CN112995864B - 使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器 - Google Patents

使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器，该声音振动传感器包括：形成外部的壳体；安装在壳体中的具有悬臂结构的压电元件；支承压电元件的固定端的支承结构；附接至压电元件的自由端的配重件；以及传递来自压电元件的输出的激励部，其中，声音振动传感器与说话者的身体接触、通过壳体接收当说话者发出声音时生成的身体的振动，以及通过压电元件的自由端放大振动，以利用压电元件的压电特性来检测说话者的语音振动。

Description

使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器
技术领域
本公开内容涉及具有悬臂结构的压电声音振动传感器。
背景技术
具有带有外部麦克风的结构的传统耳机的缺点在于，在进行呼叫或进行同时翻译时，根据周围环境的噪声，说话者的语音无法清晰地传递至对方。因此，代替外部麦克风，已经开发了具有声音振动麦克风的耳机，该声音振动麦克风能够在与用户的皮肤直接或间接接触的位置处检测用户的语音振动。
图1是示意性示出根据现有技术的包括声音振动麦克风的耳机的图。
耳机1佩戴在用户的耳道2上或者通过用户的耳道2插入，并且用户的语音通过骨骼3传递至耳机1。即，当用户讲话时，骨骼振动，并且语音振动识别传感器感测到骨骼的振动，从而可以在嘈杂的环境中将用户的语音清晰地传递至对方。
相关技术文献
(专利文献1)韩国专利注册第10-1224174号
(专利文献2)韩国专利公开特许公报第10-2015-0005924号
发明内容
技术问题
因此，本公开内容的一个方面提供了一种具有悬臂结构的压电声音振动传感器。
技术方案
根据本公开内容的一方面，提供了一种使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器，该声音振动传感器包括：形成外部的壳体；安装在壳体中的具有悬臂结构的压电元件；支承压电元件的固定端的支承结构；附接至压电元件的自由端的配重件；传递来自压电元件的输出的激励部，其中，声音振动传感器与说话者的身体接触、通过壳体接收当说话者发出声音时生成的身体的振动，并且通过压电元件的自由端放大该振动，以利用压电元件的压电特性来检测说话者的语音振动。
作为本公开内容的另一示例，压电元件的由支承结构固定的固定部分可以为总体积的40％或更少。
另外，作为本公开内容的另一示例，压电元件的厚度可以为0.3mm或更大。
另外，作为本公开内容的另一示例，配重件的重量可以为5mg或更大。
另外，作为本公开内容的另一示例，配重件可以由密度为5或更大的金属形成。
另外，作为本公开内容的另一示例，支承结构可以由壳体的弯曲结构形成。
另外，作为本公开内容的另一示例，可以提供具有不同厚度的两个或更多个压电元件。
另外，作为本公开内容的另一示例，两个或更多个压电元件的上表面可以是共平面的。
另外，作为本公开内容的另一示例，声音振动传感器还可以包括：用于防止损坏压电元件的阻尼结构。
另外，作为本公开内容的另一示例，阻尼结构是附接至壳体的阻尼绑线或聚氨酯泡沫。
另外，作为本公开内容的另一示例，声音振动传感器还可以包括：加强板，该加强板附接至压电元件的下表面以防止损坏压电元件。
另外，作为本公开内容的另一示例，声音振动传感器还可以包括：安装在压电元件的自由端与壳体之间的弹簧。
另外，作为本公开内容的另一示例，声音振动传感器还可以包括：放大器，该放大器安装在激励部上并且将来自压电元件的信号放大。
有益效果
由于本公开内容提供的具有悬臂结构的压电声音振动传感器使用压电元件来对由说话者的语音生成的振动进行检测，因此可以从根本上阻挡外部噪声。
另外，由于压电元件具有悬臂结构，因此本公开内容提供的具有悬臂结构的压电声音振动传感器具有优异的振动检测能力。
附图说明
图1是示意性地示出根据相关技术的包括声音振动麦克风的耳机的图。
图2是根据本公开内容的第一实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的分解图。
图3是根据本公开内容的第一实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图4是根据本公开内容的第二实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图5是示出根据本公开内容的第三实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的除壳体之外的部件的视图。
图6是根据本公开内容的第四实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图7是根据本公开内容的第五实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图8是根据本公开内容的第六实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图9是根据本公开内容的第七实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
图10是根据本公开内容的第八实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容。
图2是根据本公开内容的第一实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的分解图，并且图3是根据本公开内容的第一实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
在根据本公开内容的第一实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器(以下称为“声音振动传感器”)中，包括下壳体110和上壳体120的壳体形成了外部，并且用于感测振动的部件安装在壳体中。
