CN112326018B - 振动传感器的测试方法及振动传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动传感器的测试方法及振动传感器。根据本发明实施例的振动传感器的测试方法包括将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;向所述振动传感器提供声学信号,由所述振动传感器输出测试信号,所述测试信号为电信号和/或机械振动信号;以及测量所述测试信号以得出测试结果。根据本发明实施例的振动传感器的测试方法,测试过程简便、高效,测试结果准确性高;根据本发明实施例的振动传感器既敏感振动信号,也敏感声学信号,且振动灵敏度与声学灵敏度存在对应关系。
Description
技术领域
本发明涉及振动传感器技术领域,特别涉及一种振动传感器的测试方法及振动传感器。
背景技术
振动传感器是测试技术中的一种关键部件,它的作用主要是将机械量接收下来,并转换为与之成比例的电量。具体地,振动传感器将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分加以接收,形成另一个适合于变换的机械量,最后由机电变换部分再将变换为电量。
振动传感器在制作完成后,需要进行测试。在现有技术中,振动传感器的测试方法为机械振动的标定测试方法。这种测试方法需要在每只待测传感器与振动台之间建立硬机械连接,并使用振动台输入机械振动信号。现有的测试方法较为复杂。
因此,希望能有一种新的振动传感器的测试方法及振动传感器,能够克服上述问题。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种振动传感器的测试方法及振动传感器,从而简化测试过程,提高测试的效率和准确性。
根据本发明的一方面,提供一种振动传感器的测试方法,包括将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;向所述振动传感器提供声学信号,由所述振动传感器输出测试信号,所述测试信号为电信号和/或机械振动信号;以及测量所述测试信号以得出测试结果。
优选地,所述测试方法还包括:对振动传感器测试件进行测试,对所述振动传感器测试件的测试结果进行运算处理以得到测试标准,其中,所述测试信号根据所述测试标准得到所述测试结果。
优选地,所述测试方法还包括:对振动传感器标准件进行测试,根据所述振动传感器标准件的测试结果得到测试标准,其中,所述测试信号根据所述测试标准得到所述测试结果。
优选地,所述测试方法还包括:建立测试环境,在所述测试环境下进行测试。
优选地,所述测试方法包括:对所述振动传感器进行第一次测试,得到第一测试信号;根据所述第一测试信号对第一次测试后的所述振动传感器进行调校;以及对调校后的所述振动传感器进行第二次测试,其中,所述第一次测试和/或所述第二次测试包括将硅麦封装形式的所述振动传感器与测试机台连接;向所述振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号;根据所述测试信号得出测试结果。
优选地,所述测试方法包括:对测试完成的所述振动传感器进行封堵。
根据本发明的另一方面,提供一种振动传感器,包括衬底;外壳;以及振膜结构,可振动地设置在所述衬底和所述外壳之间,其中,所述外壳上设置有通孔,所述通孔用于声学信号的输入,所述振膜结构在声学信号的带动下进行机械振动,并将机械振动转换为电信号和/或机械振动信号。
优选地,所述振膜结构包括:振膜;以及质量块,位于所述振膜的上表面和/或下表面。
优选地,所述振动传感器还包括:封堵装置,设置在所述外壳上,用于所述通孔的封堵。
优选地,所述振动传感器还包括:隔绝层,用于所述振动传感器的连接,以及隔绝振动。
根据本发明实施例的振动传感器的测试方法及振动传感器,使用声学方法对硅麦封装形式的振动传感器进行测试,测试过程简便、高效,测试结果准确性高。
根据本发明实施例的振动传感器的测试方法及振动传感器,建立无机械振动干扰的测试环境,保证了测试结果的准确性。
根据本发明实施例的振动传感器的测试方法及振动传感器,对振动传感器进行测试-烧录-复测的动作,保证测试结果只包含因芯片制程波动造成的机械振动灵敏度波动,摒除了声学一致性影响,提高了测试结果的准确性。
根据本发明实施例的振动传感器,既敏感空气中声音振动,又敏感骨振动;在使用场景不需要敏感骨振动时,可以通过设置隔绝层来隔绝骨振动;在使用场景不需要敏感空气中声音振动时,可以通过设置封堵装置封堵声孔,避免空气中声音传入振动传感器的振膜结构,提高了振动传感器的适用范围。
根据本发明实施例的振动传感器,振膜结构的上表面和/或下表面上设置有至少一个质量块,使振动传感器不仅敏感空气中的声压信号,也敏感一般语音范围内的机械/骨骼振动信号,敏感于心跳、血液等低频人体振动(生物特征信息)。
根据本发明实施例的振动传感器,既敏感振动信号,也敏感声学信号,且振动灵敏度与声学灵敏度存在对应关系。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1示出了根据本发明实施例一的振动传感器的测试方法的方法流程图;
图2示出了根据本发明实施例二的振动传感器的测试方法的方法流程图;
图3示出了根据本发明实施例一的振动传感器的结构示意图;
图4示出了根据本发明实施例二的振动传感器的结构示意图;
