CN103929703B - 体传导麦克风 - Google Patents

Abstract

公开了一种体传导麦克风,包括压电电容、与所述压电电容连接的定频调幅电路以及与所述定频调幅电路电连接的检波电路；藉由所述压电电容接触人体特定部位，并随同当人体发声导致所述人体特定部位的振动而发生电容值改变，所述定频调幅电路产生随同所述压电电容的电容值变化的音频载波，所述载波经过所述检波电路后转换成音频信号向外输出。本发明体传导麦克风能有效解决传统空气传播式麦克风无法抗噪、磁动线圈式骨传导磁动式麦克风体积无法小型化以及小尺寸压电陶瓷片压电效应频响差导致声音严重失真的问题。

Description

体传导麦克风

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种体传导麦克风。

背景技术

目前的麦克风主要由如下三种：

第一种：传统的靠空气传播声音的驻极体麦克风，该种产品在传播声音时会连带外部的其他声音一起传送出去，所以无法抗噪。

第二种: 麦克风为磁动线圈式骨传导麦克风；该麦克风因为靠人体振动活动磁体而使内部线圈产生可变的电流而产生电信号，这样就使麦克风无法做到小型化，导致无法适用在目前日益小型化的电子产品中；同时该种麦克风还要检测到人体有明显发声振动的部位才能推动活动磁体所以主要应用在喉骨部位。

第三种：是直接靠压电陶瓷的压电效应使振动产生电信号的压电式骨传导麦克风；目前的压电片要直径20mm及以上尺寸的，它的频率响应才能达到人体发声频率1K-5KHZ间,如果使用小尺寸的压电片会导致声音严重失真。

发明内容

本发明的多个方面提供一种体传导麦克风，能有效解决传统空气传播式麦克风无法抗噪、磁动线圈式骨传导磁动式麦克风体积无法小型化以及小尺寸压电陶瓷片压电效应频响差导致声音严重失真的问题。

本发明提供了一种体传导麦克风，包括压电电容、与所述压电电容电连接的定频调幅电路以及与所述定频调幅电路电连接的检波电路；藉由所述压电电容接触人体特定部位，并随同当人体发声导致所述人体特定部位的振动而发生电容值改变，所述定频调幅电路产生随同所述压电电容的电容值变化的带音频载波，所述载波经过所述检波电路后转换成音频信号向外输出。

作为上述方案的改进，所述定频调幅电路和检波电路的功能可分别由独立的定频调幅电路芯片和检波电路芯片实现。

作为上述方案的改进，所述定频调幅电路和检波电路的功能由一个定频调幅检波IC共同实现。 

作为上述方案的改进，当所述压电电容没有感应到人体特定部位振动时的电容值为500PF，此时所述定频调幅检波IC内部的所述定频调幅电路对应输出的是等幅4.3MHz的频率，而所述检波电路因无调幅信号而无音频信号输出；当所述压电电容感应到人体特定部位有1KHz的轻微振动时，电容值变为5.6NF，此时所述定频调幅电路输出一个有1KHz的载波调幅信号，而所述检波电路将这个1KHz的载波调幅信号解调出无失真的音频信号输出；依此同类随着人体特定部位振动出不同频率的音频时，所述压电电容的电容值相应变化，而所述定频调幅检波IC对应输出无失真的不同频率的音频信号；当人体发声导致所述人体特定部位产生的振动频率在100Hz-5KHz变化时，所述压电电容的电容值在560PF-28NF间变化。

作为上述方案的改进，所述人体特定部位包括人体耳朵内部或者头部接触骨头的部位。

作为上述方案的改进，所述压电电容为压电电容片，所述定频调幅检波IC加一些外围阻容元件集成在一个PCBA内。

作为上述方案的改进，所述压电电容片通过导线焊接到所述PCBA上，且所述压电电容片和所述PCBA之间设有一海绵片。

作为上述方案的改进，所述PCBA上还设有引线以将所述定频调幅检波IC解调出来的音频信号引到外部音频设备。

作为上述方案的改进，所述压电电容片、PCBA和海绵片均为圆片状，使所述体传导麦克风的体积为：

V=π* (D/2)²*H 

其中，V为所述体传导麦克风的体积；D为所述体传导麦克风的直径，优选为6.5mm；H为所述体传导麦克风的厚度，优选为2.1mm。

作为上述方案的改进，所述PCBA包含上的所述外围阻容元件包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述定频调幅检波芯片的ADC输入端分别通过所述第一电阻连接到所述压电电容的一端，通过所述第二电阻连接到所述压电电容的另一端，通过所述第三电阻连接直流电源，并通过所述第一电容接地；所述定频调幅检波芯片的接地端以及所述压电电容的另一端均接地；所述定频调幅检波芯片的VCC端连接所述直流电源；所述定频调幅检波芯片的输出端通过所述第二电容接地，所述定频调幅检波芯片的输出端输出带音频信号。

