具有閉孔泡沫主體的麥克風(fēng)的制作方法
【專利說明】具有閉孔泡沬主體的麥克風(fēng)
[0001]本發(fā)明涉及一種麥克風(fēng)，其具有換能器和位于換能器與用于接收聲音的區(qū)域之間的閉孔泡沫主體。
【背景技術(shù)】
[0002]麥克風(fēng)通常用于從聲源收集聲音壓力變化。麥克風(fēng)通常具有收集聲音的換能器，然后所述聲音被發(fā)送至另一設(shè)備，諸如放大器或發(fā)射器一一參見例如美國專利3，403，234。換能器常被聲音傳輸介質(zhì)(STM)圍繞。該STM表不麥克風(fēng)與周圍聲學(xué)環(huán)境的結(jié)合部。例如來自講話的聲音壓力變化必須轉(zhuǎn)化STM以致動麥克風(fēng)換能器。典型的STM包括開孔泡沫材料和薄隔膜——參見例如McCormick等人的美國專利5，808，243。這些部件居于換能器與聲源之間。所述泡沫提供機械和風(fēng)抖振防護，而隔膜提供對水或顆粒侵入的抵抗。薄隔膜可以呈聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料薄膜或類似材料，諸如，聲學(xué)聚四氟乙烯(PTFE)隔膜的形式，所述材料對聲音透明但對水封閉。然而，在麥克風(fēng)系統(tǒng)中這些薄隔膜表現(xiàn)出潛在弱點。因為是既薄且又多孔的，所以它們可能在機械上和物理上受到損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種麥克風(fēng)，其包括換能器和定位在換能器與用于接收環(huán)境聲音的區(qū)域之間的閉孔泡沫主體。本發(fā)明與已知麥克風(fēng)的不同在于本發(fā)明的麥克風(fēng)使用閉孔泡沫作為STM。如上所述，常規(guī)麥克風(fēng)產(chǎn)品通常使用開孔泡沫材料來保護換能器。本發(fā)明涉及這樣的發(fā)現(xiàn):閉孔泡沫可有效保護換能器而從聲源至換能器沒有聲音傳輸損耗。當(dāng)根據(jù)下述插入損耗測試方法測量時，本發(fā)明可允許在300Hz至3400Hz頻帶中不大于10dB/mm的插入損耗。本發(fā)明也允許構(gòu)造一種麥克風(fēng)，其不需要聲學(xué)PTFE隔膜來保護換能器免于暴露于周圍環(huán)境中的因素。因此，該麥克風(fēng)可被保護而沒有實質(zhì)聲音傳輸損耗，同時相比于常規(guī)產(chǎn)品使用更少部件?？色@得獲得良好的語音傳輸、風(fēng)抖振緩解以及環(huán)境防護，而不需要隔膜來提供顆粒防護以及水防護。
[0004]術(shù)語表
[0005]下面陳述的術(shù)語將具有如下限定的含義:
[0006]“閉孔”意為存在一系列離散的凹坑或孔，所述凹坑或孔每個被固體材料圍繞；
[0007]“包圍”意為從聲音可到達(dá)被圍繞物體的所有方向和路徑圍繞換能器；
[0008]“泡沫”意為在固體介質(zhì)中具有氣體凹坑的物質(zhì)；
[0009]“插入損耗”意為在具有和沒有在傳輸線中測試的設(shè)備的情況下以分貝(dB)計的信號級之間的差值；
[0010]“麥克風(fēng)”意為這樣的設(shè)備，其具有用于在第一位置接收聲音形式的能量的輸入端并且轉(zhuǎn)變聲音為通過設(shè)備上輸出端傳輸至第二位置的另一信號；以及
[0011 ] “換能器”意為這樣的設(shè)備，其轉(zhuǎn)變聲學(xué)聲音為電信號和/或光信號。
【附圖說明】
[0012]圖1根據(jù)本發(fā)明以拆分形式示出麥克風(fēng)10;
[0013]圖2根據(jù)本發(fā)明以組裝狀況示出麥克風(fēng)10;
[0014]圖3根據(jù)本發(fā)明示出連接至吊桿34的麥克風(fēng)10;以及
[0015]圖4是可以連同本發(fā)明使用的閉孔泡沫材料50的橫截面。
【具體實施方式】
[0016]在實踐本發(fā)明中，提供一種麥克風(fēng)，其包括換能器和定位在換能器與用于接收環(huán)境聲音的開口之間的閉孔泡沫材料。提供如此定位的閉孔泡沫材料使得換能器能夠在不使用隔膜并且具有良好聲音傳輸?shù)那闆r下被保護。
[0017]圖1示出作為組裝體的麥克風(fēng)10，所述組裝體包括換能器12、換能器支撐殼14和換能器支撐殼16、閉孔泡沫、聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20以及外容納主體部件22和外容納主體部件24。外容納部件22和外容納部件24包括區(qū)域或開口 25，聲音可穿過所述區(qū)域或開口以到達(dá)換能器12。聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20位于換能器12與外容納部件22和外容納部件24中的開口 25之間。提供電引線26以將輸出信號從換能器12遞送至接收設(shè)備。電引線26被容納在導(dǎo)管28中，電線29穿過該導(dǎo)管。電線29包括附接于換能器12的導(dǎo)電元件30。導(dǎo)管28具有套筒32以容納電線30穿過其的通道。導(dǎo)管28可以呈支撐麥克風(fēng)10的吊桿臂34的形式。雖然電引線26和電線30被示出用于將輸出信號遞送至接收設(shè)備，但麥克風(fēng)10可具有替代它們的用于將輸出信號發(fā)送至接收設(shè)備的無線發(fā)射器。
