常州東村電子：淺談如何做好FindMy系列產(chǎn)品的聲壓效果

來源：發(fā)布時間：2025-09-15

近年來FindMy一類的追蹤定位防丟系列產(chǎn)品在蘋果AirTag的帶動下逐漸受到歐美西方國家消費者的青睞，因此國內(nèi)開發(fā)和生產(chǎn)此類產(chǎn)品的公司也日益增多。那么如何做好這類產(chǎn)品，以及影響這些產(chǎn)品的聲音高低因素又有哪些呢,我們憑借對該系列產(chǎn)品的了解程度，從聲壓的角度做一下簡單的歸納：

（一）目前市面上的產(chǎn)品除了AirTag是使用的喇叭以外其他幾乎所有的產(chǎn)品采用的都是壓電蜂鳴片或者電磁式蜂鳴器作為負載發(fā)聲：

那么采用壓電蜂鳴片與電磁式蜂鳴器作為發(fā)聲負載有什么區(qū)別呢？具體歸納如下：

1）采用壓電蜂鳴片作為發(fā)聲負載所需要的驅(qū)動電流很小，只有幾個Ma，功耗很低，對使用紐扣電池作為供電電源的產(chǎn)品待機時間的優(yōu)勢就明顯的顯現(xiàn)出來了。而采用電磁式蜂鳴器作為發(fā)聲負載驅(qū)動電流很大，幾十甚至100多Ma，功耗特別大，待機時間明顯短很多。紐扣電池根本就輸不了出來那么大的電流，瞬間電流會直接把電池給拉沒電。

2）壓電蜂鳴片的厚度薄，與外殼配合，可實現(xiàn)產(chǎn)品的輕、薄、微小型化等要求。

3）壓電蜂鳴片的高頻音色清脆、明亮、通透感和沖擊感更強。

壓電蜂鳴片的制造工藝是基于多層陶瓷高低溫共燒技術(shù)，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng),通過施加交變驅(qū)動信號，壓電陶瓷片產(chǎn)生伸展和收縮，帶動金屬片產(chǎn)生整體振動，從而推動空氣諧振發(fā)聲。

振動壓電蜂鳴片交變驅(qū)動信號

但是，采用壓電蜂鳴片作為發(fā)聲負載比較采用電磁式蜂鳴器來講在結(jié)構(gòu)設(shè)計上需要比較專業(yè)的知識，才能將發(fā)聲的效率比較大化（俗稱聲壓）。那么根據(jù)聲學(xué)知識來講對于壓電蜂鳴片影響聲壓的主要因素有以下幾個方面：

1）：發(fā)聲腔體的設(shè)計（包括開孔尺寸）、

2）：壓電蜂鳴片的自由諧振頻率、

3）：驅(qū)動信號頻率、

4）：驅(qū)動電壓

這四大要素等對聲壓的高低都有很大的影響，通俗的講就是將壓電蜂鳴片頻率和外殼的腔體頻率做到重合（達到諧振），發(fā)聲效率比較好；在驅(qū)動電壓相同的情況下，以諧振頻率驅(qū)動，聲壓比較大。前面三個要素達到要求以后，采用我們的多倍壓驅(qū)動芯片DC009等芯片來提高蜂鳴器的驅(qū)動電壓，驅(qū)動電壓越高，聲壓越大（有飽和值）。聲壓與壓電蜂鳴片的尺寸也有較大關(guān)系，尺寸越大，振動的幅度越大，聲壓也會越高。

（二）產(chǎn)品外殼發(fā)聲腔體結(jié)構(gòu)的設(shè)計：

因單獨的壓電陶瓷蜂鳴片與空氣的聲阻抗不匹配，所以無支撐的蜂鳴片，外加交變電壓驅(qū)動時，輸出聲壓只50db/10cm左右，根本無法滿足實際使用要求。所以必須給蜂鳴片匹配一個助聲腔，將壓電蜂鳴片的聲壓擴大（形成一個完整的發(fā)聲腔體）。

壓電助聲腔模型

蜂鳴器的諧振頻率f0，常用公式表示

其中C是壓電蜂鳴片的聲速，a1是發(fā)音孔的半徑，a2是助聲腔的內(nèi)部半徑，L2助聲腔的內(nèi)部深度，L1是助聲腔發(fā)音孔的壁厚，K為長度L1的修正量，常見有K=1.5 K=1.3 K=0.85 不同廠家給出數(shù)值有所不同

當(dāng)交變電壓的驅(qū)動頻率與發(fā)聲腔體（蜂鳴片+助聲腔）的諧振頻率一致時f0形成一個單峰值，此時的聲壓達到比較大，通?？梢赃_到80-120db/10cm。

外殼發(fā)聲腔體的設(shè)計對聲壓影響很大，發(fā)聲腔體設(shè)計的好壞對聲壓的影響可以有10-20db的差距，發(fā)聲腔體根據(jù)所選壓電蜂鳴片的大小設(shè)計的時候需要注意如下細節(jié)：

1）：在結(jié)構(gòu)允許的前提下壓電蜂鳴片與外殼內(nèi)壁預(yù)留的空間越高越好，一般建議非常小0.5mm以上，以保障一定的助聲腔體的體積。

2）：放置壓電片的臺階的寬度我們建議0.8-1.2mm之間，太寬會減小壓電片的振動空間，從而影響聲壓高低，而且臺階的界面要平整，不建議做圓弧以及倒角之類的，影響氣密性。

3）：如果有發(fā)聲孔的，一般建議發(fā)聲孔稍微開大一點，不能太小，直徑建議非常小0.8以上。（三）這里還要說一下關(guān)于和蜂鳴片接觸的彈片的細節(jié)問題：

彈片材料的選擇以及接觸時候的行程硬度這些細節(jié)問題對產(chǎn)品有很大的影響，首先在設(shè)計彈片時盡量不要太大，因為此類產(chǎn)品電流非常小，稍微有點接觸導(dǎo)電即可，材料盡量選擇彈性好，形狀設(shè)計方面盡可能考慮接觸面和壓力要小，避免影響蜂鳴片的自由振動幅度。另外在PCB設(shè)計時彈片盡量放在邊緣位置，不要放在蜂鳴片的中心。

（四）：各個因素頻率諧振的匹配：

軟件部分MCU輸出頻率與發(fā)聲腔體的頻率以及蜂鳴片的頻率匹配，外殼發(fā)聲腔體放置好壓電蜂鳴片以后蓋上后蓋是有一個整體的頻率，我們稱這個頻率為無源頻率，驅(qū)動芯片的頻率一定要與這個無源頻率是一致，這樣大家都在同一個振動頻率上會發(fā)聲諧振，這個諧振的頻率一定是三個頻率的峰值疊加，這個時候產(chǎn)品做出來聲壓才會是比較高的。