CN105318995B - 使用压力感测的运动检测 - Google Patents

Abstract

本发明的各实施方式总体上涉及使用压力感测的运动检测。具体地，根据一种实施例，一种感测运动的方法包括：从第一压力传感器接收第一信号并且从第二压力传感器接收第二信号，比较第一信号与第二信号，以及基于比较对运动进行特征化。

Description

使用压力感测的运动检测

技术领域

本发明总体上涉及压力感测，并且在特定实施例中涉及用于使用压力感测进行运动检测的系统和方法。

背景技术

将信号从一个域变换到另一个域的换能器常常被用在传感器中。包括换能器的普通传感器是将压力差和/或压力变化转换成电信号的压力传感器。压力传感器具有大量应用，包括例如大气压力感测、海拔感测和天气监测。

基于微电子机械系统(MEMS)的传感器包括使用微加工技术生产的一系列换能器。MEMS(诸如MEMS压力传感器)通过测量换能器中的物理状态的变化并且传送要由连接至MEMS传感器的电子装置处理的信号来从环境采集信息。可以使用与用于集成电路的那些微加工制造技术类似的微加工制造技术来制造MEMS器件。

可以将MEMS器件设计成用作例如振荡器、谐振器、加速计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和/或微镜。很多MEMS器件使用电容感测技术以用于将物理现象转换成电信号。在这样的应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换成电压信号。

还可以将压力传感器实现为包括密封体积和可偏转膜的电容式MEMS器件。在密封体积与外部体积(诸如在一些情况下为周围环境)之间的压力差使膜偏转。通常地，膜的偏转引起膜与感测电极之间的距离的变化，从而改变电容。

发明内容

根据一种实施例，一种感测运动的方法包括：从第一压力传感器接收第一信号并且从第二压力传感器接收第二信号，比较第一信号与第二信号，以及基于比较来对运动进行特征化。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图给出的以下描述，在附图中：

图1图示实施例运动传感器的透视图；

图2图示实施例运动传感器中的示例运动检测信号的波形图；

图3图示实施例运动传感器系统的功能框图；

图4图示实施例运动传感器系统的系统框图；

图5图示包括实施例传感器-空气界面的实施例压力传感器结构的透视图；

图6图示另一实施例运动传感器的侧视图；

图7图示另外的实施例运动传感器的侧视图；

图8图示实施例压力传感器结构的横截面视图；

图9图示另一实施例压力传感器结构的横截面视图；

图10a和图10b分别图示另外的实施例压力传感器结构的横截面视图和顶视图；

图11图示感测运动的实施例方法的框图；

图12图示感测运动的另一实施例方法的框图；以及

图13图示实施例MEMS麦克风系统的系统框图。

除非另外指出，否则在不同附图中的对应数字和符号通常是指对应部分。绘制附图以清楚地图示实施例的相关方面而并不一定按比例绘制。

具体实施方式

下面详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文中所描述的各种实施例适用于各种特定情境。所讨论的特定实施例仅以特定方式图示以制作和使用各种实施例，并且不应当在限制的范围内被理解。

在特定情境(即运动感测，并且更特别地，使用压力传感器的运动感测)中关于各种实施例来进行描述。本文中所描述的各种实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统、MEMS麦克风系统、静态和动态压力传感器、以及使用多个压力传感器的沿着多个轴的运动感测。在其它实施例中，还可以将各个方面应用于涉及用于根据任何本领域已知的方式来检测任何类型的运动或压力变化的任何类型的传感器或换能器的其它应用。

运动检测在具有加速计和陀螺仪的电子系统中很流行，加速计和陀螺仪在无数系统中被用来提供这样的运动检测。例如，汽车使用加速计来感测快速加速或减速以触发气囊；蜂窝电话和平板计算机使用加速计和陀螺仪来确定电话位置并且对准屏幕方位，以控制游戏并且通常实现附加功能；以及大量其它应用(包括电子玩具、视频游戏控制器和系统、计算机外围设备、组合设备和机器)单独地或者以组合方式使用加速计和陀螺仪来提供与运动检测和分析相关的无数功能。

