CN111556419A - 骨声纹传感器和电子设备 - Google Patents

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CN111556419A CN202010471851.XA CN202010471851A CN111556419A CN 111556419 A CN111556419 A CN 111556419A CN 202010471851 A CN202010471851 A CN 202010471851A CN 111556419 A CN111556419 A CN 111556419A
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方华斌
付博
端木鲁玉
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开一种骨声纹传感器和电子设备。所述骨声纹传感器包括:传感器单元,所述传感器单元包括封装壳体、及设于所述封装壳体内的传感器芯片,所述封装壳体上设有声孔;以及拾振单元,所述拾振单元包括拾振壳体、设于所述拾振壳体内的弹性膜、及设置在所述弹性膜上的振动调节件,所述拾振壳体安装于所述封装壳体,所述声孔连通所述拾振壳体与所述封装壳体;所述振动调节件包括与所述弹性膜连接的调节基部、及设于所述调节基部的表面的调节凸出部,所述调节凸出部伸入所述声孔内。如此,可增大振动调节件的质量。从而有利于提高骨声纹传感器的灵敏度,以提升骨声纹传感器的性能。

Description

骨声纹传感器和电子设备
技术领域
本发明涉及传感器技术领域,特别涉及一种骨声纹传感器和电子设备。
背景技术
骨声纹传感器是利用人讲话时引起的头颈部骨骼的轻微振动,来把声音信号收集起来转为电信号的。由于它不同于传统麦克风的通过空气传导采集声音,所以可以在很嘈杂的环境里也可以把声音高清晰的传出来。在许多场合如火灾现场,带着防毒而具的消防人员不能用嘴直接对着麦克风讲话,因此此时可以利用骨声纹传感器。随着电子产品的发展,骨声纹传感器的应用越来越广泛。
相关技术中,骨声纹传感器通常包括拾振单元和传感器单元,拾振单元用于拾取外界的骨振动信号,并传递给传感器单元;传感器单元用于将振动信号转化为电信号。
拾振单元通常包括拾振壳体、设于拾振壳体内的弹性膜、及设置在所述弹性膜上的振动调节件(即质量块),振动调节件(即质量块)的大小会很大程度地影响骨声纹传感器的灵敏度。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种骨声纹传感器,旨在提高骨声纹传感器的灵敏度。
为实现上述目的,本发明提出一种骨声纹传感器,包括:
传感器单元,所述传感器单元包括封装壳体、及设于所述封装壳体内的传感器芯片,所述封装壳体上设有声孔;以及
拾振单元,所述拾振单元包括拾振壳体、设于所述拾振壳体内的弹性膜、及设置在所述弹性膜上的振动调节件,所述拾振壳体安装于所述封装壳体,所述声孔连通所述拾振壳体与所述封装壳体;所述振动调节件包括与所述弹性膜连接的调节基部、及设于所述调节基部的表面的调节凸出部,所述调节凸出部伸入所述声孔内。
可选地,所述传感器芯片对应所述声孔设置,所述调节凸出部伸入所述传感器芯片的前腔内。
可选地,所述声孔的周缘与所述传感器芯片的前腔的周缘齐平;或者,所述声孔的周缘设于所述传感器芯片的前腔的周缘的外侧。
可选地,所述调节凸出部在所述弹性膜上的投影具有第一面积,所述传感器芯片的前腔的周壁在所述弹性膜上的投影具有第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于或等于0.1,且小于或等于0.99。
可选地,所述调节凸出部与所述传感器芯片的感应膜之间的间距大于或等于10微米。
可选地,所述调节凸出部设于所述调节基部的中部。
可选地,所述封装壳体包括基板,所述声孔与所述传感器芯片设于所述基板上;所述拾振壳体安装于所述基板。
可选地,所述传感器单元还包括ASIC芯片,所述ASIC芯片埋设于是基板内,所述ASIC芯片与所述传感器芯片电连接。
可选地,所述振动调节件通过胶体与所述弹性膜连接。
本发明还提出一种电子设备,包括如上所述的骨声纹传感器。
