《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》是深圳市韶音科技有限公司於2014年1月6日申請的專利，該專利申請號為2014100058040，公布號為CN103716739A，公布日為2014年4月9日，發明人是齊心、廖風雲。
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》提供一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及能夠抑制漏音的骨傳導揚聲器，該骨傳導揚聲器包括開口狀外殼、振動面板和換能裝置，其中：所述換能裝置用於產生振動並容置在所述外殼的內部；所述振動面板用於貼合皮膚並傳遞振動；所述外殼的至少一部分上開設有至少一個引聲孔，所述引聲孔用於將所述外殼內部空氣振動所形成的殼內聲波引出至所述外殼的外部，與所述外殼振動推動殼外空氣所形成的漏音聲波發生干涉，以降低所述漏音聲波的振幅。該發明利用了聲波干涉原理，以消減振幅，從而達到減小漏音的效果。該方案不僅抑制漏音的效果好，而且實現簡單，不增加骨傳導揚聲器的體積和重量，也幾乎不增加產品成本。
2021年6月24日，《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》獲得第二十二屆中國專利金獎。
（概述圖為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器
- 公布號：CN103716739A
- 申請人：深圳市韶音科技有限公司
- 發明人：齊心、廖風雲
- 申請號：2014100058040
- 申請日：2014年1月6日
- 公布日：2014年4月9日
- 地址：廣東省深圳市寶安區石岩街道石新社區山城工業區14#廠房1樓、4樓深圳市韶音科技有限公司
- 代理機構：北京品源專利代理有限公司
- 代理人：胡彬
- Int. Cl.：H04R9/06(2006.01)I; H04R9/02(2006.01)I
- 類別：發明專利
技術背景,發明內容,專利目的,技術方法,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
技術背景
骨傳導揚聲器，也稱振動揚聲器，其通過產生與聲音信號相同頻率與相應幅度的機械振動，推動人體組織與骨骼，從而刺激耳蝸中的聽覺神經，使人聽到聲音，骨傳導揚聲器也被稱為骨傳導耳機。
基於骨傳導揚聲器的原理，其結構如圖1A和圖1B所示，一般包括開口狀外殼110、振動面板121、換能裝置122和連線件123。換能裝置122是可基於某種原理實現電信號向機械振動轉換的組件。振動面板121與換能裝置122固定相連，在換能裝置122的帶動下同步振動。振動面板121從外殼110的開口伸出，與人體皮膚貼合，振動通過人體組織與骨骼傳遞到聽覺神經，從而使人聽到聲音。連線件123設定在換能裝置122與外殼110之間，用於將振動的換能裝置122定位在外殼中。為了儘量減少對換能裝置122所作振動的約束，連線件123一般為彈性材料製成。
然而，換能裝置122的機械振動，不僅帶動振動面板121的振動，也會通過連線件123傳導至外殼110，使得外殼110也產生振動。所以，骨傳導揚聲器產生的機械振動既能推動人體組織，也在振動面板121與外殼110未接觸人體組織的部分，由振動推動空氣，從而產生了空氣聲。這種空氣聲即為漏音。“漏音”在有些套用場合中是無害的；但在有些套用場合，比如人在使用骨傳導揚聲器進行通訊時希望保護隱私時，或是希望在聽音樂時不要打打擾他人時，就不希望有漏音的存在。
為了解決漏音問題，一篇韓國專利公開了一種雙重殼體及雙重磁場結構的骨傳導揚聲器，該專利的公開號為KR10-2009-0082999。該專利提供的揚聲器如圖2所示，包括，上部開放的第一殼體210；及從以上第一殼體210的外部開始隔離排列並且圍繞以上第一殼體210的第二殼體220。以上第一殼體210內部容置有能輸入電信號的可動線圈230；內磁性部件240和外磁性部件250，兩者之間形成雙重磁場；通過可動線圈230置於磁場中，在吸引力和排斥力的作用下振動；與可動線圈230連線、能接收可動線圈230振動的振動板260；及從振動板260的外側連線，接觸到使用者的皮膚上傳達機械振動的振動單元270。該專利所提供的方案通過在第一殼體210外側包圍第二殼體220，目的在於以第二殼體220阻擋第一殼體210的振動向外擴散，從而在一定程度上降低漏音。
但是，該方案由於第二殼體220與第一殼體210之間的固定連線也不可避免地導致第二殼體220振動，從而導致第二殼體220很難達到較好的密封效果，所以實際降低漏音的效果較差。並且，第二殼體220也增加了揚聲器的整體體積和重量，不僅導致成本增加，還增加了裝配工藝的複雜度，降低了揚聲器的一致性和可靠性。
發明內容
專利目的
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例提供一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及能夠抑制漏音的骨傳導揚聲器，以有效降低骨傳導揚聲器的漏音。