根据各种实施例，使用压力传感器执行运动检测。各种实施例压力传感器被布置成面对不同的方向，并且被配置成优先地检测与每个相应压力传感器对准的主要方向上的压力波。在一种实施例中，三个压力传感器被正交地布置，并且被配置成优先地感测来自与特定方向上的速度对应的周围介质的压力。可以对压力信号进行滤波，并且可以生成差异信号，以便确定运动的方向。在各种实施例中，所使用的压力传感器可以是麦克风、动态压力传感器或者静态压力传感器。另外，将相应压力传感器连接至周围介质的声音端口或者压力端口可以包括在方向上优先的引导或其它结构，例如类似于皮托管。每个压力传感器包括布置有平面表面的经微加工的隔膜或膜，平面表面具有指向相应传感器的主要运动方向的法线。本文中描述各种实施例和修改。

图1图示包括被正交地布置在设备104上的三个压力传感器102的实施例运动传感器100a的透视图。根据各种实施例，设备104可以是包含运动感测的任何类型的设备，诸如汽车、汽车的一部分、移动电话、平板计算机、计算机、计算机外围设备(诸如鼠标)、视频游戏机、视频游戏控制器、运动装备(诸如足球头盔)、或者任何其它设备。每个压力传感器102x、102y、102z通过声音端口或者压力端口被耦合到周围介质(例如空气)，并且包括布置有分别平行于x轴、y轴和z轴指向的法线的感测表面。在设备104沿着任何轴运动时，对应的压力传感器102x、102y或102z感测压力变化，而与运动正交布置的其它压力传感器不感测压力变化，或者感测很小的压力变化。如果设备104以对角方式向任何轴移动，则处理电路可以比较来自每个压力传感器102x、102y、102z的所生成的压力信号，去除公共分量，并且确定速度方向或者速度幅度。在各种实施例中，在运动期间感测的压力变化与运动的速度以及在相应压力传感器上的流体入射成比例。由于海拔或者环境活动的变化，诸如打开和关闭门，例如，通常所有压力传感器经历几乎相同的信号。在各种实施例中，可以通过处理电路提取和取消公共分量，处理电路可以包括信号处理器。

在各种实施例中，设备104包括或者被耦合到处理电路(未示出)，处理电路被耦合到每个压力传感器102。处理电路可以包括带通滤波器或者低通滤波器。三个压力传感器102x、102y、102z可以各自相同或者可以各自不同。在各种实施例中，压力传感器102x、102y、102z是麦克风或者MEMS麦克风、动态压力传感器或者静态压力传感器。每个压力传感器可以在压力端口上包括皮托管或者其它在方向上优先的结构，以减小在每个相应压力传感器中的正交方向灵敏度。在特定实施例中，如在2014年3月31日提交的、题为“DynamicPressure Sensor”的共同待决的专利申请第14/231,068号中所描述地那样使用动态压力传感器，该专利申请的全部内容被合并于此。

在各种实施例中，运动传感器100a包括仅单个压力传感器102或者仅两个压力传感器102。在一些实施例中，设备104可以是展现可重现运动的设备。例如，设备104可以包括杠杆、铰接盖(诸如用于膝上型计算机)、或者经历可重现运动的其它可移动部分。在这样的实施例中，单个压力传感器102可以被附加到设备104并且被配置成检测可重现运动。压力传感器可以被耦合到带通滤波器或者低通滤波器。

图2图示实施例运动传感器(诸如图1中的设备104)中的示例运动检测信号的波形图。压力信号101描绘随着设备经历各种运动的单个经测量和转换的压力信号。根据各种实施例，在设备上下移动时(其在这种情况下对应于与产生压力信号101的传感器对准的运动)，生成可检测的信号波峰。在设备左右移动时(其对应于与产生压力信号101的传感器正交的运动)，生成很小的信号或者不生成信号。在各种实施例中，可以使用来自多个传感器的这样的压力信号来检测任何方向上的运动。在一些实施例中，可以使用压力信号的组合来在环境压力变化、声音和运动之间进行区分。例如，同时在三个传感器处被检测的压力信号可以对应于环境气压变化或者声压信号。

