CN114630254A - 双拾振单元骨声纹传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双拾振单元骨声纹传感器及电子设备，包括基板和设置在所述基板上的麦克风组件，在所述基板的上方设置有上封装结构，在所述上封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的上拾振单元，在所述基板的下方设置有下封装结构，在所述下封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的下拾振单元。本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器能够以解决现有的骨声纹传感器的灵敏度无法得到进一步提升的问题。

Description

双拾振单元骨声纹传感器及电子设备

技术领域

本发明涉及声学设备技术领域，更为具体地，涉及一种双拾振单元骨声纹传感器及电子设备。

背景技术

骨声纹传感器是一种利用振膜振动时策动空气流动，然后检测流动信号，以此来体现骨振动信号的一种传感器。骨声纹传感器(如附图1所示)通常包括拾振单元2’、振动信号感应芯片5’和电信号处理芯片4’、电信号传输单元(主要为基板1’)以及外壳3’。其工作原理为拾振单元2’振动时策动空气流动，振动感应芯片5’检测空气流动信号，电信号处理芯片4’完成信号放大转换等处理功能，再由导线连接到基板1’实现信号输出；外壳3’则起到保护和隔离环境音的作用。

由于骨声纹传感器依靠拾振单元2’感知振动信号，并通过策动空气流动来将振动信号传输给感应芯片5’，因此拾振单元2’策动空气的强度直接影响骨声纹传感器的输出信号强弱，即灵敏度响应。然而，现有骨声纹传感器为了满足市场对骨声纹传感器小型化的要求，通常仅在有限的空间内设置一个拾振单元，所以现有骨声纹传感器的灵敏度无法得到进一步提升。

是传感器开发面临的一大开发方向。

基于上述技术需求，亟需一种能够在骨声纹传感器尺寸有限的情况下进一步增强其对振动信号的感应的方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种双拾振单元骨声纹传感器及电子设备，以解决现有的骨声纹传感器的灵敏度无法得到进一步提升的问题。

本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器，包括基板和设置在所述基板上的麦克风组件，在所述基板的上方设置有上封装结构，在所述上封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的上拾振单元，在所述基板的下方设置有下封装结构，在所述下封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的下拾振单元。

此外，优选的结构是，在所述基板的上方设置有上层板，所述上层板与所述基板之间形成所述上封装结构，在所述基板的下方设置有下层板，所述下层板与所述基板之间形成所述下封装结构。

此外，优选的结构是，在所述基板的上方设置有外壳，所述外壳与所述基板之间形成所述上封装结构，在所述基板的内部开设有凹槽，所述凹槽的内腔形成所述下封装结构。

此外，优选的结构是，所述麦克风组件包括设置在所述基板上的传感器芯片，所述上拾振单元与所述传感器芯片之间形成上腔体，所述下拾振单元与所述传感器芯片之间形成下腔体；并且，

随着所述上拾振单元和所述下拾振单元的振动；在所述上腔体与所述下腔体中，一个腔体的体积增大，则另一个腔体的体积减小。

此外，优选的结构是，在所述基板上开设有与所述传感器芯片位置对应的导通孔，所述导通孔连通所述上腔体与所述下腔体。

此外，优选的结构是，所述麦克风组件还包括设置在所述基板上的电信号处理芯片，所述电信号处理芯片通过导线分别与所述传感器芯片以及所述基板电性连接。

此外，优选的结构是，所述上拾振单元包括第一弹性片和固定在所述第一弹性片上的第一质量块；其中，所述第一弹性片与所述上封装结构的侧壁相连；并且，

所述下拾振单元包括第二弹性片和固定在所述第二弹性片上的第二质量块；其中，所述第二弹性片与所述下封装结构的侧壁相连。

此外，优选的结构是，在所述外壳上开设有第一泄气孔。

此外，优选的结构是，在所述上拾振单元上开设有第二泄气孔，在所述下拾振单元上开设有第三泄气孔。

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括前述的双拾振单元骨声纹传感器。

和现有技术相比，上述根据本发明的双拾振单元骨声纹传感器及电子设备，有如下有益效果：

本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器通过设置具有共同作用的双拾振单元(即上拾振单元与下拾振单元)，能够显著增强振动信号，从而提升整个器件灵敏度。此外，通过在基板的内部开设的凹槽内设置下拾振单元，能够在骨声纹传感器尺寸空间允许的情况下，实现下拾振单元的安装，确保整个骨声纹传感器的小型化。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为传统的单元骨声纹传感器的主视剖面图；

