ダブルSアクチュエータを搭載した,カンチレバー型隔膜型ピエゾエレクトリックMEMSスピーカーのSPLとTHDの改良
Qincheng Zheng1,2, Ke Cao1,2, Xudong Ma1,2,3
1School of Integrated Circuits and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing, China.
Microsystems & nanoengineering
|September 4, 2025
まとめ
この研究では,音圧レベル (SPL) と総調和歪み (THD) の制限を克服するために,ダブルSアクチュエータを使用する新しいピエゾ電気MEMSスピーカー設計を導入します. 革新的な設計により,特に高い周波数でのオーディオパフォーマンスは大幅に向上します.
科学分野:
- MEMS (マイクロ電気機械システム) テクノロジー
- ピエゾ電気材料と装置
- 音響と音響工学
背景:
- 振動式ダイアフラグマを備えたピエゾエレクトリックMEMSスピーカーでは,低周波性能が良好です.
- 既存の設計は,共鳴に近い高総和音歪み (THD) に苦しんでいます.
- 高周波音圧レベル (SPL) は,帯域幅の制限により,10 kHz以上で急速に低下します.
研究 の 目的:
- ピエゾ電気MEMSスピーカーのTHDと高周波SPLの制限に対処するために.
- 音質を改善し,これらのデバイスの利用可能な周波数範囲を拡張します.
- 耳内用の高精度ピエゾ電気MEMSスピーカーを開発する.
主な方法:
- 2.7μmの厚さのPZTフィルムを使用したピエゾ電気MEMSスピーカーの製造.
- 4セットのダブルSアクチュエータとカンチレバーのダイアフラグムの統合.
- 711-earシミュレータを使用した音響性能評価は,様々な電圧刺激 (1-3Vpp) によるものです.
主要な成果:
- ダブルSアクチュエータは21.3kHzの二次共振周波数で,高周波応答を拡張します.
- 平均SPLの上昇は,中高周波の範囲で23dBであった.
- 平均THDは80%減少し,THDは0. 6%以下で3.2 kHzから20 kHzに維持されました.
結論:
- ダブルSアクチュエータの設計は,ピエゾ電気MEMSスピーカーのSPLとTHDの両方のパフォーマンスを大幅に改善します.
- この進歩は音質を向上させ,MEMSオーディオデバイスの周波数範囲を拡大します.
- 開発された技術は,コンパクトなイン-イアアプリケーションで高精度オーディオのための経路を提供します.