图3图示包括传感器112、滤波器114、比较电路116和信号处理器118的实施例运动传感器系统110的功能框图。根据各种实施例，传感器112包括被正交放置的压力传感器，诸如动态压力传感器或者MEMS麦克风，这些压力传感器例如被配置成优先地检测不同方向上的压力信号。传感器112生成经转换的压力信号，并且向滤波器114提供所生成的压力信号以用于滤波。在各种实施例中，滤波器114向压力信号应用低通滤波器(LPF)或者带通滤波器(BPF)。可以应用滤波器114以便滤除非运动相关的压力信号，诸如声波或者环境压力变化。向比较电路116提供经滤波的压力信号，比较电路116比较源自不同压力传感器的压力信号。例如，传感器112可以检测多个压力波或者变化，但是比较电路116可以去除压力信号的与多于一个的压力信号共有的分量，以便隔离特定运动方向。在一些实施例中，比较电路116可以包括差异电路，差异电路计算源自任何数目的不同压力传感器的压力信号之间的差异信号。信号处理器118接收差异信号并且可以执行另外的计算以生成与速度方向对应的运动值。运动值还可以包括速度幅度，这取决于信号处理器118。信号处理器118可以执行比较或者差异操作。在这样的实施例中，可以省略比较电路116。在各种其它实施例中，比较电路116或者信号处理器118可以实现另外的更先进的算法以评估运动信息。

在各种实施例中，LPF可以具有100Hz的高频衰减频率，使低于100Hz的频率通过。在更特别的实施例中，LPF可以仅使低于10Hz的频率通过。在一些特定实施例中，BPF可以使在0.5Hz与100Hz之间、在0.5Hz与10Hz之间或者在1Hz与10Hz之间的频带通过。传感器112可以包括在不同方向上或者位置中(诸如正交地或者近似正交地)被布置的多个传感器。例如，传感器112可以包括两个压力传感器、三个压力传感器或者多于三个的压力传感器。在备选实施例中，传感器112包括被附接至结构的仅单个压力传感器。

根据各种实施例，差异电路116和信号处理器可以用各种不同方式来实现，例如使用模拟或数字集成电路、单个微处理器或者多个微处理器、应用处理器或者其某种组合。在这样的实施例中，差异电路116和信号处理器118并不一定是单独的部件，而也可以是完全或者部分集成的。

图4图示包括三个压力传感器102x、102y、102z、专用集成电路(ASIC)122和应用处理器124的实施例运动传感器系统120的系统框图。根据各种实施例，运动传感器系统120实现运动传感器系统110的一种实施例。ASIC 122从压力传感器102x、102y、102z接收经转换的压力信号，并且执行初始处理。例如，ASIC 122可以对每个信号进行放大和滤波。另外，ASIC 122可以基于经转换的信号计算差异信号。应用处理器124从ASIC 122接收经初始处理的信号，并且执行附加信号处理。在一些实施例中，应用处理器124基于各个压力信号计算差异信号。应用处理器124还执行另外的信号处理以便对运动进行检测和特征化。例如，应用处理器124计算速度矢量，其包括经检测和特征化的运动的幅度和方向。应用处理器124还可以执行大量其它计算，并且可以连接到用于各种电子设备或者系统的数据总线或者接口。

图5图示实施例压力传感器结构130的透视图，其包括具有压力传感器102和压力端口135的实施例传感器-空气界面。根据各种实施例，压力端口135可以是被耦合到压力传感器(诸如MEMS麦克风或者动态压力传感器)的长的声音端口或者压力端口。压力端口135可以具有宽度(或者直径)W以及长度L。在这样的实施例中，压力传感器102包括形成有用于检测膜的偏转的感测结构的经微加工的可偏转隔膜或膜。可偏转膜可以具有平面表面，平面表面具有大约等于或者接近压力端口135的宽度W的直径或者长尺寸。在各种实施例中，长度L大于宽度W。在特定实施例中，长度L可以是宽度W的至少3倍大。在一个特定实施例中，长度L是宽度W的至少10倍大。

在各种实施例中，当在膜上入射的压力波平行于膜的平面表面的法线时，压力端口135可操作以允许压力波到达压力传感器102的膜。压力端口135允许压力波纵向地穿过端口。然而，压力端口135可操作以阻止或者限制压力波垂直于膜的平面表面的法线行进。由于开口上的入射角度，这样的压力波被限制进入压力端口135。以对角角度(既不垂直也不平行于膜的平面表面)入射的压力波被部分阻止，从而允许部分压力波穿过压力端口135。

在其它实施例中，压力端口135可以是任何形状，包括例如圆形、方形、或者其它横截面、或者甚至锥形和/或弯曲结构。另外，下面参考图8、9、10a和10b描述具有与压力传感器结构130相似特征的实施例压力传感器的更详细的说明。

