本實(shí)用新型屬于警用裝備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電聲轉(zhuǎn)換器及蜂窩狀高效矩陣揚(yáng)聲器。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷發(fā)展，人口高度密集化，個(gè)體與群體之間總會(huì)出現(xiàn)種種矛盾。對(duì)于一些違法舉行的集會(huì)、游行、示威等非法行為，為了保障人民警察依法履行職責(zé)，及時(shí)有效制止違法犯罪行為，維護(hù)公共安全和社會(huì)秩序，保護(hù)公共財(cái)產(chǎn)和公民的合法財(cái)產(chǎn)及人身安全，必須正確使用警械裝備。經(jīng)警告無(wú)效的，就可以使用電棍、催淚彈、高壓水槍等驅(qū)逐性、制服性警械設(shè)備。除了這些設(shè)備，還使用一種揚(yáng)聲器設(shè)備，但一般的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)置中，是將壓電換能瓷片的邊沿是固定安裝帶有空腔殼體的上表面的邊沿，殼體內(nèi)空腔與過(guò)壓電換能瓷片之間形成一個(gè)封閉空間，通電后因壓電換能瓷片的邊沿固定，只有壓電換能瓷片的中部產(chǎn)生震蕩，震蕩帶動(dòng)設(shè)置在壓電換能瓷片上表面的震動(dòng)盆體進(jìn)行震蕩產(chǎn)生音波，壓電換能瓷片的邊沿大小需要貼合外殼的上表面，因此大小受外殼尺寸的限制，使得音波傳輸范圍很有限，不能有效使得集會(huì)者每個(gè)人都聽(tīng)到并減少非法活動(dòng)，更加不能對(duì)人群或者違法者起到警示或驅(qū)散作用。

因此，建立一個(gè)快速敏捷、功能實(shí)用的預(yù)警系統(tǒng)，以高科技含量的手段適應(yīng)公安交警部門(mén)的需要，特別是在科學(xué)化、人性化執(zhí)法方面，需要更多新技術(shù)應(yīng)用的支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決目前警用設(shè)備中揚(yáng)聲器聲波傳輸范圍有限、警示或驅(qū)散人群的聲壓力度不夠的問(wèn)題，提供一種電聲轉(zhuǎn)換器及蜂窩狀高效矩陣揚(yáng)聲器。

為了達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

電聲轉(zhuǎn)換器，包括由上至下依次設(shè)置的聲波發(fā)射體、中間殼體和外殼，聲波發(fā)射體與中間殼體可拆卸連接，中間殼體與外殼可拆卸連接，外殼內(nèi)有空腔，聲波發(fā)射體為上部開(kāi)口大于下部的喇叭狀結(jié)構(gòu)，上部開(kāi)口邊緣為正六面體，喇叭狀結(jié)構(gòu)的聲波發(fā)射角在45-55°。采用這種結(jié)構(gòu)，使得音波傳輸范圍固定在一個(gè)傳輸角度，減少聲波傳輸?shù)目臻g，能有效朝向警示人群。

進(jìn)一步，所述聲波發(fā)射角在50°。

進(jìn)一步，所述電聲轉(zhuǎn)換器為電磁式電聲轉(zhuǎn)換器或者壓電電聲轉(zhuǎn)換器。

更進(jìn)一步，壓電電聲轉(zhuǎn)換器包括瓷片合體組件，瓷片合體組件設(shè)于中間殼體和外殼之間，瓷片合體組件包括壓電換能瓷片和塑料震動(dòng)盆體，塑料震動(dòng)盆體固定在壓電換能瓷片上表面的中部，塑料震動(dòng)盆體的上邊沿設(shè)于中間殼體和外殼之間，被中間殼體和外殼貼合固定，所述塑料震動(dòng)盆體及壓電換能瓷片設(shè)置在空腔內(nèi)。

更進(jìn)一步，所述中間殼體下表面設(shè)有第一凸起環(huán)，外殼的腔體內(nèi)設(shè)有第二凸起環(huán)，第一凸起環(huán)與第二凸起環(huán)壓合住震動(dòng)盆體的上邊沿。

