CN103444203B - 测量换能器位移 - Google Patents

Abstract

通过基于音圈和磁性结构之间的相对运动所导致的音圈组件和磁性结构之间的电容变化对电信号进行调制而对电声换能器的移动膜片的位移进行测量。经调制的电信号被解调以产生具有与该位移成比例的值的输出信号。

Description

测量换能器位移

技术领域

本公开内容涉及测量机电换能器的位移。

背景技术

测量机电换能器的位移允许反馈控制系统对机电换能器的位置做出反应。可以使用位移测量结果来得出诸如速度、加速度和觉克（jerk）之类的其它值。这些测量结果中的一个或多个可以被用于系统控制的反馈控制系统直接或间接地使用。

发明内容

总体上，在一些方面，对具有磁性结构和音圈组件的电声换能器中的移动膜片的位移进行测量，该音圈组件至少包括与磁性结构对准的音圈，该磁性结构或音圈组件之一耦合至该膜片，该测量通过基于音圈相对于杯体（cup）的运动所导致的音圈和杯体之间的电容变化对电信号进行调制以产生经调制的电信号，并且对经调制的电信号进行解调以产生具有与位移成比例的值的输出信号来进行。

实施方式可以包括以下的一个或多个。产生经调制的电信号可以包括在该音圈的第一输入端子施加具有高于该电声换能器的操作范围的频率的载波信号，利用该音圈组件相对于杯体的运动所导致的该换能器的音圈组件和磁性结构之间的电容变化对该载波信号的幅度进行调制。对经调制的电信号进行解调可以包括对经调制的电信号进行幅度解调以产生输出信号。对经调制的电信号进行幅度解调可以包括向经调制的电信号应用高通滤波器以产生高通滤波信号，向该高通滤波信号应用增益以产生电平调节信号，对该电平调节信号进行整流以产生整流信号，并且向该整流信号应用低通滤波器以产生输出信号。对经调制的电信号进行幅度解调可以包括将该经调制的电信号提供至被配置为执行幅度解调的数字信号处理器。可以防止该载波信号传播至该换能器的音频信号输入路径。该防止可以通过将该音圈的第一输入端子耦合至RF扼流圈变压器的第一线圈的第一端子，将该音圈的第二输入端子耦合至该RF扼流圈变压器的第二线圈的第一端子，将第一线圈的第二端子通过第一电容器耦合至接地端并且耦合至第一信号输入，以及将第二线圈的第二端子通过第二电容器耦合至接地端并且耦合至第二信号输入来实现。

产生该经调制的电信号可以包括将该换能器耦合至振荡器电路，利用该音圈相对于杯体的运动所导致的该换能器的音圈和杯体之间的电容变化对该振荡器电路的频率进行调制。对经调制的电信号进行解调可以包括对该经调制的电信号进行频率解调以产生输出信号。将换能器耦合至振荡器可以包括将该换能器电耦合至运算放大器，并且配置该运算放大器用于正反馈操作，其中该运算放大器的输出产生经调制的电信号。将换能器耦合至运算放大器可以包括将该换能器的音圈第一输入端子和杯体电耦合至RF变压器的初级线圈的相应第一和第二端子，并且将该RF变压器的次级线圈的端子耦合至该运算放大器。对经调制的电信号进行频率解调可以包括将该经调制的电信号应用于具有提供经解调的信号的输出的锁相环（PLL）集成电路的输入，其中该输出信号在该PLL集成电路的输出获得。对经调制的电信号进行频率解调可以包括将该经调制的电信号提供至被配置为执行频率解调的数字信号处理器。可以对该输出信号应用模数（A2D）转换以产生数字输出信号。

总体上，在一个方面，一种设备对具有磁性结构和音圈组件的电声换能器中的移动膜片的位移进行测量，该音圈组件至少包括与磁性结构对准的音圈，该磁性结构或音圈组件之一耦合至该膜片。该设备包括第一接口端子，其被配置为电耦合至该音圈的第一输入；第二接口端子，其被配置为电耦合至该磁性结构；第一电路，其被配置为至少耦合至第一输入端子并且可操作以基于音圈组件和磁性结构之间的相对运动所导致的音圈组件和磁性结构之间的电容变化而提供经调制的电信号。第二电路对经调制的电信号进行解调以产生具有与膜片的位移成比例的电压的输出信号。

