CN111031424B - 振动感测装置、耳机以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动感测装置、耳机以及电子设备。其中,所述振动感测装置包括压力产生装置和压力感测装置;所述压力产生装置包括基板、外壳以及振动元件,所述基板和所述外壳围成具有容纳腔的封装结构,所述振动元件位于所述容纳腔内,所述振动元件连接在支撑件内,所述支撑件设置在所述基板上,所述振动元件被构造为用于响应外部的振动;所述压力感测装置包括MEMS芯片,所述MEMS芯片收容在所述容纳腔内,且所述MEMS芯片设置在所述支撑件上。本发明的一个技术效果为:基于骨声纹识别技术,能直接提取使用者声带振动的声音信号,有助于消除环境噪音的影响。
Description
技术领域
本发明涉及振动感测技术领域,更具体地,本发明涉及一种振动感测装置、耳机以及电子设备。
背景技术
耳机通常可分为有线耳机和无线耳机两大类。由于有线耳机佩戴不方便,使得无线耳机受到越来越多使用者的喜爱。其中,无线耳机包括真实无线立体声耳机(TrueWirelessStereo,TWS),简称TWS耳机。TWS耳机是一种基于蓝牙技术传输立体声信号的设备,即左右耳机在没有任何电线连接的情况下,能够通过蓝牙接收来自手机等电子播放设备的立体声信号,实现重放。
随着TWS耳机市场的兴起,耳机通话降噪方案是TWS耳机的关键方案。目前,通话降噪方案主要是采用双麦克风的方式进行降噪处理。但实际上,这种双麦克风的降噪方案效果较差。特别是,当使用者处于较为嘈杂的环境中,降噪效果不能满足通话需求,使得通话质量明显下降。
因此,需要提供一种新的技术方案,以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种振动感测装置、耳机以及电子设备的新技术方案。
根据本发明的第一方面,提供了一种振动感测装置。该振动感测装置包括压力产生装置和压力感测装置;
所述压力产生装置包括基板、外壳以及振动元件,所述基板和所述外壳围成具有容纳腔的封装结构,所述振动元件位于所述容纳腔内,所述振动元件连接在支撑件内,所述支撑件设置在所述基板上,所述振动元件被构造为用于响应外部的振动;
所述压力感测装置包括MEMS芯片,所述MEMS芯片收容在所述容纳腔内,且所述MEMS芯片设置在所述支撑件上。
可选地,所述支撑件通过贴片胶与所述基板粘接;
所述MEMS芯片通过贴片胶与所述支撑件粘接。
可选地,所述振动元件包括弹性元件和质量元件;
所述质量元件贴合在所述弹性元件上,并能随所述弹性元件一起在所述容纳腔内移动,所述质量元件位于所述MEMS芯片的背腔内。
可选地,所述弹性元件上设置有至少一个透气微孔。
可选地,所述透气微孔的孔径为8μm-15μm。
可选地,所述弹性元件为弹性膜片。
可选地,在所述基板上对应于所述振动元件的位置开设有声孔,所述声孔被构造为用于将所述MEMS芯片的背腔与外部连通。
可选地,所述MEMS芯片包括衬底和感应膜;
所述衬底为中空结构;
所述感应膜设置在所述衬底的一端并覆盖所述中空结构,所述中空结构形成所述背腔,所述衬底的另一端与所述支撑件固定连接。
可选地,所述压力感测装置还包括ASIC芯片;
所述ASIC芯片固定设置在所述基板上;或者,
所述ASIC芯片至少部分埋设在所述基板内。
可选地,所述外壳包括围绕所述基板设置的侧壁部以及与所述基板相对的顶部;
所述外壳的材质为金属材料。
根据本发明的第二方面,提供了一种耳机。该耳机包括如上所述的振动感测装置。
根据本发明的第三方面,提供了一种电子设备。该电子设备包括如上所述的耳机。
