CN106612485B - 一种mems麦克风及收音装置 - Google Patents

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本发明涉及一种声音信号处理技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风及收音装置。MEMS麦克风为双声孔麦克风(分别为第一声孔和第二声孔)，在采集不同方向的声音信号时，第一声孔和第二声孔分别接收当前所述环境的声音信号，当一个声孔接收的声音信号强度大于另一个声孔的接收的声音信号强度时，信号强度高的声音信号能够抑制信号强度弱的声音信号(即抑制一个方向的声音信号)，在采集同一方向的声音信号时，即只有一个MEMS声电芯片采集声音信号时，可加强采集的信号强度，无需任何复杂的计算即可实现降噪。提高了声音信号的降噪比，且MEMS麦克风的体积较小，有利于便携式设备的制造。

Description

一种MEMS麦克风及收音装置
技术领域
本发明涉及一种声音信号处理技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风及收音装置。
背景技术
麦克风，学名为传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。
现有移动终端中的微型麦克风大多为全指向性麦克风，全指向性麦克风其降噪能力较低，为了提高移动终端的降噪能力，通常采用设置有两个对称的麦克风，通过两个对称的麦克风去侦测来自两个不同方向的声音信号，根据两个麦克风采集的声音信号去计算判断声源位置，麦克风根据声源位置去获取声音信号，采用此种方式，有益于提高移动终端的降噪能力，但是采用此种方式，必须配合一个具有较强运算能力的计算单元，但是对于简易的收音装置，例如录音笔，则不具有较强运算能力的计算单元，因为其降噪能力较弱。现有技术中，还有通过提高麦克风体积的方式来提升其降噪能力，最典型的应用即话筒，话筒通常设置有一个很深的纵向空间，当声音从正面穿透音腔时，接收该声音，当声音从侧壁或背面穿透音腔时，通过纵向空间结构吸收或反射该声音，避免该声音产生电信号，但是此种方式需要一个大大的纵向空间，不利于便携式设备的制造。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种体积小，且具有指向性的MEMS麦克风及收音装置。
本发明的技术目的通过以下技术手段实现：
一种MEMS麦克风，其特征在于：包括
第一外壳，于所述第一外壳表面开设有第一声孔；
第二外壳，于所述第二外壳表面开设有第二声孔；
基板，所述基板与所述第一外壳包围形成一第一封装结构；所述基板与所述第二外壳包围形成一第二封装结构；
第一MEMS声电芯片；设置于所述第一封装结构内，且固定连接所述基板；
第二MEMS声电芯片，设置于所述第二封装结构内，且固定连接所述基板；
于所述基板上开设一通孔，以使所述第一MEMS声电芯片的声腔与所述第二MEMS声电芯片的声腔连通。
优选地，上述的MEMS麦克风，其中：所述第一外壳与所述第二外壳以所述基板为对称轴分别对称设置于所述基板的两侧。
优选地，上述的MEMS麦克风，其中：所述第一声孔与所述第二声孔设置于同一水平线上。
优选地，上述的MEMS麦克风，其中：所述第二MEMS声电芯片以所述基板为对称轴线与所述第一MEMS声电芯片对称设置于所述第二封装结构内。
一种收音装置，其中，包括上述任一项所述的MEMS麦克风。
与现有技术相比，本发明的优点是：
MEMS麦克风为双声孔麦克风(分别为第一声孔和第二声孔)，在采集不同方向的声音信号时，第一声孔和第二声孔分别接收当前所述环境的声音信号，当一个声孔接收的声音信号强度大于另一个声孔的接收的声音信号强度时，信号强度高的声音信号能够抑制信号强度弱的声音信号(即抑制一个方向的声音信号)，在采集同一方向的声音信号时，即只有一个MEMS声电芯片采集声音信号时，可加强采集的信号强度，无需任何复杂的计算即可实现降噪。提高了声音信号的降噪比，且MEMS麦克风的体积较小，有利于便携式设备的制造。
附图说明
图1为本发明中一种MEMS麦克风的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种MEMS麦克风，其特征在于：包括
第一外壳1，于所述第一外壳1表面开设有第一声孔11；
第二外壳2，于所述第二外壳2表面开设有第二声孔21；
基板3，所述基板3与所述第一外壳1包围形成一第一封装结构10；所述基板3与所述第二外壳2包围形成一第二封装结构20；
第一MEMS声电芯片12；设置于所述第一封装结构10内，且固定连接所述基板；
第二MEMS声电芯片22，设置于所述第二封装结构20内，且固定连接所述基板；
于所述基板3上开设一通孔30，以使所述第一MEMS声电芯片12的声腔与所述第二MEMS声电芯片22的声腔连通。
本发明的工作原理是：
MEMS麦克风为双声孔麦克风(分别为第一声孔11和第二声孔21)，在采集不同方向的声音信号时，第一声孔11和第二声孔21分别接收当前所述环境的声音信号，当一个声孔接收的声音信号强度大于另一个声孔的接收的声音信号强度时，信号强度高的声音信号能够抑制信号强度弱的声音信号(即抑制一个方向的声音信号)，在采集同一方向的声音信号时，即只有一个MEMS声电芯片采集声音信号时，可加强采集的信号强度，无需任何复杂的计算即可实现降噪。提高了声音信号的降噪比。同时本申请还有利于降低功耗，且MEMS麦克风的体积较小，有利于便携式设备的制造。
