CN111741418B - 一种微型振动传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型振动传感器，包括第一壳体与第二壳体之间构成振动腔，其特征在于：所述振动腔内设有将振动腔区隔为互不连通的第一振动腔和第二振动腔的振动组件，所述第二振动腔内设有MEMS芯片，所述MEMS芯片具有内凹陷，所述MEMS芯片的内凹陷与壳体组件构成不与第二振动腔连通的后音腔。本申请具有屏蔽嘈杂声音导入的振动腔，采用振动腔内拾取音频振动信号的振膜组件拾取声音，此振动信号与人说话时的声音信号在一定频段内信息一致，传感器可以极大程度的屏蔽通过空气传导的声音，因此传感器非常适合在嘈杂环境下提取清晰人声；采用融合结构有效的降低了产品的高度，与现有产品比，体积可缩小20%以上。

Description

一种微型振动传感器

技术领域

本发明涉及振动传感器技术领域，具体地讲是涉及一种微型振动传感器。

背景技术

振动传感器是一种拾取音频振动信号的传感器，更进一步的讲，是一种拾取人说话时头骨音频振动信号的传感器，是一种拾音器。传统的拾音器即为麦克风产品，产品设计已经比较成熟，拾音效果好，声音保真度高。但是，在小型化应用场景日益重要的情况下，尤其是在嘈杂环境下，传统麦克风难以满足要求。主要原因是类似蓝牙耳机等应用场景下，拾音器面对的环境往往比较嘈杂，环境杂音众多，传统麦克风难以拾取需要的音频信号、屏蔽环境杂音。

因此，业内采用微型振动传感器作为拾音器，拾取人说话时头骨的振动产生的音频信号，此振动信号与人说话时的声音信号在一定频段内信息一致，可以通过拾取此振动信号，来达到拾取声音信号的目的。

目前满足该需求的传统同类型的产品分为两类，一类是基于压电片来实现振动信息到电信号的转换，其产品受限于结构换能系数低，导致拾音性能差、一致性不好，并且难以覆盖整个声音频段，很难适应高端采音需求。

另一类产品是在现有麦克风产品基础上，外加一层振动拾取结构，实现拾取振动信号的目的，此类产品因为是在麦克风基础上外加了结构，所以产品高度高、体积大，不利于真无线蓝牙耳机（TWS）等小型化应用场景的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种能拾取人说话时头骨的振动信号，可以极大程度的屏蔽通过空气传导的声音，非常适合在嘈杂环境下提取清晰人声的、体积更加小巧、适用于真无线蓝牙耳机（TWS）等小型化应用场景的使用的微型振动传感器。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种微型振动传感器，包括壳体组件，所述壳体组件包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间构成振动腔，其特征在于：所述第一壳体为金属壳体，所述第二壳体为PCB板；所述振动腔内设有振动组件，所述振动组件与第一壳体间构成第一振动腔，所述第一振动腔具有与外部连通的第一泄压孔，所述振动组件与第二壳体之间构成第二振动腔，所述第一振动腔和第二振动腔互不连通，所述第二壳体上设有MEMS芯片，所述MEMS芯片电连接有ASIC芯片，所述MEMS芯片具有内凹陷，所述MEMS芯片的内凹陷与第二壳体构成不与第二振动腔连通的后音腔。

本申请的微型振动传感器能拾取人说话时头骨的振动信号，此振动信号与人说话时的声音信号在一定频段内信息一致，可以通过拾取此振动信号，来达到拾取声音信号的目的。同时，此传感器可以极大程度的屏蔽通过空气传导的声音，因此传感器非常适合在嘈杂环境下提取清晰人声。而且，本申请的振动传感器提及更加小巧，可以做到仅仅1.2毫米厚度，远小于目前的振动传感器，更适用于真无线蓝牙耳机（TWS）等小型化应用场景的使用。