本发明实施例提供的振动感测装置,其具有结构简单以及制作方便的特点。基于骨声纹识别技术,能够直接提取使用者声带振动产生的声音信号,能够最大程度上消除环境噪声的影响。本发明实施例提供的振动感测装置非常适合应用在耳机中,能使耳机在具有良好降噪效果的同时,还兼具有较佳的通话效果。本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的,故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本公开一个实施例提供的振动感测装置的结构示意图。
附图标记说明:
1-基板,11-声孔,2-外壳,3-MEMS芯片,31-背腔,4-ASIC芯片,5-质量元件,6-弹性元件,61-透气微孔,7-支撑件,8-容纳腔。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本发明的一个实施例,提供了一种振动感测装置。所述振动感测装置可应用在耳机中,例如TWS耳机。所述振动感测装置也可以应用在例如智能手表、手机、平板电脑、VR智能眼镜、AR智能眼镜等不同类型的电子设备中,其应用范围较广。
本发明实施例提供的一种振动感测装置,如图1所示,包括压力产生装置和压力感测装置。其中,所述压力产生装置包括基板1、外壳2以及振动元件。所述基板1和所述外壳2围成具有容纳腔8的封装结构。所述振动元件位于所述容纳腔8内,所述振动元件连接在支撑件7内,所述支撑件7设置在所述基板1上。所述振动元件被构造为:用于响应外部的振动。所述压力感测装置至少包括MEMS芯片3。所述MEMS芯片3被收容在所述容纳腔8内,并且所述MEMS芯片3设置在所述支撑件7上。
本发明实施例提供的振动感测装置,其本身具有结构简单以及制作方便的特点。所述振动感测装置基于骨声纹识别技术,能够直接获取使用者声带振动所产生的声音信号,这样有利于最大程度上消除环境噪声的影响。
本发明实施例提供的振动感测装置非常适合应用在例如耳机中,特别是TWS耳机中,其能使耳机在具有良好降噪效果的同时,还可兼具较佳的通话效果,以提高耳机的品质。
本发明中,所述外壳2包括围绕所述基板1设置的侧壁部以及与所述基板1相对的顶部。即,所述外壳2呈皿状结构,且具有敞开端。在所述外壳2的内部形成腔体。所述外壳2的材质例如可以为金属材料或者PCB板等;当然,所述外壳2的材质也可以为塑料材料。此外,所述外壳2的形状例如可以为圆柱状、长方体状等。本领域技术人员可以根据具体需要灵活调整,本发明对此不作限制。
本发明中,所述基板1可以采用本领域熟知的电路板。例如,所述基板1可以采用PCB板。所述基板1采用电路板可以实现振动感测装置的电路设计。所述基板1密封连接在所述外壳2的敞开端。其中,所述外壳2与所述基板1之间例如可以通过粘结剂粘接或者锡膏焊接结合固定在一起,本领域技术人员可以根据需要灵活选择,对此不作限制。
并且,在所述基板1上对应于所述振动元件的位置还开设有声孔11。所述声孔11为贯穿所述基板1的通孔。所述声孔11被构造为:用于将所述MEMS芯片3的背腔31与外部连通。其中,所述声孔11例如可以为圆形孔、椭圆形孔、方形孔、三角形孔等,本领域技术人员可以根据具体需要灵活调整,对此不作限制。
如图1所示,所述振动元件包括弹性元件6和质量元件5。所述振动元件整体位于所述容纳腔8内。所述质量元件5贴合在所述弹性元件6上,并能随着所述弹性元6件一起在所述容纳腔8内移动,且所述质量元件5位于所述MEMS芯片3的背腔31内。
弹性元件6用于为质量元件5提供弹性回复力。弹性元件6例如可以为弹性膜片。弹性膜片例如采用PP材料制成,当然也可以采用本领域技术人员熟知的其它材料。
在本发明的一个例子中,弹性元件6包括位于中部的连接部,围绕连接部设置的弹性部以及围绕弹性部设置的边缘部。其中,边缘部与支撑件7固定连接,连接部与质量元件5固定连接。具体地,弹性元件6的边缘部与支撑件7之间可以采用粘接剂粘接在一起,弹性元件6的连接部与质量元件5之间也可以采用粘结剂进行粘接。当然,还可以采用本领域技术人员熟知的其它连接方式。弹性元件6的弹性部能够发生弹性形变,从而提供弹性回复力。
