【科普】声音元件及选择村田SMD型压电蜂鸣器的6个理由
压电声音元件，一般称为压电蜂鸣器，是用于产生警报、电子声音的产品，扮演设备向人传递信号的角色，被广泛用于家电、消费类产品等民生用设备以及汽车、工业设备。
压电蜂鸣器的发声机制是什么呢？如何选择声音元件？这里为你一一介绍 ！
认识“声音”
声音就是空气的振动，例如报警器、火灾警报器、闹钟等空气振动（音源）引起气压变化（声波），传递到耳朵，引起鼓膜振动，从而作为声音被人所识别。
传递声音振动时产生的空气压力称为声压。声压有密有疏，这种变化在1秒钟内重复的次数成为频率。
通常说的声音响度就是声压级，而音高就是指频率。
一般将人能听到的最小限度的声音响度作为0dB(20μPa），是声压的基准。村田的声音元件大概在70～90dB（10cm处）。
但是，如果离声源距离较远，声音也会变小。所以，要产品满足一定的声压规定，需确定与声源的距离和需要的声压。
人耳能听到“声音”的频带（可听频率范围），一般是“20Hz～20,000Hz”。其中，“2kHz～4kHz”区域的声音能最有效的被听到，所以声音元件使用“2kHz～4kHz”的情况较多。
声音元件的种类
人们可能已经意识不到，其实常使用的声音元件中很多是机械式的，也就是对声源施加机械冲击而产生声音的方式，比如自行车车铃等；电子式声音元件，则是通过施加电压、电流等电气信号使声源产生振动的方式。
而压电声音元件，因为具有耗电小，驱动容易，结构简单可靠，重量轻而且容易薄型化，在现代人们生活和工作的各种设备仪器中得到越来越广泛地使用。
压电声音元件结构和原理
压电声音元件一定需要放入压电振动板。这是由已形成电极的压电陶瓷与黄铜、镍等金属板粘合而成的简单构造。
向压电振动板施加电压（下图），压电陶瓷会拉升，但粘合的金属板不会伸缩而是弯曲(a)。施以反向电压，就会向相反方向弯曲(b)。
输入电压方向相互变化的信号，就会反复出现(a)和(b)的交替状态，产生声波(c)。
压电声音元件通常都有外壳（下图），其作用不仅是保护，主要是因为外壳的共鸣效果，能让元件发出较大的声音。
基于共鸣效果，当振动板共振频率fo与外壳内的共鸣频率fcav接近的话，声压可以增大10～20dB（下图）。
- fo（共振频率），振动板最有效的振动频率。
- fcav（共鸣频率）， 外壳内的共鸣频率是由外壳尺寸、发声孔的尺寸所决定的。
压电声音元件的驱动电路有他励振式电路与自励振式电路。
他励振式电路
微型计算机的普及使得他励振式成为主流（上图）。其中IC等外部信号输入，驱动出声。发声频率是外部信号源频率。
自励振式电路
自励振式是元件与晶体管、电阻共同构成振荡电路，施加直流电压引发振动并出声。此时，发声频率是振动板共振频率。比如，村田的PKB系列就是内置晶体管、电阻。
压电声音元件种类细分
村田声音元件(蜂鸣器)阵容
- 压电振动板 -
电端子与黄铜、镍等金属板粘合而成。使用方法有以下2种，相对的电极形状也会有差异。
- 他励振型（依据外部信号振动发出声音）→ 整体电极
- 自励振型（施加一定的电压后自体产生振动发出声音）→ 分割电极（有反馈电极）
- 压电扩音器 -
压电振动板与塑料外壳（共鸣器）相结合。有他励振型与自励振型2种。
- 压电蜂鸣器 -
压电蜂鸣器的塑料外壳中内置振荡电路。只要施加直流电源（例如干电池）就能发出声音。
选择村田SMD扩音器的6个理由
新设计的设备仪器中，SMD表面贴装型声音元件得到越来越广泛地应用。而村田的SMD压电蜂鸣器在业内备受好评，其中有六大原因。
小型·薄型
与本公司的插脚型产品相比，村田SMD型压电蜂鸣器的厚度约薄70%，非常适合于在小型可穿戴的医疗设备中使用。
低消耗电流
低功耗令电池持久耐用。一般的电磁蜂鸣器大约需要20毫安的电流，而压电蜂鸣器的电流消耗大概在0.3至0.5毫安。
高音压（大音量）
村田的SMD压电蜂鸣器虽然体积小巧，却性能卓越，能实现业界超大级的音量。而且无须繁琐的音响设计，只需要安装在器械上就能发出足够大的声响。比如PKMCS1818E20A0-R1，能实现100dB(Typ, @2kHz、+12Vo-p方形波、10cm)。
简单组装
村田的SMD型蜂鸣器都是最终成品，不需要复杂的振动板/外壳设计。在组装工艺中使用表面贴装型器件可以省去波峰焊工艺。
回流焊前后特性变化小
如上图所示，热负载产生的音压降低效应极低，可放心进行组装和使用。
高可靠、 安全放心
运用至今为止积累的设计制造技术，村田的SMD压电蜂鸣器满足严格的可靠性条件，产品已在医疗领域内得到众多客户的广泛使用。
而村田车用级SMD声音元件/蜂鸣器，能够保证严格的可靠性条件(相当于AEC-Q200)，应用范围包括 ETC，电动滑门，行驶记录仪，RKE应答，以及系安全带、指示灯灭、倒车档、停车辅助、车道保持、各种报警/键触摸等声音提示。
如您希望了解更多有关车用级蜂鸣器可靠性的详细试验条件及结果，请联系当地村田工程师或销售人员。
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关于村田
株式会社村田制作所是一家进行基于陶瓷的无源电子元件与解决方案、通信模块和电源模块之设计、制造与销售的全球领先企业。村田致力于开发先进的电子材料以及领先的多功能和高密度模块。公司的员工和制造基地遍布世界各地。
