硬件|美国麻省理工学院研发薄膜扬声器 重量轻耗电量小( 二 )
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大多数薄膜扬声器都采用独立设计,因为薄膜必须自由弯曲才能发声,将它安装在一个物体表面会阻碍其震动,影响它产生声音的能力 。
高品质,低功耗
穹顶结构高度仅15微米,大约是人类头发直径的六分之一,振动时它们只上下偏振0.5微米,每个穹顶都是一个单独声音发生源,所以需要数千个穹顶结构一起振动,才能产生人类听到的声音 。
薄膜扬声器的另一个好处就是它的可调谐性——研究人员可以改变PET薄片小孔直径,从而控制穹顶结构大小,半径较大的穹顶结构产生更大声音,但是具有较低的共振频率,共振频率是设备操作最有效的频率,较低的共振频率会导致音频失真 。
研究人员完善薄膜扬声器设计之后,测试了几种不同穹顶尺寸和压电层厚度,从而达到最佳组合效果 。他们将薄膜扬声器安装在距离麦克风30厘米的墙壁上,测试其声压水平(以分贝为单位),当25伏特电流以1000赫兹(每秒1000次循环)通过该设备时,扬声器会产生66分贝的高质量声音,达到10千赫兹时,声压级将增加到86分贝,大约与城市交通的音量水平相同 。
该节能装置每平方米仅需电功率大约100毫瓦,相比之下,一个普通家用扬声器可能要消耗超过1瓦以上才能在相当距离产生类似的声压 。Jinchi Han解释称,因为小穹顶结构不停振动,而不是整个薄膜在振动,因此扬声器可以产生足够高的共振频率,有效地用于超声领域,例如:超声成像,超声成像使用非常高的频率声波产生图像,更高的频率会产生更高分辨率图像 。
该设备还可以使用超声波检测人在房间中的位置,就像蝙蝠回声定位一样,然后塑造声波来跟踪人体移动,布罗维西称,如果在薄膜振动穹顶结构覆盖一层反射表面,就可以用于创造未来派光显示技术 。如果将薄膜浸入液体中,振动膜可以提供一种新的搅拌化学物质方法,使该化学处理技术比大批量处理方法消耗更少能量 。
布罗维西指出,我们有能力通过激活可伸缩的物理表面来精确产生空气机械运动,该技术应用领域是无限的 。
美国哥伦比亚大学电气工程系主任扬尼斯·克米西斯(Ioannis Kymissis)称,我认为这是一种非常有创意的方法,使用光刻图案模板将胶片堆叠成拱形的策略非常独特,可能会在扬声器和麦克风中产生一系列新的应用 。
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