实施方式可以包括以下的一个或多个。该第一电路可以包括频率发生器，其可操作以通过第一接口端子向音圈施加具有高于该电声换能器的操作范围的频率的载波信号，该音圈组件和磁性结构的相对运动所产生的该音圈组件和磁性结构之间的电容变化随着该载波信号通过该音圈和磁性结构之间的电容耦合传播至该磁性结构而对载波信号的幅度进行调制。该第二电路可以包括幅度解调器，其耦合至第二接口端子并且可操作以对从磁性结构所接收的经调制的电信号进行幅度解调。幅度解调器可以包括具有电耦合至第二接口端子的输入的高通滤波器，具有耦合至该高通滤波器的输出的输入的放大器，具有耦合至该放大器的输出的输入的整流器，以及具有耦合至该整流器的输出的输入的低通滤波器。

第一电路可以包括电耦合至该第一和第二接口端子的振荡器电路，该音圈组件和磁性结构之间的相对运动所导致的该音圈组件和磁性结构之间的电容变化对该振荡器电路的频率进行调制。该振荡器电路可以包括电耦合至第一和第二端子并且被配置为用于正反馈操作的运算放大器，该运算放大器的输出产生经调制的电信号。该第一电路还可以包括RF变压器，该第一和第二接口端子耦合至该RF变压器的初级线圈的相应第一和第二端子，并且该RF变压器的次级线圈的端子耦合至该运算放大器。该第二电路可以包括电耦合至第一电路的输出并且被配置为对从第一电路所接收的经调制的电信号进行频率解调的频率解调器。该频率解调器可以包括具有提供经解调的信号的输出的锁相环（PLL）集成电路。

音圈组件可以耦合至膜片，其中该磁性结构包括至少部分包围该音圈的杯体，并且第二接口端子电耦合至该杯体。该第二接口端子可以包括接合至该杯体的引线。该第二接口端子可以包括与该杯体相接触的电接触垫。该第二接口端子可以包括相邻该杯体定位并且通过电介质而与该杯体绝缘的板，该板从杯体和板之间的电容耦合产生信号。电介质可以是空气。模数转换器可以接收该第二电路的输出信号。

磁性结构可以耦合至膜片，其中该音圈组件包括音圈和芯。该磁性结构可以包括磁体和电枢，该磁体包括传导材料，其中经调制的电信号通过该音圈组件和磁体之间的电容变化而被调制。磁性结构可以包括磁体和电枢，该电枢包括传导材料，其中经调制的电信号通过该音圈组件和电枢之间的电容变化而被调制。

总体上，在一个方面，一种设备包括电声换能器，其包括移动膜片、磁性结构和音圈组件，该音圈组件至少包括与该磁性结构对准的音圈并且至少具有第一输入。该磁性结构和音圈组件之一耦合至该膜片。该设备还包括电耦合至该音圈的第一输入的第一接口端子，被配置为电耦合至该磁性结构的第二接口端子，以及耦合至该第一输入端子并且可操作以基于该音圈和磁性结构之间的相对运动所导致的该音圈和磁性结构之间的电容变化而生成经调制的电信号的第一电路。实施方式可以包括以下的一个或多个。第二电路可以对该经调制的电信号进行解调以产生具有与该膜片的位移成比例的电压的输出信号。第二电路可以耦合至第二接口端子。第一电路可以耦合至第二接口端子并且该第二电路可以耦合至第一电路的输出。输出端子可以提供经调制的电信号。

优势包括在不与移动结构进行接触或者以影响其行为的方式对其进行修改（例如，增加实质性移动质量）的情况下感测其位移，使得换能器的机械动态性能实质上不会被测量所改变。与离散传感器相比，直接从换能器测量位移可以允许在更宽的频率范围上进行测量并且利用更低的噪声进行测量。