技術方法
第一方面，《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例提供了一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法，包括：提供具有貼合人體皮膚並傳遞振動的振動面板、換能裝置以及外殼的骨傳導揚聲器；換能裝置帶動振動面板振動；外殼也隨之振動並推動外部空氣，形成在空氣中傳播的漏音聲波；在外殼的至少部分設定至少一個引聲孔；將殼內空氣被推動後所形成的殼內聲波從引聲孔導出至所述外殼的外部，並與漏音聲波形成干涉以抑制骨傳導揚聲器的漏音。
如上所述的方法，優選的是，所述引聲孔設定於所述外殼的側壁的上部、中部、和/或下部，以及，和/或所述外殼的底部。如上所述的方法，優選的是，所述引聲孔前設定有阻尼層，以調節聲波的相位和振幅。如上所述的方法，優選的是，不同的所述引聲孔之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；或者，不同的所述引聲孔之間設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。如上所述的方法，優選的是，同一引聲孔的不同部位之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；或者，同一引聲孔的不同部位之間，設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
第二方面，《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例提供了一種骨傳導揚聲器，包括外殼、振動面板和換能裝置，其中：所述換能裝置用於產生振動，並容置在所述外殼的內部；所述振動面板用於貼合皮膚並傳遞振動；所述外殼的至少一部分上開設有至少一個引聲孔，其中，所述引聲孔用於將所述外殼內部空氣振動所形成的殼內聲波引出至所述外殼的外部，與所述外殼振動推動殼外空氣所形成的漏音聲波發生干涉，以降低所述漏音聲波的振幅。
如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述外殼具有側壁和一個底壁，所述引聲孔開設於所述外殼的側壁和/或底壁。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述引聲孔開設在所述外殼側壁的上部和/或下部。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述外殼的側壁為圓柱形，開設在所述外殼側壁的引聲孔數量為至少兩個，呈環狀周向均勻或非均勻的分布。所述外殼也可以為其他形狀。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：沿圓柱形側壁的軸向方向上設定有不同高度的引聲孔。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：開設在所述外殼底壁的引聲孔數量為至少兩個，以底壁的中心為圓心，呈環狀均勻分布；和/或，所述外殼底壁的引聲孔為位於底壁的中心的一個孔。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述引聲孔為貫通的孔；或者在引聲孔的開口處罩設有阻尼層。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：不同引聲孔之間或者同一引聲孔的不同部位之間設定為具有不同或相同的相位差。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述阻尼層為調音紙、調音棉、無紡布、絲綢、棉布、海綿或橡膠。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述引聲孔的形狀為圓形、橢圓形、矩形或長條形；多個所述引聲孔設定為具有相同的形狀或不同的形狀。如上所述的骨傳導揚聲器，優選的是：所述換能裝置包括磁性組件和音圈，或者，所述換能裝置包括壓電陶瓷。
改善效果
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例提供的技術方案，利用了聲波干涉原理，通過在外殼開設引聲孔，將骨傳導揚聲器外殼內的振動聲波引出殼外，與外殼振動產生的漏音聲波發生干涉，以消減振幅，從而達到減小漏音的效果。該方案不僅抑制漏音的效果好，而且實現簡單，不增加骨傳導揚聲器的體積和重量，也幾乎不增加產品成本。
附圖說明
圖1A和圖1B為相關技術中一種骨傳導揚聲器的結構示意圖；
圖2是相關技術中另一種骨傳導揚聲器的結構示意圖；
圖3為該發明實施例所適用的聲學干涉原理示意圖；
