CN113029204A - 传感器和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种传感器和电子设备,其中,传感器包括:固定部;振动部,所述振动部连接所述固定部,并可相对所述固定部往复振动;永磁体,所述永磁体设于所述振动部,并跟随所述振动部振动;功能传感器,所述功能传感器设于所述固定部,所述功能传感器被配置为在所述振动部振动过程中感应所述永磁体的磁场变化,而输出变化的电信号;以及校准传感器,所述校准传感器设于所述振动部,并跟随所述振动部振动,所述校准传感器被配置为感应所述永磁体的磁场,而对所述功能传感器输出的电信号进行修正。本发明技术方案能够提高传感器的精度和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及声电转换技术领域,特别涉及一种传感器和应用该传感器的电子设备。
背景技术
目前市场上的传感器种类繁多,例如压力传感器、位移传感器等,均是通过平板电容器的原理对振膜的振动进行检测。传感器内部设置的检测单元能够在振膜振动过程中对永磁体的磁场变化进行检测,根据检测到的磁场变化而改变输出的电信号,但在实际生产和应用过程中,会存在各种误差而造成检测单元输出的电信号不准确,使得传感器的精度降低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种传感器,旨在提高传感器的精度和准确度。
为实现上述目的,本发明提出的传感器,包括:
固定部;
振动部,所述振动部连接所述固定部,并可相对所述固定部往复振动;
永磁体,所述永磁体设于所述振动部,并跟随所述振动部振动;
功能传感器,所述功能传感器设于所述固定部,所述功能传感器被配置为在所述振动部振动过程中感应所述永磁体的磁场变化,而输出变化的电信号;以及
校准传感器,所述校准传感器设于所述振动部,并跟随所述振动部振动,所述校准传感器被配置为感应所述永磁体的磁场,而对所述功能传感器输出的电信号进行修正。
可选地,所述校准传感器与所述永磁体设置于所述振动部的同一表面。
可选地,所述校准传感器的中心与所述永磁体的中心相对所述振动部的距离一致。
可选地,所述功能传感器为两个,两所述功能传感器相对所述永磁体对称设置;
定义两所述功能传感器的中心连线为第一方向,定义所述校准传感器的中心与所述永磁体的中心连线为第二方向,所述第一方向与所述第二方向垂直。
可选地,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面平行,所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面平行。
可选地,所述固定部围设于所述振动部的外侧,所述振动部的一端连接所述固定部,形成悬臂结构。
可选地,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面垂直,所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面垂直。
可选地,所述校准传感器为至少两个,至少一所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面平行,至少一所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面垂直,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面平行或垂直。
可选地,所述传感器包括:
衬底;
支撑部;以及
振膜,所述支撑部连接于所述衬底和所述振膜之间,并围合所述振膜和所述衬底形成密封或开放的空间,所述固定部设于所述衬底,所述振动部设于所述振膜。
本发明还提出一种电子设备,包括传感器;
所述传感器包括:
固定部;
振动部,所述振动部连接所述固定部,并可相对所述固定部往复振动;
永磁体,所述永磁体设于所述振动部,并跟随所述振动部振动;
功能传感器,所述功能传感器设于所述固定部,所述功能传感器被配置为在所述振动部振动过程中感应所述永磁体的磁场变化,而输出变化的电信号;以及
校准传感器,所述校准传感器设于所述振动部,并跟随所述振动部振动,所述校准传感器被配置为感应所述永磁体的磁场,而对所述功能传感器输出的电信号进行修正。
本发明技术方案的传感器增设了校准传感器,校准传感器设于振动部,并跟随振动部振动,校准传感器被配置为感应永磁体的磁场,而对功能传感器输出的电信号进行修正。永磁体产生的磁场作用于校准传感器,该校准传感器根据作用其上的磁场能够输出相应的电信号,从而能够对永磁体性能和由于工艺或其他因素导致的误差进行检测,该校准传感器的设置能够对功能传感器输出的电信号进行修正,使得传感器最终输出的信号精度高、准确度高。
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为本发明传感器一实施例的结构示意图;
图2为本发明传感器另一实施例的结构示意图;
