CN113709643A - 拾振单元、骨声纹传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拾振单元、骨声纹传感器和电子设备。其中，拾振单元包括拾振壳体、弹性膜组件以及振动调节件，所述弹性膜组件设于所述拾振壳体内，并将所述拾振壳体内的空间分隔形成为第一腔体和第二腔体，所述弹性膜组件开设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的透气孔；所述振动调节件设于所述弹性膜组件的一侧，并位于所述第一腔体内；其中，所述弹性膜组件设有所述振动调节件的一侧形成有避让区域，所述避让区域显露出所述振动调节件，所述透气孔开设于所述避让区域，且孔口面积小于所述避让区域的面积。本发明技术方案的拾振单元能够避免因打孔损伤产品，提高产品的一致性和良品率。

Description

拾振单元、骨声纹传感器和电子设备

技术领域

本发明涉及振动传感技术领域，特别涉及一种拾振单元、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。

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。相关技术中，为了能使骨声纹传感器内部腔体的气压保持平衡，一般需要在拾振单元设置贯穿振动调节件和弹性膜的透气孔，但是这种方式中，在对振动调节件和弹性膜打孔时，振动调节件在高温下产生的熔融液容易破坏弹性膜上的孔径，甚至损伤弹性膜，导致产品的一致性和良品率很差。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种拾振单元，旨在能够避免因打孔损伤产品，提高产品的一致性和良品率。

为实现上述目的，本发明提出的拾振单元，应用于骨声纹传感器，所述拾振单元包括：

拾振壳体；

弹性膜组件，所述弹性膜组件设于所述拾振壳体内，并将所述拾振壳体内的空间分隔形成为第一腔体和第二腔体，所述弹性膜组件开设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的透气孔；以及

振动调节件，所述振动调节件设于所述弹性膜组件；

其中，所述弹性膜组件设有所述振动调节件的一侧形成有避让区域，所述避让区域显露出所述振动调节件，所述透气孔开设于所述避让区域，且孔口面积小于所述避让区域的面积。

可选地，所述振动调节件设有镂空孔，所述镂空孔贯穿所述振动调节件，所述弹性膜组件对应在所述镂空孔处的位置形成为所述避让区域。

可选地，所述镂空孔的中心与所述振动调节件的重心重合，且位于所述弹性膜组件的中心线上。

可选地，所述振动调节件的边缘向中心凹陷形成有缺口，所述弹性膜组件对应在所述缺口处的位置形成为所述避让区域。

可选地，所述弹性膜组件的周缘伸出所述振动调节件的周缘之外，所述弹性膜组件对应在所述振动调节件周缘之外的区域形成为所述避让区域。

可选地，所述弹性膜组件包括层叠设置的弹性膜和缓冲固定层，所述振动调节件连接于所述缓冲固定层背对所述弹性膜的一侧，所述缓冲固定层形成有所述避让区域，所述透气孔贯穿所述缓冲固定层和所述弹性膜；

可选地，所述拾振壳体还开设有泄气孔，所述泄气孔连通所述第一腔体与外界环境。

可选地，所述振动调节件连接在所述弹性膜组件的一侧，并位于所述第一腔内体。

本发明还提出一种骨声纹传感器，包括传感器单元和如上述任一项所述的拾振单元，所述传感器单元与所述拾振单元连接。

可选地，所述传感器单元包括：

封装壳体，所述封装壳体内形成容纳腔，所述封装壳体与所述拾振壳体连接，所述封装壳体开设有连通容纳腔与所述第二腔体的声孔；

MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片安装于所述容纳腔内，并与所述声孔对应设置；以及

ASIC芯片，所述ASIC芯片安装于所述容纳腔内，并与所述MEMS麦克风芯片信号连接。

可选地，所述拾振壳体包括支撑环和罩盖连接于所述支撑环的罩壳，所述弹性膜组件设于所述支撑环与所述罩壳之间，所述支撑环连接于所述封装壳体，并使所述弹性膜组件与所述封装壳体之间形成有间隙。

