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轻薄如纸的扬声器问世,将使物体表面成为低功耗高质量音频源
2022-05-13    来源:科技日报  浏览次数:
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美国麻省理工学院工程师开发了一种纸一样薄的扬声器,可将任何表面变成有源音频源。研究论文日前发表在《IEEE工业电子学会刊》上。


这种薄膜扬声器使用传统扬声器所需能量的一小部分,产生失真最小的声音。研究团队演示的手掌大小的扬声器重量约为一枚硬币,无论薄膜黏合到什么表面,都可产生高质量的声音。


为了实现这些特性,研究人员开创了一种看似简单的制造技术,该技术只需要三个基本步骤,并且可按比例放大以生产足以覆盖汽车内部或房间的超薄扬声器。


使用这种方式,薄膜扬声器可在嘈杂的环境(例如飞机驾驶舱)中通过产生相同幅度但相反相位的声音来提供主动降噪。这种灵活的设备还可用于沉浸式娱乐,在剧院或主题公园游乐设施中提供3D音频。由于它重量轻且运行所需的电量非常少,因此该设备非常适合在电池寿命有限的智能设备上的应用。


新扬声器通过使用成形压电材料薄膜来简化扬声器设计,当电压施加在其上时,该薄膜会移动,从而振动其上方的空气并产生声音。大多数薄膜扬声器设计为独立式,因为薄膜必须自由弯曲才能产生声音。但如果将这些扬声器安装在一些表面上,可能会阻碍振动并妨碍它们产生声音的能力。


为了克服这个问题,研究团队重新考虑了薄膜扬声器的设计。新设计不是让整个材料振动,而是依靠一层薄薄的压电材料上的微小圆顶,每个圆顶都单独振动。这些圆顶,每个只有几根头发的宽度,被薄膜顶部和底部的间隔层包围,保护它们免受安装表面的影响,同时仍然使它们能够自由振动。相同的间隔层可保护圆顶在日常操作过程中免受磨损和冲击,从而提高扬声器的耐用性。


这种节能设备每平方米扬声器面积只需要大约100毫瓦的功率。相比之下,一个普通的家庭扬声器可能会消耗超过1瓦的功率才能在相当的距离上产生相似的声压。


该设备还可使用超声波检测人在房间中的站立位置,就像蝙蝠使用回声定位一样,然后在人移动时塑造声波以跟随人。