与现有技术相比，本发明公开的体传导麦克风具有如下有益效果：

1、采用压电片的电容灵敏可变效应结合定频调幅检波芯片，可以检测到当人体发声导致头部轻微振动使压电片的电容效应灵敏地改变，并使所述定频调幅检波芯片产生随同所述压电电容的电容值变化的音频信号，从而解决了小型压电片频响差的问题；

2、本发明的体传导麦克风体积可以做到直径6.5mm*厚2.1mm；这样可以将麦克风隐藏在耳朵里，或者头部接触骨头的部位；同时也解决了声音失真的问题；

3、只要通过与人体头部接触麦克风轻微震动来传送声音，是电子领域中早期应用在军工的特种抗噪技术的改进；

4、体积小(直径6.5mm,*厚2.1mm)、超低功耗(小于1Ma)、高感应度和清晰度(轻轻接触人体头部硬骨或软骨部位都可传送清晰的语音)。

附图说明

图1是本发明实施例中一种构成体传导麦克风的定频调幅检波IC的原理示意图；

图2是图1所示的体传导麦克风的定频调幅检波芯片集合外围元件的电路图；

图3是本发明实施例中一种体传导麦克风的结构示意图；

图4是图3所示的一种体传导麦克风的另一结构示意图；

图5是本发明实施例中一种体传导麦克风的分解示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种体传导麦克风，该体传导麦克风1包括压电电容与所述压电电容电连接的定频调幅电路以及与所述定频调幅电路电连接的检波电路。优选的，在本实施例中，所述定频调幅电路和检波电路的功能由一个定频调幅检波IC共同实现。如图1所示，为构成本实施例的定频调幅检波IC的原理示意图。所述定频调幅检波IC内部包括与所述压电电容1电连接的定频调幅电路21以及与所述定频调幅电路21电连接的检波电路22；藉由所述压电电容1接触人体特定部位（例如，人体耳朵内部或者头部接触骨头的部位），并随同当人体发声导致所述人体特定部位的振动而发生电容值改变，所述定频调幅电路21产生随同所述压电电容的电容值变化的音频载波，所述载波经过所述检波电路22后转换成音频信号向外输出。

具体的，如图3~图5所示，显示了本发明实施例提供的一种体传导麦克风的较佳结构，其中，上述压电电容1为圆片状的压电电容片。上述定频调幅电路21和所述检波电路22均集成在一个PCBA2内，该PCBA2为圆片状。所述压电电容片1通过导线41焊接到所述PCBA2上，而所述PCBA2上还设有引线42以将所述定频调幅检波IC解调出来的音频信号引到外部需要用到的音频设备上。

优选的，在本实施例的压电电容片1和PCBA2之间设有一海绵片3，用于防止当压电电容片1和PCBA2贴紧时影响压电电容片1的震动感应效果。

优选的，在本实施例中，所述压电电容片1的直径为6.5mm，厚度为0.1mm，所述PCBA2的直径为6.5mm，厚度为1.0mm，所述海绵片3的直径为6.5mm，厚度为1.0mm，从而使所述体传导麦克风的体积为：

V=π* (D/2)²*H

其中，V为所述体传导麦克风的体积；D为所述体传导麦克风的直径，优选为6.5mm；H为所述体传导麦克风的厚度，优选为2.1mm。

优选的，参考图2，本发明的体传导麦克风的PCBA2上包括定频调幅检波芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2，所述定频调幅检波芯片U1的ADC输入端分别通过所述第一电阻R1连接到所述压电电容1的一端，通过所述第二电阻R2连接到所述压电电容1的另一端，通过所述第三电阻R3连接直流电源VCC，并通过所述第一电容C1接地GND；所述定频调幅芯片U1的接地端GND以及所述压电电容1的另一端均接地GND；所述定频调幅检波芯片U1的VCC端连接所述直流电源VCC；所述定频调幅检波芯片U1的输出端OUT通过所述第二电容C2接地，所述定频调幅检波芯片U1的输出端音频信号。其中，所述第一电容C1和第二电容C2为除干扰电容，主要用来滤除外部高频干扰。本实施例的定频调幅检波芯片U1优选为型号FM368的IC集成定频调幅检波芯片。

结合图1~图5，本发明的体传导麦克风的工作原理如下:

通过压电电容片1接触人体耳朵内部或头部骨头，并根据人体耳朵内部或头部骨头的振动而使电容值发生改变, 电容值的改变使与所述压电电容片1连接的定频调幅电路21的频率不变、振幅改变，从而产生带有音频的载波, 并输出给所述检波电路22，载波经过所述检波电路22后转换成声波并通过引线42输出给外部需要用到的音频设备中。例如，当压电电容片1没有感应到轻微振动时压电片的容量是500PF，这时定频调幅电路21输出的是等幅4.3MHz的频率，而检波电路22此时因无调幅信号而无音频信号输出；当压电电容片1接触1KHz的轻微振动时，压电电容量变为5.6NF，此时定频调幅电路21输出一个有1KHz的载波调幅信号，而检波电路22将这个1KHz的载波调解出对应的声波输出。依次的，当人体发声导致所述人体特定部位产生的振动频率在100Hz-5KHz变化时，压电电容片1容量将在560PF-28NF间变化，此时定频调幅电路21将产生随此变化的音频载波，而检波电路22将载波检出后输出。

