CN104620605B - 使用声学端口阻挡的装置测试 - Google Patents
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Abstract
用于测试麦克风封装的方法和系统被教导‑包括测量对于该封装的非声学噪声。封装定位器保持麦克风封装，从而使麦克风封装的声学输入端口与插塞对准。致动器将插塞相对于麦克风封装在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，插塞不阻挡麦克风封装的声学输入端口，在所述第二位置，插塞阻挡声学输入端口并限制声压通过声学输入端口进入麦克风封装。控制器监测麦克风封装的输出并在插塞处于第二位置时将该输出识别为隔离的非声学噪声的指示。
Description
相关申请
本申请要求在2013年9月14日提交的且标题为“NOISE CONTROL AND MEASUREMENTUSING ACOUSTIC PORT OBSTRUCTION”的美国临时专利申请No.61/701,040的优先权，其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及用于测试麦克风性能的方法和系统。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种使用包括插塞的测试设备来测试麦克风封装的方法。将麦克风封装定位在测试设备上，以使麦克风封装的声学输入端口与测试设备的插塞对准。将所述插塞相对于麦克风封装在第一位置和第二位置之间可控地移动，在第一位置，所述声学输入端口不被所述插塞阻挡，在第二位置，所述插塞阻挡所述声学输入端口并限制声压通过所述声学输入端口进入所述麦克风封装。然后在插塞处于第二位置时分析所述麦克风封装的输出。
在某些实施例中，通过在所述麦克风封装保持静止的同时可控地升高和降低所述插塞来将所述插塞相对于麦克风封装可控地移动。在其他实施例中，通过在所述插塞保持静止的同时可控地升高和降低所述麦克风封装来将所述插塞相对于麦克风封装可控地移动。
在另一实施例中，本发明提供了一种用于测量对于麦克风封装的非声学噪声的测试设备。该设备包括插塞、封装定位器、致动器和控制器。所述封装定位器保持所述麦克风封装，以使所述麦克风封装的声学输入端口与所述插塞对准。所述致动器将所述插塞相对于所述麦克风封装在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述插塞不阻挡所述麦克风封装的所述声学输入端口，在第二位置，所述插塞阻挡所述声学输入端口并限制声压通过所述声学输入端口进入所述麦克风封装。所述控制器被构造成：能监测所述麦克风封装的输出，并能在所述插塞处于第二位置时将所述麦克风封装的所述输出识别为隔离的非声学噪声的指示。
本发明的其他方面将通过考虑详细说明书和附图而变得清楚。
附图说明
图1A是根据一个实施例的处于第一位置的进行测试的装置(“DUT”)和测试设备的剖视图。
图1B是处于第二位置的图1A的测试设备的剖视图。
图2是使用图1A的测试设备来测试麦克风的方法的流程图。
图3是用于图1A的测试设备的控制系统的示意图。
图4A是根据另一实施例的处于第一位置的DUT和测试设备的剖视图。
图4B是处于第二位置的图4A的测试设备的剖视图。
图5是底部端口式DUT和具有方形插塞的测试设备的剖视图。
图6是顶部端口式DUT和具有方形插塞的测试设备的剖视图。
图7是底部端口式DUT和具有圆形插塞的测试设备的剖视图。
图8是顶部端口式DUT和具有圆形插塞的测试设备的剖视图。
图9是底部端口式DUT和具有自定中心式圆锥形插塞的测试设备的剖视图。
图10是顶部端口式DUT和具有自定中心式圆锥形插塞的测试设备的剖视图。
具体实施方式
在详细阐述本发明的任何实施方式之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下说明书中提出的或在附图中示出的结构的详细情形和构件布置方式。本发明能够具有其他实施方式且能够以多种方式来实施或执行。
图1A示出了MEMS麦克风封装100的一个示例。MEMS麦克风封装在该示例中包括盖101和安装在基板105上的MEMS麦克风裸片(die)103。基板105附连至盖101，以形成罩盖MEMS麦克风裸片103的腔室。声学端口开口107穿过基板105形成。MEMS麦克风裸片103邻近声学端口开口107安装，从而使声压(即，声音)通过声学端口开口107进入麦克风封装100并与麦克风裸片103相互感应。麦克风裸片103和相应的电子器件(未示出)输出声压的电子表示。
麦克风封装(比如麦克风封装100)必须不时地进行测试，以确认它们根据限定的基准运行。也可通过对影响麦克风性能、但是与通过声学端口107进入声学腔室的真实声音无关的噪声(例如，由合并到麦克风封装中的电子器件引起的电磁噪声/干扰)进行识别、分离和最终控制来改进麦克风封装100的操作。
图1A示出了测试装置110的一个示例，其通过塞上麦克风封装的声学端口107来实现噪声隔离。由于声学端口107被塞上且声压被阻止通过声学端口107进入，因此麦克风封装100的输出可被分析，以识别和减弱对麦克风封装100的输出信号产生影响的非声学“噪声”。测试装置110包括基部111、多个支承部113、和插塞115。插塞115在该示例中由橡胶制成。然而，在其他构型中，替代性材料(例如，软木)可用于制成插塞115。进行测试的麦克风封装装置(“DUT”)100定位在支承部113上，以使声学端口开口107与插塞115对准。包括DUT100的整个测试设备110定位于测试箱内，所述测试箱用于进一步限制和控制施加于DUT100的声音。