图3为图2中沿A-A方向的剖视图;
图4为图2中沿B-B方向的剖视图;
图5为图2中永磁体为平面摆放时,振动部在振动过程中功能传感器相对永磁体在z轴不同位置时受到的磁场方向的示意图;
图6为图2中永磁体为平面摆放时,振动部在振动过程中校准传感器受到的磁场方向示意图;
图7为图2中永磁体为垂直放置时,振动部在振动过程中功能传感器相对永磁体在z轴不同位置时受到的磁场方向的示意图;
图8为图2中永磁体为垂直放置时,振动部在振动过程中校准传感器受到的磁场方向示意图;
图9为本发明传感器又一实施例的结构示意图;
图10为本发明传感器再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 | 传感器 | 513 | 第三侧边 |
10 | 衬底 | 514 | 第四侧边 |
30 | 支撑部 | 53 | 振动部 |
50 | 振膜 | 60 | 永磁体 |
51 | 固定部 | 70 | 功能传感器 |
511 | 第一侧边 | 80 | 校准传感器 |
512 | 第二侧边 |
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,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中涉及“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,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1,本发明提出一种传感器100,该传感器100包括固定部51和振动部53,振动部53连接固定部51,并可相对固定部51进行往复振动。振动部53上设有永磁体60,该永磁体60可以贴附于振动部53的表面,在振动部53相对固定部51进行振动的过程中,其上的永磁体60跟随振动部53一起振动。
该传感器100还包括功能传感器70,功能传感器70设于固定部51,功能传感器70被配置为在振动部53振动过程中感应永磁体60的磁场变化,而输出变化的电信号。
在振动部53相对固定部51进行振动过程中,永磁体60相对功能传感器70进行往复运动,永磁体60作用于功能传感器70上的磁场不断变化,使得功能传感器70输出的电信号不断变化。
本发明技术方案的传感器100增设了校准传感器80,校准传感器80设于振动部53,并跟随振动部53振动,校准传感器80被配置为感应永磁体60的磁场,而对功能传感器70输出的电信号进行修正。永磁体60产生的磁场作用于校准传感器80,该校准传感器80根据作用其上的磁场能够输出相应的电信号,从而能够对永磁体60性能和由于工艺或其他因素导致的误差进行检测,该校准传感器80的设置能够对功能传感器70输出的电信号进行修正,使得传感器100最终输出的信号精度高、准确度高。
在生产和制造过程中,校准传感器80可以与功能传感器70同步完成,不会增加该传感器100整体的工艺复杂程度,使得具有该校准传感器80的传感器100生产过程简单。
本发明技术方案中,功能传感器70和校准传感器80均电性连接于芯片,该芯片内的程序能够对功能传感器70输出的电信号和校准传感器80输出的电信号进行计算,并输出修正后的电信号。当成型后的永磁体60性能为标准状态时,且永磁体60与功能传感器70的相对位置为标准状态时,可以计算得出校准传感器80所在位置的磁场方向和大小所对应的标准值,根据实际作用于校准传感器80的磁场方向和大小可以得到实际值,芯片中程序内置的算法能够将该标准值和实际值进行计算得到修正值,并利用该修正值对功能传感器70输出的电信号进行修正,得到修正后的准确的电信号进行输出,从而能够提高传感器100的准确度。
该校准传感器80可以为霍尔传感器、巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器或各向异性磁阻传感器,还可以为其他传感器,在此不做限定。
传感器100包括振膜50,该振动部53为振膜50上能够相对固定部51进行振动的部分,校准传感器80与永磁体60设置位于振动部53的同一表面,可以使得校准传感器80的中心与永磁体60的中心相对振动部53的距离更加接近,从而减小或消除永磁体60作用于校准传感器80上的磁场分量,使得校准传感器80对用磁体自身磁场检测灵敏度高。
进一步地,校准传感器80的中心与永磁体60的中心相对振动部53的距离一致,使得永磁体60作用于校准传感器80上的磁场分量为零,从而使得校准传感器80对永磁体60的发出得到磁场检测效果准确。具体可以为,将校准传感器80的相对振动部53的高度与永磁体60相对振动部53的高度设置为相同。
结合图2、图3和图4所示的实施例中,传感器100包括衬底10、支撑部30和振膜50,支撑部30连接于衬底10和振膜50之间,并围合衬底10和振膜50形成密封或开放的空间。固定部51和振动部53均设于振膜50,具体可以为,在振膜50上成型出沟槽,连接于支撑部30的部分为固定部51,固定部51围设于振动部53的外侧,振动部53的一端连接固定部51,形成悬臂结构。该结构下形成为悬臂结构的振动部53,振动过程中灵敏度更高。