图5示出了根据本发明实施例三的振动传感器的结构示意图;
图6示出了根据本发明实施例四的振动传感器的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中,相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的各个部分没有按比例绘制。此外,在图中可能未示出某些公知的部分。
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节,例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术,以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样,可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解,在描述部件的结构时,当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时,可以指直接位于另一层、另一个区域上面,或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且,如果将部件翻转,该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
图1示出了根据本发明实施例一的振动传感器的测试方法的方法流程图。如图1所示,根据本发明实施例一的测试方法包括以下步骤:
步骤S101:将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;
将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接。硅麦封装形式的振动传感器上设置有声孔,此外例如还包括衬底、背极和振膜结构。振动传感器与测试机台的连接例如包括电连接和/或机械连接。可选地,振动传感器与测试机台之间通过扎针连接。
步骤S102:向振动传感器提供声学信号,由振动传感器输出测试信号,测试信号为电信号和/或机械振动信号;
向振动传感器提供声学信号,由振动传感器输出测试信号,测试信号为电信号和/或机械振动信号。可选地,用扬声器对振动传感器的声孔放入声学信号,例如放入标准声学信号。对根据本发明实施例的振动传感器而言,其声学信号与测试信号的灵敏度有一个固定比例(例如与膜片面积和质量之比有关),这个比例在芯片设计完成后即固定。测试信号例如包括电信号和/或机械振动信号。可选地,振动传感器接收到声学信号后,产生机械振动(机械振动信号),机械振动(机械振动信号)进一步地转换为电量(电信号)。
步骤S103:测量测试信号以得出测试结果。
测量测试信号以得出测试结果。振动传感器根据接收的声学信号获取相应的测试信号。测量测试信号以得出测试结果,测试结果例如包括合格、不合格等。
在本发明的上述实施例中,振动传感器封装成与普通硅麦兼容的形式,使用普通的(硅麦)声学方法便可对振动传感器进行大规模测试,测试方法简单、高效。
在本发明的可选实施例中,根据本发明实施例的振动传感器的测试方法还包括建立测试标准,测试信号根据测试标准得到测试结果。具体地讲,建立测试标准包括:
对振动传感器测试件进行测试,对振动传感器测试件的测试结果进行运算处理以得到测试标准;测试信号根据测试标准得到测试结果。可选地,将一部分待测试的振动传感器作为振动传感器测试件,使用根据本发明实施例的测试方法对振动传感器测试件进行测试,得到测试件测试信号;对多个测试件测试信号进行运算处理(例如进行求平均值处理),得到测试标准。后续的振动传感器进行测试,获取相应的测试信号;将测试信号与测试标准进行比较,得出振动传感器的测试结果。可选地,在每批产品中,选取一些典型产品(振动传感器测试件),在振动台上标定对齐,对每次的测试结果进行修订。
在本发明的可选实施例中,根据本发明实施例的振动传感器的测试方法还包括建立测试标准,测试信号根据测试标准得到测试结果。具体地讲,建立测试标准包括:
对振动传感器标准件进行测试,根据振动传感器标准件的测试结果得到测试标准;测试信号根据测试标准得到测试结果。
在本发明的可选实施例中,根据本发明实施例的振动传感器的测试方法还包括建立测试环境,在测试环境下进行测试。具体地讲,建立测试环境包括:
关闭机械振动源。可选地,对振动传感器进行测试时,关掉相应的步进电机等(机械振动源),保证无机械振动传入传感器造成干扰。
图2示出了根据本发明实施例二的振动传感器的测试方法的方法流程图。如图2所示,根据本发明实施例二的测试方法包括:
步骤S201:对振动传感器进行第一次测试,得到第一测试信号;
对振动传感器进行第一次测试,得到第一测试信号。其中,第一次测试例如包括将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;向振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号(第一测试信号);根据测试信号(第一测试信号)得出测试结果(第一测试结果)。
步骤S202:根据第一测试信号对第一次测试后的振动传感器进行调校;
根据第一测试信号(和/或第一测试结果)对第一次测试后的振动传感器进行调校。可选地,调校包括烧录等至少一种方法。可选地,根据第一测试信号得到振动传感器与标准的偏差,对振动传感器进行调校以消除该偏差。