图6图示包括六面设备106和至少六个压力传感器102的另一实施例运动传感器100b的侧视图。根据各种实施例，设备106可以是包含如参考图1中的设备104描述的运动感测的任何类型的设备。压力传感器102被附接或者被包括在设备106的每一侧上以便增加压力信号检测。设备106包括或者被耦合到处理电路，以用于如参考图1、3和4所描述地分析源自压力传感器102的信号。在这样的实施例中，可以出于比较的目的向经转换的压力信号应用另外的信号处理，以改善运动检测和特征化。

图7图示包括八面设备108和至少六个压力传感器102的另外的示例运动传感器100c的侧视图。根据各种实施例，运动传感器100c和设备108类似于如以上参考图1和图6描述的运动传感器100a和100b。这些结构被示出以说明在各种实施例中压力传感器102的大量形状和配置。设备(诸如设备108)可以具有很多侧面并且在任何侧面上包括压力传感器102。压力传感器102被布置成优先地感测特定方向上的压力波。处理电路(诸如参考图3和图4描述的)使用经转换的信号对对应的运动进行检测和特征化。在各种实施例中，很多压力传感器102可以在任何数目的不同方向上被布置并且被耦合到参考图3和图4描述的处理电路。

图8图示包括压力端口202、引导结构204、感测膜206和感测结构208的实施例压力传感器结构200a的横截面视图。根据各种实施例，压力波在膜206的方向上进入压力端口202，并且引起膜206偏转。感测结构208检测和测量膜206的偏转，并且电引线(未示出)从膜206和感测结构208向如例如参考图3和图4描述的处理电路(未示出)(诸如集成电路或者应用处理器)提供经转换的压力信号。压力端口202可以被形成为引导结构204中的开口。类似于参考图5描述的实施例，压力端口202和引导结构204朝着膜206引导压力波。在各种实施例中，压力端口202可以允许或者引导压力波平行或者近似平行于膜206的表面的法线207行进。相反，压力端口202可以限制或者防止压力波垂直或者近似垂直于法线207行进。因此，在这样的实施例中，压力端口202优先地接收平行于法线207行进的压力波，并且拒绝垂直于法线207行进的压力波。

在各种实施例中，压力传感器结构200a是经微加工的器件，诸如MEMS传感器。在一些实施例中，压力传感器结构200a是MEMS动态压力传感器或者MEMS静态压力传感器。在其它实施例中，压力传感器结构200a是MEMS麦克风。根据各种实施例，膜206是形成在间隔器212并且由间隔器212支撑的可偏转膜，间隔器212形成在感测结构208上。感测结构208可以是带孔的背板。基底210提供用于感测结构208和膜206的支撑结构并且包括腔211。

在一种实施例中，基底210是硅基底，并且感测结构208和膜206是掺杂的多晶硅层。在其它实施例中，基底210可以是任何半导体材料、聚合物等。例如，膜206和感测结构208可以由任何导电材料(诸如金属(例如铝)或者导电化合物)形成。膜206或者感测结构208还可以由多个层(诸如非导电结构层和导电层)形成。例如，膜206或者感测结构208可以由绝缘体或者电介质(诸如氧化物或者氮化物)形成，并且可以涂覆有金属层(诸如金)。感测结构208和膜206被形成为具有分离距离的平行板电容器，分离距离随着膜206响应于入射压力波偏转而变化。

在各种实施例中，引导结构204可以是附接部件或者可以在微加工过程中形成。在一种实施例中，引导结构204由聚合物形成，并且被附接至膜206、感测结构208和基底210的经微加工的结构。引导结构204由器件封装形成，包括例如塑料、金属或者印刷电路板(PCB)，并且经微加工的结构在另一实施例中被附接。引导结构204可以是任何形状，例如诸如方形或者圆柱形。对于与涉及MEMS麦克风或者动态压力传感器的各种材料和结构相关的另外的细节和实施例，参考如以上所讨论的共同待决的专利申请第14/231,068号。下面参考图9、10a和10b描述与压力传感器结构200a相关的另外的实施例。对应的附图标记具有对应的结构，并且在参考图9、10a和10b中不重复在参考图8中描述的对应元件的描述。