圖4A和4B為該發明實施例一提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖4C為該發明實施例一提供的骨傳導揚聲器的物理模型，圖4D為該發明實施例一提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖5為該發明實施例所適用的等響曲線示意圖；
圖6為該發明實施例二提供的抑制骨傳導揚聲器漏音的方法流程圖；
圖7A和7B為該發明實施例三提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖7C為該發明實施例三提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖8A和8B為該發明實施例四提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖8C為該發明實施例四提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖9A和9B為該發明實施例五提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖9C為該發明實施例五提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖10A和10B為該發明實施例六提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖10C為該發明實施例六提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖11A和11B為該發明實施例七提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，圖11C為該發明實施例七提供的骨傳導揚聲器的抑制漏音效果圖；
圖12A和12B為該發明實施例八提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖；
圖13A和13B為該發明實施例九提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖。
該發明的附圖中各附圖示記分別具有如下含義：110、開口狀外殼；121、振動面板；122、換能裝置；123、連線件；210、第一殼體；220、第二殼體；230、可動線圈；240、內磁性部件；250、外磁性部件；260、振動板；270、振動單元；10、外殼；11、側壁；12、底壁；21、振動面板；22、換能裝置；23、連線件；24、彈性元件；30、引聲孔。
技術領域
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例涉及骨傳導裝置技術，尤其涉及一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及能夠抑制漏音的骨傳導揚聲器。
權利要求
1、一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法，其特徵在於，包括：提供具有貼合人體皮膚並傳遞振動的振動面板（21）、換能裝置（22）以及外殼（10）的骨傳導揚聲器；換能裝置（22）帶動振動面板（21）振動；外殼（10）也隨之振動並推動外部空氣，形成在空氣中傳播的漏音聲波；在外殼（10）的至少一部分設定至少一個引聲孔（30）；將殼內空氣被推動後所形成的殼內聲波從引聲孔（30）導出至所述外殼（10）的外部，並與漏音聲波形成干涉以抑制骨傳導揚聲器的漏音。
2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述引聲孔（30）設定於所述外殼（10）的側壁的上部、和/或中部、和/或下部，以及和/或所述外殼（10）的底部。
3、根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，根據如下公式來確定引聲孔的位置來抑制漏音，漏音降低量正比於：
其中，
是引聲孔的開孔面域，
是未與人臉接觸的外殼面域，殼內壓強：
其中，
、
、
、
分別為面、面、面、面的面域；
其中，
為單位長度上的聲阻尼，
為單位長度上的聲質量，
為觀測點到面聲源的距離，
為觀測點到面聲源的距離，
為觀測點到面聲源的距離，
為觀測點到面聲源的距離；
其中，
為換能器轉換成的驅動力，
分別為、、、、各處的驅動力，
為外殼上面的面域，
為側壁的小間隙形成的粘滯阻力，
，
為振動板作用於人臉時，人臉的等價載荷，
為彈性元件2上耗散能量，
、
分別是彈性元件1和彈性元件2的彈性係數，
為流體粘性係數，
為流體的速度梯度，
為物體的截面積，
為幅度，
為聲場的面積，
為高階量，其來源於外殼形狀的非完全對稱性，殼體外任意一點，由殼體振動產生的聲壓為：
其中，
為觀測點到面聲源上一點
的距離；其中，面、面、面、面位於殼內，面為換能裝置（22）靠近振動面板（21）的一面，面為振動面板（21）靠近換能裝置（22）的一面，面為外殼的底壁（12）靠近換能裝置（22）的一面，面為換能裝置（22）靠近外殼的底壁（12）的一面，面為外殼的底壁（12）遠離換能裝置（22）的一面。
