[发明专利]电声变换器

说明书

本发明涉及电容式电声变换器，它具有一个基本上刚性的电极和一个成薄膜形状的柔性电极以及可能有的谐振器件，其中在电极中心区内，薄膜与刚性电极之间的距离要比在边缘区域内的距离小。

这样的变换器例如由WO82/00745A1公开了，其中刚性电极在靠近薄膜的那一侧成凸起形状，由此在薄膜和刚性电极之间获得了作用范围互不相同的距离。刚性电极只被几个钩子固定在绝缘壳体的上部区域内。在钩子之间，空气可以流入成型于固定薄膜后的间隙内，由此可以使麦克风的特性曲线且尤其是方向特性曲线适应于理想值。

另一种具有薄膜和刚性电极的变换器由US4,796,725A公开了。为了能够在超声波范围内工作，薄膜被套到凸电极上并且通过施加带重叠交流电压的直流电压而一方面将其刚好抬离电极，另一方面使其转入相应的高频振荡中。除了由此形成的振荡方式外，薄膜仍然保持与电极相同的距离或者它在中心具有比在薄膜总在此被张紧的边缘略大的间距。

一个结构完全不同的变换器被设计成水听器形式并且由SU1784111A3公开了这种变换器，其中能振荡的电极由圆顶型聚四氟乙烯薄板构成，薄板边缘在刚性电极外自由贴靠在壳体突起上，其顶点在一个螺帽盖上。通过转动，聚四氟乙烯圆顶薄板的高度因弹性变形而改变，从而可以使水听器的反射特性曲线适应于理想值。

本发明所研究的电容式变换器主要由一个刚性电极、一个与刚性电极间隔固定的柔性电极构成，在将变换器用作麦克风时，所述柔性电极被所出现的声波振荡，由此由两个电极形成的电容器的电容就改变了，这通过适当的转换和加强而使变换器更加完备。

此外，柔性电极可以由塑料构成并且涂覆有导电材料(或许是金)，根据电荷加载方式，刚性电极可以由导电的或绝缘的且带涂覆载流子或导电涂层或导电层的材料构成。接触可以通过许多种方式实现，而且这不是本发明的内容。

在这样的变换器中，或是施加外电压(真正的电容原理)，或是把载流子永久涂覆在其中一个电极上(驻极体原理)。可以通过改变电极间距和/或通过改变施加电压(在驻极体原理中，通过改变电荷)来影响变换器的灵敏度。另外，提高电压或刚性电极(在其静止位置上)将导致灵敏度的提高(在被用作麦克风时，它被定义为输出电压与声压之比)。

这样的变换器令人满意地工作并且与其中薄膜带线圈的电动态变换器相比而有许多优点，即由于形成柔性电极的薄膜质量很小，所以它们可以转换很高频的声波。

但是，这些变换器是有缺陷的，其中所述缺陷源于电压或灵敏度的局限性(在可加电荷的驻极体原理中)和遵守电极最小间距，这是因为所述电荷在电极间产生引力，尤其是当薄膜有较大偏移的时候，这可能导致薄膜如此近地靠近刚性电极，即引力超过弹性恢复力，以至薄膜通过一个较小的或较大的区域长期贴靠着刚性电极，由此当然完全不能预料到在其余区域内的震动情况并且不能限定且因而不能利用变换器特性曲线。

由于提高所加电压对变换器特性曲线有很好影响并因而提高了灵敏度或在变换器参数此外相同的情况下增强了输出信号，所以人们竭力谋求，和所加电压一起升高到就象它看起来怎样都是合理的，或者缩小平行电极之间距离，这当然造成明显比使用者所希望的更频繁地出现薄膜固定问题。

这样的变换器且尤其是驻极体麦克风的频率特性曲线受谐振器件及其边缘界限的极大影响。谐振器件平行于这两个电极并且普遍地由一个金属箔构成，所述金属箔明显比薄膜厚并且具有孔以便透过声音并同时施加影响。这个谐振器件被一个环固定在变换器膜盒(变换器壳体)中，所述环的高度同样影响变换器特性曲线。

在探索提高膜盒灵敏度的过程中，我们发现，可以通过以下措施明显提高灵敏度，即在常见的大致成圆形的电极中，使薄膜成锥形或截锥形地变形。这种设计方案出人意料地解决了上述问题。另外，刚性电极可以成平面状或弧形，薄膜可以弹性、部分弹性或塑性地变形。

在本发明的一个设计方案中，在刚性电极中心区内，可以是一体地形成了一个至少大致成圆形的突起，柔性电极就贴靠如粘贴在所述突起上。在驻极体麦克风的情况下，这个中心区最好没有载流子。

在本发明的另一个设计方案中，在谐振器件中心区内，可以是一体地形成了一个对准薄膜的且至少大致成圆形的突起。在这种情况下，薄膜粘附在突起上以确保它没有被吸引向刚性电极并且在反电荷影响下被粘附在那里。