CN106982399A - 集音器及具有其的集音装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了集音器及具有其的集音装置。集音器包括：集音腔体，集音腔体上设有一个敞开口；第一振膜，第一振膜设在集音腔体的敞开口以封闭集音腔体；传感器，传感器与集音腔体相连，传感器包括基座、电极和第二振膜，电极设在基座上，第二振膜位于电极的远离基座的一侧且与电极之间具有间隙，在第二振膜接收到集音腔体内的声波后，第二振膜相对电极产生相对位移。根据本发明的集音器，可将声音信号转化成电信号以便于根据电信号的变化检测声音信号特征，这样，不但可以有效收集声波，实现对声音的检测，而且响应速度快、灵敏度高和线性度好，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

Description

集音器及具有其的集音装置

技术领域

本发明涉及声音收集技术领域，尤其是涉及一种集音器及具有其的集音装置。

背景技术

声传感器是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，目前主要包括：电动式(动圈式、铝带式)，电容麦克风式(直流极化式)、压电式(晶体式、陶瓷式)、以及电磁式、碳粒式、半导体式等。

胎儿监护是保障围产期产妇和胎儿安全，实现优生优育的重要手段。其中监测胎儿心率是一项技术性很强的工作，用传统的听诊器，人工计数很难测量准确。目前最常用的胎儿监护方法是采用超声多普勒检测技术，利用多普勒效应原理来拾取胎儿心动信号。这种方法能够精确、快速地测量出胎儿心率，但是存在安全性问题。

因此对于本领域技术人员来说，发明一种新的声音传感检测设备，及时通过胎音获取胎儿信息，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种集音器，可以将环境中普遍存在的声音信号并转化为电信号，具有响应速度快、灵敏度高和线性度好的优良特性，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

本发明还提出一种具有上述集音器的集音装置。

根据本发明实施例的集音器，包括：集音腔体，所述集音腔体上设有一个敞开口；第一振膜，所述第一振膜设在所述集音腔体的敞开口处以封闭所述集音腔体；传感器，所述传感器与所述集音腔体相连，所述传感器包括基座、电极和第二振膜，所述电极设在所述基座上，所述第二振膜位于所述电极的远离所述基座的一侧且与所述电极之间具有间隙，在所述第二振膜接收到所述集音腔体内的声波后，所述第二振膜相对所述电极产生相对位移。

根据本发明实施例的集音器，通过设置传感器，在第一振膜收集的声波传导至传感器时，利用第二振膜振动且相对电极产生的相对位移而在电极上产生与声音信号相对应的感应电势信号，从而将声音信号转化成电信号以便于根据电信号的变化检测声音的信号特征，这样，不但可以有效收集声波，实现对声音的检测，而且响应速度快、灵敏度高和线性度好，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

根据本发明的一些实施例，集音器还包括集音管，所述集音管连接在所述传感器和所述集音腔体之间。

具体地，在从所述集音腔体到所述传感器的方向上，所述集音管的横截面积逐渐减小。

根据本发明的一些实施例，所述第二振膜与所述电极之间设有绝缘支撑件。

具体地，所述绝缘支撑件为两个，且两个所述绝缘支撑件位于所述电极的两端。

具体地，所述电极朝向所述第二振膜一侧设有凸起部。

具体地，所述凸起部位于所述电极的中心位置处。

具体地，所述间隙的高度为H，H满足：1mm≤H≤1.5mm。

具体地，所述凸起部的高度为M，所述间隙的高度为H，M与H的比值为T，T满足：0.6≤T＜1。

根据本发明的一些实施例，集音腔体形成为中空的圆柱体状、圆台状或锥体状。

根据本发明的一些实施例，集音器还包括振膜电极，所述振膜电极用于对所述第二振膜施加电压。

根据本发明实施例集音装置，包括：上述的集音器；信号采集装置，所述信号采集装置与所述集音器电连接，所述信号采集装置根据所述相对位移采集感应电势信号；显示组件，所述显示组件与所述信号采集装置电连接以输出所述感应电势信号。

根据本发明实施例的集音装置，通过设置上述的集音器，可将声音信号转化成电信号以便于根据电信号的变化检测声音的信号特征，这样，不但可以有效收集声波，实现对声音的检测，而且响应速度快、灵敏度高和线性度好，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

附图说明

图1是根据本发明一些实施例的集音器的示意图；

图2是根据本发明一些实施例的传感器的剖视示意图；

图3是根据本发明另一些实施例的传感器的剖视示意图。

附图标记：

集音器100；

集音腔体1；第一振膜2；

传感器3；基座31；电极32；凸起部321；第二振膜33；

集音管4；绝缘支撑件5；

振膜电极6；正极引线61；负极引线62；

正极导线71；负极导线72。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的集音器100，该集音器100可用于检测声音例如用于检测胎心音。