本发明骨声纹传感器,通过使振动调节件具有伸入声孔内的调节凸出部,可提升空间利用率,以增大振动调节件的质量(即重量),从而有利于提高骨声纹传感器的灵敏度,以提升骨声纹传感器的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明骨声纹传感器一实施例的结构示意图;
图2为本发明骨声纹传感器另一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
标号 名称 标号 名称
100 骨声纹传感器 211 声孔
10 拾振单元 212 泄气孔
11 拾振壳体 213 基板
12 弹性膜 214 连接板
121 第一通气孔 2141 电连接部
13 振动调节件 215 围板
131 调节基部 22 传感器芯片
132 调节凸出部 221 前腔
133 调节主体 222 感应膜
134 侧向凸出部 223 第二通气孔
20 传感器单元 23 电连接件
21 封装壳体 70 ASIC芯片
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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的一部分实施例,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,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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。
另外,全文中出现的“和/或”的含义为,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案,或B方案,或A和B同时满足的方案。
本发明提出一种骨声纹传感器和电子设备。其中,骨声纹传感器用于电子设备,该电子设备可以是但不限于头戴设备、耳机、智能手表、智能手环、车载降噪设备及振动感测装置等本领域技术人员所熟知的电子设备。
在本发明一实施例中,如图1所示,所述骨声纹传感器100包括拾振单元10和传感器单元20,所述拾振单元10与传感器单元20连接,即所述拾振单元10与传感器单元20结合在一起,所述拾振单元10用于拾取外界(如佩戴者,或其他振动源,下文以佩戴者为例进行说明)的骨振动信号而产生响应振动信号,并将响应振动信号传递给传感器单元20,所述传感器单元20用于将接收到的振动信号转换为电信号。可以理解,不失一般性,所述拾振单元10与传感器单元20之间形成有密闭传振气道,以使所述响应振动信号通过该密闭传振气道传递给传感器单元20。
进一步地,如图1所示,所述拾振单元10包括拾振壳体11和设于拾振壳体11内的弹性膜12。
具体的,弹性膜12安装在拾振壳体11内,拾振壳体11可对弹性膜12进行保护。拾振壳体11可将佩戴者说话者时的骨头振动传递给弹性膜12,弹性膜12用于拾取佩戴者说话者时的骨头振动而振动,以形成响应振动信号;其中,弹性膜12在振动时带动密闭传振气道内的气体振动,以将响应振动信号通过该密闭传振气道传递给传感器单元20。
其中,弹性膜12可以采用具有弹性形变能力的膜片,包括但不限于塑料膜片、纸质膜片、金属膜片、生物膜片等。而且,弹性膜12可以采用单层结构,也可以采用多层复合的膜片。弹性膜12可以采用单一材质,也可以采用不同材质复合而成。在此不再具体说明。
进一步地,如图1所示,所述拾振单元10还包括设置在弹性膜12上的振动调节件13。
如此,所述振动调节件13用于对弹性膜12的振动进行调节,使弹性膜12的振动与佩戴者的骨振动信号匹配性更好,从而可提高骨声纹传感器100的灵敏度。而且,振动调节件13随弹性膜12一同振动,可增加弹性膜12振动时的质量,从而可以有效避免外界因素(如声波)的干扰。
不失一般性,如图1所示,所述振动调节件13在弹性膜12上的投影应当小于弹性膜12。
可选地,所述振动调节件13可以通过胶体粘接在弹性膜12上。如此,可使得振动调节件13的安装变得简单、方便、牢固。
进一步地,如图1所示,所述传感器单元20包括封装壳体21、及设于封装壳体21内的传感器芯片22,所述拾振壳体11安装于封装壳体21,所述封装壳体21上设有声孔211,所述声孔211连通传感器单元20与拾振单元10。具体的,所述声孔211连通封装壳体21与拾振壳体11;可以理解,所述声孔211用于形成密闭传振气道。
具体的,响应振动信号通过声孔211传递到封装壳体21内,并传递给传感器芯片22,所述传感器芯片22用于将该接收到的振动信号转换为电信号。