下壳体110具有下表面和侧壁，下壳体110具有带有敞开的上表面的盒形状，并且上壳体120联接至下壳体110以封闭敞开的上表面。在下壳体110中安装有长度大于厚度或宽度的带形式的压电元件220。此处，压电元件220的一端固定，并且其另一端为自由端，从而具有悬臂结构。压电元件220优选地由PZT陶瓷材料形成。
在下壳体110中设置有支承压电元件220的固定端的支承结构210。优选地，压电元件220的通过支承结构210固定的固定部分为总体积的40％或更少。这是因为如果压电元件220的固定部分的体积增大，则自由端的振动宽度减小，从而限制了声音振动的检测范围。
同时，配重件(weight)230附接至压电元件220的自由端。配重件230具有放大压电元件220的振动的优点，从而增加了声音振动传感器的声音振动的检测范围。此处，配重件230的重量优选地为5mg或更大。如果重量较小，则配重件230的振动放大效果降低，并且因此，配重件的重量优选地为5mg或更大，以便提高压电元件220的检测效率并使噪音最小化。同时，优选地，配重件230由密度为5或更大的金属形成，这可以减小体积并增加重量。此处，配重件230可以具有任何形状，只要配重件230附接至压电元件220而不限制压电元件220的振动。例如，配重件230可以具有任何形状，例如围绕压电元件220的自由端的圆柱形状、盖形状、长方体或规则的立方体。配重件230可以通过粘合构件诸如绑线或带附接至压电元件220。
同时，能够传递压电元件220的输出的激励部(或传导部)300连接至压电元件220的固定端侧。激励部300的一端302连接至壳体110和120内的压电元件220，并且激励部300的另一端304从壳体110和120中抽出以与外部形成接触点。
声音振动传感器利用压电元件220的压电特性检测由通过壳体110和120传递的说话者的语音生成的振动。压电元件220以悬臂结构安装，并且壳体110和120的振动在自由端处被放大，并且因此，压电元件220可以灵敏地检测到声音振动。另外，由于传感器附接至说话者的身体并检测说出语音时生成的振动，因此传感器不会检测到外部噪声。因此，如果将声音振动传感器用作麦克风，则可以从根本上阻挡外部噪声。
图4是根据本公开内容的第二实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。
根据本公开内容的第二实施方式的声音振动传感器也包括壳体、压电元件220、配重件230和激励部300。然而，用于支承压电元件220的固定端的支承结构不单独附接至下壳体110a。而是，下壳体110a的一部分向内弯曲以形成能够支承压电元件220的支承结构112a。
图5是示出根据本公开内容的第三实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的除壳体之外的部件的视图。
根据本公开内容的第三实施方式的声音振动传感器与前面的实施方式的不同之处在于，它包括两个压电元件222a和224a。在本公开内容的第三实施方式中，提供了两个压电元件222a和224a，但是也可以提供三个或更多个。当提供多个压电元件222a和224a时，优点在于，增加了用于检测语音振动的检测范围。在这种情况下，压电元件222a和224a可以具有不同的厚度，从而提高语音振动检测的准确性。通过改变压电元件222a和224a的厚度，不仅改变了压电元件222a和224a的自由端的振幅，而且压电特性也不同，并且因此，通过将在压电元件222a和224a处生成的信号进行组合可以提高语音感测的准确性。
此处，当压电元件222a和224a的厚度彼此不同时，通过改变支承结构300a中支承压电元件222a和224a的部分的高度可以使压电元件222a的上表面和压电元件224a的上表面具有相同的高度，即可以是共平面的。通过将压电元件222a的上表面和压电元件224a的上表面布置成共平面，可以容易地附接激励部300。
图6是根据本公开内容的第四实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。图7是根据本公开内容的第五实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。根据本公开内容的第四实施方式的声音振动传感器和根据本公开内容的第五实施方式的声音振动传感器具有用于防止损坏压电元件220的阻尼结构。在本公开内容的第四实施方式中，在下壳体110上的靠近配重件230的位置处施加阻尼绑线(bond)400。在本公开内容的第五实施方式中，聚氨酯泡沫(例如
Figure BDA0002813312270000061
)402和404附接至下壳体110和上壳体120。聚氨酯泡沫402和404适当地设置在壳体110和120中的空的空间中并防止由于跌落等而对压电元件220施加冲击。
图8是根据本公开内容的第六实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。根据本公开内容的第六实施方式的声音振动传感器包括附接至压电元件220以便防止损坏压电元件220的加强板500。加强板500不用于进行阻尼但是可以防止压电元件220被损坏。
图9是根据本公开内容的第七实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。如第六实施方式中一样，根据本公开内容的第七实施方式的声音振动传感器包括附接至压电元件220以防止损坏压电元件220的加强板500。另外，在压电元件220的自由端与壳体之间设置有弹性构件600。弹性构件600用于阻尼自由端的振动。在本公开内容的第七实施方式中，弹性构件600被安装在附接至压电元件220的自由端的下部的配重件230与下壳体110之间。然而，配重件230和弹性构件600的安装位置可以根据需要改变。
图10是根据本公开内容的第八实施方式的使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器的截面图。与前面的实施方式类似，根据本公开内容的第八实施方式的声音振动传感器包括壳体110和120、支承结构210、压电元件220、配重件230和激励部300。此处，在激励部300上可以设置用于将压电元件220的信号放大的放大器310。

