация вариантов осуществления настоящего раскрытия может рассматриваться как согласующаяся с идеями настоящего раскрытия. Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия не ограничиваются вариантами осуществления, явно представленными и описанными в настоящем раскрытии.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЗВУКОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С КОСТНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ | 2020 |
|
RU2809949C1 |
| МИКРОФОН КОСТНОЙ ПРОВОДИМОСТИ | 2020 |
|
RU2802593C1 |
| МИКРОФОНЫ С КОСТНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ | 2021 |
|
RU2809760C1 |
| АКУСТИЧЕСКОЕ ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО | 2022 |
|
RU2803960C1 |
| АКУСТИЧЕСКИЕ ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА | 2022 |
|
RU2795203C1 |
| МИКРОФОН | 2021 |
|
RU2793293C1 |
| АКУСТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК | 2008 |
|
RU2498525C2 |
| СЕНСОР, СИСТЕМА И МЕТОД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВОЙСТВ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОМОДОВОГО КВАЗИ - СДВИГОВОГО - ГОРИЗОНТАЛЬНОГО РЕЗОНАТОРА | 2009 |
|
RU2451287C2 |
| УСТРОЙСТВА УМЕНЬШЕНИЯ УТЕЧКИ ЗВУКА И АКУСТИЧЕСКИЕ ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА | 2021 |
|
RU2800538C1 |
| АКУСТОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ ГАЗОВОГО СОСТАВА ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ | 2015 |
|
RU2606347C1 |
Группа изобретений относится к медицине. Акустическое устройство, содержащее: пьезоэлектрический компонент, причем пьезоэлектрический компонент выполнен с возможностью вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения; электрод, причем электрод выполнен с возможностью подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент; и вибрационный компонент, причем вибрационный компонент механическим или электромагнитным образом соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука, при этом пьезоэлектрический компонент включает в себя: подложку; и пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой покрывает поверхность подложки, электрод покрывает поверхность пьезоэлектрического слоя, и площадь покрытия электрода на поверхности пьезоэлектрического слоя меньше площади поверхности подложки, покрытой пьезоэлектрическим слоем, при этом пьезоэлектрический слой и подложка совмещены, причем пьезоэлектрический слой включает в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, и пьезоэлектрическая область и электрод совмещены. Акустическое устройство, содержащее: пьезоэлектрический компонент, причем пьезоэлектрический компонент выполнен с возможностью вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения; электрод, причем электрод выполнен с возможностью подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент; и вибрационный компонент, причем вибрационный компонент механическим или электромагнитным образом соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука, при этом пьезоэлектрический компонент содержит: подложку; и пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой покрывает поверхность подложки, при этом пьезоэлектрический слой включает в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, при этом электрод покрывает поверхность пьезоэлектрического слоя; подложка, пьезоэлектрический слой и электрод соответственно совмещены; и площадь покрытия пьезоэлектрической области на подложке меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя на подложке. Технический результат сводится к повышению надежности работы акустического устройства и упрощению конструкции акустического устройства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Акустическое устройство, содержащее:
пьезоэлектрический компонент, причем пьезоэлектрический компонент выполнен с возможностью вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения;
электрод, причем электрод выполнен с возможностью подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент; и
вибрационный компонент, причем вибрационный компонент механическим или электромагнитным образом соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука, при этом пьезоэлектрический компонент включает в себя:
подложку; и
пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой покрывает поверхность подложки, электрод покрывает поверхность пьезоэлектрического слоя, и площадь покрытия электрода на поверхности пьезоэлектрического слоя меньше площади поверхности подложки, покрытой пьезоэлектрическим слоем,
при этом пьезоэлектрический слой и подложка совмещены, причем пьезоэлектрический слой включает в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, и пьезоэлектрическая область и электрод совмещены.
2. Акустическое устройство по п. 1, в котором пьезоэлектрический компонент включает в себя область вывода вибрации и фиксированную область.
3. Акустическое устройство по п. 2, в котором ширина электрода постепенно уменьшается от фиксированной области до области вывода вибрации.
4. Акустическое устройство по п. 2, в котором электрод включает в себя две замкнутые области электрода, причем указанные две замкнутые области электрода имеют противоположные потенциалы.
5. Акустическое устройство по п. 4, в котором между двумя замкнутыми областями электрода имеется точка перехода, и
ширина электрода в первой замкнутой области электрода из указанных двух замкнутых областей электрода постепенно уменьшается от фиксированной области до точки перехода; или
ширина электрода во второй замкнутой области электрода из указанных двух замкнутых областей электрода сначала увеличивается, а затем уменьшается от точки перехода до области вывода вибрации.
6. Акустическое устройство по п. 3 или 4, в котором ширина электрода в фиксированной области равна ширине фиксированной области, или ширина электрода в области вывода вибрации равна 0.
7. Акустическое устройство по п. 1, в котором электрод включает в себя дискретные электродные блоки, распределенные в двух измерениях, при этом для дискретных электронных блоков выполняется одно из следующих условий:
в дискретных электродных блоках зазор между двумя соседними дискретными электродными блоками в центре пьезоэлектрического слоя меньше зазора между двумя соседними дискретными электродными блоками на границе пьезоэлектрического слоя; или
площадь первого дискретного электродного блока в центре пьезоэлектрического слоя больше, чем площадь второго дискретного электродного блока на границе пьезоэлектрического слоя.
8. Акустическое устройство по п. 1, в котором электрод включает в себя непрерывный электрод, распределенный в двух измерениях, причем непрерывный электрод включает в себя полые области, и площадь первой полой области в центре пьезоэлектрического слоя меньше площади второй полой области на границе пьезоэлектрического слоя.
9. Акустическое устройство, содержащее:
пьезоэлектрический компонент, причем пьезоэлектрический компонент выполнен с возможностью вырабатывать вибрацию под действием возбуждающего напряжения;
электрод, причем электрод выполнен с возможностью подавать возбуждающее напряжение на пьезоэлектрический компонент; и
вибрационный компонент, причем вибрационный компонент механическим или электромагнитным образом соединен с пьезоэлектрическим компонентом для приема вибрации и выработки звука, при этом пьезоэлектрический компонент содержит:
подложку; и
пьезоэлектрический слой, причем пьезоэлектрический слой покрывает поверхность подложки, при этом пьезоэлектрический слой включает в себя пьезоэлектрическую область и непьезоэлектрическую область, при этом
электрод покрывает поверхность пьезоэлектрического слоя;
подложка, пьезоэлектрический слой и электрод соответственно совмещены; и
площадь покрытия пьезоэлектрической области на подложке меньше площади покрытия пьезоэлектрического слоя на подложке.
| WO 2013047609 A1, 04.04.2013 | |||
| US 2010061573 A1, 11.03.2010 | |||
| US 4647881 A, 03.03.1987 | |||
| JPH 06237143 A, 23.08.1994 | |||
| JP 2010212968 A, 24.09.2010. |