作为一种优选方案，所述后音腔具有与外部连通的第二泄压孔。

作为一种优选方案，所述第二振动腔为密闭空腔。

作为一种优选方案，所述振动组件包括振膜和质量块，所述振膜四周与壳体组件固定连接，所述质量块安置于振膜中部。

作为一种优选方案，所述壳体组件包括垫环，所述振膜四周边缘与垫环粘结。

作为一种优选方案，所述壳体组件包括环形的支撑板，所述支撑板一端面与垫环固定连接，所述支撑板另一端面与第一壳体或第二壳体固定连接。

作为一种优选方案，所述壳体组件上设有后音腔凹陷，所述后音腔凹陷与内凹陷沟通构成后音腔，所述第二泄压孔位于后音腔凹陷。

作为一种优选方案，所述第一壳体和/或第二壳体为电磁屏蔽材料制成。

作为一种优选方案，所述第一泄压孔和/或第二泄压孔为一个或多个。

本申请各组件之间可使用胶、锡膏等进行连接。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明公开了一种微型振动传感器，具有屏蔽嘈杂声音导入的振动腔，采用振动腔内拾取音频振动信号的振膜组件拾取声音，此振动信号与人说话时的声音信号在一定频段内信息一致，传感器可以极大程度的屏蔽通过空气传导的声音，因此传感器非常适合在嘈杂环境下提取清晰人声；本申请采用融合结构，将振动拾取模块融入传统麦克风模块，两者充分融合有效的降低了产品的高度，与现有产品比，体积可缩小20%以上；所有线路均采用电磁屏蔽设置，抗干扰能力强。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明一种微型振动传感器实施例1的结构示意图。

附图2是本发明一种微型振动传感器实施例2的结构示意图。

附图3是本发明一种微型振动传感器实施例3的结构示意图。

附图4是本发明一种微型振动传感器实施例4的结构示意图。

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做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。

实施例1：如附图1所示，一种微型振动传感器，包括壳体组件，所述壳体组件包括第一壳体1、第二壳体4、支撑板3和和垫环2，第一壳体1采用桶形的金属壳体，第二壳体4采用PCB板构成，支撑板3为环形，支撑板3内壁全金属化，支撑板3两端面分别连接第一壳体1和第二壳体4，所述第一壳体1、第二壳体4和支撑板3之间共同围成振动腔13，垫环2通过粘结或者锡膏固定于支撑板3处于振动腔13内的一端，垫环2上连接有振动组件，振动组件包括振膜8和质量块7，所述质量块7安置于振膜8中部，所述振膜8四周边与垫环2连接并将振动腔13区隔为互不连通的第一振动腔11和第二振动腔12。其中，振膜8与第一壳体1之间为第一振动腔11，振膜8与第二壳体4间为第二振动腔12，所述第二振动腔12为密闭空腔。

所述质量块7为非磁性块，可以采用金属或非金属片构成，其重量为振膜8自重10倍或以上。所述振膜8为弹性材料制成。

构成所述第一振动腔11的第一壳体1上设有第一泄压孔10，第一泄压孔10连通第一振动腔11与外部。构成所述第二振动腔12的第二壳体4上设有MEMS芯片6，所述质量块7位于振膜8朝向MEMS芯片6的一面，所述MEMS芯片6电连接有ASIC芯片9，MEMS芯片6和ASIC芯片9均位于第二振动腔12内。所述MEMS芯片6具有内凹陷60，所述MEMS芯片6的内凹陷60与第二壳体4构成后音腔，后音腔与第二振动腔12不连通，第二壳体4上设有连通所述后音腔与外部的第二泄压孔40。

所述第一泄压孔10和/或第二泄压孔40可以为一个或多个。附图中仅示出一个第一泄压孔10和一个第二泄压孔40。第一泄压孔10和第二泄压孔40可以减少组件装配过程中因各组件配合精度高导致的密闭腔内气压高、推挤组件、使安装不到位，泄压孔将振动腔内外连通，使气流在装配各组件时时很顺畅流动，避免局部气体被振膜等组件封闭在一小区域内导致的气压高，使组件可以顺利、可靠的安装到位。因本申请的微型振动传感器仅1.2毫米，远低于传统的1.5毫米，也导致组装时更易发生组件位置因气压影响而偏移，通过泄压孔的设置将气压对组件的组装影响消除，在使用时将泄压孔封闭或不封闭均可，对拾音效果影响较小。

第一泄压孔10和第二泄压孔40仅为连通振动腔13内外气压，提高产品的稳定性，特别是热回流过程中的稳定性，不为传导空气中音波设置，所以第一泄压孔10和第二泄压孔40直径小，且在应用中可以通过胶垫、锡环等措施将泄压孔堵住，使传感器仅仅拾取由壳体组件传导而来的振动音频信号，也就意味着其在真无线蓝牙耳机（TWS）等小型化应用场景的使用时仅仅拾取头骨的音频信号，将泄压孔堵住可以带来对外界嘈杂噪音更佳的屏蔽效果，从而提高本产品的在嘈杂环境下过滤干扰音波的性能，能够实现拾音效果更接近传统麦克风，可以满足高端采音需求。而且本产品结构设置合理，产品性能一致性好。

第一壳体1采用的金属壳体，第二壳体4采用的PCB板，以及支撑板3内壁全金属化，以及均具有电磁屏蔽作用，所有线路均做在金属屏蔽腔内，能够屏蔽外部电磁干扰信号，全电磁屏蔽设计抗干扰能力强，显著提高传感器的信噪比，改善音质。

