為了研究不同石墨烯發(fā)聲器結(jié)構(gòu)對熱聲效率的影響,建立了石墨烯發(fā)聲器的聲壓解析模型,對單層石墨烯發(fā)聲器、多層石墨烯發(fā)聲器以及鎳鉻基的泡沫石墨烯發(fā)聲器的發(fā)聲效率進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。首先,介紹了石墨烯發(fā)聲器的工作原理,建立了石墨烯發(fā)聲器的周期性溫度變化模型和聲壓解析模型。然后,實(shí)驗(yàn)研究了單層石墨烯發(fā)聲器、多層石墨烯發(fā)聲器以及鎳鉻基的泡沫石墨烯發(fā)聲器的熱聲效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在14～25kHz內(nèi),施加6V交流電,測距為6cm的條件下,單層、多層和泡沫石墨烯發(fā)聲器的最高SPL分別為35.19,20.36和33.42dB,SPL理論值最高約為37.45dB。具有較低電阻,較低比熱容,較高導(dǎo)熱率的石墨烯發(fā)聲器可以獲得較高的熱聲效率和聲壓。 

【文章來源】：光學(xué)精密工程. 2020,28(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

石墨烯發(fā)聲器示意圖

從公式（11）可以看出，聲壓與輸入功率以及（f3/2）成正比。假設(shè)石墨烯發(fā)聲器在基板兩側(cè)的熱傳導(dǎo)相等，并且檢測到的聲壓是理論聲壓的一半。實(shí)際上，基板的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)大于空氣的導(dǎo)熱率。在測量距離為6cm，石墨烯面積為4cm2的條件下，得到了石墨烯聲壓隨頻率、電壓變化的規(guī)律，如圖2所示。由圖2可以看出，隨著頻率、交流電壓的升高石墨烯的聲壓隨之升高，但隨著交流電壓的不斷增加，聲壓的增加幅度趨于飽和。由此說明聲壓隨電壓的增加有一定的極限，在實(shí)驗(yàn)中可以適當(dāng)選擇一定幅值的交流電，并非電壓越高越好。在測量距離為6cm、交流電壓為2V的條件下，得到的石墨烯聲壓與頻率、面積的關(guān)系如圖3所示。在其它仿真條件相同的情況下，石墨烯聲壓受石墨烯面積的變化影響所達(dá)到的最高幅值沒有交流電壓所影響的最高幅值大。這說明實(shí)際制作石墨烯發(fā)聲器時(shí)不用一昧追求石墨烯的有效面積，選擇適當(dāng)?shù)拿娣e即可，這也使得石墨烯發(fā)聲器的小型化更為有效。

在測量距離為6cm、交流電壓為2V的條件下，得到的石墨烯聲壓與頻率、面積的關(guān)系如圖3所示。在其它仿真條件相同的情況下，石墨烯聲壓受石墨烯面積的變化影響所達(dá)到的最高幅值沒有交流電壓所影響的最高幅值大。這說明實(shí)際制作石墨烯發(fā)聲器時(shí)不用一昧追求石墨烯的有效面積，選擇適當(dāng)?shù)拿娣e即可，這也使得石墨烯發(fā)聲器的小型化更為有效。3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3360699