更進(jìn)一步，所述塑料震動(dòng)盆體的上邊沿與第二凸起環(huán)之間設(shè)有墊圈，墊圈選用紙墊圈。

更進(jìn)一步，所述壓電換能瓷片包括兩個(gè)單層壓電陶瓷片和金屬薄片，所述金屬薄片的兩面分別設(shè)有一個(gè)單層壓電陶瓷片。

更進(jìn)一步，所述電磁式電聲轉(zhuǎn)換器還包括設(shè)于外殼內(nèi)的永磁鐵氧體、導(dǎo)磁板、球頂形振膜和音圈，所述永磁鐵氧體固定設(shè)置在外殼的空腔中部，永磁鐵氧體外周環(huán)設(shè)導(dǎo)磁板，音圈設(shè)于永磁鐵氧體、導(dǎo)磁板之間，球頂形振膜固定設(shè)置在音圈的上部。

更進(jìn)一步，所述音圈采用杜拉鋁材料，其厚度為0.05～0.10mm。

蜂窩狀高效矩陣揚(yáng)聲器，包括若干個(gè)上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器，所述若干個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器矩陣式排列。矩陣式排列是指若干個(gè)的個(gè)體按一定規(guī)律排列即可，本方案中的排列為一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器聲波發(fā)射體的上部開(kāi)口的正六面體的一個(gè)外邊沿與另一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器聲波發(fā)射體的上部開(kāi)口的正六面體的其中一外邊沿貼合。

進(jìn)一步，所述若干個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器矩陣式排列在PCB板上，若干個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器之間可以串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置，也可以為2個(gè)或2個(gè)以上的電聲轉(zhuǎn)換器串聯(lián)成一條支路，將若干條支路進(jìn)行并聯(lián)設(shè)置。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本實(shí)用新型的聲電轉(zhuǎn)換器使得聲波傳送角度限制在一定范圍，有效提高了聲壓強(qiáng)度，能對(duì)人群示警或驅(qū)散產(chǎn)生更加優(yōu)良的效果；本矩陣揚(yáng)聲器可以根據(jù)使用場(chǎng)合的需求蜂窩狀排布設(shè)置多個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器，使得使用該矩陣揚(yáng)聲器的預(yù)警裝置具有高分貝聲壓輸出的同時(shí)，也有良好的方向性，可靠性高、聲音穿透力強(qiáng)大；效率高、失真低，利用人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)強(qiáng)聲場(chǎng)呈受的極限性產(chǎn)生警示信號(hào)的聲場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)130dB/M～160dB/M的聲壓等級(jí)，使得揚(yáng)聲器能有效地驅(qū)散非法集會(huì)人群，對(duì)人群進(jìn)行警示或驅(qū)散。

附圖說(shuō)明

圖1是蜂窩狀高效矩陣揚(yáng)聲器的示意圖；

圖2是懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器的正面示意圖；

圖3是懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖5是電磁式動(dòng)圈電聲轉(zhuǎn)換器的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是電磁式動(dòng)圈電聲轉(zhuǎn)換器分解示意圖

圖7蜂窩狀高效矩陣揚(yáng)聲器一種矩陣結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1電聲轉(zhuǎn)換器，2聲波發(fā)射體，21一個(gè)外邊沿，22另一個(gè)外邊沿，3懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器，4電磁式動(dòng)圈電聲轉(zhuǎn)換器，5中間殼體，51第一凸起環(huán)，6外殼，61空腔，62第二凸起環(huán)，7壓電換能瓷片，71單層壓電陶瓷片，72金屬薄片，8塑料震動(dòng)盆體，81上邊沿，9墊圈，10磁片合體組件，11永磁鐵氧體，12導(dǎo)磁板，13球頂形振膜，14音圈。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述說(shuō)明。