其它特征和优势将从描述和权利要求中变得清楚。

附图说明

图1A示出了电声换能器的横截面平面图。

图1B示出了电声换能器的分解横截面平面图。

图2示出了电声换能器横截面等距视图。

图3A至3C示出了电声换能器的一部分的特写横截面图。

图4A示出了电声换能器的一部分的示意性截面图。

图5示出了调制和解调电路的框图。

图4B、6和7示出了示意性电路图。

图8示出了电声换能器的四分之三视图。

具体实施方式

一种机电换能器耦合至对该换能器的位移进行测量的电路。这样的电路在其中通过控制回路对针对换能器的扰动进行校正的反馈控制系统中会是有利的。作为参考，在图1A、1B和2中示出了电声换能器10。换能器10包括膜片12、可以自行支撑或者可以缠绕在线圈管或线筒（未示出）周围的音圈14、磁性组件16以及篮18。音圈14通过信号引线连接至外部电路（未示出），该信号引线20可以根据换能器的具体设计而通过各种路径离开换能器并且向音圈提供两个输入。在图1A和1B的示例中，引线松散地从音圈布线至换能器的边缘。在图2的示例中，引线以螺旋模式附接至膜片。

当对音圈14施加以电流时，其与磁性组件16的磁场交互作用以产生将音圈14和膜片12相对于磁性组件16和篮18进行移动而产生声辐射的力。在一些示例中，音圈14和磁性组件16的至少一部分是反转的，以使得磁性组件移动膜片而音圈则相对于篮保持静止。在所示出的特定类型的换能器中，膜片包括圆顶以及围绕物或悬架。在其它类型的换能器中，可以使用圆锥体来提供附加的辐射表面面积。

再次参考图1A-1B和图2，磁性组件16包括环形磁体24、杯体26和极片28（也称作顶板或币）。根据换能器的特定应用可以使用其它的电机结构几何形状。通过磁性组件的孔30允许在膜片背面压缩的空气从换能器背面排出。在一些换能器中，密封在顶板顶上的限位器（未示出）在物理上限制了膜片的运动范围。环38将膜片12的外围锚定至篮18。这里所示出的特定物理结构仅是用于图示，然而，以下所描述的本发明可以应用于所构造的任意类型的电声换能器。诸如篮18之类的对换能器的活动部分进行支撑但是其自身除了出现在该环境中之外并不对声音功能有所贡献的物理组件总体上被称作“壳体”。

为了促成对音圈14相对于该结构的静止部分的位移的测量，形成到杯体26的电连接。图2示出了形成该连接的三种可替换方法。在一个示例中，直接将引线22连接至杯体26。引线22可以被焊接、粘接、夹持或者以其它方式电和机械耦合至杯体。在另一示例中，接触垫32直接与杯体相接触或者通过互补接触垫34与之相接触。接触垫32进而通过引线（未示出）或者在存在电路板的情况下直接连接至电路板（未示出）而连接至外部电路装置，或者通过其它适当连接技术进行连接。在第三示例中，板36与杯体26相邻定位，通过小的气隙或电介质材料层与杯体间隔开来。杯体26和板36之间的电容耦合允许载不与杯体进行电流连接的情况下在杯体处提取信号，这允许对所期望信号进行无接触测量。如所示出的，板36可以覆盖杯体26的一部分，或者可以覆盖杯体的整个表面区域。与接触垫相同，该板可以通过任意适当的连接技术而耦合至外部电路装置。任意这些或类似的连接由于作为到音圈的连接20而可以总体上被称作接口端子。

音圈14和杯体26的侧壁之间存在电容。如图3A-3C所示，随着音圈14进出杯体26进行移动，被标记为h1、h2和h3的音圈与杯体壁对准的音圈的长度有所变化，并且因此表面面积的量以及在它们之间所产生的电容有所变化。在图3A中，具有高度h1的所对准的表面面积最小，并且因此电容最小，而在图3C中，它们处于其最大值。音圈是否如图3C所示与杯体完全对准将取决于特定换能器的构造或使用。测量电路基于使用以上所讨论的连接方法之一而感测的线圈到杯体电容的这一变化而确定膜片的位移。在一些示例中，音圈和极片28之间的电容是测量的一部分。

图4A示出了存在于音圈和周围部分之间的各种电容的示意图。音圈14被示为圆柱体的壳，其包围极片28和磁体24并且被杯体26的侧面所包围。在图4A中示出了若干电容：音圈外表面和杯体26侧面的内表面之间的电容C_o，音圈的底部边缘与杯体基底的上表面之间的电容C_b，音圈的内表面和极片28的外边缘表面之间的电容C_i。电容在横截面图的一侧示出，但是每个电容存在于音圈圆周的一些部分周围。在一些示例中，杯体和极片被划分为单独的传导部分，在在这样的情况下，可以在每个部分和音圈之间存在单独电容。在图4A中，杯体被示为两个部分，从而电容C_o和C_b均为两个单独电容。极片被示为一个部分，从而电极C_i是单个电极。如果划分的部分在耦合至外部电路装置之前被电连接，则电容能够合并并且在对系统进行建模时被视为单个电容。