将功能传感器70为两个,两功能传感器70相对永磁体60对称设置,在永磁体60的磁场作用下,两个功能传感器70受到磁场作用的磁场大小相同、方向相反,从而能够减小或消除单个功能传感器70检测过程中环境因素造成的影响。
如图2所示,固定部51包括相对设置的第一侧边511和第二侧边512,以及相对设置的第三侧边513和第四侧边514,该第一侧边511、第三侧边513、第二侧边512和第四侧边514依次首尾相连形成环状,振动部53位于固定部51所围区域内,且振动部53的一端连接该第四侧边514,形成悬臂结构,永磁体60设于悬臂结构上,两功能传感器70分别设于第一侧边511和第二侧边512,该两功能传感器70相对于悬臂结构上的永磁体60对称设置。
本发明技术方案中,校准传感器80可以位于振动部53上相对永磁体60的任意位置。
定义两功能传感器70的中心连线为第一方向,定义校准传感器80的中心与永磁体60的中心连线为第二方向,该第一方向与第二方向呈夹角设置。
如图1和图2所示的实施例中,该第一方向与第二方向的夹角可以为90°,即,第一方向与所述第二方向垂直;如图9所示的实施例中,也可以为第一方向与第二方向的夹角为45°;如图10所示的实施例中,还可以为第一方向与第二方向的夹角为0°(180°),即,第一方向与第二方向相重合。该第一方向和第二方向的夹角还可以为其他任意角度值。
当第一方向与第二方向相垂直时,校准传感器80位于永磁体60靠近第三侧边513或永磁体60靠近第四侧边514的方向,此时,校准传感器80距离功能传感器70的距离较远,振动部53上有足够的空间对校准传感器80进行安装,能够便于传感器100的生产、制造,提高传感器100的安装效率,且使得组装成型的传感器100体积更加小巧、结构更加紧凑。
可以理解地,该校准传感器80也可以位于永磁体60靠近第一侧边511或第二侧边512的方向。
校准传感器80的数量可以为一个,也可以为两个或两个以上,当校准传感器80为两个时,两个校准传感器80相对永磁体60对称设置。
本发明技术方案中,永磁体60可以为平面摆放也可以为垂直摆放。
参见图5和图6示出了当永磁体60为平面摆放时,永磁体60的N极和S极的连线沿平行于振动部53所在平面设置。图5所示为在振动部53振动过程中,功能传感器70相对永磁体60处于z轴正向(z+)的位置和处于z轴负向(z-)位置时,功能传感器70受到永磁体60的磁场作用方向(功能传感器70所受磁场作用的总量和分量),该图示中,振动部53振动过程中假设永磁体60所处的位置为z为0的情况。图6所示为在振动部53振动过程中,校准传感器80受到永磁体60的磁场力作用方向。永磁体60的磁极方向与振动部53所在平面平行,校准传感器80的钉扎方向与振动部53所在平面平行。由于该结构下永磁体60作用于校准传感器80上的磁场方向为与振动部53所在平面平行,该校准传感器80的钉扎方向也要与振动部53所在平面平行,才能对永磁体60的磁场大小进行检测。
参见图7和图8,当永磁体60为垂直摆放时,永磁体60的N极和S极的连线垂直于振动部53所在平面。图7所示为在振动部53振动过程中,功能传感器70相对永磁体60处于z轴正向(z+)的位置和处于z轴负向(z-)位置时,功能传感器70受到永磁体60的磁场作用方向(功能传感器70所受磁场作用的总量和分量),该图示中,振动部53振动过程中假设永磁体60所处的位置为z为0的情况。图8所示为在振动部53振动过程中,校准传感器80受到永磁体60的磁场力作用方向。永磁体60的磁极方向与所述振动部53所在平面垂直,所述校准传感器80的钉扎方向与所述振动部53所在平面垂直。由于该结构下永磁体60作用于校准传感器80上的磁场方向为与振动部53所在平面垂直,该校准传感器80的钉扎方向也要与振动部53所在平面垂直,才能对永磁体60的磁场大小进行检测。
由于在对永磁体60进行制造的过程中,永磁体60本身的结构和工艺可能存在一定偏差,当这种偏差存在时,当永磁体60为水平摆放时,永磁体60施加于校准传感器80上的磁场不一定均为与振动部53所在平面平行,还可以存在其他方向的分量,为了对该可能出现的偏差进行检测,当永磁体60为平面摆放时,即,永磁体60的磁极方向与振动部53所在平面平行时,校准传感器80可以设置为至少两个,其中至少一校准传感器80的钉扎方向与振动部53所在平面平行,用于对永磁体60作用于该校准传感器80上与振动部53所在平面平行的磁场进行检测;至少一校准传感器80的钉扎方向与振动部53所在平面垂直,该校准传感器80用于对永磁体60作用于该校准传感器80上与振动部53所在平面垂直的磁场进行检测。该至少两校准传感器80均电性连接于芯片上,共同对功能传感器70输出的电信号进行修正,从而使传感器100输出的信号能够更准确、精度更高。