如图1所示，根据本发明实施例的集音器100，可以包括集音腔体1、第一振膜2和传感器3。

具体地，集音腔体1上设有一个敞开口。例如，如图1所示，集音腔体1的顶部敞开以在集音腔体1的顶部形成一个敞开口。第一振膜2设在集音腔体1的敞开口处以封闭集音腔体1，也就是说，通过将第一振膜2设在集音腔体1的敞开口处，可将集音腔体1构造成封闭的空间。可以理解的是，第一振膜2可以采用粘贴、热压或其它密封技术设置在集音腔体1的敞开口处。

传感器3与集音腔体1相连，由此，在利用集音器100检测声音时，第一振膜2可用于收集声波，第一振膜2收集的声波可在集音腔体1内传导，并最终传导至传感器3，传感器3可接收声波并产生感应电势信号。

如图2-图3所示，传感器3包括基座31、电极32和第二振膜33，电极32设在基座31上，第二振膜33位于电极32的远离基座31的一侧且与电极32之间具有间隙。例如，如图2-图3所示，电极32设在基座31的顶部，第二振膜33设在电极32的上侧且与电极32之间具有间隙。此处可以理解的是，从基座31到电极32的方向定义为上，与之相反的方向定义为下。

在第二振膜33接收到集音腔体1内的声波后，第二振膜33相对电极32产生相对位移，也就是说，在第二振膜33接收到集音腔体1内的声波后，第二振膜33与电极32之间的距离产生变化。具体而言，在利用集音器100检测声音时，第一振膜2收集声波，声波在集音腔体1内传导至传感器3，由于传感器3的第二振膜33本身带有一定的电荷，当第二振膜33接收到集音腔体1传导来的声波后，第二振膜33产生振动，从而第二振膜33与电极32之间的距离产生变化即第二振膜33相对电极32产生相对位移，进而在电极32上产生与声音信号相对应的感应电势，从而通过检测感应电势的变化以判断不同声音的信号特征。需要说明的是，“相对位移”可以理解为第二振膜33与电极32之间距离变化的程度。

可以理解的是，在利用集音器100检测声音时，当第一振膜2接收到的声波越大，第一振膜2的振动幅度越大，从而声波传导至第二振膜33时，第二振膜33的振动幅度也越大，第二振膜33相对电极32产生的相对位移也越大，从而电极32上的感应电势信号越强，；反之，当第一振膜2接收到的声波越小，第二振膜33相对电极32产生的相对位移也越小，从而电极32上的感应电势信号越弱。

根据本发明实施例的集音器100，通过设置传感器3，在第一振膜2收集的声波传导至传感器3时，利用第二振膜33振动且相对电极32产生的相对位移而在电极32上产生与声音信号相对应的感应电势信号，从而将声音信号转化成电信号以便于根据电信号的变化检测声音的信号特征，这样，不但可以有效收集声波，实现对声音的检测，而且响应速度快、灵敏度高和线性度好，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，集音器100还包括集音管4，集音管4连接在传感器3和集音腔体1之间，从而集音腔体1内的声波可通过集音管4传导至传感器3，声波的传导效果好，有利于进一步提高集音器100的响应速度和灵敏度等。优选地，在从集音腔体1到传感器3的方向上，集音管4的横截面积逐渐减小，从而声波在集音管4内的传导过程中，有利于进一步实现对声波的收集，提高传导至第二振膜33处的声波的强度，进而更进一步地提高集音器100的响应速度和检测的灵敏度等。

可选地，如图2和图3所示，第二振膜33与电极32之间设有绝缘支撑件5，从而通过绝缘支撑件5支撑在第二振膜33与电极32之间以使得第二振膜33与电极32之间具有间隙，避免了第二振膜33与电极32之间贴合在一起，提高了传感器3工作的可靠性。

具体地，如图2和图3所示，绝缘支撑件5为两个，两个绝缘支撑件5位于电极32的两端，从而提高支撑效果。可选地，基座31的两端分别设有连接部，连接部伸入到间隙内以限定出绝缘支撑件5，也就是说，基座31的两端分别设有连接部，绝缘支撑件5是由伸入到间隙内的连接部限定出的，从而结构简单。

