CN105049966B - 声学模块以及用于从声学空间排空液体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体从声学空间的排空。诸如麦克风或扬声器模块的声学模块，包括：振动以产生声波的声膜和由所述声膜产生的声波传播穿过其的声腔。液体去除机构从声腔除去液体。这种液体去除机构可以包括声膜、加热元件、疏水和/或亲水表面，等等。在一些情况下，液体去除机构可以在声学模块和/或关联的电子设备连接到外部电源时从声腔除去液体。

Description

声学模块以及用于从声学空间排空液体的方法

对相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年4月30日提交的标 题为“Evacuationof Liquid from Acoustic Space”的美国临时专利申 请No.61/986,302的权益，其全部内容通过引用被结合于此，就好像 在本文完全公开了一样。

技术领域

本公开内容一般涉及声学模块，并且更具体地涉及液体从声学模 块的声学空间的排空。

背景技术

许多声学模块，诸如麦克风或扬声器，利用声膜产生或接收声音。 例如，扬声器模块的声膜可以振动，以产生传播到外部环境中的声波。 但是，由于由这种声膜产生的声波必须能够传播到外部环境，因此来 自外部环境的液体可能能够进入扬声器模块并干扰和/或损坏敏感部 件。类似地，麦克风模块的声膜可能需要暴露给外部环境，以便接收 声波。

在一些实现中，可以使这种声学模块的各种部件对水和/或其它 液体有抵抗性，以便保护敏感部件。但是，即使当使这种部件对液体 有抵抗性时，这种液体的存在也会干扰声学操作。例如，声腔中液体 的存在可以妨碍声膜振动，其中声波必须通过声腔传播到声膜或者从 声膜传播。即使当防止来自这种液体的损坏时，这种妨碍也会阻碍这 种声学模块的正确操作。

发明内容

本公开内容公开了用于从声学空间排空液体的系统、方法和装置。 声学模块，诸如麦克风或扬声器模块，可以包括振动以产生声波的声 膜和由所述声膜产生的声波传播穿过其的声腔。液体去除机构可以从 声腔除去液体。

在各种实现中，液体去除机构可以包括声膜，该声膜可以产生一 个或多个声学信号以迫使液体离开声腔。这种声学信号可以在人类可 听的声学范围之外。

在一些情况下，一个或多个传感器可以检测声腔中液体的存在。 在这种情况下，液体去除机构可以使声膜产生第一声学信号、确定液 体仍然在声腔中存在，以及使声膜产生第二声学信号。在这种情况的 各种实现中，所产生的声学信号可以是之前产生的以在之前的时间成 功地迫使其它液体离开声腔的声学信号。

在一种或多种实现中，网屏元件，诸如网丝，可以隔开声腔与外 部环境。网屏元件可以阻挡液体从外部环境进入声腔。在一些情况下， 网屏元件可以配置为具有一个或多个疏水表面，诸如一个或多个疏水 涂层。在各种情况下，网屏元件的外表面可以配置为疏水的并且网屏 元件的内表面可以配置为亲水的，诸如利用一个或多个疏水和/或亲 水涂层。在其它情况下，网屏元件可以在疏水和亲水状态之间可配置。 这种配置可以基于电场的施加。声腔的各种表面也可以涂覆一个或多 个疏水涂层。

在一些实现中，液体去除元件可以包括帮助液体蒸发的一个或多 个加热元件。在一些情况下，音圈可以耦合到声膜并且电流可以施加 到该音圈，以便使音圈发热并充当加热元件。电流的这种施加可以应 用直流来执行加热，相对于当利用音圈振动声膜时的交流电压。

在一种或多种情况下，声腔中液体的检测和/或液体的去除可以 在声学模块和/或其中结合声学模块的电子设备连接到外部电源的时 候执行。在一些情况下，这种外部电源可以是插接站、墙上的插座、 和/或其它此类外部电源。

在各种实现中，声学模块可以包括振动以产生声波的声膜、由声 膜产生的声波传播穿过其的声腔，以及从声腔除去液体的至少一个液 体去除机构。

在一种或多种实现中，电子设备可以包括具有至少一个声学端口 的外壳和耦合到所述至少一个声学端口的声学模块。声学模块可以包 括振动以产生声波的声膜、由声膜产生的声波传播穿过其的声腔、以 及从声腔除去液体的至少一个液体去除机构。