实施例2：如附图2所示，一种微型振动传感器，包括壳体组件，所述壳体组件包括第一壳体1、第二壳体4、支撑板3和和垫环2，第一壳体1采用桶形的金属壳体，第二壳体4采用PCB板构成，所述第一壳体1和第二壳体4之间共同围成振动腔13。支撑板3为环形，支撑板3一端面连接第二壳体4，支撑板3另一端面连接垫环2，垫环2上连接有振动组件，振动组件包括振膜8和质量块7，所述质量块7安置于振膜8中部，所述振膜8四周边与垫环2连接并将振动腔13区隔为互不连通的第一振动腔11和第二振动腔12。其中，振膜8、第一壳体1、支撑板3、垫环2和第二壳体4边缘之间间隔为第一振动腔11，振膜8、垫环2、支撑板3与第二壳体4间为第二振动腔12，所述第二振动腔12为密闭空腔。

本实施例中其余部分同实施例1。

实施例3：如附图3所示，一种微型振动传感器，包括壳体组件，所述壳体组件包括第一壳体1、第二壳体4和和垫环2，第一壳体1采用桶形的金属壳体，第二壳体4采用PCB板构成，所述第一壳体1和第二壳体4之间共同围成振动腔13。垫环2上连接有振动组件，振动组件包括振膜8和质量块7，所述质量块7安置于振膜8中部，垫环2为环形，垫环2一端面与第一壳体1远离第二壳体4的一端固定连接，垫环2的另一端面与振膜8四周边粘结，所述振膜8与垫环2将振动腔13区隔为互不连通的第一振动腔11和第二振动腔12。其中，振膜8、第一壳体1和垫环2之间围成第一振动腔11，所述质量块7位于第一振动腔11内，振膜8、垫环2、第一壳体1与第二壳体4间构成第二振动腔12，所述第二振动腔12为密闭空腔。

本实施例中其余部分同实施例1。

实施例4：如附图4所示，一种微型振动传感器，本实施例中，在所述第二壳体4朝向MEMS芯片6的位置设有后音腔凹陷41，所述后音腔凹陷41与内凹陷60共同构成后音腔，所述第二泄压孔40位于后音腔凹陷41。该实施例中的后音腔体积更大，拾音效果改善。

本实施例中其余部分同实施例1。

本申请产品具有以下优点：

1. 本申请采用融合结构，将振动拾取模块融入传统麦克风模块，两者充分融合有效的降低了产品的高度，与现有产品比，体积可缩小20%以上，本申请产品体积小，高度低，同类型产品高度在1.5mm左右，本申请的传感器高度仅在1.2mm左右。

2. 本申请的传感器采用全电磁屏蔽设计，所有线路均做在金属屏蔽腔内，抗干扰能力强。

3. 本申请采用传统麦克风中的MEMS芯片和ASIC芯片转换声波为电子信号，产品性能一致性好，拾音效果接近传统麦克风，可以满足高端采音需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种微型振动传感器，包括壳体组件，所述壳体组件包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间构成振动腔，其特征在于：所述第一壳体为金属壳体，所述第二壳体为PCB板；

所述振动腔内设有振动组件，所述振动组件与第一壳体间构成第一振动腔，所述第一振动腔具有与外部连通的第一泄压孔，所述振动组件与第二壳体之间构成第二振动腔，所述第一振动腔和第二振动腔互不连通，所述第二壳体上设有MEMS芯片，所述MEMS芯片电连接有ASIC芯片，所述MEMS芯片具有内凹陷，所述MEMS芯片的内凹陷与第二壳体构成不与第二振动腔连通的后音腔；

所述振动组件包括振膜和质量块，所述振膜四周与壳体组件固定连接，所述质量块安置于振膜中部。

2.根据权利要求1所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述后音腔具有与外部连通的第二泄压孔。

3.根据权利要求1所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述第二振动腔为密闭空腔。

4.根据权利要求1所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述壳体组件包括垫环，所述振膜四周边缘与垫环粘结。

5.根据权利要求4所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述壳体组件包括环形的支撑板，所述支撑板一端面与垫环固定连接，所述支撑板另一端面与第一壳体或第二壳体固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述壳体组件上设有后音腔凹陷，所述后音腔凹陷与内凹陷沟通构成后音腔，所述第二泄压孔位于后音腔凹陷。

7.根据权利要求1所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述第一壳体和/或第二壳体为电磁屏蔽材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种微型振动传感器，其特征在于：

所述第一泄压孔和/或第二泄压孔为一个或多个。

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