如圖2、圖3所示，電聲轉(zhuǎn)換器包括由上至下依次設(shè)置的聲波發(fā)射體2、中間殼體5和外殼6，外殼內(nèi)有空腔61，聲波發(fā)射體2為上部開(kāi)口大于下部的喇叭狀結(jié)構(gòu)，上部開(kāi)口為正六面體狀，喇叭狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁形成的聲波發(fā)射角α在45-55°。聲波發(fā)射體為一塑料組件，發(fā)射角度以50°為最佳選擇，頭部正六面體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將有利于矩陣排列，以實(shí)現(xiàn)矩陣工作面無(wú)間隙吻合對(duì)接，使正向工作面的有效面積實(shí)現(xiàn)聲能量輸出的最大化。

揚(yáng)聲器1可以采用電磁式電聲轉(zhuǎn)換單元揚(yáng)聲器4或者懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器3。

如圖2-圖4所示，當(dāng)揚(yáng)聲器1采用懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器3時(shí)，懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器還包括磁片合體組件10，磁片合體組件10由壓電換能瓷片7和塑料震動(dòng)盆體8組成，塑料震動(dòng)盆體固定在壓電換能瓷片7上表面的中部位置，中間殼體5和外殼6貼合固定住塑料震動(dòng)盆體的上邊沿81，塑料震動(dòng)盆體及壓電換能瓷片設(shè)置在空腔61內(nèi)。

中間殼體5下表面設(shè)有第一凸起環(huán)51，外殼6的空腔61內(nèi)設(shè)有第二凸起環(huán)62，第一凸起環(huán)與第二凸起環(huán)壓合住震動(dòng)盆體的上邊沿81。塑料震動(dòng)盆體的上邊沿81與第二凸起環(huán)62之間設(shè)有墊圈9，墊圈9選用紙墊圈。壓電換能瓷片采用金屬薄片的兩面分別設(shè)有一個(gè)單層壓電陶瓷片的結(jié)構(gòu)。

采用上述的懸浮式壓電電聲轉(zhuǎn)換器3，壓電換能瓷片7為懸空設(shè)置在外殼的空腔內(nèi)，當(dāng)通電震動(dòng)時(shí)，振動(dòng)波同時(shí)傳遞到壓電換能瓷片7上方的塑料震動(dòng)盆體、空腔內(nèi)的空氣兩個(gè)地方，空腔內(nèi)的空氣對(duì)塑料震動(dòng)盆體也產(chǎn)生一個(gè)震動(dòng)波的推送作用，壓電換能瓷片本身對(duì)塑料震動(dòng)盆體進(jìn)行一個(gè)聲波傳送，在兩者公共作用下，產(chǎn)生的聲壓比傳統(tǒng)單一依靠壓電換能瓷片本身對(duì)塑料震動(dòng)盆體產(chǎn)生的聲壓更大。

利用壓電陶瓷片(即壓電換能瓷片)在交變電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的徑向伸縮效應(yīng)，帶動(dòng)貼粘于瓷片中心位置的塑料盆件(即塑料震動(dòng)盆體)產(chǎn)生振動(dòng)，推動(dòng)空氣密度的變化而形成聲波輸出，通過(guò)多方面試驗(yàn)和改進(jìn)，本單元體靈敏度聲壓等級(jí)可達(dá)115dB/M以上水平。在電聲轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，壓電換能瓷片和塑料振動(dòng)盆件是二個(gè)關(guān)鍵部件，壓電換能瓷片的結(jié)構(gòu)是將兩片單層壓電陶瓷片分別粘接在同一片金屬薄片的兩面，這一金屬膜片作為公共電極，而將兩陶瓷片的上下工作面并聯(lián)起來(lái)，作為另一電極，這樣在外電場(chǎng)作用下，上下兩瓷片徑向?qū)⒆鞣聪蜻\(yùn)動(dòng)，如上瓷片徑向延伸時(shí)，下瓷片將作徑向收縮，從而帶同公共電極的薄金屬片將向上變曲，而當(dāng)電場(chǎng)方向改變時(shí)，兩瓷片的徑向運(yùn)動(dòng)方向改變，因而帶動(dòng)薄金屬片將向下彎曲，因而在交變電場(chǎng)的作用下，作為公共電極的薄金屬片將跟隨電信號(hào)的變化而產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)，從而帶動(dòng)粘貼于瓷片中心位置的塑料盆體振動(dòng)，由于盆體為喇叭形狀，從而形成的聲波將產(chǎn)生進(jìn)一步的放大效應(yīng)，通過(guò)號(hào)角式聲波發(fā)射體傳輸出去，并使聲能量更聚集增強(qiáng)，由于號(hào)角聲波發(fā)射體的發(fā)射角為50°，因此聲功率的輸出將有良好的方向性。