图9图示包括填充有泡沫214的压力端口202、引导结构204、感测膜206和感测结构208的另一实施例压力传感器结构200b的横截面视图。根据各种实施例，泡沫214可以被包括在压力端口202中，以便对进入压力端口202的声压波进行滤波。泡沫214可以用作一种类型的滤波器，其去除较高频率信号并且还减少一些运动相关的压力波。例如，泡沫214可以减少或者限制由参考压力端口202的方向的水平运动引起的压力波(即，可以限制来自垂直于法线207的运动的压力波)。在一些实施例中，泡沫214包括封装泡沫或者音频泡沫(如常用的)。泡沫214在一些实施例中可以被包括在MEMS麦克风中，并且可以跨MEMS麦克风的声音端口或者在MEMS麦克风的声音端口内被应用。泡沫214可以用作附加的低通滤波器(LPF)，并且可以与如以上参考图3和图4描述的LPF的电路实施方式进行组合。泡沫214可以允许感测环境压力变化。在这样的实施例中，可以执行附加信号处理或滤波以在运动引起的压力信号与环境压力变化之间进行区分。

图10a和图10b分别图示包括压力端口202、引导结构204、感测膜206、感测结构208以及形成在引导结构204中的引导网格216的另外的实施例压力传感器结构200c的横截面视图和顶视图。根据各种实施例，引导网格216还增加对平行于法线207行进的压力波的优先接收，并且增加对垂直于法线207行进的压力波的拒绝。图10a示出引导网格216的侧视图，并且图10b示出引导网格216的顶视图。在各种实施例中，引导网格216是形成到膜206的矩形柱状路径的矩形网格。在其它实施例中，引导网格216可以被配置有其它形状，包括到膜206的任何路径。另外，引导网格216可以由例如聚合物、金属、或者半导体材料形成。在一些实施例中，引导网格216由与引导结构204相同的材料形成。

图11图示包括步骤302-306的感测运动的实施例方法300的框图。根据各种实施例，步骤302包括使用压力传感器生成压力信号。压力传感器在一些实施例中可以被耦合到展现可重现运动的结构。在步骤304对压力信号进行带通滤波。步骤306包括基于经滤波的压力信号检测运动。步骤306在一些实施例中可以包括检测可重现运动。在其它实施例中，可以向方法300应用另外的修改，并且可以按照各种其它顺序来执行步骤。

图12图示包括步骤322-328的感测运动的另一实施例方法320的框图。根据各种实施例，步骤322包括从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一信号和第二信号。步骤324包括对第一信号和第二信号进行低通滤波。在步骤324之后，步骤326包括根据第一信号和第二信号确定差异信号。在步骤328，基于差异信号对运动进行特征化。在其它实施例中，可以向方法320应用另外的修改，并且可以按照各种其它顺序来执行步骤。

图13图示包括被耦合到音频处理电路348和运动处理电路350的MEMS麦克风342和344的实施例MEMS麦克风系统340的系统框图。根据各种实施例，MEMS麦克风系统340可以被包括在移动电话、平板计算机或者使用麦克风的任何其它应用中。MEMS麦克风342和344从周围环境接收压力波，并且将压力波转换为电信号。由音频处理电路348和运动处理电路350来处理电压力信号。在各种实施例中，运动处理电路350可以包括滤波电路、比较电路和信号处理器，以用于基于在MEMS麦克风342和344处接收的压力信号来生成与所确定的运动相关的运动值354。运动处理电路350可以如以上参考图3和图4描述地起作用，并且包括如以上参考图3和图4描述的部件。

在各种实施例中，音频处理电路348可以包括滤波器以及通常用于麦克风信号处理的其它音频处理电路。音频处理电路348向扬声器352或者被配置成接收音频信号的另一部件提供音频信号。音频处理电路348可以根据音频频带对从MEMS麦克风342和344接收的电压力信号进行滤波，使例如在500Hz与25kHz之间的频率通过。类似地，运动处理电路350可以根据运动相关频带对从MEMS麦克风342和344接收的电压力信号进行滤波，使例如在0.5Hz与10Hz之间的频率通过。在其它实施例中，其它频带可以用于音频处理电路348和运动处理电路350二者。

根据各种实施例，控制信号CTRL可以使能或者禁用音频处理电路348和运动处理电路350。MEMS麦克风系统340可以包括被耦合到MEMS麦克风342和344的放大器346。在各种实施例中，可以包括任何数目的MEMS麦克风，诸如例如一个、两个、三个或者六个，并且每个MEMS麦克风可以被耦合到放大器。在一些实施例中，放大器、MEMS麦克风或者处理电路(诸如低通滤波器或者带通滤波器)可以被包括在单个集成电路(IC)或者多个IC上。MEMS麦克风系统340可以包括任何数目的IC或者处理器。