4、根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述引聲孔（30）前設定有阻尼層，以調節聲波的相位和振幅。
5、根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，不同的所述引聲孔（30）之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；或者，不同的所述引聲孔（30）之間設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
6、根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，同一引聲孔（30）的不同部位之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；同一引聲孔（30）的不同部位之間，設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
7、一種能抑制漏音的骨傳導揚聲器，包括外殼（10）、振動面板（21）和換能裝置（22），其特徵在於：所述換能裝置（22）用於產生振動，並容置在所述外殼（10）的內部；所述振動面板（21）與所述換能裝置（22）相連，用於貼合皮膚並傳遞振動；所述外殼（10）的至少一部分開設有至少一個引聲孔（30），其中，所述引聲孔（30）用於將所述外殼（10）內部空氣振動所形成的殼內聲波引出至所述外殼（10）的外部，與所述外殼（10）振動推動殼外空氣所形成的漏音聲波發生干涉，以降低所述漏音聲波的振幅。
8、根據權利要求7所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述外殼（10）具有側壁（11）和一個底壁（12），所述引聲孔（30）開設於所述外殼（10）的側壁（11）和/或底壁（12）。
9、根據權利要求8所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述引聲孔（30）開設在所述外殼（10）側壁（11）的上部、中部、和/或下部。
10、根據權利要求9所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述外殼（10）的側壁（11）為圓柱形，開設在所述外殼（10）側壁（11）的引聲孔（30）數量為至少兩個，呈環狀周向均勻或非均勻地分布；或者所述外殼（10）為其他形狀。
11、根據權利要求10所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：沿圓柱形側壁（11）的軸向方向上設定有不同高度的引聲孔（30）。
12、根據權利要求8所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：開設在所述外殼（10）底壁（12）的引聲孔（30）數量為至少兩個，以底壁的中心為圓心，呈環狀均勻分布；和/或，所述外殼（10）底壁（12）的引聲孔（30）為位於底壁（12）的中心的一個孔。
13、根據權利要求7~12任一所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述引聲孔（30）為貫通的孔；或者在引聲孔（30）的開口處罩設有阻尼層。
14、根據權利要求13所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：不同引聲孔（30）之間或者同一引聲孔（30）的不同部位之間設定為具有不同的相位差；或者，不同引聲孔（30）之間或者同一引聲孔（30）的不同部位之間設定為具有相同的相位差。
15、根據權利要求13所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述阻尼層為調音紙、調音棉、無紡布、絲綢、棉布、海綿或橡膠。
16、根據權利要求7~12任一所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述引聲孔（30）的形狀為圓形、橢圓形、四邊形、或長條形；多個所述引聲孔（30）設定為具有相同的形狀或不同的形狀。
17、根據權利要求7~12任一所述的骨傳導揚聲器，其特徵在於：所述換能裝置（22）包括磁性組件和音圈，或者，所述換能裝置（22）包括壓電陶瓷。
實施方式
操作內容
以下結合附圖和實施例對《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋該發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與該發明相關的部分而非全部結構。