在一些实现中，一种用于从声学空间排空液体的方法，所述方法 可以包括：确定液体在声学模块的声腔中存在，由所述声学模块的声 膜产生的声波传播穿过所述声腔；以及利用声学模块的至少一个液体 去除机构从声腔除去液体。

应当理解，以上一般描述和以下具体描述都是为了示例和解释而 不一定是要限制本公开内容。结合并构成本说明书一部分的附图说明 了本公开内容的主题。描述和附图一起用来解释本公开内容的原理。

附图说明

图1是用于从声学空间排空液体的系统的正面俯视图。

图2是说明图1系统的示例功能部件的框图。

图3A是图1系统的电子设备中所包括的声学模块的第一实施例 的横截面侧视图。

图3B是图1系统的电子设备中所包括的声学模块的第二实施例 的横截面侧视图。

图3C是图1系统的电子设备中所包括的声学模块的第三实施例 的横截面侧视图。

图4是说明用于从声学空间排空液体的方法的流程图。这种方法 可以由图1的系统和/或图2和3的声学模块执行。

具体实施方式

以下描述包括体现本公开内容各种元素的示例系统、方法和计算 机程序产品。但是，应当理解，除本文所描述的那些之外，所描述的 公开内容还可以以各种形式实践。

本公开内容公开了用于从声学空间排空液体的系统、方法和装置。 声学模块，诸如麦克风或扬声器模块，可以包括振动以产生声波的声 膜和由所述声膜产生的声波传播穿过其的声腔。液体去除机构可以从 声腔除去液体。

在各种实现中，液体去除机构可以包括声膜，该声膜可以产生一 个或多个声学信号以迫使液体离开声腔。这种声学信号可以在可在 20Hz和20000Hz之间的人类可听的声学范围之外，但是，在一些 实施例中，信号可以在这个范围内。

在一些情况下，一个或多个传感器可以检测液体在声腔中的存在。 在这种情况下，液体去除机构可以使声膜产生第一声学信号、确定液 体仍然在声腔中存在，以及使声膜产生第二声学信号。在这种情况的 各种实现中，所产生的声学信号可以是之前产生的以在之前的时间成 功迫使其它液体离开声腔的声学信号，和/或可以基于有多少液体残 留在腔体中的估计。

在一种或多种实现中，网屏元件，诸如网丝，可以隔开声腔与外 部环境。网屏元件可以阻挡液体从外部环境进入声腔。在一些情况下， 网屏元件可以配置为具有一个或多个疏水表面，诸如一个或多个疏水 涂层(诸如氧化锰聚苯乙烯、氧化锌聚苯乙烯、沉淀碳酸钙、碳纳米 管、氧化硅纳米涂层、聚四氟乙烯、硅，等等)。在各种情况下，网 屏元件的外表面可以配置为疏水的并且网屏元件的内表面可以配置为 亲水的，诸如利用一个或多个疏水和/或亲水涂层(诸如聚乙二醇等 等)。在其它情况下，网屏元件可以在疏水和亲水状态之间可配置。 这种配置可以基于电场的施加，诸如利用电润湿技术。声腔的各种表 面也可以涂覆一个或多个疏水涂层。

在一些实现中，液体去除元件可以包括帮助液体蒸发的一个或多 个加热元件。在一些情况下，音圈可以耦合到声膜并且电流可以施加 到该音圈，以便使音圈发热并充当加热元件。电流的这种施加可以应 用直流来执行加热，相对于当利用音圈振动声膜时的交流电压。

在一种或多种情况下，声腔中液体的检测和/或液体的去除可以 在声学模块和/或其中结合声学模块的电子设备连接到外部电源的时 候执行。在一些情况下，这种外部电源可以是插接站、墙上的插座、 和/或其它此类外部电源。

