CN108243373A - 声学装置，特别是适于在汽车行业中应用的声学装置 - Google Patents
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Abstract
一种声学装置1，其设有连接到支撑件2并具有敏感区域5的麦克风装置3；设计成将由外部声源产生的声压波朝向敏感区域5传送的声学导管10；其中声学导管10具有用于将声压波朝向圆柱形部分12传送的漏斗状部分11；置于在麦克风装置3与声学导管10的圆柱形部分12之间的膜状物15；并且其中声学导管10的圆柱形部分12是L形的。
Description
技术领域
本发明涉及一种声学装置，特别是适于汽车行业中应用的声学装置。
背景技术
在汽车行业中已经使用声学装置，声学装置包括：支撑件；麦克风装置，其连接到支撑件并且具有敏感区域；声学导管，其在与支撑件连接的壳体中获得并且设计成将由外部声源产生的声压波朝向麦克风装置的敏感区域传送。声学装置还包括置于麦克风装置和声学导管之间的膜状物，以保护敏感区域免受外部因素的影响。
在汽车行业中使用的电气装置和声学装置必须满足依赖于其位置(例如在座舱内或发动机舱内)由车辆制造商所需的标准。例如，容纳在发动机舱内的装置必须满足所谓的进入防护(ingress protection)(IP等级)标准。特别是，适于这些应用的进入防护等级必须至少等于6K7；换言之，该装置必须能够阻止外部物体或灰尘的进入(意味着第一项“6K”)，同时该装置必须当在一米深的液体中浸泡三十分钟时能够受到保护防止液体进入(意味着第二项“7”)。容纳在发动机舱中的装置还必须满足由车辆制造商所要求的根据所谓的用于高压射流的特定进入防护等级的标准。特别是，适于加压射流的特定进入防护等级必须至少等于IP6K9K；在使用工具清洗的操作过程中，通常入射到装置上的高压水/空气射流能够产生在大于5巴(bar)压力下的水/空气射流。
但是已经发现在现有技术中已知类型的装置能够承受入射到所述装置上的在巴0.1至1巴之间的压力下的水/空气射流。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种声学装置，特别是适于在汽车行业中应用的声学装置，其克服现有技术的缺点。
根据本发明，提供一种声学装置，特别是适于在汽车行业应用的声学装置，其包括：
支撑件；
麦克风装置，其连接到支撑件并且具有敏感区域；
声学导管，其设计成将由外部声源产生的声压波朝向敏感区域传送；其中，声学导管具有设有第一对称轴线的漏斗形部分，并且设计成将来自外部声源的声压波朝向与敏感区域连通的圆柱形部分传送并放大；
置于麦克风装置和声学导管的圆柱形部分之间的膜状物，以保护敏感区域免受外部因素的影响；以及
其中，声学导管的圆柱形部分是L形的并且被分成与漏斗形部分连通并且与第一对称轴线同轴的第一区段和设有与第一对称轴线大致正交的第二轴线的第二区段。
附图说明
现在将参考示出其非限制性实施例的附图来描述本发明，其中附图是根据本发明制造的声学装置的截面图。
具体实施方式
在图1中，由附图标记1总体表示集成装置1，其包括支撑件2，支撑件2支承由主体4构成的麦克风装置3，该主体4通常具有平行六面体的形式，其设有第一主面6、第二主面7以及侧表面8。主体4通常由诸如硅的半导体材料的结构层构成，其可被覆盖在未示出的导电层/绝缘层中。麦克风装置3固定到与限定上表面的主面6相对应的支撑件2，并且设置有敏感区域5。敏感区域5可以形成在主体4的主面6的内部或顶部上。例如，敏感区域5可以是在底部处由埋入主体内的空腔界定的膜状物，或悬浮膜状物，或者包括布置在主面6的顶部上的一个或多个层。
支撑件2具有比板3更大面积或基部的平行六面体形状。
此外，该装置包括固定到支撑件2顶部上的壳体9。换言之，支撑件2置于壳体9和麦克风装置3之间。根据优选的变型，壳体9由金属材料制成。根据另一变型，壳体9部分地由标准的模制材料(通常是诸如树脂的塑料材料)制成的模制主体限定。
壳体9在内部界定设置有对称轴线X的声学导管10。特别是，声学导管10由面向声源的漏斗形上部部分11和下部部分12限定。上部部分11与对称轴线X同轴，并且由朝向下部部分12渐细的截锥形表面13限定，下部部分12也与对称轴线X同轴并由圆柱形表面14限定。
根据优选实施例，声导管10由金属材料制成。根据另一实施例，声导管10由塑料材料制成。
装置1进一步包括置于在支撑件2和声学导管10的下部部分12之间的膜状物15。膜状物15相对薄并且设计成保护敏感区域5并且其防水、防油和防灰尘。膜状物15由塑料材料制成。
下部部分12是L形的。换言之，下部部分12被分成与上部部分11连通并且与对称轴线X同轴的区段12A和设置有与对称轴线X大致正交的轴线Y并且与敏感区域5连通的区段12B。以这种方式，膜状物15不直接暴露于进入声学导管10内部的任何物体的冲击或者不直接暴露于入射到装置1的上高压水/空气射流的冲击。在下部部分12中的直角弯因此使其可以保护膜状物15免受任何进入声学导管10内部的物体的冲击，并且使得能够消散入射到装置1上的高压水/空气射流的能量。
关于声波的传播，必须满足以下条件：
与
λMIN为来自外部声源的声压波的波长；
Csound为来自外部声源的声压波在空气中的传播速度；