在图4A中还在图的其它侧边示出了距离电容的各种尺寸。在音圈处于静止时音圈与杯体侧面相重叠的长度为h₀。音圈外表面的半径为r_co，而内表面的半径为r_ci。杯体侧面的内表面的半径为r_o，并且极片的外边缘的表面的半径为r_i。在音圈处于静止时音圈的底部边缘和杯体基底的上表面之间的空间为d₀。图中所示出的换能器是理想化的——在实际部件中，各种尺寸可能与所示出的并不一致。例如，在一些换能器中，与其它地方相比，杯体在极片附近与音圈更为接近以便集中磁场，从而ro沿着杯体壁的高度而变化。

图4B以电路图的形式示出了与图4A中相同的电容。电容C_o和C_b被示为可变电容器。随着杯体上下移动，电容C_o的表面积发生变化，电容C_b中的间隙也是如此，因此这些电容是可变化的。与之相反，只要音圈14到目前位置并未移动，则其下边缘高于极片的下表面之上，则在电容C_i中始终出现相同的表面面积（忽略音圈行进末端处的任意边缘效应），因此其被示为固定电容器。所有电容器都耦合在对应于音圈的节点14a，而电容C_o和C_b耦合在对应于杯体的节点26a，并且电容器C_i被示为耦合至对应于极片的节点28a。如果杯体被划分为多于一块，则将由相对应数量的可变电容器和节点的配对。音圈和杯体之间的总电容将取决于金属部分如何连接至外部电路装置。

如果极片电连接至杯体，则节点28a将耦合至节点26a，并且音圈和极片之间的电容将影响到在音圈和杯体之间所测量的电容。如果极片并未电耦合至杯体，则节点28a将保持浮动并且音圈和杯体之间的电容可以被忽略。如果杯体被划分为单独的部分但是它们被电耦合，则相对应的节点将相互耦合，并且有效电容将被合并。总体而言，（当节点26a和28a耦合时）在音圈和杯体之间所测量的电容将是：

C(h)＝C_o(h)+C_b(h)+C_i(1)其中h是音圈从其静止位置向下的位移。两个可变电容根据下式得到：

$C_o\left(h\right)={\mathrm{\ϵ\ϵ}}_0\frac{2\mathrm{\π}\left(\frac{r_{\mathrm{co}}+r_o}{2}\right)(h_0+h)}{r_o-r_{\mathrm{co}}}---\left(2\right)$

$C_b\left(h\right)={\mathrm{\ϵ\ϵ}}_0\frac{\left({{\mathrm{\πr}}_{\mathrm{co}}}^2\mathrm{\π}{r_{\mathrm{ci}}}^2\right)}{(d_0-h)}---\left(3\right)$

各种测量结果在图4A中进行了定义。为了在空气中使用，相对电容率或介电常数ε大约为1.00054（无单位）。在等式（2）中，通过将间隙的中点的圆周乘以重叠的长度而得出音圈和杯体侧面之间的重叠的可变面积。随着音圈下移，h增加，该面积和电容亦增加。随着音圈上衣，h减小，并且该面积和电容亦减小。由于等式2中除了h之外的每一项都是固定的，所以C_o(h)随h线性变化。在等式3中，通过从处于静止的间隙的长度g₀减去位移d而得出杯体基底和音圈底部边缘之间的可变间隙。随着音圈下移，d增加，该间隙减小，并且电容增加。随着音圈上移，h减小，该间隙增加，并且电容下降。C_b(h)并不与h成线性，但是明显小于C_o并且可以被忽略。例如，利用40mm换能器的测量并且假设部分之间的统一间隙宽度，则C_o(h)在大约5和8pF之间变化（其中音圈具有+/-0.75mm的行程），而C_b(h)具有处于大约0.04和0.08pF之间的值。在相同示例中，C_i具有大约2pF的固定值，但是其在极片并未电耦合至杯体的情况下也可以被忽略。如果极片被附接，则C_i将向总电容增加固定偏移量。