综上所述，与现有技术相比，本发明公开的体传导麦克风具有如下有益效果：

1、采用压电片的电容灵敏可变效应结合定频调幅电路，可以检测到当人体发声导致头部轻微振动使压电片的电容效应灵敏地改变，并使所述定频调幅电路产生随同所述压电电容的电容值变化的带音频载波，从而解决了小型压电片频响差的问题；

2、本发明的体传导麦克风体积可以做到直径6.5mm*厚2.1mm；这样可以将麦克风隐藏在耳朵里，或者头部接触骨头的部位；同时也解决了声音失真的问题；

3、只要通过与人体头部接触麦克风轻微震动来传送声音，是电子领域中早期应用在军工的特种抗噪技术的改进；

4、体积小(直径6.5mm,*厚2.1mm)、超低功耗(小于1Ma)、高感应度和清晰度(轻轻接触人体头部硬骨或软骨部位都可传送清晰的语音)。

鉴于上述优点，本发明的体传导麦克风可以应用到目前市面上很多超小型的传声电子产品上，如：蓝牙耳机、智能手机等；这样的话用户在户外等噪声大环境下可以使对方能够清晰地听到你的声音屏蔽掉外部的所有杂音；从而解决了在超市、菜市场、马路上、骑（开）车等噪声大的环境下正常跟对方通话的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种体传导麦克风，其特征在于，包括压电电容、与所述压电电容连接的定频调幅电路以及与所述定频调幅电路电连接的检波电路；藉由所述压电电容接触人体特定部位，并随同当人体发声导致所述人体特定部位的振动而发生电容值改变，所述定频调幅电路产生随同所述压电电容的电容值变化的音频载波，所述载波经过所述检波电路后转换成音频信号向外输出，

其中，所述定频调幅电路和检波电路的功能由一个定频调幅检波IC共同实现，

其中，当所述压电电容没有感应到人体特定部位振动时的电容值为500PF，此时所述定频调幅检波IC内部的所述定频调幅电路对应输出的是等幅4.3MHz的频率，而所述检波电路因无调幅信号而无音频信号输出；当所述压电电容感应到人体特定部位有1KHz的轻微振动时，电容值变为5.6NF，此时所述定频调幅电路输出一个有1KHz的载波调幅信号，而所述检波电路将这个1KHz的载波调幅信号解调出无失真的音频信号输出；依此同类随着人体特定部位振动出不同频率的音频时，所述压电电容的电容值相应变化，而所述定频调幅检波IC对应输出无失真的不同频率的音频信号；当人体发声导致所述人体特定部位产生的振动频率在100Hz-5KHz变化时，所述压电电容的电容值在560PF-28NF间变化。

2.如权利要求1所述的体传导麦克风，其特征在于，所述人体特定部位包括人体耳朵内部或者头部接触骨头的部位。

3.如权利要求1所述的体传导麦克风，其特征在于，所述压电电容为压电电容片，所述定频调幅检波IC加一些外围阻容元件集成在一个PCBA内。

4.如权利要求3所述的体传导麦克风，其特征在于，所述压电电容片通过导线焊接到所述PCBA上，且所述压电电容片和所述PCBA之间设有一海绵片。

5.如权利要求3所述的体传导麦克风，其特征在于，所述PCBA上还设有引线以将所述定频调幅检波IC解调出来的音频信号引到外部音频设备。

6.如权利要求4所述的体传导麦克风，其特征在于，所述压电电容片、PCBA和海绵片均为圆片状，使所述体传导麦克风的体积为：

V＝π*(D/2)²*H

其中，V为所述体传导麦克风的体积；D为所述体传导麦克风的直径；H为所述体传导麦克风的厚度。

7.如权利要求6所述的体传导麦克风，其特征在于，D为6.5mm，H为2.1mm。

8.如权利要求4所述的体传导麦克风，其特征在于，所述PCBA上的所述外围阻容元件包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述定频调幅检波IC的ADC输入端分别通过所述第一电阻连接到所述压电电容的一端，通过所述第二电阻连接到所述压电电容的另一端，通过所述第三电阻连接直流电源，并通过所述第一电容接地；所述定频调幅检波IC的接地端以及所述压电电容的另一端均接地；所述定频调幅检波IC的VCC端连接所述直流电源；所述定频调幅检波IC的输出端通过所述第二电容接地，所述定频调幅检波IC的输出端以输出音频信号。