步骤S203:对调校后的振动传感器进行第二次测试。
对调校后的振动传感器进行第二次测试。其中,第二次测试例如包括将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;向振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号(第二测试信号);根据测试信号(第二测试信号)得出测试结果(第二测试结果)。
可选地,对调校后的振动传感器进行第二次测试,得到第二测试信号。如果第二测试信号表明,调校后的振动传感器仍与标准存在偏差,则可对调校后的振动传感器进行第二次调校。同理,还可进行第三次测试、第三次调校、第四次测试、第四次调校……。
在本发明的上述实施例中,对振动传感器进行测试(第一次测试)-调校(烧录)-复测(第二次测试)的动作,摒除了声学一致性的影响,保证了振动传感器只包含因芯片制程波动造成的机械振动灵敏度波动,保证了测试结果的准确性。
在本发明的可选实施例中,根据本发明实施例的振动传感器的测试方法还包括:对测试完成的振动传感器进行封堵。
具体地讲,硅麦封装形式的振动传感器上设置有声孔,对测试完成的振动传感器进行封堵包括堵塞振动传感器上的声孔。
在本发明的上述实施例中,对测试完成的振动传感器的声孔进行封堵,避免空气中声音传入振动传感器的膜片,使得振动传感器适用于不敏感声学振动的环境。
图3示出了根据本发明实施例一的振动传感器的结构示意图。如图3所示,根据本发明实施例一的振动传感器包括衬底100、振膜结构200和外壳300。其中,振膜结构200可振动地设置在衬底100和外壳300之间;外壳300上设置有通孔301,通孔301用于声学信号的输入,振膜结构200在声学信号的带动下进行机械振动,并将机械振动转换为电信号和/或机械振动信号。
具体地讲,衬底100用作衬底以及支撑振动传感器结构。
振膜结构200主要为一层平整的振膜,例如为由多晶硅组成的硅振膜。振膜结构200可振动地设置在衬底100和外壳300之间。根据本发明实施例的振动传感器,在接收到振动时,振膜结构200会发生相应的振动。通过检测振膜结构200的振动情况,实现振动的检测。
外壳300上设置有通孔301,通孔301用于声学信号的输入。测试机台向振动传感器提供的声学信号通过外壳300上的通孔301输入。输入的声学信号带动振膜结构200振动。振膜结构200在声学信号的带动下进行机械振动,并将机械振动转换为电信号和/或机械振动信号。
在本发明的可选实施例中,外壳300为背极。背极与振膜结构200构成电容极板,背极与振膜结构200之间包括空腔302。背极(外壳300)上开有通孔301,通孔301也可称为声孔。声学信号通过通孔301进入空腔302内,声音产生的空气压力引起振膜结构200的振动,进而改变电容。通过检测电容及电容的变化,实现振动的检测。
根据本发明实施例的振动传感器包括振膜结构200。
振膜结构200满足敏感振动公式:
K*x=m*a
其中,K为振膜结构的刚度,x为敏感运动的位移(与传感器灵敏度成正比),m为振膜结构质量,a为机械/骨骼振动加速度。
声音信号通过通孔301进入空腔302中,声压P作用到振膜结构200上,产生一个使振膜结构200移动的推力F。振膜结构200相当于一个弹簧,将推力F转化为位移量x。背极与振膜结构200构成一个电容,位移量x导致电容变化C。上述的感应过程将声信号转化为了电信号。
根据本发明实施例的振动传感器,使用普通的声学方法便可进行大规模的测试。
根据本发明实施例的振动传感器,既敏感空气中声音振动,又敏感骨振动,能够适应不同环境、不同种类的振动检测。根据本发明实施例的振动传感器,既敏感振动信号,也敏感声学信号,且振动灵敏度与声学灵敏度存在对应关系。
图4示出了根据本发明实施例二的振动传感器的结构示意图。如图4所示,根据本发明实施例二的振动传感器包括衬底100、振膜结构200和外壳300。
具体地讲,衬底100用作衬底以及支撑振动传感器结构。
振膜结构200可振动地设置在衬底100和外壳300之间,用于检测振动。振膜结构200包括振膜210和质量块220。其中,质量块220包括位于振膜210上表面的上质量块和位于振膜210下表面的下质量块。可选地,质量块220仅包括位于振膜210上表面的上质量块或位于振膜210下表面的下质量块。
外壳300上设置有通孔301,通孔301用于声学信号的输入。
根据本发明实施例的振动传感器,在K不变的前提下,增加了振膜结构的质量m,提高了传感器的灵敏度,使芯片不仅敏感空气中的声压信号,也敏感一般语音范围内的机械/骨骼振动信号,特别地,该振动传感器(芯片)可以敏感人体的部分生物特征信息,如心跳、血液等低频人体振动。
图5示出了根据本发明实施例三的振动传感器的结构示意图。如图5所示,根据本发明实施例三的振动传感器包括衬底100、振膜结构200、外壳300和封堵装置400。
具体地讲,衬底100用作衬底以及支撑振动传感器结构。
振膜结构200可振动地设置在衬底100和外壳300之间,用于检测振动。振膜结构200包括振膜210和质量块220。
外壳300上设置有通孔301,通孔301用于声学信号的输入。
封堵装置400设置在外壳300上,用于通孔301的封堵。可选地,封堵装置400可拆卸地设置在外壳300上。