根据一种实施例，一种感测运动的方法包括：从第一压力传感器接收第一信号并且从第二压力传感器接收第二信号，比较第一信号与第二信号，以及基于比较对运动进行特征化。

在各种实施例中，感测运动的方法还包括对第一信号和第二信号进行低通滤波。低通滤波可以包括使低于10Hz的频率通过。在一些实施例中，该方法包括：从第三压力传感器接收第三信号，以及比较第一信号、第二信号和第三信号。比较第一信号与第二信号可以包括确定第一信号与第二信号之间的差异信号。

在各种实施例中，感测运动的方法还包括：在第一可偏转膜以及与第一可偏转膜相邻地形成的第一感测结构处生成第一信号；以及在第二可偏转膜以及与第二可偏转膜相邻地形成的第二感测结构处生成第二信号。该方法还可以包括：在第一压力端口中接收压力波，第一压力端口被耦合到第一膜并且具有是第一膜的最长尺寸至少三倍大的、远离第一膜延伸的长度。该方法还可以包括：在第二压力端口中接收压力波，第二压力端口被耦合到第二膜并且具有是第二膜的最长尺寸至少三倍大的、远离第二膜延伸的长度。

根据一种实施例，一种运动传感器包括多个压力传感器以及被耦合到多个压力传感器的运动检测电路。每个压力传感器包括具有平面表面的膜，平面表面具有指向不同方向的法线，并且多个压力传感器被配置成基于每个膜的偏转生成压力信号。运动检测电路被配置成：从多个压力传感器接收压力信号，将压力信号彼此进行比较，以及基于将压力信号彼此进行比较来对运动进行特征化。

在各种实施例中，运动检测电路包括低通滤波器，低通滤波器被配置成在将压力信号彼此进行比较之前对压力信号进行低通滤波。低通滤波器可以被配置成使低于10Hz的频率通过。多个压力传感器可以包括两个压力传感器。多个压力传感器可以包括三个压力传感器。在一些实施例中，多个压力传感器中的每个压力传感器包括在平行于相应法线的方向上具有第一长度的声音端口，第一长度是相应膜的最长尺寸的至少三倍长。至少一个声音端口可以填充有泡沫。至少一个声音端口可以包括引导网格(guide grid)。至少一个声音端口的第一长度可以是相应膜的最长尺寸的至少十倍长。

在各种实施例中，多个压力传感器的每个法线与多个压力传感器的每个其它法线正交。多个压力传感器中的每个压力传感器可以是由静态压力传感器、动态压力传感器和微电子机械系统(MEMS)麦克风组成的组中的一项。

根据一种实施例，一种感测运动的方法包括：使用压力传感器生成压力信号，对压力信号进行带通滤波，以及基于经滤波的压力信号检测运动。带通滤波包括使在0.5Hz与50Hz之间的频带通过。

在各种实施例中，带通滤波包括使仅在0.5Hz与10Hz之间的频带通过。压力传感器可以被耦合到展现可重现运动的结构，并且检测运动可以包括检测可重现运动。压力传感器可以包括可偏转膜，可偏转膜与感测结构相邻地被形成并且被配置成响应于可偏转膜的偏转而生成压力信号。在一些实施例中，压力传感器包括被耦合到可偏转膜的压力端口。压力端口具有是膜的最长尺寸至少三倍大的、远离膜延伸的长度。

根据一种实施例，一种麦克风系统包括：包括多个信号输出的多个微电子机械系统(MEMS)麦克风，被耦合到多个信号输出的运动处理电路，以及被耦合到多个信号输出的音频处理电路。信号输出被配置成提供由多个MEMS麦克风生成的多个压力信号。运动处理电路被配置成基于多个压力信号对麦克风系统的运动进行特征化。音频处理电路被配置成基于多个压力信号输出电音频信号。

在各种实施例中，运动处理电路包括被配置成使低于10Hz的频率通过的低通滤波器。音频处理电路可以包括被配置成使高于500Hz的频率通过的高通滤波器。在一些实施例中，多个MEMS麦克风包括仅两个MEMS麦克风。