本发明还提出一种电子设备，包括上述任一项所述的骨声纹传感器。

本发明技术方案的拾振单元，通过在弹性膜组件设置有振动调节件的一侧设置避让区域，并使该避让区域显露出振动调节件，同时透气孔的位置位于避让区域内。因此在对透气孔打孔操作时，可以直接选择在该避让区域中进行打孔，这样可以避免对振动调节件进行打孔操作，从而避免了振动调节件因高温产生的熔融液破坏孔径和损伤弹性膜组件，进而有效的提高了产品的一致性和良品率。另外，由于透气孔的孔口面积小于避让区域的面积，使得在对透气孔打孔操作时，还可以避免接触到振动调节件，从而进一步降低了因打孔而损伤产品的风险。

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截面示意图；

图2为图1中振动调节件和弹性膜组件安装后的俯视示意图；

图3为本发明骨声纹传感器另一实施例的截面示意图；

图4为图3中振动调节件和弹性膜组件安装后的俯视示意图；

图5为本发明骨声纹传感器又一实施例的截面示意图；

图6为图5中振动调节件和弹性膜组件安装后的俯视示意图。

附图标号说明：

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“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，全文中出现的“且/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A且/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。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。

参照图1至图6，本发明提出一种骨声纹传感器1000，包括传感器单元300和拾振单元100，所述传感器单元300与所述拾振单元100连接。

在本发明实施例中，该拾振单元100包括拾振壳体10、弹性膜组件20以及振动调节件30，所述弹性膜组件20设于所述拾振壳体10内，并将所述拾振壳体10内的空间分隔形成为第一腔体10a和第二腔体10b，所述弹性膜组件20开设有连通所述第一腔体10a和所述第二腔体10b的透气孔20a；所述振动调节件30设于所述弹性膜组件20；其中，弹性膜组件20设有所述振动调节件30的一侧形成有避让区域201，所述避让区域201显露出所述振动调节件30，所述透气孔20a开设于所述避让区域201，且孔口面积小于所述避让区域201的面积。

拾振壳体10可以采用金属材料制作，拾振壳体10可以对弹性膜组件20进行保护。拾振壳体10拾取佩戴者说话时骨头的振动信号后传递给弹性膜组件20，弹性膜组件20接收振动信号而发生振动，以形成响应振动信号传递给骨声纹传感器1000的传感器单元300。

振动调节件30即为质量块，其主要用于对弹性膜组件20的振动进行调节，使弹性膜组件20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1000的灵敏度。并且振动调节件30随着弹性膜组件20一起振动，可以增加弹性膜组件20的质量，从而可以有效的避免外界声波干扰。本实施例中，振动调节件30的材质可以是金属，也可以是非金属，而振动调节件30的具体质量则可以根据实际性能的需求进行适应性设定，本申请对此不作具体限定。

另外，振动调节件30设于弹性膜组件20，其可以是与弹性膜组件20形成为一体结构，或者与弹性膜组件20为分体结构，并进行固定连接。因此，振动调节件30可以对应位于第一腔体10a内，也可以对应位于第二腔体内，即振动调节件30可以对应设置在弹性膜组件的上方或者下方。可选地，在本申请的实施例中，振动调节件30连接在弹性膜组件20的一侧，并位于第一腔体10a内。如此在与传感器单元300安装后，振动调节件30在振动过程中不易于传感器单元300产生干涉。

实际制作过程中，由于受到焊接工艺的影响，使得在受热后第一腔体10a和第二腔体10b的气压不平衡，因此通过设置透气孔20a可以使第一腔体10a和第二腔体10b的气压保持平衡。具体地，透气孔20a的形状可以设计成有多种，譬如圆形孔、方形孔或者其它异形孔等，透气孔20a的尺寸大小则可以根据实际情况进行适应性设计。本申请中，在弹性膜组件20上形成的避让区域201显露出振动调节件30，则可以理解为当振动调节件30设置在弹性膜组件20上时，从振动调节件30上方向下俯视能够观察到该避让区域201。