图2示出了使用测试设备110以在声学上隔离DUT 100的方法。DUT 100放置在测试箱中的测试平台上(步骤201)。DUT 100的声学端口开口107与插塞115对准。在某些实施例中，DUT接收平台(未示出)位于支承部113之上。DUT接收平台(或“封装定位器”)包括凹进式表面，所述凹进式表面被构造成能接收DUT 100并将DUT 100保持在恰当地对准的位置。
在DUT 100放置于测试平台上之后，将DUT 100和/或插塞115相对于彼此移动，以使插塞115阻挡声学输入端口107(步骤203)。如下将更详细地论述，根据所用插塞的类型，插塞115可完全地或部分地插入声学输入端口107直至形成密封，或插塞115可放置成与DUT100的基部105的底表面形成接触、以使整个声学输入端口107都被插塞115所覆盖。在插塞115移动到位后，应用测试程序以确保麦克风封装100的正确性能(步骤205)。测试程序例如可包括：在声学输入端口107被塞上时，将声压施加于麦克风封装，并分析麦克风封装的响应或监测麦克风封装的输出，以对影响麦克风封装100的输出的非声学噪声进行识别和控制。
现在再看图1A，插塞115被示为处于DUT 100下方的第一位置处。在该位置时，声压120(即，声波)能够进入声学端口开口107从而被麦克风裸片103探测到。如图1B所示，将插塞115相对于DUT 100升高，同时DUT 100保持静止。将插塞115升高直至声学输入端口107被阻挡且声压120不能通过声学端口开口107进入。
图1A和1B的系统可实施为机械装置，其中，操作员手动地升高插塞以阻挡麦克风封装的声学端口。该系统也可实施为自动化测试线的一部分。作为这种自动化系统的一部分，麦克风封装自动地放置在声学测试腔内的封装定位器上，且插塞自动地升高，然后开始测试协议。图3示出了一个这种自动化系统的示例。控制器301控制测试系统的操作。在该示例中，控制器301包括能够执行存储在存储器303上的指令的微处理器。然而，替代性的构造可实施多个其他类型的控制器，例如包括专用集成电路(“ASIC”)。
控制器301联接至致动器305，所述致动器305将插塞115相对于测试设备110的基部111升高和降低。致动器305例如可包括可控式液压或气动阀系统。控制器301也联接至麦克风309的输出部。在声学输入端口107被阻挡时，非声学噪声是“隔离的”，因为声压不作用在麦克风上，且因此麦克风的输出信号更直接地是非声学噪声的指示。
在某些构型中，控制器301也联接至声源307，所述声源307用于将声压施加于测试箱内的麦克风封装100的外部。测试设备110此时将监测麦克风100的输出，并确认麦克风的输出是否是对从声源施加的声音的恰当响应。
如上所述，测试设备110包括可控可移动式插塞，该插塞可相对于DUT 100升高直至该插塞恰当地阻挡DUT 100的声学输入端口107。然而，在其他构型中，插塞保持静止，同时DUT移动到位。图4A示出了一个这样的示例。DUT 100与图1A的示例中的DUT 100相同。测试设备410包括基部411、多个支承部413、和插塞415。插塞415是静止的且不相对于基部移动。然而，支承部413分别包括弹簧针(pogo pin)，从而弹簧针可缩回，以可控地降低定位于支承部413之上的DUT 100。
图4A示出了测试设备410，其中，DUT 100处于第一位置。当处于该位置时，插塞415不阻挡声学输入端口107，且声压420能够通过声学输入端口107进入麦克风封装100。然而，如图4B所示，当支承部413缩回且DUT 100降低至第二位置时，插塞415阻挡声学输入端口107，且声压420被限制而不能通过声学输入端口107进入麦克风封装100。
图4A和4B的测试设备可手动地控制或通过使用如图3所示的控制系统来控制。然而，在测试设备410的情况下，致动器305控制支承部413的弹簧针的缩回和延伸，以将DUT100相对于插塞415可控地升高和降低。
上述构造仅代表测试设备的某些可能的布置方式和构型。可能有其它构造和布置方式。例如，在上述构造中，仅移动插塞和DUT中的一个，以将插塞定位成使它能阻挡DUT的声学输入端口。然而，在其他实施例中，测试设备可布置成使DUT和插塞都移动。另外，尽管上述示例示出了插塞朝着DUT线性移动，但是在其他构造中，测试设备可布置成：使插塞沿着DUT的基部的表面侧向移动，直至插塞接近声学输入端口。
测试设备也可被调节成能适应不同类型的麦克风封装和利用不同类型的插塞。例如，图5示出了利用方形插塞501的测试设备。方形插塞501在尺寸上大于声学输入端口107，且因此甚至不能部分地适配到声学输入端口107内。插塞501而是定位成靠近DUT 100的外表面上的声学端口开口，以使整个声学输入端口被插塞501所覆盖。
图6示出了被构造用于测试顶部端口式麦克风封装600的测试设备的一个示例。不同于DUT 100，顶部端口式封装600的声学输入端口607定位在麦克风封装600的盖上。在该顶部端口式构型中(其也使用方形插塞601)，测试设备通过升高DUT 600直至它接触插塞601、或通过降低插塞601直至它接触DUT 600来阻挡声学输入端口607。
图7示出了用于底部端口式麦克风封装100的测试设备的另一示例。然而，不同于图5，图7的测试设备包括圆形插塞701。当DUT 100的声学输入端口107被圆形插塞701所阻挡时，圆形插塞701部分地延伸到声学输入端口107中。图8示出了使用圆形插塞801用于顶部端口式封装600的测试设备。