质量元件5可以通过弹性元件6悬置在容纳腔8内,并能够随弹性元件6一起在容纳腔8内移动,以改变容纳腔8内的压强。其中,质量元件5例如可以为预定重量的质量块。对于质量块的重量本领域技术人员可以根据需要灵活调整,对此不作限制。
在弹性元件6上设置有至少一个透气微孔61。透气微孔61的尺寸设计的比较小,属于微米级。透气微孔61能供气流流过,有助于使弹性元件6在容纳腔8内产生振动,还有助于平衡容纳腔8内外气压,即起到均压孔的作用。
可选地,所述透气微孔61的孔径范围可以控制在8μm-15μm。需要说明的是,本领域技术人员可以根据需要对透气微孔61的设置数量、位置和尺寸进行适当的调整,本发明对此不作限制。
在本发明的一个例子中,质量元件5贴合在弹性元件6的表面上,弹性元件6为弹性膜片,在弹性膜片上设置有多个透气微孔61,且多个透气微孔61在弹性膜片上呈均匀分布,透气微孔61的孔径为10μm。在本例子中,透气微孔61的尺寸比较小,属于微米级,可供气流通过而不会使灰尘或者杂质落入,还有助于平衡容纳腔8内外气压。
本发明提供的振动感测装置,所述MEMS芯片3贴装到所述支撑件7的一端部上。所述MEMS芯片3的结构为:如图1所示,包括衬底和感应膜。其中,衬底为中空结构。感应膜例如为压电元件、电容元件、压阻元件等。感应膜设置在衬底的一端,并覆盖中空结构。该中空结构形成背腔31。衬底的另一端与支撑件7固定连接。可选地,所述MEMS芯片3通过贴片胶与所述支撑件7粘接。同样地,所述支撑件7也可以通过贴片胶与所述基板1粘接。需要说明的是,所述贴片胶例如可以采用导电胶或者本领域技术人员熟知的其它胶材料,对此不作限制。
本发明提供的振动感测装置中,所述压力感测装置还包括有信号放大器,且所述MEMS芯片3与信号放大器电连接。
在本发明的一个例子中,信号放大器采用的是ASIC芯片4。ASIC芯片4贴装在基板1的表面上,例如采用专门的胶黏剂将ASIC芯片4粘接在基板1上。MEMS芯片3与ASIC芯片4电连接,使得MEMS芯片3输出的电信号可以传输到ASIC芯片4中,并被ASIC芯片4处理、输出。MEMS芯片3与ASIC芯片4之间可以通过金属导线(焊线)进行电性连接,以实现二者之间的相互导通。
此外,还可以将ASIC芯片4埋设在基板1的内部。可选地,ASIC芯片4可以全部埋入到基板1内,也可以是半埋入基板1内。MEMS芯片3与ASIC芯片4连接,使得MEMS芯片3输出的电信号可以传输到ASIC芯片4中,并被ASIC芯片4处理、输出。MEMS芯片3与ASIC芯片4之间例如可以通过金属导线(焊线)进行电性连接,以实现二者的导通。在本例子中,在基板1内设置有导体,并在基板1上设置有焊盘。焊盘与ASIC芯片4通过导体电连接。将ASIC芯片4埋设到基板1内的设计,能节省产品横向空间,有助于使整个产品更加小型化。
需要说明的是,当采用将ASIC芯片4埋入基板1内的方案,还需在ASIC芯片4正对的上方和下方至少各设置一层金属层。金属层例如可以为铜层。金属层接地作为屏蔽。ASIC芯片4周围区域布置有多个导体,与上述金属层一起构成屏蔽结构。将ASIC芯片4埋入基板1内的设计,使得不必在ASIC芯片4表面包覆保护胶,这样简化了工艺,同时提升了产品的光噪声抵抗能力。并且,将ASIC芯片4埋入基板1内部,还减少了占用基板1和外壳2围成的容纳腔8的容积。
本发明的振动感测装置,还可以包括有滤波器件(图1中未示出)。例如,滤波器件可以直接贴装在基板1上。又例如,滤波器件也可以埋设在基板1内部。通过设置滤波器件,能够提升整个本发明的振动感测装置的抗射频干扰能力。