本发明技术方案的拾振单元100，通过在弹性膜组件20设置有振动调节件30的一侧设置避让区域201，并使该避让区域201显露出振动调节件30，同时透气孔20a的位置位于避让区域201内。因此在对透气孔20a打孔操作时，可以直接选择在该避让区域201中进行打孔，这样可以避免对振动调节件30进行打孔操作，从而避免了振动调节件30因高温产生的熔融液破坏孔径和损伤弹性膜组件20，进而有效的提高了产品的一致性和良品率。另外，由于透气孔20a的孔口面积小于避让区域201的面积，使得在对透气孔20a打孔操作时，还可以避免接触到振动调节件30，从而进一步降低了因打孔而损伤产品的风险。

具体地，本申请的避让区域201可以有以下几种表现形式：

参照图1和图2，在一种形式中，所述振动调节件30设有镂空孔，所述镂空孔贯穿所述振动调节件30，所述弹性膜组件20对应在所述镂空孔处的位置形成为所述避让区域201。

镂空孔为振动调节件30设置的预留孔，其位置可以是在振动调节件30的中间位置处，镂空孔的形状可以有多种，例如圆形、椭圆形、方形或者其它异形形状等。可以理解地，镂空孔的大小决定了避让区域201的面积大小，当振动调节件30固定于弹性膜组件20时，弹性膜组件20对应显露在镂空孔处的区域即为避让区域201。如此，可通过预留的镂空孔直接在弹性膜组件20上打孔，从而避免了因对振动调节件30打孔时，由高温产生熔融液损伤弹性膜组件20的现象，确保了产品的一致性和良品率，而且也可以避免熔融液在透气孔20a边缘产生孔瘤，垫高振动调节件30的现象。

进一步地，在一实施例中，所述镂空孔的中心与所述振动调节件30的重心重合，且位于所述弹性膜组件20的中心线上。如此设置，使得振动调节件30在设置镂空孔的情况下，重心可以保留在镂空孔的中心处，并且当固定在弹性膜组件20上时，振动调节件30的重心能够保持在弹性膜组件20的中心线上，从而使振动调节件30的质量可以围绕弹性膜组件20的中心均匀分布，这样使弹性膜组件20振动幅度均匀，从而提高拾振单元100整体的频率响应性能，降低失真。

进一步地，本申请一实施例中，透气孔20a设置于避让区域201的中心位置处，如此可以使透气孔20a与避让区域201四周边缘的距离相当，即，透气孔20a间隔镂空孔孔壁的距离相当，从而在弹性膜组件20打孔时，可以保证镂空孔孔壁的受热较为均匀，从而避免镂空孔的孔壁因局部受到高温而产生熔融物。

参照图3和图4，在本申请避让区域201的另一种表现形式中，所述振动调节件30的边缘向中心凹陷形成有缺口，所述弹性膜组件20对应在所述缺口处的位置形成为所述避让区域201。

该方式中，缺口的形状可以是月牙状或者半圆、半椭圆状，则对应的避让区域201形成月牙形或者半圆、半椭圆形。为了使振动调节件30的质量平衡在中心位置处，缺口可以对称设置多个，例如在振动调节件30左右对称设置两个，而透气孔20a可设置在其中一个缺口所对应的避让区域201内。如此，直接在振动调节件30边缘设置的缺口，可以确保形成避让区域201的同时，方便振动调节件30进行加工制造。

参照图5和图6，在本申请避让区域201的还一种表现形式中，所述弹性膜组件20的周缘伸出所述振动调节件30的周缘之外，所述弹性膜组件20对应在所述振动调节件30周缘之外的区域形成为所述避让区域201。

该方式中，直接在振动调节件30的外围区域设置透气孔20a，从而可以避开振动调节件30设孔，进而避免振动调节件30产生熔融物损伤产品。同时，无需对振动调节件30进行额外加工，进一步降低了振动调节件30的制造难度，提高了制作的效率。

继续参照图1，本申请拾振单元100中，所述弹性膜组件20包括层叠设置的弹性膜21和缓冲固定层22，所述振动调节件30连接于所述缓冲固定层22背对所述弹性膜21的一侧，所述缓冲固定层22形成有所述避让区域201，所述透气孔20a贯穿所述缓冲固定层22和所述弹性膜21。