f为来自外部声源的声压波的频率；以及
φGUIDE为下部部分12的内表面(14)的直径。
换言之，来自外部声源的声压波的最小波长λMIN至少大于等于下部部分12的内表面14的直径φGUIDE的三倍。
在测试阶段结束时根据产生击中麦克风装置3的压力波的外部声源来确定用于直径φGUIDE的尺寸的声压波的最小波长λMIN(以及由此得到的直径φGUIDE)。
事实上已经通过试验证实，在等于来自外部声源的声压波的最小波长λMIN的三分之一的值的情况下，声学导管10不会在特征频率上引起显著的失真。
根据优选实施例，部分12的内表面14的直径φGUIDE是恒定的。换言之，区段12A和区段12B具有相同的内径φGUIDE。
根据一个可能的实施例，部分12的内表面14的直径φGUIDE是可变的。换言之，区段12A和区段12B具有不同的直径；特别是，区段12B具有比区段12A更小的直径。
上部漏斗形部分11制成为将来自外部声源的声压波朝向下部部分12传送并放大。圆柱形表面14的直径以及在截锥形表面13和圆柱形表面14之间形成的角度被确定为使得随着频率的增加，声波被逐渐放大，而不引起在声场的典型频率范围内(例如在50Hz-10kHz之间)的失真。
麦克风装置3通过穿过支撑件2制成的通孔16与外部连接，并与声学导管10连通。在所示的实施例中，通孔16垂直地重叠在敏感区域5上，因此垂直地重叠在声学导管10上，但是它可以在侧向偏移或者以任何适合的构造和位置布置。
支撑件2可以是任何已知类型的。根据优选的变型，支撑件2可以通过由有机材料制成的印刷电路板(PCB)或者例如栅格阵列(land grid array)(LGA)或球栅阵列(ballgrid array)(BGA)类型的其它多层有机衬底(诸如像双马来酰亚胺三嗪(BT)层(Bismaleimide Triazine(BT)layer))构成。替代性地，支撑件2又可以由半导体材料(通常为硅)制成的支撑板构成。
根据优选的实施例，装置1还包括布置在声学导管10附近的加热元件17。根据优选的变型，加热元件17布置成靠近下部部分12中的L形弯。根据未示出的另一实施例，加热元件17对应于在声学导管10的上部部分11和下部部分12之间的连接部来布置。加热元件17受控以便加热表面13和表面14，使得在这样的表面13,14上的颗粒或油的任何沉积物蒸发而不损害声波朝向敏感区域5的传送。
根据未示出的替代实施例，麦克风装置3被固定到与限定下表面的主面7相对应地支撑件2，并置于壳体9与支撑件2之间。在这种情况下，麦克风装置3直接面向声学导管10，并且不需要提供通过支撑件2的通孔16。
上述装置实现几个优点。首先，制造简单且经济，并且声学导管10的下部部分12中的L形弯和膜状物15的存在导致有效的解决方案，该解决方案能够满足在进入防护等级和适于高压射流的特定进入等级方面所要求的严格标准。
Claims (10)
1.一种声学装置(1)，特别是适于在汽车行业应用的声学装置(1)，所述声学装置(1)包括：
支撑件(2)；
麦克风装置(3)，所述麦克风装置(3)连接到支撑件(2)并且具有敏感区域(5)；
声学导管(10)，所述声学导管(10)设计成将由外部声源产生的声压波朝向敏感区域(5)传送；其中，声学导管(10)具有设有第一对称轴线(X)的漏斗形部分(11)，并且设计成将来自外部声源的声压波朝向与敏感区域(5)连通的圆柱形部分(12)传送并放大；
膜状物(15)，所述膜状物(15)置于麦克风装置(3)和声学导管(10)的圆柱形部分(12)之间，以保护敏感区域(5)免受外部因素的影响；
其特征在于：声学导管(10)的圆柱形部分(12)是L形的并且被分成与漏斗形部分(11)连通并且与第一对称轴线(X)同轴的第一区段(12A)和设有与第一对称轴线(X)大致正交的第二轴线(Y)的第二区段(12B)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中包括加热装置(17)，加热装置(17)与声学导管(10)相对应地布置，以便加热声学导管(10)的表面(13，14)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中加热装置(17)与圆柱形部分(12)的L形曲线相对应地布置。
4.根据权利要求1所述的装置，来自外部声源的声压波的最小波长(λMIN)至少大于等于下部部分(12)的内表面(14)的直径(φGUIDE)的三倍。
5.根据权利要求1所述的装置，其中支撑件(2)置于膜状物(15)与麦克风装置(3)之间；并且其中麦克风装置(3)通过穿过支撑件(2)制成的通孔(17)连接到外部并与声学导管(10)连通。
6.根据权利要求1所述的装置，其中麦克风装置(3)置于膜状物(15)和支撑件(2)之间。
7.根据权利要求1所述的装置，其中声学导管(10)由金属材料制成。
8.根据权利要求1所述的装置，其中声学导管(10)由塑料材料制成。
9.根据权利要求1所述的装置，其中声学导管(10)在由金属材料制成的壳体(9)中。
10.根据权利要求1所述的装置，其中声学导管(10)在由塑料材料制成的壳体(9)中。
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