壓電陶瓷片與塑料盆體的粘接必須牢固，在腔體的安裝中，塑料盆體的圓邊由殼體周邊壓緊，壓電陶瓷片處于懸浮狀態(tài)，一方面壓電片的振動(dòng)推動(dòng)塑料盆體的軸向振動(dòng)，另一方面懸浮狀態(tài)的壓電陶瓷片又將推動(dòng)腔體內(nèi)空氣的振動(dòng)，這樣二個(gè)合力的同向作用進(jìn)一步加強(qiáng)了塑料盆體的振幅，因此使電聲轉(zhuǎn)換效率有了進(jìn)一步的提高。

如圖5、圖6所示，當(dāng)揚(yáng)聲器1采用電磁式電聲轉(zhuǎn)換單元揚(yáng)聲器4時(shí)，其結(jié)構(gòu)還包括設(shè)于外殼6內(nèi)的永磁鐵氧體11、導(dǎo)磁板12、球頂形振膜13、音圈14，永磁鐵氧體11固定設(shè)置在外殼的空腔61中部，永磁鐵氧體11外周環(huán)設(shè)導(dǎo)磁板12，音圈14設(shè)于永磁鐵氧體11、導(dǎo)磁板12之間，球頂形振膜13固定設(shè)置在音圈14的上部。音圈采用杜拉鋁材料，其厚度為0.05～0.10mm。永磁鐵氧體11、導(dǎo)磁板12之前產(chǎn)生的磁場(chǎng)使得音圈14產(chǎn)生震動(dòng)，音圈14震動(dòng)帶動(dòng)球頂形振膜13振動(dòng)傳輸音波給聲波發(fā)射體2。

實(shí)施例2

如圖1或7所示，為了提高聲壓效果，產(chǎn)生警示或驅(qū)散人群的作用，采用若干個(gè)的實(shí)施例1中的電聲轉(zhuǎn)換器進(jìn)行矩陣式排列形成蜂窩狀高效揚(yáng)聲器矩陣，即一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器聲波發(fā)射體的上部開(kāi)口的正六面體的一個(gè)外邊沿21與另一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器聲波發(fā)射體的上部開(kāi)口的正六面體的另一個(gè)外邊沿22貼合。若干個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器矩陣式排列在PCB板上，若干個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器之間可以串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置，也可以為2個(gè)或2個(gè)以上的電聲轉(zhuǎn)換器串聯(lián)成一條支路，將若干條支路進(jìn)行并聯(lián)設(shè)置。聲波發(fā)射體的頭部正六面體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將有利于矩陣排列，以實(shí)現(xiàn)矩陣工作面無(wú)間隙吻合對(duì)接，使正向工作面的有效面積實(shí)現(xiàn)聲能量輸出的最大化。

如圖7所示，矩陣的一種結(jié)構(gòu)是，在(290mm×280)尺寸的PCB印制板上布局有36個(gè)電聲轉(zhuǎn)換單元，按照6+5/6+5/6+5/6共39個(gè)穴位縱向平行排列，中心預(yù)留三個(gè)穴位作輔助功能器件的接裝處，實(shí)際的單元為36個(gè)，這樣蜂窩狀矩陣排列的結(jié)構(gòu)，確保了預(yù)警裝置的高分貝聲壓輸出和良好的方向性。

揚(yáng)聲器矩陣的驅(qū)動(dòng)可以采用數(shù)字功放驅(qū)動(dòng)電路(也稱(chēng)D類(lèi)功率放大器)，它具有效率高、失真低和體積小的優(yōu)點(diǎn)，如選用TAS5630B專(zhuān)用數(shù)字音頻功放集成電路來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂窩狀高效揚(yáng)聲器矩陣。

以上為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路做出的變形及改進(jìn)，都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。