其中，弹性膜21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。弹性膜21可以采用具有弹性形变能力的膜片，其可以但不限于是塑料膜片、纸质膜片、金属膜片、生物膜片等，例如弹性膜21可以是PI膜(PolyimideFilm，聚酰亚胺薄膜)或者其它高分子膜。而且，弹性膜21可以采用单层结构，也可以采用多层复合的膜片。弹性膜21可以采用单一材质，也可以采用不同材质复合而成。弹性模可以通过粘接固定于拾振壳体10的内周壁。缓冲固定层22可以粘接固定于弹性膜21的一表面，以固定振动调节件30，缓冲固定层22的边缘可以在弹性膜21的边缘之内，但至少应露出振动调节件30的边缘外。由于弹性膜21通常为薄膜结构，因此直接在弹性膜21开设透气孔20a时，弹性膜21在开孔位置处受热后，孔口容易向四周蔓延、扩张，从而在无形中扩大了孔口的尺寸，并且形成不规则形状。而通过设置缓冲固定层22，一方面，在打孔时可直接从缓冲固定层22打孔，这样缓冲和减弱了弹性膜21的受到的热量，从而有效的保证了透气孔20a打孔时的一致性和完整性，确保产品的良率；另一方面，缓冲固定层22可以使振动调节件30与弹性膜21保持固定，确保振动调节件30稳定安装。

可选的，在本实施例中，缓冲固定层22为柔性的粘片胶，例如采用硅胶材料制作形成粘片胶，以将振动调节件30和弹性膜21粘接固定。

为了在拾振单元100的制作过程中，当采用焊接工艺时也能使拾振壳体10内的气压与外部环境的气压保持平衡，本申请一实施例中，所述拾振壳体10还开设有泄气孔121，所述泄气孔121连通所述第一腔体10a与外界环境。

其中，泄气孔121可以为设置在拾振壳体10顶部的环形孔、圆孔等，泄气孔121在装配拾振单元100与骨声纹传感器1000的传感器单元300时，可避免由于焊接工艺而使骨声纹传感器1000内部受热膨胀，维持内外气压平衡。但是在骨声纹传感器1000的使用过程中，应当将泄气孔121封堵，以免其影响骨声纹传感器1000的性能。例如，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121封堵。

请参照图1，在本申请的实施例中，所述传感器单元300包括封装壳体310、MEMS麦克风芯片320以及ASIC芯片330，所述封装壳体310内形成容纳腔310a，所述封装壳体310与所述拾振壳体10连接，所述封装壳体310开设有连通容纳腔310a与所述第二腔体10b的声孔3111；所述MEMS麦克风芯片320安装于所述容纳腔310a内，并与所述声孔3111对应设置；所述ASIC芯片330安装于所述容纳腔310a内，并与所述MEMS麦克风芯片320信号连接。

具体地，封装壳体310包括基板311和封装盖312，拾振壳体10与基板311连接，以密闭第二腔体10b。基板311与封装盖312可以是一体结构，也可以是分体结构，但是固定连接一起。基板311可以是PCB电路板，能够对MEMS麦克风芯片320和ASIC芯片330的信号进行处理，封装盖312则可以是金属材料制作或者利用PCB板围合形成。本实施例中，在封装盖312背离基板311的一侧还设置有电连接件3121，电连接件3121用于电路连通外部的电路。

MEMS麦克风芯片320的材质一般为单晶硅、多晶硅或是氮化硅等材料，用于感知和检测声源，可将振动信号转换为电信号进行传输，ASIC芯片330用于对MEMS麦克风芯片320输出的信号进行处理并为MEMS麦克风芯片320提供电压。声孔3111开设于基板311上，声孔3111的形状可以是圆孔或者方孔等形状，声孔3111的尺寸则可根据实际情况进行适应性设计，MEMS麦克风芯片320和ASIC芯片330连接于基板311，并呈倒立设置，而MEMS麦克风芯片320与声孔3111正对设置，这样使从声孔3111传过来的振动信号可以被MEMS麦克风芯片320快速、灵敏的获取。