具体的,如图1所示,所述弹性膜12将拾振壳体11内的空间分隔成第一腔体和第二腔体,所述第一腔体与第二腔体分别位于弹性膜12的两侧(在图1所示的状态下,所述第一腔体位于弹性膜12的上侧,第二腔体位于弹性膜12的下侧);其中,第二腔体与声孔211连通。
具体的,所述拾振壳体11为一端敞口设置的壳体,拾振壳体11的敞口端安装于封装壳体21,封装壳体21封堵拾振壳体11的敞口,封装壳体21与拾振壳体11通过声孔211连通。如此,可简化结构。可选地,所述拾振壳体11的敞口端可通过胶体粘接于封装壳体21。当然,所述拾振壳体11也可以设置为其他结构形式,在此不必一一赘述。
进一步地,如图1所示,所述振动调节件13包括与弹性膜12连接的调节基部131、及设于调节基部131的表面的调节凸出部132,所述调节凸出部132伸入声孔211内。如此,在不改变或基本不改变骨声纹传感器100尺寸的情况下,可增大振动调节件13的质量,从而有利于提高骨声纹传感器100的灵敏度;同时可提高空间利用率。
可以理解,所述振动调节件13设于弹性膜12的朝向声孔211的一侧。
具体的,所述调节凸出部132还伸入封装壳体21内。如此,可进一步地增大振动调节件13的质量。
进一步地,如图1所示,所述传感器芯片22对应声孔211设置,所述调节凸出部132伸入传感器芯片22的前腔221内。具体的,所述传感器芯片22的前腔221对应声孔211设置,并与声孔211连通;所述调节凸出部132通过声孔211伸入传感器芯片22的前腔221内。
如此,可提高传感器芯片22的准确性。
而且,可以理解,为了进一步地增大振动调节件13的质量,可增大调节凸出部132的尺寸,如此,就需要将声孔211扩大。即是说,通过将声孔211扩大,可以容纳更大尺寸的调节凸出部132,以便于进一步地增大振动调节件13的质量;同时,由于将声孔211扩大,可降低传感器芯片22的前腔221对高频的影响,使得高频更平,从而可提高骨声纹传感器100的可靠性。换而言之,本发明可将声孔211扩大,以降低传感器芯片22的前腔221对高频的影响,使得高频更平,从而可提高骨声纹传感器100的可靠性。
具体的,如图1所示,可使所述声孔211的周缘与传感器芯片22的前腔221的周缘齐平;或者,所述声孔211的周缘设于传感器芯片22的前腔221的周缘的外侧。如此,可避免声孔211对调节凸出部132造成干扰,以便于进一步地增大调节凸出部132的尺寸,以增大振动调节件13的质量,从而可降低传感器芯片22的前腔221对高频的影响,使得高频更平,以提高骨声纹传感器100的可靠性。
进一步地,所述调节凸出部132在弹性膜12上的投影具有第一面积,所述传感器芯片22的前腔221的周壁在弹性膜12上的投影具有第二面积,所述第一面积与第二面积的比值大于或等于0.1,且小于或等于0.99。
可选地,所述第一面积与第二面积的比值大于或等于0.5,且小于或等于0.9。
可选地,所述第一面积与第二面积的比值大于或等于0.6,且小于或等于0.8。
可选地,所述第一面积与第二面积的比值大于或等于0.65,且小于或等于0.75。
可以理解,所述传感器芯片22的规格通常是一定的,那么所述第一面积与第二面积的比值越大,则越有利于增大振动调节件13的质量;但若该比值过大,则可能会使调节凸出部132在振动的过程中与传感器芯片22的前腔221的周壁发生干涉,从而影响骨声纹传感器100的性能。当然,该比值的大小还会传感器芯片22的前腔221的气体量,从而影响传感器芯片22的性能;所以,在实际应用中,可根据实际情况对第一面积与第二面积的比值进行设计。
进一步地,所述调节凸出部132与传感器芯片22的感应膜222之间的间距大于或等于10微米。
可选地,所述调节凸出部132与传感器芯片22的感应膜222之间的间距可选为12微米、15微米、17微米、20微米、23微米、或25微米等,甚至更大。
可以理解,所述传感器芯片22的规格通常是一定的,那么所述调节凸出部132与传感器芯片22的感应膜222之间的间距越小,则越有利于增大振动调节件13的质量;但若该间距过小,则可能会使调节凸出部132在振动的过程中与传感器芯片22的感应膜222发生干涉,从而影响骨声纹传感器100的性能。当然,该间距的大小还会传感器芯片22的前腔221的气体量,从而影响传感器芯片22的性能;所以,在实际应用中,可根据实际情况对调节凸出部132与感应膜222之间的间距进行设计。