列举具体实施方式：
实施例一、麦克风同时采集两种声音的情况下，第一声孔11接收第一声音信号，该声音信号(模拟信号)驱动第一MEMS声电芯片12内的第一声膜121振动，同时第二声孔21也接收第二声音信号，该声音信号(模拟信号)同时驱动第二MEMS声电芯片22内的第二声膜221振动，第一声膜121在第一声音信号的驱动下压缩空腔内的空气；第二声膜221在第二声音信号的驱动下压缩空腔内的空气；当第二声膜221的信号强度大于第二声膜221的信号强度时，其第二声膜221压缩空气的能量则大于第一声膜121压缩空气的能量，同时又因为第一声膜121和第二声膜221公共同一个空腔(即第二声膜221压缩的对象与第一声膜121压缩的对象相同)，且压缩方向相反，则第二声膜221压缩空气的同时，阻止第一声膜121压缩空气，进而导致第一声膜121无法压缩空气，第一声膜121无法压缩空气，则无法将其所接收的第一声音信号(模拟信号)转化为电信号输出，进而只有第二MEMS声电芯片22能够将其所接收到的第二声音信号转化为电信号输出，完全抑制了与其声源方向相反的第一声音信号。
实施例二、当麦克风采集一种声音的情况下，例如声源位置朝向第一外壳1，则第一声孔11接收声源发出的声音信号，第一MEMS声电芯片12内的第一声膜121于声音信号的作用下往第二声膜221方向压缩空气，则此时第二声膜221也于声音信号的作用下往外推动，使得第一声膜121压缩空气的阻力变小(现有的麦克风，声膜往基板3方向压缩空气，因基板3是静止的，当声膜压缩空气时，声腔内的空气必须阻止空气被压缩，进而产生阻力以达到声压平衡状态，本申请中，第二声膜221是可振动的，当第一声膜121压缩空气时，第二声膜221受压往里的方向运动，进而第一声膜121压缩空气的阻力变小)，进而导致第一声膜121振动的行程更远，声膜振动的行程越远，其所产生的电信号强度越高。本申请在采集同一方向的声音信号时，有加强该声音信号的能力。
关于大大降低功耗的说明，在信号比的计算方法，信噪比与功耗是成四倍正比关系，而本申请中，采用对MEMS麦克风结构改变的方法提高信噪比，无需提高其功耗，因此相对于现有技术，本申请所提供的MEMS麦克风其功耗大大降低。
作为进一步优选实施方案，上述的MEMS麦克风，其中：所述第一外壳1与所述第二外壳2以所述基板3为对称轴分别对称设置于所述基板3的两侧。进一步地，其中：所述第一声孔11与所述第二声孔21设置于同一水平线上。采用对称结构，有利于进一步加强不同方向的信号抑制能力，同时也进一步提供了同方向声音信号的增强能力。
作为进一步优选实施方案，上述的MEMS麦克风，其中：所述第二MEMS声电芯片22以所述基板3为对称轴线与所述第一MEMS声电芯片12对称设置于所述第二封装结构20内。采用对称结构，有利于进一步加强不同方向的信号抑制能力，同时也进一步提供了同方向声音信号的增强能力。
一种收音装置，其中，包括上述任一项所述的MEMS麦克风。此种收音装置，无需设有复杂的计算单元即可实现降噪功能，仅仅只需对MEMS麦克风的结构进行简单的变换，节约成本，也有利于装置的小型化设计。
以上上述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种MEMS麦克风，其特征在于：包括
第一外壳，于所述第一外壳表面开设有第一声孔；
第二外壳，于所述第二外壳表面开设有第二声孔；
基板，所述基板与所述第一外壳包围形成一第一封装结构；所述基板与所述第二外壳包围形成一第二封装结构；
第一MEMS声电芯片；设置于所述第一封装结构内，且固定连接所述基板；
第二MEMS声电芯片，设置于所述第二封装结构内，且固定连接所述基板；
于所述基板上开设一通孔，以使所述第一MEMS声电芯片的声腔与所述第二MEMS声电芯片的声腔连通；所述第一声孔接收第一声音信号，驱动所述第一MEMS声电芯片内的第一声膜振动，所述第二声孔接收第二声音信号，驱动所述第二MEMS声电芯片内的第二声膜振动；所述第一声膜在所述第一声音信号的驱动下压缩空腔内的空气，所述第二声膜在所述第二声音信号的驱动下压缩空腔内的空气；
所述第二MEMS声电芯片的第二声膜的信号强度大于所述第一MEMS声电芯片的第一声膜的信号强度时，所述第二MEMS声电芯片的第二声膜压缩空气的同时，阻止所述第一MEMS声电芯片的第一声膜压缩空气。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一外壳与所述第二外壳以所述基板为对称轴分别对称设置于所述基板的两侧。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一声孔与所述第二声孔设置于同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第二MEMS声电芯片以所述基板为对称轴线与所述第一MEMS声电芯片对称设置于所述第二封装结构内。
5.一种收音装置，其特征在于，包括上述权利要求1～4任一项所述的MEMS麦克风。
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