同样地,当永磁体60为垂直摆放时,即,永磁体60的磁极方向与振动部53所在平面垂直时,校准传感器80也可以设置为至少两个,其中至少一校准传感器80的钉扎方向与振动部53所在平面垂直,用于对永磁体60作用于该校准传感器80上与振动部53所在平面垂直的磁场进行检测;至少一校准传感器80的钉扎方向与振动部53所在平面平行,该校准传感器80用于对永磁体60作用于该校准传感器80上与振动部53所在平面平行的磁场进行检测。该至少两校准传感器80均电性连接于芯片上,共同对功能传感器70输出的电信号进行修正,从而使传感器100输出的信号能够更准确、精度更高。
本发明一未图示的实施例中,固定部51可以设置于衬底10上,即,固定部51为衬底10的一部分,振动部53设置于振膜50上,即,振动部53为振膜50的一部分。该实施例中,振膜50在进行振动过程中,振膜50上的永磁体60也能相对衬底10上的功能传感器70进行振动,永磁体60作用于功能传感器70上的磁场大小和方向也能随着振动的发生而不断变化,功能传感器70根据振膜50的振动而输出变化的电信号。
本发明还提出一种电子设备,该电子设备包括主控板和传感器100,该传感器100的具体结构参照上述实施例,由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。其中,传感器100的芯片电性连接电子设备的主控板。
电子设备还包括壳体,传感器100容置于壳体中,用以对电子设备内部的电气元件以及传感器100进行保护。本发明传感器100中的芯片还可以直接设置于电子设备的主控板上,与主控板上的其他电气元件进行集成,以达到结构紧凑的效果。
该电子设备可以为手机、平板电脑、游戏机等便携式的移动终端,也可以为车载设备或智能家居上相应的结构,该传感器100可以为麦克风、压力传感器100、位移传感器100或本领域熟知的其他传感器100。
该电子设备还可以进一步包括显示屏和/或按键,该显示屏和按键电性连接主控板,用户可以通过触控显示屏和或按键能够实现对传感器100的功能控制。
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)
1.一种传感器,其特征在于,包括:
固定部;
振动部,所述振动部连接所述固定部,并可相对所述固定部往复振动;
永磁体,所述永磁体设于所述振动部,并跟随所述振动部振动;
功能传感器,所述功能传感器设于所述固定部,所述功能传感器被配置为在所述振动部振动过程中感应所述永磁体的磁场变化,而输出变化的电信号;以及
校准传感器,所述校准传感器设于所述振动部,并跟随所述振动部振动,所述校准传感器被配置为感应所述永磁体的磁场,而对所述功能传感器输出的电信号进行修正。
2.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,所述校准传感器与所述永磁体设置于所述振动部的同一表面。
3.如权利要求2所述的传感器,其特征在于,所述校准传感器的中心与所述永磁体的中心相对所述振动部的距离一致。
4.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,所述功能传感器为两个,两所述功能传感器相对所述永磁体对称设置;
定义两所述功能传感器的中心连线为第一方向,定义所述校准传感器的中心与所述永磁体的中心连线为第二方向,所述第一方向与所述第二方向垂直。
5.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面平行,所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面平行。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的传感器,其特征在于,所述固定部围设于所述振动部的外侧,所述振动部的一端连接所述固定部,形成悬臂结构。
7.如权利要求1至5中任一项所述的传感器,其特征在于,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面垂直,所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面垂直。
8.如权利要求1至5中任一项所述的传感器,其特征在于,所述校准传感器为至少两个,至少一所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面平行,至少一所述校准传感器的钉扎方向与所述振动部所在平面垂直,所述永磁体的磁极方向与所述振动部所在平面平行或垂直。
9.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,所述传感器包括:
衬底;
支撑部;以及
振膜,所述支撑部连接于所述衬底和所述振膜之间,并围合所述振膜和所述衬底形成密封或开放的空间,所述固定部设于所述衬底,所述振动部设于所述振膜。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的传感器。
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