图2为本发明提供的实施例的双拾振单元骨声纹传感器的主视剖面图；

图3为本发明提供的实施例的双拾振单元骨声纹传感器的工作原理图。

附图标记：基板1、外壳2、第一泄气孔3、上腔体4、下腔体5、传感器芯片6、电信号处理芯片7、导通孔8、第一弹性片9、第一质量块10、第二弹性片11、第二质量块12、第三泄气孔13。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图2示出了本发明提供的实施例的双拾振单元骨声纹传感器的主视剖面图结构，图3示出了本发明提供的实施例的双拾振单元骨声纹传感器的工作原理。

结合图2与图3共同所示，本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器，包括一块用于焊接该骨声纹传感器的内部电路的基板1(可以选用PCB板，英文全称为Printed CircuitBoard，中文名称为印制电路板，是电子元器件的支撑体)、设置在基板1上方的上封装结构以及设置在基板1下方的下封装结构，在上封装结构的内部设置处于该基板1上的麦克风组件，麦克风组件用于感应振动信号，并对感应信号进行处理，在该上封装结构内设置有与该麦克风组件位置对应的上拾振单元，在该下封装结构内设置有与该麦克风组件位置对应的下拾振单元。在实际使用过程中，通过设置具有共同作用的双拾振单元(即上拾振单元与下拾振单元)，能够显著增强振动信号，从而提升整个器件灵敏度。

需要说明的是，整个装置可以设置为多层板结构，例如，在所述基板的上方设置有上层板，所述上层板与所述基板之间形成所述上封装结构，在所述基板的下方设置有下层板，所述下层板与所述基板之间形成所述下封装结构。当然，也可以在该基板12上固定起保护元器件作用的外壳21(可以采用金属外壳2，也可以采用PCB板制作的支撑外壳2，根据实际需求而定)，外壳21与基板12之间形成该上封装结构，在上封装结构的内部设置处于该基板1上的麦克风组件，麦克风组件用于感应振动信号，并对感应信号进行处理；并且，在该基板1的内部开设有凹槽，凹槽的内腔形成所述下封装结构，在该上封装结构内设置有与该麦克风组件位置对应的上拾振单元，在该凹槽内设置有与该麦克风组件位置对应的下拾振单元。通过这种开设凹槽的设计，能够进一步减小整个骨声纹传感器的器件堆叠高度，从而实现骨声纹传感器的微型化、小型化效果。

具体地，该麦克风组件包括设置在该基板1上的传感器芯片6(用于感应上拾振单元和该下拾振单元产生的振动信号)，该上拾振单元与该传感器芯片6之间形成上腔体4，该下拾振单元与该传感器芯片6之间形成下腔体5。在实际使用过程中，当传感器接收到振动信号时，随着该上拾振单元和该下拾振单元的振动；在该上腔体4与该下腔体5中，一个腔体的体积增大，则另一个腔体的体积减小，从而实现对传感器芯片6的双向感应增强，。使骨声纹传感器的灵敏度信号增大。

需要说明的是，为实现腔体与该下腔体5之间的导通，在该基板1上开设有与该传感器芯片6位置对应的导通孔8，该导通孔8连通该上腔体4与该下腔体5。

进一步地，该麦克风组件还可以包括设置在该基板1上的电信号处理芯片7(通常选用ASIC芯片，SIC即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路)，该电信号处理芯片7通过导线分别与该传感器芯片6以及该基板1电性连接。

在实际使用过程中，当上、下拾振单元振动时，带动空气振动产生振动气流，当传感器芯片6感应到振动气流后，即会产生相应的电信号，电信号经电信号处理芯片7放大后，通过金属引线(即导线)传递至基板1上，最终传递至外界的信号处理装置进行信号解析。

此外，为实现上下拾振单元的振动，该上拾振单元可以包括第一弹性片9和固定在该第一弹性片9上的第一质量块10；其中，该第一弹性片9与该外壳2的侧壁相连；该下拾振单元可以包括第二弹性片11和固定在该第二弹性片11上的第二质量块12；其中，该第二弹性片11与该凹槽的侧壁相连。需要说明的是，质量块可以起到提升弹性片振动效果的作用，以增加对外界振动信号的灵敏度。