图1是用于从声学空间排空液体的系统100的正面俯视图。如所 说明的，该系统包括电子设备101，电子设备101包括声学端口102 并连接到外部电源120。如所说明的，电子设备是智能电话。但是， 应当理解，这是个例子并且在不背离本公开内容范围的情况下，电子 设备可以是任何种类的电子设备(诸如膝上型计算机、台式计算机、 蜂窝电话、数字媒体播放器、可穿戴设备、平板计算机、移动计算机、 电话和/或其它电子设备)。另外，外部电源被示出为墙上插座的电 源线。但是，应当理解，这是个例子并且在不背离本公开内容范围的 情况下，外部电源可以是任何种类的外部电源(诸如插接站或其它外 部电源)。

图2是说明图1系统100的示例功能部件的框图。电子设备101 可以包括一个或多个处理单元104、一个或多个扬声器模块103和/或 一个或多个非临时性存储介质105(非临时性存储介质可以采取以下 形式，但不限于：磁存储介质；光存储介质；磁光存储介质；只读存 储器；随机存取存储器；可擦除可编程存储器；闪存存储器；等等)。 处理单元可以执行存储在非临时性存储介质中的一条或多条指令，以 便执行一个或多个电子设备功能。

虽然图2把电子设备101说明为包括特定的部件，但是应当理解， 这是个例子。在各种实现中，在不背离本公开内容范围的情况下，电 子设备可以包括除所示出的那些之外的附加部件和/或可以不包括所 示出的一些部件。

另外，虽然电子设备101在图2中说明并在以上描述为包括扬声 器模块103，但是应当理解，这是个例子。在各种实现中，模块可以 是任何种类的声学模块，诸如扬声器模块、麦克风模块，等等。

图3A是图1系统100的电子设备101中所包括的声学模块103 的第一实施例的横截面侧视图。电子设备可以包括声学端口102在其 中形成的外壳。声学端口的通道116可以把声学模块的声腔111连接 到电子设备外部的环境。网屏元件115可以隔开声腔与外部环境并且 可以用来阻挡液体从外部环境进入声腔。

如所说明的，在各种实现中，声学模块103可以是扬声器模块。 这种扬声器模块可以包括声膜110、音圈109、中心磁铁108、侧磁 铁107、轭铁106、连接器元件112和盖子113。由中心磁铁、侧磁 铁和轭铁生成磁通可以使音圈移动。这种移动可以使声膜振动，从而 产生传播穿过声腔111穿出声学端口102到达电子设备101外部的环 境的声波。

在各种实现中，一个或多个液体去除机构可以从声腔111除去液 体。这种机构可以包括声膜110、音圈109、一个或多个传感器114、 网屏元件115、一个或多个涂层(见图3B和3C)和/或其它部件的 参与。

在各种实现中，液体去除机构可以包括声膜110。在这种实现中， 声膜可以产生一个或多个声学信号，以迫使液体离开声腔111。

这种声学信号可以在人类可听的声学范围之外。人类可听的平均 声学范围可以在20Hz和20000Hz之间。因此，这种声学信号可以 低于20Hz或者高于20000Hz。如果这种声学信号是人类听不到的， 则用户注意不到何时这种声学信号被用来从声腔111除去液体。

在一些情况下，一个或多个传感器114可以检测液体在声腔中的 存在。在这种情况下，液体去除机构可以使声膜产生第一声学信号、 确定液体仍然在声腔中存在(诸如利用传感器114，传感器114可以 是压力传感器、液体传感器、湿度传感器、水传感器、通过测量由声 膜产生和/或接收的声波并且与应当产生和/或接收的声波进行比较来 确定声膜110被液体妨碍的声学传感器，和/或其它种类的能够检测 声腔中液体的传感器)，并且使声膜产生第二声学信号。

在这种情况的各种实现中，所产生的声学信号可以是之前产生的 以在之前的时间成功地迫使其它液体离开声腔的声学信号。这种过程 可以使得能够立即使用专门适合声学模块113和/或声腔111的声学 共振的声学信号来驱使液体离开声腔。

在一些实现中，液体去除机构可以包括网屏元件115。这种实现 可以包括把网屏元件配置为具有一个或多个疏水和/或亲水表面。

在一些情况下，网屏元件115可以配置为具有一个或多个疏水表 面，诸如一个或多个疏水涂层(诸如氧化锰聚苯乙烯、氧化锌聚苯乙 烯、沉淀碳酸钙、碳纳米管、氧化硅纳米涂层、聚四氟乙烯、硅，等 等)。这种疏水表面可以阻挡液体在一个或多个方向通过网屏元件。

在各种情况下，网屏元件115的外表面可以配置为疏水的并且网 屏元件的内表面可以配置为亲水的，诸如利用一个或多个疏水(见图 3C的疏水涂层118)和/或亲水涂层(诸如聚乙二醇等等)(见图3C 的亲水涂层119)。这种疏水外表面可以阻挡液体从外部环境通过网 屏元件进入声腔111，而这种亲水内表面可以帮助液体通过网屏元件 从声腔流到外部环境。

在其它情况下，网屏元件115可以在疏水和亲水状态之间可配置。 这种配置可以基于电场的施加，诸如利用电润湿技术。在这种情况下， 网屏元件可以配置为处于阻挡液体从外部环境通过网屏元件进入声腔 111的疏水状态以及帮助液体通过网屏元件从声腔流到外部环境的亲 水状态。

在一些情况下，液体去除机构可以包括声腔111的表面。在这种 实现中，声腔的各种表面可以涂覆一个或多个疏水涂层(诸如图3B 的疏水涂层117)。这种疏水表面可以帮助液体从声腔流到外部环境。

在一些实现中，液体去除元件可以包括一个或多个帮助液体蒸发 的加热元件。在一些情况下，电流可以施加到音圈109，以便使音圈 发热并充当加热元件，来帮助蒸发声腔111中的液体。电压的这种施 加可以施加直流电流来执行加热，相对于当利用音圈振动声膜110时 所使用的交流电流。施加到音圈的直流电流可以比交流电流在更短的 时间内生成更多的热量。另外，当利用音圈作为加热元件时比利用音 圈振动声膜时有更大量的电流可以施加到音圈。

在一种或多种情况下，声腔中液体的检测和/或液体的去除可以 在声学模块103和/或电子设备101连接到外部电源(诸如图1的外 部电源120)的时候执行。在一些情况下，这种外部电源可以是插接 站、墙上的插座、和/或其它此类外部电源。

虽然以上讨论并在附图中说明了各种不同的液体去除机构，但是 应当理解，这些是例子。在各种实现中，在不背离本公开内容范围的 情况下，一个或多个所讨论的液体去除机构可以在单个实施例中使用。

另外，虽然电子设备101被说明和讨论为包括处理单元104和非 临时性存储介质并且声学模块103没有示为包括这种部件，但是应当 理解，这是个例子。在各种实现中，声学模块可以包括各种附加部件， 诸如控制声膜110、网屏元件115的疏水和/或亲水状态和/或从声腔 111除去液体的其它部件的控制器。

图4是说明用于从声学空间排空液体的方法400的流程图。这种 方法可以由图1的系统和/或图2和3的声学模块执行。

流程在方框401开始并且前进到方框402，在那里声学模块操作。 然后，流程前进到方框403，在那里确定液体是否在声学模块的声腔 中存在。这种确定可以利用一个或多个传感器执行。作为一个例子， 具有已知特性的音调可以被扬声器播放。设备中或者与设备关联的麦 克风可以接收该音调，并且处理器可以确定是否某些特性(音量、频 率、振幅、诸如低音和高音的音频成分，等等)与预期的不同。水在 声腔中的存在会造成这种区别，并且预期特性与所接收/确定的特性 之间的差量可以关联到仍然在声学室中的水量和/或这种水的位置。

如果水残留并且被检测到，则流程前进到方框404。否则，流程 返回方框402，在那里声学模块继续操作。

在方框404，在确定液体在声学模块的声腔中存在之后，一个或 多个液体去除机构尝试从声腔除去液体。所尝试的机构可以随关于方 框403讨论的有多少水残留和/或水残留在哪里的确定而变化。例如， 具有不同声学特性的声学信号可以在那种信号的某些特性会使信号更 有利于除去剩余的液体体积的程度内被播放。然后，流程返回方框403，在那里确定液体是否仍然在声腔中存在。

虽然方法在以上被说明和描述为包括按特定次序执行的特定操作， 但是应当理解，这是个例子，在各种实现中，在不背离本公开内容范 围的情况下，可以执行相同、相似和/或不同操作的各种配置。

作为第一个例子，方法400被说明和描述为在检测到液体存在的 任何时候尝试从声腔除去液体。但是，在各种实现中，液体的去除可 以只在声学模块和/或声学模块结合到其中的电子设备连接到外部电 源时执行。

作为第二个例子，方法400被说明和描述为在检测到液体存在的 任何时候尝试从声腔除去液体。但是，在各种实现中，液体去除机构 可以在声腔中检测到液体之前和/或之后操作。在一些情况下，声腔 可以涂覆一个或多个用来在液体进入的任何时候帮助液体离开声腔的 疏水涂层。另外，在一些这种情况下，声腔中液体的检测可以触发声 膜产生声学信号，以驱动液体离开声腔并继续产生各种不同的声学信 号，直到液体不再存在。

作为第三个例子，网屏元件可以在液体在声腔中不存在时配置为 处于疏水状态，以防止液体进入声腔。声腔中液体的检测可以把网屏 元件改变为亲水状态，以帮助从声腔除去液体并触发声膜产生声学信 号，来驱使液体通过新亲水网屏元件离开声腔。

作为第四个例子，方法400可以利用多个液体去除机构尝试从声 腔除去液体。在一些情况下，声腔中液体的检测可以首先触发通过使 声膜产生一个或多个声学信号以驱使液体离开声腔来尝试除去液体。 如果在这种尝试之后液体仍然在声腔中存在，则一个或多个加热器元 件可以产生热量，以帮助液体的蒸发。在这种情况下，可由用户检测 的热量可以只在尝试经声学信号的产生从声腔除去液体之后才采取。

作为第五个例子，声腔中液体的检测可以首先触发尝试通过利用 一个或多个加热器元件产生热量来蒸发液体。如果在这种尝试之后液 体仍然在声腔中存在，则液体可以通过使声膜产生一个或多个声学信 号以驱使液体离开声腔而被除去。在这种情况下，可被用户听觉检测 的声音可以只在尝试经加热从声腔除去液体之后才采取。

作为第六个例子，声腔中液体的检测可以首先触发尝试通过使声 膜产生一个或多个在人类可听声学范围之外的声学信号以驱使液体离 开声腔来除去液体。如果在这种尝试之后液体仍然在声腔中存在，则 可以使声膜产生一个或多个在人类可听声学范围之内的声学信号来驱 使液体离开声腔。在这种情况下，可以被用户听觉检测的声音可以只在尝试经用户不能听觉检测的声学信号的产生从声腔除去液体之后才 采取。

如以上讨论并在附图中说明的，本公开内容公开了用于从声学空 间排空液体的系统、方法和装置。声学模块，诸如麦克风或扬声器模 块，可以包括振动以产生声波的声膜以及由该声膜产生的声波传播穿 过其的声腔。液体去除机构可以从声腔除去液体。

在本公开内容中，所公开的方法可以实现为设备可读的指令集或 软件。另外，应当理解，所公开的方法中步骤的特定次序或层次是示 例方法的例子。在其它实施例中，在仍然属于所公开主题的情况下， 方法中步骤的特定次序或层次可以重新安排。附带的方法权利要求以 示例次序给出了各种步骤的元素，但不一定意味着局限于所给出的特 定次序或层次。

所描述的公开内容可以作为可包括其上存储指令的非临时性机器 可读介质的计算机程序产品或软件提供，其中指令可以用来编程计算 机系统(或其它电子设备)执行根据本公开内容的过程。非临时性机 器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式(例如，软 件、处理应用)存储信息的任何机构。非临时性机器可读介质可以采 取以下形式，但不限于：磁存储介质(例如，软盘、录像带，等等)； 光学存储介质(例如，CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器 (ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如， EPROM和EEPROM)；闪存存储器；等等。

相信本公开内容及其许多附带优点都将通过以上描述得到理解， 并且很显然，在不背离所公开主题或者不牺牲其全部材料优势(material advantage)的情况下，可以对部件的形式、构造和布置 进行各种改变。所描述的形式仅仅是解释性的，并且以下权利要求的 意图是涵盖和包括此类变化。

虽然本公开内容已经参考各种实施例进行了描述，但是应当理解， 这些实施例是说明性的并且本公开内容的范围不限于此。许多变更、 修改、添加和改进都是可能的。更一般而言，根据本公开内容的实施 例已经在特定实施例的语境下进行了描述。功能可以在本公开内容的 各种实施例中不同地在方框中分离或组合或者以不同的术语描述。这 些和其它变更、修改、添加和改进可以落入如由以下权利要求限定的 本公开内容的范围。

Claims (20)

1.一种声学模块，包括：

声膜；

声腔，与所述声膜相关联的声波传播穿过所述声腔；以及

通过以下操作从所述声腔除去液体的至少一个液体去除机构，所述操作包括：

使所述声膜产生第一声学信号以迫使液体离开声腔；

确定液体仍然在声腔中存在；以及

使声膜产生具有不同于所述第一声学信号的频率的第二声学信号。

2.如权利要求1所述的声学模块，其中所述第一声学信号或者所述第二声学信号中的至少一个声学信号在人类可听的声学范围之外。

3.如权利要求1所述的声学模块，其中之前产生所述第一声学信号或者所述第二声学信号中的至少一个声学信号在之前的时间成功地迫使其它液体离开声腔。

4.如权利要求1所述的声学模块，其中所述第一声学信号或者所述第二声学信号中的至少一个声学信号是高于20000Hz或低于20Hz的至少一个声学信号。

5.如权利要求1所述的声学模块，其中所述至少一个液体去除机构在至少一个声学模块连接到外部电源或者包括该声学模块的电子设备连接到外部电源的时候从声腔除去液体。

6.如权利要求1所述的声学模块，其中所述至少一个液体去除机构利用至少一个传感器确定在声腔中存在液体。

7.如权利要求1所述的声学模块，其中所述声腔涂覆至少一个疏水涂层。

8.如权利要求1所述的声学模块，其中所述至少一个液体去除机构还包括帮助液体蒸发的加热元件。

9.如权利要求8所述的声学模块，其中所述加热元件包括耦合到声膜的音圈。

10.如权利要求1所述的声学模块，其中所述至少一个液体去除机构通过分析由所述声膜产生的声学信号来确定在声腔中仍然存在液体。

11.一种声学模块，包括：

可操作为振动的声膜；

声腔，与所述声膜相关联的声波传播穿过所述声腔；

可操作为从所述声腔除去液体的至少一个液体去除机构；以及

隔开声腔与外部环境的网屏元件；其中

所述网屏元件在声腔外部的第一表面是疏水的；以及

网屏元件在声腔内部的第二表面是亲水的。

12.如权利要求11所述的声学模块，其中所述第一表面包括疏水涂层并且所述第二表面包括亲水涂层。

13.如权利要求12所述的声学模块，其中所述疏水涂层包括氧化锰聚苯乙烯、氧化锌聚苯乙烯、沉淀碳酸钙、碳纳米管、氧化硅纳米涂层、聚四氟乙烯或者硅中的至少一个。

14.如权利要求12所述的声学模块，其中所述亲水涂层包括聚乙二醇。

15.如权利要求11所述的声学模块，其中所述网屏元件包括网丝。

16.如权利要求11所述的声学模块，其中所述网屏元件防止液体进入声腔。

17.一种声学模块，包括：

声膜；

声腔，与所述声膜相关联的声波传播穿过所述声腔；

从所述声腔除去液体的至少一个液体去除机构；以及

隔开声腔与外部环境并且可被配置成在疏水状态和亲水状态之间切换的网屏元件。

18.如权利要求17所述的声学模块，其中基于施加的电场，所述网屏元件可被配置成在疏水状态和亲水状态之间切换。

19.如权利要求17所述的声学模块，其中所述网屏元件包括网丝。

20.如权利要求17所述的声学模块，其中所述网屏元件防止液体进入声腔。