在图5所示的一般化示例中，测量电路100包括两个主要部分。第一电路块102使用换能器以基于音圈相对于杯体的运动而对信号104进行调制。第二电路块106对来自第一电路块的信号进行解调并且产生与膜片的位移成比例的输出信号108-。

在第一电路块102中，随着音圈110移动膜片，并且音圈和杯体112之间的电容变化，该电容被用作用于调制以产生调制信号104的源。调制可以是幅度调制（AM）、频率调制（FM）或者经由调制信号传输电容值的任意其它类型的调制。第二电路块106使用相对应类型的解调器（即，AM或FM解调器）对调制信号进行解调并且提取所传输的值。根据第一电路块对信号进行调制的实际方法，第二电路块所输出的提取信号可以直接表示电容，或者可以以允许通过后续处理和分析来确定音圈位移的其它一些方式来表示电容。以下对基于音圈和杯体之间的电容的两种类型的调制和解调进行描述。

在图6所示的一个示例中，电路200包括信号源202，其产生通过连接至其信号引线之一的接口端子而被输入至换能器206的音圈的高频载波信号204。信号源202可以是用于向音圈输入提供载波信号的任意适当频率发生器。该载波信号204优选地高于人类听觉范围，或者至少高于能够被换能器206可听地进行再现的范围，即高于换能器的操作范围。插入到音圈的载波信号通过电容耦合而被传输至杯体并且使用诸如图2的示例中所示出的引线22、接触垫32和34或电容板36之类的接口端子而被检测。在一些示例中，该连接仅是常规换能器为了允许基于音圈至杯体的电容而测量换能器位移所需的修改（在板36的情况下，可以不进行修改）。由于音圈的运动改变音圈和杯体之间的电容，所以其对载波信号的幅度直接进行调制，即如图6所示，其中是V_in进入音圈的电压而I_out是出自杯体的引线中的电流。对于正弦曲线输入电压而言，输出电流将简单地是通过C(h)进行缩放并且相移-90度的相同正弦曲线。

在杯体处所检测到的经幅度调制的信号208被布线通过高通滤波器210、增益元件212、整流器214和低通滤波器216。这些元件用作解调器218以对该信号进行解调，以使得从低通滤波器216所输出的信号220的电压与音圈至杯体电容直接成比例并且因此实质上随音圈相对于静止部分的位移而线性变化。在一些示例中，模拟输出信号220被提供至模数转换器222以提供输出信号220的数字表示形式224。

在图6的示例中，高通滤波器210将经调制的载波信号与漏入杯体的任意音频带信号分离开来。增益元件212随后将信号的增益调节至用于后续阶段的适当值，并且整流器214和低通滤波器216对该信号进行解调，从载波信号提取输出信号220。角频率、滤波器阶数和元件的增益将取决于所测量的特定值以及在给定应用中所使用的信号。可以替代所示出的电路218使用任意适当的隔离和解调电路，诸如适当编程的数字信号处理器。

用于由换能器24所再现的音频信号的任意适当源可以在输入端子232上提供。除了生成表示音圈位置的信号时所直接涉及的电路元件之外，一对旁通电容器226、228和共模扼流圈230用作低通滤波器以阻止高频载波信号28传播回音圈信号源。根据连接至输入端子232的音频信号的源，其它滤波信号可能是适宜的。

在如图7所示的另一个示例中，使用FM调制。在电路300中，不同于通过换能器302传送载波信号，使用音圈和杯体之间的电容作为可变电容器来控制振荡器电路314的频率。如以上所提到的，诸如40mm头戴式耳机驱动器之类的小型换能器的典型电容处于10pF的量级，随±1mm的正常音圈位移而变化±1pf。更小和更大的换能器将具有类似更小和更大的电容以及电容相对位移的关系。在电路300中，使用与图6中相同的针对换能器302的连接——第一接口端子将一条引线连接至音圈的输入，并且第二接口端子形成到杯体的连接。使用这些连接，换能器302经由一对缓冲电容器308而跨RF变压器306的初级线圈进行连接。