需要说明的是，为确保凹槽能够为第二质量块12提供有效的振动空间，该凹槽的深度需要大于该第二质量块12的厚度，从而保证第二质量块12在正常使用过程中的振动位移，防止第二质量块12与凹槽底部出现碰撞。

另外，为确保本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器的内部气压平衡，需要使外界与上腔体4之间形成导通以及下拾振单元上下两侧形成导通，因此，需要在该外壳2上开设有第一泄气孔3，在该上拾振单元上开设有第二泄气孔，在该下拾振单元上开设有第三泄气孔13。通过这种设计可以实现双拾振单元骨声纹传感器的内部各空间之间的导通，以保证在回流或烘烤过程中的上封装结构内部的气压平衡，并可以提升骨声纹传感器对外界信号的感应。

需要说明的是，上、下拾振单元的位置的设定要对传感器芯片6的信号起到增强效果，而不是信号削弱的效果，因此上、下拾振单元的位置需要分别位于传感器芯片6的上下两侧，这种设计可通过对芯片上下腔体5大小的改变达到共同增强芯片响应的效果。同时，上、下拾振单元尺寸和位置设计时需要考虑振动时效，保证不会产生振动偏差，造成相位差异，否则会造成传感器信号削弱，甚至产生谐波；为解决该技术问题，通常需要将上、下拾振单元设置为大小相等且上下对称的结构。

此外，还需要说明的是，本发明提供的双拾振单元骨声纹传感器的结构的开发不限于双拾振单元，在传感器尺寸空间允许的情况下也可以设置成多拾振单元结构。

另一方面，本发明还提供一种电子设备，该电子设备包括前述的双拾振单元骨声纹传感器的各部件。在实际使用过程中，电子设备可以先利用本发明提供的声纹传感器采集周围的振动信号，然后通过该振动信号去进行相应的处理，如声音强度识别、振动强度识别等等。

如上参照图2和图3以示例的方式描述根据本发明的双拾振单元骨声纹传感器及电子设备。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的双拾振单元骨声纹传感器及电子设备，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种双拾振单元骨声纹传感器，包括基板和设置在所述基板上的麦克风组件，其特征在于；

在所述基板的上方设置有上封装结构，在所述上封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的上拾振单元，在所述基板的下方设置有下封装结构，在所述下封装结构内设置有与所述麦克风组件位置对应的下拾振单元。

2.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

在所述基板的上方设置有上层板，所述上层板与所述基板之间形成所述上封装结构，在所述基板的下方设置有下层板，所述下层板与所述基板之间形成所述下封装结构。

3.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

在所述基板的上方设置有外壳，所述外壳与所述基板之间形成所述上封装结构，在所述基板的内部开设有凹槽，所述凹槽的内腔形成所述下封装结构。

4.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

所述麦克风组件包括设置在所述基板上的传感器芯片，所述上拾振单元与所述传感器芯片之间形成上腔体，所述下拾振单元与所述传感器芯片之间形成下腔体；并且，

随着所述上拾振单元和所述下拾振单元的振动；在所述上腔体与所述下腔体中，一个腔体的体积增大，则另一个腔体的体积减小。

5.如权利要求4所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

在所述基板上开设有与所述传感器芯片位置对应的导通孔，所述导通孔连通所述上腔体与所述下腔体。

6.如权利要求5所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

所述麦克风组件还包括设置在所述基板上的电信号处理芯片，所述电信号处理芯片通过导线分别与所述传感器芯片以及所述基板电性连接。

7.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

所述上拾振单元包括第一弹性片和固定在所述第一弹性片上的第一质量块；其中，所述第一弹性片与所述上封装结构的侧壁相连；并且，

所述下拾振单元包括第二弹性片和固定在所述第二弹性片上的第二质量块；其中，所述第二弹性片与所述下封装结构的侧壁相连。

8.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

在所述外壳上开设有第一泄气孔。

9.如权利要求1所述的双拾振单元骨声纹传感器，其特征在于，

在所述上拾振单元上开设有第二泄气孔，在所述下拾振单元上开设有第三泄气孔。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的双拾振单元骨声纹传感器。

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