进一步地，本申请一实施例中，拾振壳体10包括支撑环11和罩盖连接于所述支撑环11的罩壳12，所述弹性膜组件20设于所述支撑环11与所述罩壳12之间，所述支撑环11连接于所述封装壳体310，并使所述弹性膜组件20与所述封装壳体310之间形成有间隙。上述的泄气孔121可开设于罩壳12的顶部，实际制作时，可将弹性膜21粘接固定在支撑环11上，并将罩壳12固定在支撑环11上，以罩盖弹性膜21和支撑环11，即，支撑环11位于弹性膜21的周缘位置。支撑环11可以使弹性膜21与封装壳体310的基板311之间的间隙形成密封的气腔，这样通过声孔3111传递振动信号时响应性能更好。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括骨声纹传感器1000，该骨声纹传感器1000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，上述电子设备可以是头戴设备、耳机、智能手表、智能手环及车载降噪设备等本领域技术人员所熟知的电子设备，本申请对此不作限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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)

1.一种拾振单元，其特征在于，所述拾振单元包括：

拾振壳体；

弹性膜组件，所述弹性膜组件设于所述拾振壳体内，并将所述拾振壳体内的空间分隔形成为第一腔体和第二腔体，所述弹性膜组件开设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的透气孔；以及

振动调节件，所述振动调节件设于所述弹性膜组件；

其中，所述弹性膜组件设有所述振动调节件的一侧形成有避让区域，所述避让区域显露出所述振动调节件，所述透气孔开设于所述避让区域，且孔口面积小于所述避让区域的面积。

2.如权利要求1所述的拾振单元，其特征在于，所述振动调节件设有镂空孔，所述镂空孔贯穿所述振动调节件，所述弹性膜组件对应在所述镂空孔处的位置形成为所述避让区域。

3.如权利要求2所述的拾振单元，其特征在于，所述镂空孔的中心与所述振动调节件的重心重合，且位于所述弹性膜组件的中心线上。

4.如权利要求1所述的拾振单元，其特征在于，所述振动调节件的边缘向中心凹陷形成有缺口，所述弹性膜组件对应在所述缺口处的位置形成为所述避让区域。

5.如权利要求1所述的拾振单元，其特征在于，所述弹性膜组件的周缘伸出所述振动调节件的周缘之外，所述弹性膜组件对应在所述振动调节件周缘之外的区域形成为所述避让区域。

6.如权利要求1至5中任一项所述的拾振单元，其特征在于，所述弹性膜组件包括层叠设置的弹性膜和缓冲固定层，所述振动调节件连接于所述缓冲固定层背对所述弹性膜的一侧，所述缓冲固定层形成有所述避让区域，所述透气孔贯穿所述缓冲固定层和所述弹性膜；

和/或，所述拾振壳体还开设有泄气孔，所述泄气孔连通所述第一腔体与外界环境；

和/或，所述振动调节件连接在所述弹性膜组件的一侧，并位于所述第一腔内体。

7.一种骨声纹传感器，其特征在于，包括传感器单元和如权利要求1至6中任一项所述的拾振单元，所述传感器单元与所述拾振单元连接。

8.如权利要求7所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述传感器单元包括：

封装壳体，所述封装壳体内形成容纳腔，所述封装壳体与所述拾振壳体连接，所述封装壳体开设有连通容纳腔与所述第二腔体的声孔；

MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片安装于所述容纳腔内，并与所述声孔对应设置；以及

ASIC芯片，所述ASIC芯片安装于所述容纳腔内，并与所述MEMS麦克风芯片信号连接。

9.如权利要求8所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述拾振壳体包括支撑环和罩盖连接于所述支撑环的罩壳，所述弹性膜组件设于所述支撑环与所述罩壳之间，所述支撑环连接于所述封装壳体，并使所述弹性膜组件与所述封装壳体之间形成有间隙。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7至9中任一项所述的骨声纹传感器。

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