当然，本发明不限于此，在另一些实施例中，绝缘支撑件5还可为一个，例如一个绝缘支撑件5形成为环形，环形的绝缘支撑件5支撑在电极32和第二振膜33之间。

进一步地，如图3所示，电极32朝向第二振膜33的一侧设有凸起部321。凸起部321可以是半圆球状、立方体状、椎体状、或圆柱状等形状，优选凸起部321的形状为椎体状，椎体状凸起部321顶端朝向第二振膜33。凸起部321可以与电极32一体设置，即凸起部321与电极32材料相同，当然，凸起部321与电极32材料也可以不相同，凸起部采用固定方式连接在电极32上。由此，凸起部321的设置有效避免了第二振膜33与电极32之间由于距离减小造成过大的静电吸附而影响第二振膜33的振动的问题，而且凸起部321的设置增大了第二振膜33与凸起部321之间的接触几率，在电极32上产生感应电势的同时，也可以产生摩擦电势，提高了电极32上的电势信号的强度，进而提高了集音器100的响应速度、灵敏度和线性度，进一步保证了信号采集的准确性。

优选地，如图3所示，凸起部321位于电极32的中心位置处。由此，结构简单，而且可有效地避免电极32与第二振膜33之间的静电吸附。

具体地，凸起部321的高度为M，间隙的高度为H，M与H的比值为T，T满足：0.6≤T＜1。在此比例范围内，可保证第二振膜33与凸起部321之间的接触几率，第二振膜33与凸起部321之间通过接触分离产生摩擦电信号，进一步提高电极32上的电势信号的强度，进而进一步提高集音器100的响应速度、灵敏度和线性度，进一步保证了信号采集的准确性。

根据本发明的一些实施例，间隙的高度为H，H满足：1mm≤H≤1.5mm。由此，在该高度范围内，不但有利于保证传感器3的结构的紧凑性，而且有利于确保电极32与第二振膜33工作的可靠性。若H<1mm，则电极32与第二振膜33间隙过小，容易导致电极32与第二振膜33静电吸附在一起而无法正常工作；若H>1.5mm，则电极无法准确感应第二振膜33位移变化，灵敏度低。

根据本发明的一些实施例，集音腔体1形成为中空的圆柱体状、圆台状或锥体状，集音腔体1的一侧面设置有敞开口。例如，集音腔体1形成为中空的圆柱体状，圆柱体状的集音腔体1的底面设置有一敞开口。优选的，集音腔体1形成为中空的锥体状，锥体状的集音腔体1的底面设置有一敞开口，这样集音腔体1能够对声波起到有效汇聚作用，进一步提高集音器100的响应速度、灵敏度和线性度，保证了信号采集的准确性。

在本发明的一些实施例中，集音器100还包括振膜电极6，振膜电极6用于对第二振膜33施加电压，当第二振膜33与电极32相对位移发生变化时，电极32产生感应电势信号，实现集音器100对声音的检测效果。具体而言，振膜电极6具有正极引线61和负极引线62，正极引线61和负极引线62分别与第二振膜33的两端相连。

可选地，上述第一振膜2和第二振膜33的厚度的取值范围为0.1mm～0.5mm。也就是说，第一振膜2的厚度的取值范围为0.1mm～0.5mm，第二振膜33的厚度的取值范围为0.1mm～0.5mm。可以理解的是，第一振膜2和第二振膜33的厚度可以相同，也可以不同。在此厚度范围内，能够保证第一振膜2和第二振膜33振动效果好，实现声音有效收集，从而产生强度更强的感应电势，实现对声音的有效检测，响应速度快、灵敏度高。

具体地，第一振膜2和第二振膜33分别为聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的至少一种。本领域的技术人员根据这些材料所具有的电特性很容易选择其他类似的材料，此处不做限定。

下面参考图1-图3描述根据本发明多个具体实施例的集音器100，值得理解的是，下述描述只是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1-图2所示，根据本发明实施例的集音器100，包括集音腔体1、第一振膜2、电容式的传感器3、集音管4和振膜电极6。

具体地，集音腔体1上设有一个敞开口，第一振膜2设在集音腔体1的敞开口处以封闭集音腔体1，也就是说，通过将第一振膜2设在集音腔体1的敞开口处，可将集音腔体1构造成一个封闭的空间。

传感器3与集音腔体1相连，由此，在利用集音器100检测声音时，第一振膜2可用于收集声波，第一振膜2收集的声波可在集音腔体1内传导，并最终传导至传感器3，传感器3可接收声波并产生感应电势信号。具体地，集音管4连接在传感器3和集音腔体1之间，从而集音腔体1内的声波可通过集音管4传导至传感器3，声波的传导效果好。优选地，在从集音腔体1到传感器3的方向上，集音管4的横截面积逐渐减小，从而声波在集音管4内的传导过程中，有利于进一步实现对声波的收集，提高传导至传感器3处的声波的强度，进而提高集音器100的检测效果。