需要说明的是,在实际应用中,可根据实际情况来对第一面积与第二面积的比值、及调节凸出部132与传感器芯片22的感应膜222之间的间距进行设计,以既能够较大程度地增大振动调节件13的质量,又可以保证/提高传感器芯片22的性能,还可以避免调节凸出部132在前腔221内的振动受到干涉。
进一步地,如图2所示,所述调节凸出部132设于调节基部131的中部。如此,可使得弹性膜12在振动的过程中受力较均匀,以降低破裂的风险;同时,还可提高弹性膜12振动的稳定性,以提高骨声纹传感器100的性能。举例来说,如:所述调节基部131为圆柱状,所述调节凸出部132为圆柱状,所述调节基部131与调节凸出部132在弹性膜12上的投影呈同心设置;或者,所述调节基部131为椭圆柱状,所述调节凸出部132为椭圆柱状,所述调节基部131与调节凸出部132在弹性膜12上的投影呈同心设置;或者,所述调节基部131的横截面为方形,所述调节凸出部132的横截面为方形,所述调节基部131与调节凸出部132在弹性膜12上的投影呈同心设置;等等。
为了进一步地增大振动调节件13的质量,在本发明的另一实施例中,如图2所示,可使:所述振动调节件13包括与弹性膜12连接的调节基部131、及设于所述调节基部131的表面的调节凸出部132,所述调节基部131包括与弹性膜12连接的调节主体133、及设于调节主体133的侧面的侧向凸出部134,所述侧向凸出部134与弹性膜12之间形成有避位间隔;所述调节凸出部132自声孔211伸入封装壳体21内。具体的,所述侧向凸出部134朝向弹性膜12的侧面,与弹性膜12的表面之间形成避位间隔。当弹性膜振动时,该避位间隔的大小会随着弹性膜的振动而发生变化。
如此,通过使调节基部131包括与弹性膜12连接的调节主体133、及设于调节主体133的侧面的侧向凸出部134,可在不增大振动调节件13与弹性膜12的连接面积的情况下,有效地利用拾振壳体11内的空间,以增大振动调节件13的质量,从而可提高骨声纹传感器100的灵敏度,以提高骨声纹传感器100的性能;并有利于实现骨声纹传感器100的小型化设计。
进一步地,如图1所示,所述封装壳体21和/或拾振壳体11上设有泄气孔212,所述泄气孔212用于在装配拾振单元10与传感器单元20时泄压。具体的,所述泄气孔212与外部环境连通。如此,通过设置泄气孔212,在装配拾振单元10与传感器单元20时,可避免由于封装壳体21或拾振壳体11内外空间的气压差而导致拾振单元10或传感器芯片22失效,从而可降低骨声纹传感器100的装配难度。
但是,在骨声纹传感器100应用时,即将其应用到电子设备上时,泄气孔212需要被封堵,以免其影响骨声纹传感器100的性能。可选地,可以通过密封胶、或粘接密封胶带、或添加密封塞等形式将泄气孔212封堵。
需要指出的是,若泄气孔212设于拾振壳体11,可选地,所述泄气孔212与第一腔体连通,如所述泄气孔212设于拾振壳体11的顶部;可选地,所述泄气孔212为环形孔。
若所述泄气孔212设置在封装壳体21上,需要指出的是,相较于将泄气孔212设置在拾振壳体11上,将泄气孔212设置在封装壳体21上,可不必在拾振壳体11上开孔,从而不会减少拾振壳体11的拾振面积,从而有利于提高骨声纹传感器100的性能。
进一步地,如图1所示,所述封装壳体21还包括基板213,所述声孔211和传感器芯片22设置于基板213;所述拾振壳体11安装于基板213。具体的,所述拾振壳体11的敞口端安装于基板213。如此,可简化结构。
不失一般性,如图1所示,所述传感器单元20还包括设于封装壳体21内的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片70,所述ASIC芯片70与传感器芯片22电连接,以对传感器芯片22产生的电信号进行处理。
具体的,所述ASIC芯片70可设于基板213的表面,或者所述ASIC芯片70埋设于是基板213内。需要指出的是,将ASIC芯片70埋设于是基板213内,可便于组装骨声纹传感器100。
具体的,所述基板213为电路板,如PCB板,所述ASIC芯片70与基板213电连接。
进一步地,如图1所示,所述封装壳体21包括连接板214,所述连接板214与基板213相对设置,所述连接板214用于安装于电子设备的主控板。
具体的,所述电子设备包括电控板,当骨声纹传感器100应用于电子设备时,骨声纹传感器100可安装在电控板上。具体来说,所述封装壳体21的连接板214安装于主控板,可选地,所述连接板214贴装于主控板表面。