為清楚介紹該發明實施例的技術方案，首先介紹該發明所基於的設計原理。如圖3所示為該發明實施例所適用的聲學干涉原理示意圖。聲波的兩個重要參數是頻率和振幅，相同頻率的兩個聲波在空間中會發生干涉，即兩個聲波的振幅相互疊加。如圖3所示，若在空間不同位置中存在聲源一和聲源二，且兩聲源的頻率相同。兩個聲源發出的聲波可能在空間的某一點A相遇，若兩個聲源的聲波在A點恰好相位相同，就會在A點使同相振幅相互累加，信號增大；相反，若在A點相位相反，則使反相振幅相互消減，信號減小。
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》將上述的聲波干涉原理套用於骨傳導揚聲器中，提出一種能夠降低漏音的骨傳導揚聲器。
實施案例
- 實施例一
圖4A和4B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例一提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該骨傳導揚聲器包括外殼10、振動面板21和換能裝置22。其中，用於產生振動的所述換能裝置22容置在所述外殼10的內部；所述外殼10的至少一部分上開設有至少一個引聲孔30，所述引聲孔30用於將所述外殼10內部空氣振動所形成的殼內聲波引出至所述外殼10的外部，與所述外殼10振動推動殼外空氣所形成的漏音聲波發生干涉，以降低所述漏音聲波的振幅。
該實施例的技術方案可適用於各種具有典型結構的骨傳導揚聲器。骨傳導揚聲器的換能裝置22是可基於某種原理實現電信號向機械振動轉換的組件。常見的如通過電磁作用將音頻電信號輸入音圈，音圈置入磁場中可驅動音圈的振動。或者可以採用壓電陶瓷原理製作換能裝置22，將電信號轉換為陶瓷部件的形狀變化而產生振動。
在該實施例中，振動面板21與換能裝置22固定相連，在換能裝置22的帶動下同步振動。振動面板21從外殼10的開口伸出外殼10，與人體皮膚貼合，振動通過人體組織與骨骼傳遞到聽覺神經，從而使人聽到聲音。在換能裝置22與外殼10之間可以通過連線件23相連，將振動的換能裝置22定位在外殼10中。
在該實施例中，連線件23可以為一個或多個獨立的部件，也可以與換能裝置22或外殼10一體設定。為了減小對振動的約束，連線件23通常選擇彈性材料製成。
換能裝置22不僅帶動振動面板21振動，換能裝置22自身也是一個振動源，其容置在外殼10的內部，換能裝置22表面振動使殼內空氣隨之振動，形成的聲波是在外殼10內部的，可稱為殼內聲波。振動面板21和換能裝置22通過連線件23定位在外殼10上，不可避免地會將振動作用於外殼10上，帶動外殼10同步振動，所以外殼10推動殼外空氣振動即形成了漏音聲波。漏音聲波向外傳播，就形成了漏音。
殼內聲波和漏音聲波相當於圖3中所示的兩個聲源。該發明實施例在外殼的壁面上開設了貫通的引聲孔30，能夠將殼內聲波引導傳播至殼外，與漏音聲波同在空氣中進行傳播，發生干涉，從而降低所述漏音聲波的振幅，即減小了漏音。因此，該實施例的技術方案，通過在外殼上開設引聲孔這一便捷改進，即在一定程度上解決漏音問題，且不增加骨傳導揚聲器的體積和重量。
在該實施例中，引聲孔30示例性的設定在側壁高度的上部，即從頂部（振動面板）到側壁高度方向1/3高度的部分。
圖4C是該發明實施例所提供的骨傳導揚聲器的物理模型，骨傳導揚聲器的簡化結構如前述實施例所示，其結構可以進一步抽象為力學元件，如圖所示，位於外殼10側壁與振動面板21之間的連線件23可抽象為並聯的彈性元件和阻尼件，振動面板21和換能裝置22之間可抽象為是彈性元件24的連線關係。
殼體外，漏音降低量正比於。
其中，是引聲孔的開孔面域，是未與人臉接觸的外殼面域，其中，殼內壓強:
其中，是觀測點到面聲源上一點的距離；、、、分別為面、面、面、面的面域；
其中，為單位長度上的聲阻尼，為單位長度上的聲質量，為觀測點到面聲源的距離，為觀測點到面聲源的距離，為觀測點到面聲源的距離，為觀測點到面聲源的距離。
其中，為換能器轉換成的驅動力，分別為、、、、各處的驅動力，為外殼上面的面域，為側壁的小間隙形成的粘滯阻力，，為振動板作用於人臉時，人臉的等價載荷，為彈性元件2上耗散能量，、分別是彈性元件1和彈性元件2的彈性係數，為流體粘性係數，為流體的速度梯度，為物體的截面積，為幅度，為聲場的面積，為高階量，其來源於外殼形狀的非完全對稱性，殼體外任意一點，由殼體振動產生的聲壓為：
而外殼10上由於振動面板21緊貼人體組織，其輸出能量都被人體組織吸收，那么只有d面推動殼外空氣振動，形成漏音，外殼推動殼外空氣振動的總作用為
。
目標是使與大小相等，方向相反，從而達到降低漏音的效果。一旦裝置基本結構確定，是一個無法調整的量，那么調整，使其與抵消。而上包含了完整的相位和幅度信息，其相位、幅度與骨傳導揚聲器的外殼尺寸、換能裝置的振動頻率、引聲孔的開設位置、形狀、數量、尺寸及孔上是否有阻尼都有密切關係，這就可以通過調整引聲孔的開設位置、形狀和數量和/或增加阻尼和/或調整阻尼材料來達到抑制漏音的目的。
需要額外指出的一點是，由於骨傳導耳機與傳統氣導耳機的基本結構和作用機理不同，發明人所推導出的上述公式僅僅適用於骨傳導揚聲器。而傳統氣導耳機的氣室中的空氣可以被當成一個整體，其相位對位置不敏感，這一點與骨傳導揚聲器具有本質的不同，因此氣導揚聲器不能適用於上述公式。