变压器306将增大换能器的电容值升高N²，这提高了电路针对音圈和杯体之间的电容变化的敏感度。在图7的示例中，变压器306具有16:1的匝数比N，这将敏感度提高了256X。匝数比可以被选择以给出从所要测量的电容获得有用信号所需的任何敏感度乘法器。变压器的次级线圈的输出310连接至运算放大器312的非反向输入，该运算放大器312在正反馈中被配置为形成LC振荡器电路块314，其以由音圈至杯体电容所控制的可变频率发生振荡，因此对音圈处于静止时由电容所确定的基础频率附近的电容变化进行频率调制。特别地，该振荡器频率将如下变化：

$F_o=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\πL}{N}^{2}C\left(h\right)}}---\left(4\right)$

其中L是RF变压器306的有效电感307并且C(h)是以上所描述的可变音圈至杯体电容。对于40mm的换能器而言，静止频率被测量为处于～1MHz，并且由于音圈位移的频率偏移为～±60kHz。该示例中的一种适当变压器是Coilcraft型号为PWB-16-AL的变压器，而运算放大器可以是NationalSemiconductor的LM8621，但是可以使用任意适当的组件。在一些示例中，电路的敏感度为使得并不需要变压器并且换能器可以直接耦合至运算放大器。在一些示例中，这样的直接连接将包括换能器和运算放大器之间的DC阻塞电容器。也可以替代LC振荡器电路314而使用其它适当的频率调制电路。

可以对来自振荡器电路314的频率调制（FM）信号316进行解调以找出音圈位移。在电路300的示例中，频率解调由诸如来自NXPSemiconductors的型号74HC4046的CMOSPLL集成电路318所提供。PLL318从振荡器电路314所输出的信号316提取调制频率并且在输出信号320中提供该调制频率的值。可以使用任意其它适当的FM解调电路装置，给出一些示例，包括数字信号处理器或适当编程的微处理器。

如果有必要，可以使用诸如查找表之类的附加信号处理或其它操作来对输出进行线性化。然而，对于电容在相对较大的基础电容周围的这样的小的电容变化而言，输出值的变化是近似线性的，并且能够被用作位移的直接近似。

输出320是模拟波形，其电压追踪所提到的音圈位置，但是可以使用附加的模数转换器（未示出）来提供如图6所示的数字输出。并未标记出用来控制该电路的各种其它电路元件、电压输入和接地端，但是包括了所示出的特定实施例中所使用的值。

已经描述了对由其运动所导致的换能器中的电容变化进行测量的两种方法。也可以使用其它方法，诸如对篮应用阻抗桥或应用DC偏压并且例如利用FET输入前置放大器来测量由于电容变化而流入和流出篮的电流。

机电换能器包括电声换能器（也被称作扬声器和麦克风）、线性或旋转电机以及电机械传感器。本公开内容总体上涉及引起或测量小幅且通常为振荡的移动的换能器，其中该换能器的移动部分在静止位置附近前后进行移动。例如，在扬声器中，被称作膜片的声辐射表面以及电机结构的一些部分前后移动，而电机结构的另一部分则保持静止。在诸如图1至3所示出的一些示例中，电机的移动部分是位于磁性结构附近的音圈。在其它示例中，音圈处于中空的磁性结构之中。

又在其它的示例中，音圈处于静止并且由磁体移动膜片，或者膜片是磁性响应的并且不需要额外的移动组件。在移动磁体换能器中，假设该磁体是传导性的或者安装在由传导材料所制成的载体中，可以以上文所描述的相同方式使用静态音圈和芯以及移动磁体之间的电容。这样的换能器的示例在图8中示出并且在通过引用结合于此的美国专利申请12/751352中有所描述。在图8的换能器400中，磁体402被固定在将磁体悬在音圈406（仅一侧可见）之间的杠杆臂404的一端中。该杠杆臂的另一末端令膜片408移动。磁体或固定该磁体的杠杆臂的一端可以由传导材料制成并且在以上所描述的电路中使用，其中静止音圈仍然连接至电路的一个端子。如果存在从传感器的静止部分到该杠杆臂的传导路径，则其它端子可以使用柔性引线连接至该杠杆臂，或者其可以连接至换能器的该部分。在非声音应用中，电磁线性电机包括移动电枢和静止定子。该枢和定子中的任一个可以包括磁体和其他线圈或者用于将电能转换为电枢运动的一些其它机制。