可选地,如图1所示,所述连接板214上设有用于与外部电路(即电子设备的电路)电连接的电连接部2141,所述电连接部2141与基板213电连接,以实现与ASIC芯片70和传感器芯片22电连接。
如此,当连接板214安装到电控板上时,可将电连接部2141与电控板电连接,以使传感器芯片22与外部电路(即电子设备的电路)电连接。
可选地,如图1所示,所述封装壳体21还包括设于基板213周缘的围板215,所述围板215在远离基板213的一端形成敞口,所述连接板214连接于该敞口处。
可选地,所述传感器单元20还包括电连接件23,所述电连接件23电连接基板213与电连接部2141。可选地,所述电连接件23埋设于围板215内。
需要说明的是,若所述泄气孔212设置在封装壳体21上,可选地,所述泄气孔212设于连接板214。如此,通过将泄气孔212设于连接板214,在将骨声纹传感器100安装(如贴装)到主控板上时,可通过填充胶的原有工序将泄气孔212封堵,从而可简化现场应用工序,从而可降低生产成本。
可选地,如图1所示,所述弹性膜12与所述振动调节件13上设有第一通气孔121。
可选地,如图1所示,所述传感器芯片22的感应膜222上设有第二通气孔223。
可选地,所述传感器芯片22可以为麦克风芯片或压力传感器芯片22。也即传感器单元20可以采用MEMS麦克风或MEMS压力传感器,如此,可以降低骨声纹传感器100的设计难度。
以上所述仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种骨声纹传感器,其特征在于,所述骨声纹传感器包括:
传感器单元,所述传感器单元包括封装壳体、及设于所述封装壳体内的传感器芯片,所述封装壳体上设有声孔;以及
拾振单元,所述拾振单元包括拾振壳体、设于所述拾振壳体内的弹性膜、及设置在所述弹性膜上的振动调节件,所述拾振壳体安装于所述封装壳体,所述声孔连通所述拾振壳体与所述封装壳体;所述振动调节件包括与所述弹性膜连接的调节基部、及设于所述调节基部的表面的调节凸出部,所述调节凸出部伸入所述声孔内。
2.如权利要求1所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述传感器芯片对应所述声孔设置,所述调节凸出部伸入所述传感器芯片的前腔内。
3.如权利要求2所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述声孔的周缘与所述传感器芯片的前腔的周缘齐平;或者,所述声孔的周缘设于所述传感器芯片的前腔的周缘的外侧。
4.如权利要求2所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述调节凸出部在所述弹性膜上的投影具有第一面积,所述传感器芯片的前腔的周壁在所述弹性膜上的投影具有第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于或等于0.1,且小于或等于0.99。
5.如权利要求2所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述调节凸出部与所述传感器芯片的感应膜之间的间距大于或等于10微米。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述调节凸出部设于所述调节基部的中部。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述封装壳体包括基板,所述声孔与所述传感器芯片设于所述基板上;所述拾振壳体安装于所述基板。
8.如权利要求7所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述传感器单元还包括ASIC芯片,所述ASIC芯片埋设于是基板内,所述ASIC芯片与所述传感器芯片电连接。
9.如权利要求1至5中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,所述振动调节件通过胶体与所述弹性膜连接。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的骨声纹传感器。
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