根據發明人所推導的上述公式，該領域技術人員容易理解的是，漏音聲波的消除效果，與骨傳導揚聲器的外殼尺寸、換能裝置的振動頻率、引聲孔的開設位置、形狀、數量、尺寸及孔上是否有阻尼都有密切關係，所以，引聲孔的開設位置、形狀、數量、孔上的阻尼材料等可以根據需要有多種不同的變化方案。
圖5為該發明實施例所適用的等響曲線示意圖，如圖5所示，橫坐標是頻率，縱坐標是聲壓級。聲壓就是大氣壓受到擾動後產生的變化，即為大氣壓強的余壓，它相當於在大氣壓強上的疊加一個擾動引起的壓強變化，所以聲壓可反映聲波的振幅大小。圖5中每條曲線上對應於不同頻率的聲壓級是不相同的，但人耳感覺到的強弱回響卻是一樣，每條曲線上注有一個數字，表示這條曲線的響度。由等響曲線族可以得知，當音量（聲壓振幅）較小時，人耳對高低頻率音感覺不靈敏，而音量較大時，對高低頻率音感覺更靈敏。其中，對於骨傳導揚聲器，更關注於中低音頻段的音域範圍，例如1000赫茲~4000赫茲，更優選的，1000赫茲~4000赫茲，或者1000赫茲~3500赫茲，更優選的，1000赫茲~3000赫茲，或者，1500赫茲~3000赫茲。在此頻率範圍內的漏音是首要需消除的對象。
圖4D給出了抑制漏音效果圖（數值計算與實測結果在上述波段內比較接近）。所選取的為例如圓柱形外殼30，可以具有側壁和一個底壁。如圖4A和4B所示的骨傳導揚聲器，其僅僅為一個優選實例，其外殼10為圓柱狀，尺寸為半徑22毫米，側壁高度14毫米，引聲孔30開設在外殼10的側壁上部，形狀為矩形、數量有多個，均勻分布在外殼10的側壁。設定外殼10的底壁外側50cm處為待消除漏音的目標區域，漏音聲波傳遞至目標區域的距離，與殼內聲波自換能裝置22的表面經引聲孔30傳播至該目標區域的距離之間，相差接近180度。通過此設定，可使得外殼10底壁產生的漏音聲波在待消除區域顯著降低、甚至消除。
該發明提供的各方案，可以從試驗結果中看出開設引聲孔之後抑制漏音的效果很明顯，如圖4D所示，可以看出，相對於未開設引聲孔的情況，開設引聲孔產生了顯著的抑制漏音效果。
在所測試的頻譜範圍內，開設引聲孔後漏音平均降低了大約10分貝。在1500赫茲~3000赫茲頻段內，被抑制的漏音基本超過10分貝。特別是在2000赫茲~2500赫茲這個頻段內，在外殼側面上部開設引聲孔後，漏音比未開設引聲孔的方案降低了超過20分貝。
該領域技術人員根據由以上公式可以理解的是，當骨傳導揚聲器的尺寸不同、消除漏音的目標區域不同、聲波的頻率不同時，就需要設定不同位置、形狀和數量的引聲孔。
以典型的圓柱形外殼為例，對於設定位置，根據不同的需求，引聲孔30可以開設於所述外殼的側壁11和/或底壁12。優選所述引聲孔30開設在所述外殼側壁11的上部和/或下部。開設在所述外殼側壁11的引聲孔數量可以為至少兩個，優選是呈環狀周向均勻分布。開設在所述外殼底壁12的引聲孔數量可以為至少兩個，以底壁的中心為圓心，呈環狀均勻分布。呈環狀分布的所述引聲孔可以設定至少一圈。開設在所述外殼底壁12的引聲孔數量可以為僅有一個，該引聲孔設定在底壁12的中心處。
對於數量，引聲孔可以為一個或多個，優選是有多個，均勻布設。對於環狀布設的引聲孔，每圈引聲孔的數量例如可以為6~8個。
引聲孔的形狀可以為圓形、橢圓形、矩形或長條形等。長條形一般是指沿直線、曲線或弧線的條狀。各種形狀的引聲孔在一個骨傳導揚聲器上可以相同或不同。
當然，該領域技術人員可以理解，外殼的側壁也可以不是圓柱形，多個引聲孔可以非均勻分布，而是按需設定。引聲孔的形狀、數量和布設位置可以有多種組合方式，下面結合附圖提供一些其他的優選實施例。
- 實施例二
圖6為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例二提供的一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法，該方法可適用於該發明各實施例提供的骨傳導揚聲器中進行漏音抑制，該方法包括：
步驟1、提供具有貼合人體皮膚並傳遞振動的振動面板21、換能裝置22以及外殼10的骨傳導揚聲器；
步驟2、換能裝置22帶動振動面板21振動；
步驟3、外殼10也隨之振動並推動外部空氣，形成在空氣中傳播的漏音聲波；
步驟4、在外殼10的至少部分設定至少一個引聲孔30；
步驟5、將殼內空氣被推動後所形成的殼內聲波從引聲孔30導出至所述外殼10的外部，並與漏音聲波形成干涉以抑制骨傳導揚聲器的漏音。
上述方法中，優選在外殼的各個不同位置處設定引聲孔30。上述方法中，優選採用實施例一中的公式和方法來確定漏音的效果，從而設計引聲孔的位置。上述方法中，優選是所述引聲孔30前設定有阻尼層，以調節聲波的相位和振幅。上述方法中，優選是不同的所述引聲孔之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；或者，不同的所述引聲孔之間設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