根据本发明实施例的振动传感器,设置有封堵通孔的封堵装置。在使用场景不需要敏感空气中声音振动时,可以通过封堵装置的封堵来避免空气中声音传至振动传感器的振膜结构,保证了振动检测的准确性。
图6示出了根据本发明实施例四的振动传感器的结构示意图。如图6所示,根据本发明实施例四的振动传感器包括衬底100、振膜结构200、外壳300和隔绝层500。
具体地讲,衬底100用作衬底以及支撑振动传感器结构。
振膜结构200可振动地设置在衬底100和外壳300之间,用于检测振动。振膜结构200包括振膜210和质量块220。
外壳300上设置有通孔301,通孔301用于声学信号的输入。
隔绝层500用于振动传感器的连接,以及隔绝振动。可选的,隔绝层500为可拆卸安装。隔绝层500例如设置在衬底100的下方。可选地,隔绝层500包括松散的机械连接件,例如包括弹簧。
根据本发明实施例的振动传感器,设置有隔绝振动的隔绝层。在使用场景不需要敏感骨振动时,可以通过将振动传感器(芯片)与振动源之间插入隔绝层(松散的机械连接)来隔绝骨振动,保证了振动检测的准确性。
应当说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种振动传感器的测试方法,其特征在于,包括:
将硅麦封装形式的振动传感器与测试机台连接;
建立测试环境,在所述测试环境下进行测试;
向所述振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号;以及
根据所述测试信号得出测试结果,
其中,所述建立测试环境包括关闭机械振动源;
所述测试方法包括:
对所述振动传感器进行第一次测试,得到第一测试信号;
根据所述第一测试信号对第一次测试后的所述振动传感器进行调校;以及
对调校后的所述振动传感器进行第二次测试,
其中,所述第一次测试和/或所述第二次测试包括将硅麦封装形式的所述振动传感器与测试机台连接;向所述振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号;根据所述测试信号得出测试结果。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述测试方法还包括:
对振动传感器测试件进行测试,对所述振动传感器测试件的测试结果进行运算处理以得到测试标准,
其中,所述测试信号根据所述测试标准得到所述测试结果。
3.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述测试方法还包括:
对振动传感器标准件进行测试,根据所述振动传感器标准件的测试结果得到测试标准,
其中,所述测试信号根据所述测试标准得到所述测试结果。
4.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述测试方法包括:
对测试完成的所述振动传感器进行封堵。
5.一种振动传感器,其特征在于,包括:
衬底;
外壳;
振膜结构,可振动地设置在所述衬底和所述外壳之间,用于检测振动;以及
隔绝层,用于所述振动传感器的连接,以及隔绝振动,
其中,所述外壳上设置有通孔,所述通孔用于声学信号的输入;
所述振动传感器为硅麦封装形式,所述振动传感器在测试时,包括:
将硅麦封装形式的所述振动传感器与测试机台连接;
建立测试环境,在所述测试环境下进行测试;
向所述振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号;以及
根据所述测试信号得出测试结果,
其中,所述建立测试环境包括关闭机械振动源;
所述测试的方法包括:
对所述振动传感器进行第一次测试,得到第一测试信号;
根据所述第一测试信号对第一次测试后的所述振动传感器进行调校;以及
对调校后的所述振动传感器进行第二次测试,
其中,所述第一次测试和/或所述第二次测试包括将硅麦封装形式的所述振动传感器与测试机台连接;向所述振动传感器提供声学信号,以获取相应的测试信号;根据所述测试信号得出测试结果。
6.根据权利要求5所述的振动传感器,其特征在于,所述振膜结构包括:
振膜;以及
质量块,位于所述振膜的上表面和/或下表面。
7.根据权利要求5所述的振动传感器,其特征在于,所述振动传感器还包括:
封堵装置,设置在所述外壳上,用于所述通孔的封堵。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 214000 5th floor, building C, swan block, Wuxi Software Park, 111 Linghu Avenue, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Wuxi Weigan Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 214000 5th floor, building C, swan block, Wuxi Software Park, 111 Linghu Avenue, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant before: Wuxi Weil Semiconductor Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |