微音響的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種音響一一具體說是一種介于傳統(tǒng)音箱與耳機之間的新型音響系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]音響一般包括音箱型與耳機型一一音箱為“遠聲場”或“近聲場”聆聽，耳機為“超近聲場”聆聽。音響與耳朵距離小，則聲輻射效率高(聲波衰減小)，頻響范圍大/失真小，故耳機比音箱音質更好，而功率可以更小一一但容易導致對于聽覺系統(tǒng)健康的損害。
[0003]微型音響是近年來隨著“新媒體”移動終端(智能手機/平板電腦等)發(fā)展逐漸興起的一一雖然并不H1-Fi，卻以其小巧/時尚的外觀，便捷/靈活的功能深受消費者喜愛，其優(yōu)勢不在于音質/而在于體積但是相對于耳機，微型音響便攜性差；頻響范圍小，失真大。
[0004]隨著智能手機等新媒體的飛速發(fā)展一一耳機作為“移動式個人音響系統(tǒng)”，以其免提性/輕量級/便攜性等優(yōu)勢，更適于之一一作為主流“新媒體音響”，耳機更應該注重“健康性”。
[0005]一般耳機往往只注重H1-Fi性(聲學)/穩(wěn)定性(力學)/衛(wèi)生性(如耳塞式)/安全性一一一些耳機符合人體工程學原理，但只是注重舒適性，而并未將健康性放在首位一一耳機聆聽屬于“超近聲場”，故耳機設計應更注重健康性。
[0006]“緊箍咒效應”(the Hoop Effect)一一頭部/耳部等經絡豐富，傳統(tǒng)耳機(如頭戴式/入耳式等)易導致頭部/耳部等經絡氣血閉塞，如同“緊箍咒”，不符合中醫(yī)學原理(經絡閉塞則百病叢生)，同時也不符合生理/心理聲學原理一一 “緊箍咒效應”會導致聽覺疲勞以及一系列生/心理綜合癥狀，破壞前庭神經系統(tǒng)功能。畢竟，聽音樂是一件輕松的事情一一耳機不應是“枷鎖”，傳統(tǒng)耳機會使人產生一種壓迫感(耳朵主要為軟骨/軟組織，相對于頭部更容易產生經絡氣血閉塞)。應該從深層次發(fā)掘健康性一一而不僅僅在于防止高分貝聲壓級導致的聽覺疲勞/聽力下降。
[0007]“聽診器效應”(the Stethophone Effect)--封閉式耳機外耳道密閉，“空氣彈簧”勁度Sa丨一聲壓Pa丨一聲阻抗Za丨一聲導納Ya丨(與鼓膜的聲阻抗更匹配)，故其效率高/失真小一一耳機振膜通過外耳道空氣柱與鼓膜形成“耦合振動”(類似于聽診器)。
[0008]“魚與熊掌不可兼得” 一一一般耳機為了獲得高效率/低失真以及良好的低頻響應，都采用封閉式結構一一但對于鼓膜的刺激大，易導致聽覺疲勞/聽力損害。封閉式耳機雖然不會干擾他人，卻對使用者的健康/安全等產生了危害一一不但易導致聽覺疲勞，還會使人對外來警示聲無動于衷，而導致意外危險事故。
[0009]智能手機等“新媒體”的發(fā)展拓寬了耳機概念的外延一一從“公共場所的個人音響”到“全天候的個人音響” 一一不僅要考慮私密性，更要考慮健康性/安全性等。由于新媒體的全天候特性(往往24小時與使用者形影不離)，與其配合的個人音響不僅僅在公共場所使用，更多情況下不必考慮私密性(不會干擾他人)一一故可以采用開放式結構。一般耳機設計往往拘泥于私密性/H1-Fi性，因而限制了其應用范圍。
[0010]傳統(tǒng)封閉式耳機為“耳內封閉式聲場” (the Closed mode Sound field insideear)一一聲場主要集中于耳朵內部(外耳道)；前腔開放式耳機則為“耳內開放式聲場，，(the Open mode Sound field inside ear)。
[0011]“耳外開放式聲場”(the Open mode Sound field outside ear)--聲場擴展到耳朵外部空間，具有顯著的“雙耳效應耳廓效應”，無“頭中效應”，聲場更寬闊自然?！岸忾_放式聲場”設計不同于傳統(tǒng)開放式耳機，音響位于頭部周圍/耳朵附近，但不與耳朵接觸，與耳朵距離更大(一般在15-300mm)—一聽覺刺激小，不易導致聽覺疲勞，具有“健康性”。一般頸掛式/肩掛式耳機只是采用頸掛式/肩掛式裝置固定耳機，實際上還是耳塞式結構。由于與耳朵距離遠，相對于傳統(tǒng)耳機一一 “耳外開放式聲場”耳機聲輻射效率降低(聲波衰減大)，頻響范圍/低頻響應降低，靈敏度(聲壓)小，失真較大一一故不得不增加功率，以保證其音質與聆聽效果。一般制造商出于音質考慮，很少采用這種設計。
[0012]相對于音箱一一耳機線度小，全開放式耳機前/后腔都可透聲，中低頻聲波更容易發(fā)生“聲短路” 一一故一般耳機并不采用全開放式，而是采用半開放式?！奥暥搪贰辈坏珜е滦氏陆担矔绊懸糍|與音色(如結像力/解析度/層次感等方面)。
[0013]由于聲短路問題，一般揚聲器系統(tǒng)包括耳機都采用封閉式結構(相當于無限大障板)一一雖然避免了聲短路，但卻無法利用揚聲器背面的輻射聲能，電聲轉換效率低?！芭紭O輻射型”揚聲器一般只用于中高頻揚聲器系統(tǒng)，而無法用于全頻帶與低頻揚聲器系統(tǒng)。
[0014]無源輻射器一一實質上是“二階低通聲學濾波器”(一 12dB/oct，180° )，具有倒相作用。無源輻射器質量Mm相當于聲質量Ma，與音箱內部聲順Ca及其力順Cm構成“亥姆霍茲共鳴器”。以PR取代倒相管，可以避免倒相管的湍流問題；充分利用揚聲器背面的輻射聲能，且可避免聲短路，效率更高。由于一般無源輻射器質量大于倒相管空氣柱聲質量一一無源福射器音箱的fop (fop = 1/2 π V MaCa)比倒相箱的fop低(Ca相同)，而無源福射器比倒相管體積小，增加Ma可以減小Ca (fop —定)，則可以減小聲腔體積V—一故無源輻射器更適于微型音響與耳機，無源輻射器可用于開放式耳機以改善低頻響應。
[0015]一般低頻系統(tǒng)無論是倒相箱還是無源輻射器音箱，都只有一個共鳴頻率fop—一雖然可以改善低頻響應，利用揚聲器背面的輻射聲能，但聲輻射效率提升的帶寬很窄一一僅限于共鳴頻率fop附近。
[0016]耳機很少采用無源輻射器設計一一封閉式耳機(耳罩式/耳塞式)本身低頻響應好，一般無需再改善一一相對于音箱，耳機無論采用無源輻射器還是倒相管都更困難。
AKG采用無源福射器改善耳機的低頻響應--如US4158753 “Headphone of circumaural
design”/US4005278 “Headphone”所披露的。AKG半開放式耳機K240SEXTETT主振膜周圍有6個從動振膜(無源輻射器)。由于低頻無源輻射器結構過于復雜，且制造成本高昂一一AKG后來的產品如K241都取消了從動振膜，而只采用聲學摩擦阻尼器設計。
[0017]Wearable “可穿戴設備”已成為未來科技發(fā)展的新浪潮--如Google Project
Glass/Apple Iwatch等，但是由于體積等因素的限制，音頻是其“短板”，或者根本無音頻功會K。
[0018]從某種意義上，耳機就是最早的“Wearable設備”之一，但耳機不是健康音響因此有必要開發(fā)出一種具有健康性的可穿戴式音響。

【發(fā)明內容】

[0019]本實用新型目的在于提供一種“綠色健康音響”解決方案一一解決傳統(tǒng)耳機對于使用者健康的損害問題，避免其“緊箍咒效應”與“聽診器效應”;解決“耳外開放聲場式”耳機效率低/音質與低頻響應差等問題；解決偶極輻射型揚聲器的聲短路問題。
[0020]本實用新型的技術方案一一包括揚聲器系統(tǒng)與電子系統(tǒng)，兩者采用分體式或一體化結構；所述揚聲器系統(tǒng)采用“耳外開放式聲場”設計，音響出聲口軸心與耳屏頂端的距離為60-300mm;揚聲器正面加載一“聲聚能管”，所述“聲聚能管”采用反號筒或蝸殼式、多重套管式與“回”字形折疊結構中任一種類型；揚聲器背面與一聲腔耦合，聲腔殼壁具有至少一個導聲孔，所述導聲孔為通孔，位于聲腔殼背面或側面，孔徑Φ滿足下述要求:ΙΟΟμπι彡Φ彡300 μm，導聲孔數(shù)量η彡4個；所述電子系統(tǒng)包括DAC、功率放大器、鋰電池以及殼體。參照圖1。
[0021]“微音響”(Micro-acoustics)--—種全新的音響理念，定位于傳統(tǒng)音箱與耳機之間，比微型音響(Mini Acoustics)更小--可以作為“新媒體個人音響系統(tǒng)”，符合未來音響發(fā)展趨勢。
[0022]“微音響”采用“耳外開放式聲場”設計一一音響出聲口軸心(“聲聚能管”出聲口所在平面與其軸線交點)與耳屏頂端(外耳道入口)的距離為60-300_?！拔⒁繇憽迸c一般耳機的區(qū)別在于不接觸耳部一一超越了傳統(tǒng)耳機的概念，可以避免傳統(tǒng)耳機的“緊箍咒效應”，以及高分貝聲壓對聽力的損害。
[0023]福射阻抗Zr包括福射阻Rr與福射抗Xr (Zr = Rr+jXr)--福射阻(Rr)表示聲源向介質輻射聲能量的能力；輻射抗(Xr)代表“無功聲能”，儲存于近場中，而不輻射出去。一般認為，輻射抗(Xr)為“質量抗”(Xm)，即“附加輻射質量”(Mr)—一實際上，輻射抗還包括“彈性抗”(Xe)。“質量抗”相