如上所述的方法，優選是同一引聲孔的不同部位之間設定為具有相同的相位，以抑制相同波長的漏音聲波；或者，同一引聲孔的不同部位之間，設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
此外，在進行上述的干涉之前，還可對殼內聲波進行處理，使其與漏音聲波大小基本相等，相位基本相反，使得漏音進一步減小。
- 實施例三
圖7A和7B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例三提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。其中，外殼10為圓柱狀，在外殼10的側壁下部（側壁高度方向2/3高度到底部的部分）開設有貫通的引聲孔30。引聲孔30的數量例如為8個，形狀例如為矩形，各引聲孔30呈環形均勻分布在外殼10的側壁上。
在該實施例中，換能裝置優選基於電磁轉換原理實現，包括導磁體和音圈等部件，這些部件均可容置在外殼內部，產生相同頻率的同步振動。
圖7C給出了抑制漏音的效果圖，簡單分析概括起來，在1400赫茲~4000赫茲頻譜範圍內，漏音降低值均高於5分貝，在2250赫茲~2500赫茲頻段內，漏音抑制效果最顯著，降低值高於20分貝。
- 實施例四
圖8A和8B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例四提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。其中，外殼10為圓柱狀，在外殼10的側壁中部（側壁高度方向1/3高度到2/3高度的部分）開設有貫通的引聲孔30。引聲孔30的數量為8個，形狀為矩形，各引聲孔30呈環形均勻分布在外殼10的側壁上。
在該實施例中，換能裝置優選基於電磁轉換原理實現，包括導磁體和音圈等部件，這些部件均可容置在外殼內部，產生相同頻率的同步振動。
圖8C給出了消除漏音的效果圖，簡單分析概括起來，在1000赫茲~4000赫茲，該方案對漏音的抑制效果明顯；1400赫茲~2900赫茲範圍內，漏音降低值超過了10分貝，在2200赫茲~2500赫茲頻段內，漏音抑制效果最顯著，降低值高於20分貝。與實施例三相比，該方案在各頻段降低漏音的效果均比較均衡，但降低漏音效果最好的頻段與實施例三的方案一致。
這說明在眾多參數均保持一致的情況下，僅僅是引聲孔位置的變化就能對降低漏音的效果進行調整。
- 實施例五
圖9A和9B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例五提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。其中，外殼10為圓柱狀，在外殼10的底壁的周向開設有貫通的引聲孔30。引聲孔30的數量例如為8個，形狀例如為矩形，各引聲孔30呈環形均勻分布在外殼10的底壁上。
在該實施例中，換能裝置優選基於電磁轉換原理實現，包括導磁體和音圈等部件，這些部件均可容置在外殼內部，產生相同頻率的同步振動。
圖9C給出了抑制漏音的效果圖，簡單分析概括起來，在1000赫茲~3000赫茲，該方案對漏音的抑制效果明顯；1700赫茲~2700赫茲範圍內，漏音降低值超過了10分貝，在2200赫茲~2400赫茲頻段內，漏音抑制效果最顯著，降低值高於20分貝。與實施例三相比，該方案在各頻段降低漏音的效果均比較均衡，但降低漏音效果最好的頻段與實施例三一致。該方案在1000赫茲~2200赫茲範圍內，降低漏音的效果與實施例四相相似，優於實施例三，但在2200赫茲~4000赫茲，該實施例的降漏音效果顯著劣於實施例四和實施例三。
- 實施例六
圖10A和10B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例六提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。與實施例三不同的是，在外殼10側壁的上部和下部分別開設有貫通的引聲孔30。引聲孔30呈環狀均勻分布在外殼10側壁的上部和下部，每圈引聲孔30的數量為8個。且上部和下部設定的引聲孔30相對於外殼10的中截面對稱設定。每個引聲孔30的形狀為圓形。
側壁上部和下部的引聲孔的形狀可以不一致，內部的阻尼層可以設定為針對相同波長（頻率）的漏音聲波進行抑制，也可以不同波長的漏音聲波進行抑制。
圖10C給出了該實施例抑制漏音的效果圖，簡單分析概括起來，在頻譜範圍1000赫茲~4000赫茲內，該實施例對漏音的抑制效果明顯；1600赫茲~2700赫茲範圍內，漏音降低值超過了15分貝，在2000赫茲~2500赫茲頻段內，漏音抑制效果最顯著，降低值高於20分貝。與實施例三相比，該實施例在各頻段降低漏音的效果均比較均衡，效果優於實施例三、四、五等單一高度開孔的方案。
- 實施例七