其它实施方式处于以下权利要求以及申请人可以被授予权利的其它权利要求的范围之内。

Claims (13)

1.一种用于对具有磁性结构和音圈组件的电声换能器中的移动膜片的位移进行测量的装置，所述音圈组件至少包括与所述磁性结构对准的音圈，所述磁性结构或者所述音圈组件之一耦合至所述膜片，所述装置包括：

第一接口端子，被配置为电耦合至所述音圈的第一输入；

第二接口端子，被配置为电耦合至所述磁性结构；

第一电路，被配置为至少耦合至所述第一输入端子并且可操作以基于由所述音圈组件和所述磁性结构之间的相对运动所导致的在所述音圈组件和所述磁性结构之间的电容变化来提供经调制的电信号，

其中所述第一电路包括：

频率发生器，可操作以通过所述第一接口端子向所述音圈施加具有高于所述电声换能器的操作范围的频率的载波信号；

由所述音圈组件和所述磁性结构的相对运动所导致的在所述音圈组件和所述磁性结构之间的电容变化随着所述载波信号通过所述音圈和所述磁性结构之间的电容耦合传播至所述磁性结构而对所述载波信号的幅度进行调制。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路进一步包括：

RF扼流圈变压器，其中

所述音圈的所述第一输入端子耦合至所述RF扼流圈变压器的第一线圈的第一端子，

所述音圈的第二输入端子耦合至所述RF扼流圈变压器的第二线圈的第一端子，

所述第一线圈的第二端子通过第一电容器耦合至接地端并且耦合至第一信号输入，并且

所述第二线圈的第二端子通过第二电容器耦合至接地端并且耦合至第二信号输入。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的装置，进一步包括第二电路，所述第二电路可操作以对所述经调制的电信号进行解调以产生具有与所述膜片的位移成比例的电压的输出信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二电路包括幅度解调器，所述幅度解调器耦合至所述第二接口端子并且可操作以对从所述磁性结构接收的所述经调制的电信号进行幅度解调。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述幅度解调器包括：

高通滤波器，具有电耦合至所述第二接口端子的输入；

放大器，具有耦合至所述高通滤波器的输出的输入；

整流器，具有耦合至所述放大器的输出的输入；以及

低通滤波器，具有耦合至所述整流器的输出的输入。

6.根据权利要求1-2，4-5中的任一项所述的装置，其中：

所述音圈组件耦合至所述膜片，

所述磁性结构包括至少部分地包围所述音圈的杯体，并且

所述第二接口端子被配置为电耦合至所述杯体。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二接口端子包括附接至所述杯体的引线。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二接口端子包括与所述杯体相接触的电接触垫。

9.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二接口端子包括相邻所述杯体定位并且通过电介质而与所述杯体绝缘的板，所述板从所述杯体和所述板之间的电容耦合产生信号。

10.根据权利要求1-2，4-5中的任一项所述的装置，其中所述磁性结构耦合至所述膜片，并且

所述音圈组件包括音圈和芯。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述磁性结构包括磁体和电枢，

所述磁体包括传导材料，并且

所述经调制的电信号通过所述音圈组件和所述磁体之间的电容变化而被调制。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述磁性结构包括磁体和电枢，

所述电枢包括传导材料，并且

所述经调制的电信号通过所述音圈组件和所述电枢之间的电容变化而被调制。

13.一种对具有磁性结构和音圈组件的电声换能器中的移动膜片的位移进行测量的方法，所述音圈组件至少包括与所述磁性结构对准的音圈，所述磁性结构或者所述音圈组件之一耦合至所述膜片，所述方法包括：

通过基于由所述音圈相对于所述磁性结构的运动而导致的在所述音圈和所述磁性结构之间的电容变化对电信号进行调制而产生经调制的电信号；以及

对所述经调制的电信号进行解调以产生具有与所述位移成比例的值的输出信号，

其中：

产生经调制的电信号包括向所述音圈的第一输入端子施加具有高于所述电声换能器的操作范围的频率的载波信号，使得由所述音圈组件相对于所述磁性结构的运动所导致的在所述换能器的所述音圈组件和所述磁性结构之间的电容变化对所述载波信号的幅度进行调制，以及

对所述经调制的电信号进行解调包括对所述经调制的电信号进行幅度解调以产生所述输出信号。