[0018]圖2示出處于組裝狀態(tài)的麥克風(fēng)10的頭部，其中外容納主體部件22和外容納主體部件24接合在一起以形成外殼35。這些部件22和部件24與環(huán)形殼14和環(huán)形殼16—起支撐聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20以及換能器12。換能器12還由支撐殼14和支撐殼16支撐。從外部源移動的聲音在到達(dá)換能器12之前必須穿過聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20。聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20包括閉孔泡沫材料36，該閉孔泡沫材料定位于換能器12與用于接收環(huán)境聲音的區(qū)域37之間。聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20位于換能器12的相對側(cè)上，相對于外容納主體部件22和外容納主體部件24中的開口 25軸向地居中。閉孔泡沫材料36可以從聲波可到達(dá)換能器12的全部方向圍繞換能器12。聲波在換能器12處轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)由電線29中的導(dǎo)電元件30傳輸至另一設(shè)備的電信號。換能器12可具有與之相聯(lián)以從周圍環(huán)境接收聲音壓力變化的振動膜。所產(chǎn)生的輸出信號對應(yīng)于且響應(yīng)于振動膜的運動。因此換能器從周圍環(huán)境接收聲音并且供應(yīng)信號(不一定是相同類型)至第二組件。聲音傳輸元件18和聲音傳輸元件20保護換能器12免受風(fēng)引起的噪聲和存在于周圍環(huán)境中的物理因素諸如水分及水基液滴的影響。換能器12包括有助于在麥克風(fēng)外殼35中保持換能器12適當(dāng)對齊的環(huán)形圈38。外殼35以蛤殼構(gòu)造制作，具有容納在外殼35中的內(nèi)部元件，諸如換能器12以及第一聲音傳輸元件18和第二聲音傳輸元件20。在泡沫18、泡沫20與換能器12之間的空間創(chuàng)造聲學(xué)腔體39。該腔體尺寸可針對信號級或風(fēng)抖振影響而優(yōu)化。該腔體通常占據(jù)約0.05立方厘米(cm3)至500立方厘米的體積。換能器與閉孔泡沫之間的距離可借助用于實際極響應(yīng)的換能器的內(nèi)部聲音延遲來調(diào)諧。閉孔泡沫通常與換能器相隔約0.5mm至50mm。可選擇外殼尺寸、聲學(xué)腔體和閉孔泡沫以達(dá)到所需信號級和極響應(yīng)。
[0019]圖3示出麥克風(fēng)10的麥克風(fēng)頭部40可放置成與吊桿臂34接合。吊桿臂34可進(jìn)一步放置成與可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件42接合，所述可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件使得使用者能夠?qū)Ⅺ溈孙L(fēng)頭部40放置在相對于聲源的所期望位置。吊桿臂34可諸如以鵝頸臂手動變形，或該吊桿臂可被限制或預(yù)設(shè)計成具有匹配麥克風(fēng)10預(yù)期用途的線性或彎曲的構(gòu)造。麥克風(fēng)10也可具有電接頭44，該電接頭包括使得麥克風(fēng)10能夠插入至對應(yīng)凹形構(gòu)件中的正極和負(fù)極導(dǎo)電元件，然后所述對應(yīng)凹形構(gòu)件將聲音傳輸至終端設(shè)備，所述終端設(shè)備諸如外部揚聲器、耳機、通信頭戴式耳機等。
[0020]圖4示出可在本發(fā)明的麥克風(fēng)中使用的閉孔泡沫材料50的示例。閉孔泡沫材料50包括一系列離散空隙或孔52，該離散空隙或孔每個完全被蜂窩狀壁54圍繞的。相比之下，開孔泡沫材料會具有在蜂窩狀壁或局部壁之間彼此連接的氣體凹坑或空隙。本發(fā)明中的孔52可具有約0.1立方毫米(mm3)至I立方毫米，更典型地約0.3mm3至0.7mm3的平均尺寸。閉孔泡沫材料的密度可以是約15千克每立方米(!113)(1^/1]13)至50千克每立方米，更典型地201^/1]13至40kg/m3。泡沫密度可根據(jù)ASTM D3575-91測量。閉孔泡沫的厚度可以是約Imm至1mm厚，更普遍地為約1.5mm至5mm厚。可在本發(fā)明的閉孔泡沫中使用的材料包括聚合物，諸如乙稀-乙酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物(EDPM)、聚乙烯和聚氯乙烯(PVC)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)EVA是用于在本發(fā)明的麥克風(fēng)的閉孔泡沫中使用的特別適合材料?？缮藤彨@得的可適用于本發(fā)明中的閉孔泡沫的示例包括EVAS0TE?交聯(lián)乙酸乙烯酯(VA)共聚物泡沫。該交聯(lián)泡沫可使用純氮氣體作為發(fā)泡劑來制造。該泡沫可以呈矩形或圓形薄板的形式，所述薄板在全部表面上特別是外主表面上具有經(jīng)處理的表皮。所期望地選擇的材料使得所述泡沫能夠通過下面陳述的環(huán)境測試方法測試。當(dāng)根據(jù)下面陳述的插入損耗測試方法測量時，在本發(fā)明中使用的閉孔泡沫表現(xiàn)出在300赫茲(Hz)至3400赫茲頻帶中不大于10分貝每毫米(dB/mm)的聲音插入損耗;更典型地閉孔泡沫表現(xiàn)出在300Hz至3400Hz頻率中不大于6dB/mm的插入損耗;更加典型地閉孔泡沫在300Hz至3400Hz頻帶中表現(xiàn)不大于3dB/mm的聲音插入損耗。通過選取具有所述密度、孔尺寸、厚度的閉孔泡沫材料