如图2所示，传感器3包括基座31、电极32和第二振膜33，电极32设在基座31上，第二振膜33位于电极32的远离基座31的一侧且第二振膜33与电极32之间设有两个绝缘支撑件5，两个绝缘支撑件5位于电极32的两端。

具体而言，在利用集音器100检测声音时，第一振膜2收集声波，声波在集音腔体1内汇集于集音管4内，通过集音管4将声波传导至传感器3。振膜电极6对第二振膜33施加一定的电压以与电极32之间形成电势差，当第二振膜33接收到集音管4传导来的声波后，第二振膜33产生振动，从而第二振膜33与电极32之间的距离产生变化即第二振膜33相对电极32产生相对位移，进而在电极32上产生与声音信号相对应的感应电势，通过检测感应电势的变化即可实现对声音信号进行检测。

实施例二

如图1和图3所示，本实施例与实施例一的结构大体相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，不同之处仅在于电极32朝向第二振膜33一侧设有凸起部321。凸起部321的形状为椎体形状且凸起部321位于电极32的中心位置处。

下面描述根据本发明实施例的集音装置。

根据本发明实施例的集音装置，包括集音器100、信号采集装置和显示组件。

信号采集装置与集音器100的电极32电连接。例如，信号采集装置与电极32之间通过导线电连接，信号采集装置上具有接地端和信号端，电极32的两个输出端分别连接有正极导线71和负极导线72，正极导线71与信号端相连，负极导线72与接地端相连，从而实现电极32与信号采集装置的电连接。此外，信号采集装置还可以与电极32和第二振膜33分别通过导线连接。

信号采集装置根据相对位移采集感应电势信号，显示组件与信号采集装置电连接以输出感应电势信号。具体而言，在利用集音器100检测声音时，第一振膜2收集声波，声波在集音腔体1内传导至传感器3，由于传感器3的第二振膜33本身带有一定的电荷，当第二振膜33接收到集音腔体1传导来的声波后，第二振膜33产生振动，从而第二振膜33与电极32之间的距离产生变化即第二振膜33相对电极32产生相对位移，进而在电极32上产生感应电势。产生的感应电势信号传导至信号采集装置，显示组件可将信号采集装置采集的感应电势信号输出以便于用户对声波的判断。

根据本发明实施例的集音装置，通过设置上述的集音器100，可将声音信号转化成电信号以便于根据电信号的变化检测声音的信号特征，这样，不但可以有效收集声波，实现对声音的检测，而且响应速度快、灵敏度高和线性度好，保证了信号采集的准确性，并具有较高安全性。

本发明的集音装置可以应用在日常生活中各类声音例如讲话、音乐、车辆及其它环境等声音的采集和利用以及传感。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种集音器，其特征在于，包括：

集音腔体，所述集音腔体上设有一个敞开口；

第一振膜，所述第一振膜设在所述集音腔体的敞开口处以封闭所述集音腔体；

传感器，所述传感器与所述集音腔体相连，所述传感器包括基座、电极和第二振膜，所述电极设在所述基座上，所述第二振膜位于所述电极的远离所述基座的一侧且与所述电极之间具有间隙，在所述第二振膜接收到所述集音腔体内的声波后，所述第二振膜相对所述电极产生相对位移。

2.根据权利要求1所述的集音器，其特征在于，还包括集音管，所述集音管连接在所述传感器和所述集音腔体之间。

3.根据权利要求2所述的集音器，其特征在于，在从所述集音腔体到所述传感器的方向上，所述集音管的横截面积逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的集音器，其特征在于，所述第二振膜与所述电极之间设有绝缘支撑件。

5.根据权利要求4所述的集音器，其特征在于，所述绝缘支撑件为两个，且两个所述绝缘支撑件位于所述电极的两端。

6.根据权利要求1所述的集音器，其特征在于，所述电极朝向所述第二振膜一侧设有凸起部。

7.根据权利要求6所述的集音器，其特征在于，所述凸起部位于所述电极的中心位置处。

8.根据权利要求1所述的集音器，其特征在于，所述间隙的高度为H，H满足：1mm≤H≤1.5mm。

9.根据权利要求6所述的集音器，其特征在于，所述凸起部的高度为M，所述间隙的高度为H，M与H的比值为T，T满足：0.6≤T＜1。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的集音器，其特征在于，所述集音腔体形成为中空的圆柱体状、圆台状或锥体状。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的集音器，其特征在于，还包括振膜电极，所述振膜电极用于对所述第二振膜施加电压。

12.一种集音装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1-11中任一项所述的集音器；

信号采集装置，所述信号采集装置与所述集音器电连接，所述信号采集装置根据所述相对位移采集感应电势信号；

显示组件，所述显示组件与所述信号采集装置电连接以输出所述感应电势信号。