图9示出了用于底部端口式麦克风封装100的测试设备的又一示例。在该示例中，插塞901是圆锥形状。该自定中心式插塞901的圆锥形状使得插塞901(或麦克风封装)能够在插塞被插入时侧向移动，以顾及不同麦克风封装的制造变化，同时保证声学端口107在测试过程中被充分地阻挡。图10示出了使用自定中心式圆锥形插塞用于顶部端口式封装600的测试设备。
因此，本发明尤其提供了用于通过用插塞阻挡声学输入端口来测试麦克风封装的系统和方法。本发明的各种特征和优点在权利要求中提出。
Claims (16)
1.一种使用包括插塞的测试设备来测试麦克风封装的方法，该方法包括：
将麦克风封装定位在测试设备上，以使麦克风封装的声学输入端口与测试设备的插塞对准；
将所述插塞相对于麦克风封装在第一位置和第二位置之间可控地移动，其中，
在第一位置，所述声学输入端口不被所述插塞阻挡，
在第二位置，所述插塞阻挡所述声学输入端口并限制声压通过所述声学输入端口进入所述麦克风封装；和
在插塞处于第二位置时分析所述麦克风封装的输出，其中，分析所述麦克风封装的输出还包括：将所述麦克风封装的所述输出确定为隔离的非声学噪声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述插塞相对于麦克风封装可控地移动包括：在所述麦克风封装保持静止的同时升高和降低所述插塞。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述插塞相对于麦克风封装可控地移动包括：在所述插塞保持静止的同时升高和降低所述麦克风封装。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离的非声学噪声是影响所述麦克风封装的所述输出的电磁干扰的指示。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述插塞处于第二位置时，基于所述麦克风封装的所述输出来调节所述麦克风封装的操作，以解决所述非声学噪声。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插塞包括部分圆形表面，所述部分圆形表面在所述插塞处于第二位置时部分地延伸到所述麦克风封装的所述声学输入端口中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插塞包括平坦表面，所述平坦表面在所述插塞处于第二位置时定位成：抵靠所述麦克风封装的外表面覆盖所述声学输入端口。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插塞包括圆锥形插塞，所述圆锥形插塞在所述插塞插入所述声学输入端口中时随着所述插塞从第一位置移动至第二位置而自定中心。
9.一种用于测量对于麦克风封装的非声学噪声的测试设备，该设备包括：
插塞；
封装定位器，其被构造成能保持所述麦克风封装，以使所述麦克风封装的声学输入端口与所述插塞对准；
致动器，其被构造成能将所述插塞相对于所述麦克风封装在第一位置和第二位置之间移动，其中，
在第一位置，所述插塞不阻挡所述麦克风封装的所述声学输入端口，
在第二位置，所述插塞阻挡所述麦克风封装的所述声学输入端口并限制声压通过所述声学输入端口进入所述麦克风封装；和
控制器，其被构造成：能监测所述麦克风封装的输出，并能在所述插塞处于第二位置时将所述麦克风封装的所述输出识别为隔离的非声学噪声的指示。
10.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述致动器被构造成：能通过在所述麦克风封装保持静止的同时升高和降低所述插塞来将所述插塞相对于所述麦克风封装移动。
11.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述致动器被构造成：能通过在所述插塞保持静止的同时升高和降低所述封装定位器来将所述插塞相对于所述麦克风封装移动。
12.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述控制器被构造成：能在所述插塞处于第二位置时基于所述麦克风封装的所述输出来识别影响所述麦克风封装的所述输出的电磁干扰。
13.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括测试箱，所述测试箱在麦克风封装进行测试时围绕所述插塞、所述封装定位器和所述麦克风封装。
14.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述插塞包括部分圆形表面，所述部分圆形表面在所述插塞处于第二位置时部分地延伸到所述麦克风封装的所述声学输入端口中。
15.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述插塞包括平坦表面，所述平坦表面在所述插塞处于第二位置时定位成：抵靠所述麦克风封装的外表面覆盖所述声学输入端口。
16.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述插塞包括圆锥形插塞，所述圆锥形插塞在所述插塞插入所述声学输入端口中时随着所述致动器将所述插塞从第一位置移动至第二位置而自定中心。
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