Claims (12)

1.一种使用具有悬臂结构的压电元件的声音振动传感器，所述声音振动传感器包括：
形成外部的壳体；
安装在所述壳体中的具有悬臂结构的压电元件；
支承所述压电元件的固定端的支承结构；
附接至所述压电元件的自由端的配重件；以及
传递来自所述压电元件的输出的激励部，
其中，提供了具有不同厚度的两个或更多个压电元件，并且
其中，所述声音振动传感器与说话者的身体接触、通过所述壳体接收当所述说话者发出声音时生成的所述身体的振动，并且通过所述压电元件的所述自由端放大所述振动，以利用所述压电元件的压电特性来检测所述说话者的语音振动。
2.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述压电元件的由所述支承结构固定的固定部分为总体积的40％或更少。
3.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述压电元件的厚度为0.3mm或更大。
4.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述配重件的重量为5mg或更大。
5.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述配重件由密度为5或更大的金属形成。
6.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述支承结构由所述壳体的弯曲结构形成。
7.根据权利要求1所述的声音振动传感器，其中，所述两个或更多个压电元件的上表面是共平面的。
8.根据权利要求1所述的声音振动传感器，还包括：
用于防止损坏所述压电元件的阻尼结构。
9.根据权利要求8所述的声音振动传感器，其中，所述阻尼结构是附接至所述壳体的阻尼绑线或聚氨酯泡沫。
10.根据权利要求1所述的声音振动传感器，还包括：
加强板，所述加强板附接至所述压电元件的下表面以防止损坏所述压电元件。
11.根据权利要求10所述的声音振动传感器，还包括：
安装在所述压电元件的所述自由端与所述壳体之间的弹簧。
12.根据权利要求1所述的声音振动传感器，还包括：
放大器，所述放大器安装在所述激励部上并且放大来自所述压电元件的信号。
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