根据本文中所描述的各种实施例，优点可以包括使用压力传感器或者麦克风的运动检测、具有降低的系统成本的运动检测以及基于所测量的压力波的设备的速度测量。在包括麦克风系统的实施例(诸如例如蜂窝电话或者平板)中，优点可以包括使用可以被重新配置成支持麦克风功能和运动传感器功能二者而没有附加的声音端口或者压力端口的多个现有麦克风。

虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，然而这一描述并非意在在限制意义上被理解。本领域技术人员在参考描述时将很清楚说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例。因此，意在所附权利要求包括任何这样的修改或者实施例。

Claims (22)

1.一种感测运动的方法，包括：

从第一压力传感器接收第一信号并且从第二压力传感器接收第二信号；

比较所述第一信号与所述第二信号；以及

基于所述比较对所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的运动进行特征化。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述第一信号和所述第二信号进行低通滤波。

3.根据权利要求2所述的方法，其中低通滤波包括使低于10Hz的频率通过。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从第三压力传感器接收第三信号；以及

比较所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中比较所述第一信号与所述第二信号包括确定所述第一信号与所述第二信号之间的差异信号。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在第一可偏转膜以及与所述第一可偏转膜相邻地形成的第一感测结构处生成所述第一信号；以及

在第二可偏转膜以及与所述第二可偏转膜相邻地形成的第二感测结构处生成所述第二信号。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在第一压力端口中接收压力波，所述第一压力端口被耦合到所述第一可偏转膜并且具有是所述第一可偏转膜的最长尺寸至少三倍大的、远离所述第一可偏转膜延伸的长度；以及

在第二压力端口中接收压力波，所述第二压力端口被耦合到所述第二可偏转膜并且具有是所述第二可偏转膜的最长尺寸至少三倍大的、远离所述第二可偏转膜延伸的长度。

8.一种运动传感器，包括：

多个压力传感器，每个压力传感器包括具有平面表面的膜，所述平面表面具有指向不同方向的法线，其中所述多个压力传感器被配置成基于每个膜的偏转生成压力信号；以及

运动检测电路，被耦合到所述多个压力传感器，其中所述运动检测电路被配置成：

从所述多个压力传感器接收所述压力信号，

将所述压力信号彼此进行比较，以及

基于将所述压力信号彼此进行比较来对所述多个压力传感器的运动进行特征化。

9.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述运动检测电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器被配置成在将所述压力信号彼此进行比较之前对所述压力信号进行低通滤波。

10.根据权利要求9所述的运动传感器，其中所述低通滤波器被配置成使低于10Hz的频率通过。

11.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述多个压力传感器包括两个压力传感器。

12.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述多个压力传感器包括三个压力传感器。

13.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述多个压力传感器中的每个压力传感器包括在平行于相应法线的方向上具有第一长度的声音端口，所述第一长度是相应膜的最长尺寸的至少三倍长。

14.根据权利要求13所述的运动传感器，其中至少一个声音端口填充有泡沫。

15.根据权利要求13所述的运动传感器，其中至少一个声音端口包括引导网格。

16.根据权利要求13所述的运动传感器，其中至少一个声音端口的所述第一长度是相应膜的最长尺寸的至少十倍长。

17.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述多个压力传感器的每个法线与所述多个压力传感器的每个其它法线正交。

18.根据权利要求8所述的运动传感器，其中所述多个压力传感器中的每个压力传感器包括由静态压力传感器、动态压力传感器和微电子机械系统(MEMS)麦克风组成的组中的一项。

19.一种麦克风系统，包括：

多个微电子机械系统(MEMS)麦克风，包括多个信号输出，其中所述信号输出被配置成提供由所述多个MEMS麦克风生成的多个压力信号；

运动处理电路，被耦合到所述多个信号输出，其中所述运动处理电路被配置成基于所述多个压力信号对所述麦克风系统的运动进行特征化；以及

音频处理电路，被耦合到所述多个信号输出，其中所述音频处理电路被配置成基于所述多个压力信号输出电音频信号。

20.根据权利要求19所述的麦克风系统，其中所述运动处理电路包括被配置成使低于10Hz的频率通过的低通滤波器。

21.根据权利要求20所述的麦克风系统，其中所述音频处理电路包括被配置成使高于500Hz的频率通过的高通滤波器。

22.根据权利要求19所述的麦克风系统，其中所述多个MEMS麦克风包括两个MEMS麦克风。