圖11A和11B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例七提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。與實施例三不同的是，在外殼10側壁的上部和下部，以及外殼10的底壁分別開設有貫通的引聲孔30。側壁開設的引聲孔30呈環狀均勻分布在外殼10側壁的上部和下部，每圈數量為8個，且上部和下部設定的引聲孔30相對於外殼10的中截面對稱設定。側壁開設的每個引聲孔30為矩形。底壁開設的引聲孔30的形狀為沿弧線設定的長條形，數量為4個，以底壁的中心為圓心呈環形均勻分布。且底壁開設的引聲孔30還包括開設在中心處的圓形的通孔。
圖11C給出了該實施例抑制漏音的效果圖，簡單分析概括起來，在頻譜範圍1000赫茲~4000赫茲內，該方案對漏音的抑制效果明顯；1300赫茲~3000赫茲範圍內，漏音降低值超過了10分貝，在2000赫茲~2700赫茲頻段內，漏音抑制效果最顯著，降低值高於20分貝。與實施例三相比，該方案在各頻段降低漏音的效果均比較均衡，效果優於實施例三、四、五等單一高度開孔的方案。與實施例六相比，該實施例的效果在1000赫茲~1700赫茲和2500赫茲~4000赫茲頻段內抑制漏音的效果優於實施例六。
- 實施例八
圖12A和12B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例八提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。在外殼10側壁的上部開設有貫通的引聲孔30，呈環狀均勻分布在外殼10側壁的上部，數量例如為8個，與實施例三不同的是，該實施例中的引聲孔30的形狀為圓形。通過數值計算和實驗測試比較，該實施例八與第一實施例的效果大體相同，也能夠對漏音構成有效的抑制。
- 實施例九
圖13A和13B為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》實施例九提供的骨傳導揚聲器的結構示意圖，該實施例所提供的骨傳導揚聲器包括開口狀外殼10、振動面板21和換能裝置22。與實施例三不同的是，為了顯示出抑制漏音的較優效果，分別在側壁11的上部、中部和下部均周向均布有引聲孔30，在外殼10底壁12也周向開設有一圈引聲孔30。各引聲孔30的孔徑大小和孔的個數均相同。該方案的效果相對於單一高度、位置的孔來說，在各頻段降低漏音的效果均比較均衡，效果優於實施例三、四、五等單一高度開孔的方案。
- 實施例十
在前述的實施例一到實施例九中，所述引聲孔30可以為無遮擋的貫通孔。但是，為了控制殼內聲波從引聲孔30傳播而出的效果，可以在引聲孔30的開口處設定阻尼層（在說明書附圖中未示出），以調節聲波的相位和振幅，從而修正引導殼內聲波的效果。
阻尼層的材料選擇和設定位置可以有多種方式，例如，阻尼層為調音紙、調音棉、無紡布、絲綢、棉布、海綿或橡膠等對音質傳導具有一定阻尼的材料，可以在引聲孔30內壁貼附阻尼層，或者在引聲孔30的孔口外側罩設阻尼層等。更優選的是，對應不同引聲孔之間，可以將所設定的阻尼層設定為不同引聲孔之間具有相同的相位差以抑制相同波長的漏音，或設定為不同的所述引聲孔（30）之間具有不同的相位差以抑制不同波長的漏音（即特定波段的漏音）。更優選的是，同一引聲孔（30）的不同部位之間設定為具有相同的相位（例如，使用預先設計好的階梯或台階狀的阻尼層），以抑制相同波長的漏音聲波；或者，同一引聲孔（30）的不同部位之間，設定為具有不同的相位，以抑制不同波長的漏音聲波。
《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》以上實施例提供了引聲孔在骨傳導揚聲器外殼上的優選設定方案，但該領域技術人員可以理解，引聲孔的設定方案並不以此為限。
在以往所有骨傳導揚聲器的設計中，骨傳導揚聲器外殼均是封閉的，所以殼內聲源被封閉在外殼中。該發明實施例的技術方案，是在外殼的適當位置開孔，使殼內聲波和漏音聲波產生的兩個聲音在空間中大小儘量接近相等，相位儘量接近相反，從而產生良好的干涉效果，能明顯降低骨傳導揚聲器的外漏音，並且不增加體積重量，不影響產品的可靠性，也幾乎不增加成本。該方案簡單可靠，且降低漏音的效能高。
以上僅為《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》的較佳實施例及所運用技術原理。該領域技術人員會理解，該發明不限於這裡所述的特定實施例，對該領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離該發明的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對該發明進行了較為詳細的說明，但是該發明不僅僅限於以上實施例，在不脫離該發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而該發明的範圍由所附的權利要求範圍決定。
榮譽表彰
2021年6月24日，《一種抑制骨傳導揚聲器漏音的方法及骨傳導揚聲器》獲得第二十二屆中國專利金獎。