本发明的振动感测装置,能通过振动元件响应外部的振动。在使用时,使用者声带产生振动,在感测到振动时,质量元件5具有惯性会相对于外壳2发生振动,与此同时,弹性元件6用于提供弹性回复力。质量元件5带动弹性元件6产生振动,从而导致弹性元件6与MEMS芯片3的背腔31之间的空气形成压缩舒张,从而形成声压信号并传递至MEMS芯片3的感应膜,MEMS芯片3产生的电信号经由信号放大器(例如ASIC芯片4)进行信号处理,最终输出至终端设备处理器。由于环境噪音并不会引起质量元件5的振动,从而不会有信号输出,最终能完全隔离环境噪音的引入。
另一方面,本发明还提供了一种耳机,该耳机包括如上所述的振动感测装置。本发明的耳机例如可以为TWS耳机。本发明实施例提供的耳机在具有良好降噪效果的同时,还兼具有较佳的通话效果。
又一方面,本发明还提供了一种电子设备,该电子设备包括如上所述的耳机。该电子设备例如可以是智能手机、平板电脑以及智能穿戴等产品。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种振动感测装置,其特征在于:包括压力产生装置和压力感测装置;
所述压力产生装置包括基板、外壳以及振动元件,所述基板和所述外壳围成具有容纳腔的封装结构,所述振动元件位于所述容纳腔内,所述振动元件连接在支撑件内,所述支撑件设置在所述基板上,所述振动元件被构造为用于响应外部的振动;
所述振动元件包括弹性元件和质量元件;所述弹性元件上设置有至少一个透气微孔,所述透气微孔为微米级;
所述压力感测装置包括MEMS芯片,所述MEMS芯片收容在所述容纳腔内,且所述MEMS芯片设置在所述支撑件上;
在所述基板上对应于所述振动元件的位置开设有声孔,所述声孔被构造为用于将所述MEMS芯片的背腔与外部连通;
所述振动感测装置还包括有滤波器件,所述滤波器件直接贴装在所述基板上或者埋设在基板内部。
2.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述支撑件通过贴片胶与所述基板粘接;
所述MEMS芯片通过贴片胶与所述支撑件粘接。
3.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述质量元件贴合在所述弹性元件上,并能随所述弹性元件一起在所述容纳腔内移动,所述质量元件位于所述MEMS芯片的背腔内。
4.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述透气微孔的孔径为8μm-15μm。
5.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述弹性元件为弹性膜片。
6.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述MEMS芯片包括衬底和感应膜;
所述衬底为中空结构;
所述感应膜设置在所述衬底的一端并覆盖所述中空结构,所述中空结构形成所述背腔,所述衬底的另一端与所述支撑件固定连接。
7.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述压力感测装置还包括ASIC芯片;
所述ASIC芯片固定设置在所述基板上;或者,
所述ASIC芯片至少部分埋设在所述基板内。
8.根据权利要求1所述的振动感测装置,其特征在于:所述外壳包括围绕所述基板设置的侧壁部以及与所述基板相对的顶部;
所述外壳的材质为金属材料。
9.一种耳机,其特征在于:包括如权利要求1-8任意一项所述的振动感测装置。
10.一种电子设备,其特征在于:包括如权利要求9所述的耳机。
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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