CN116250253A - 一种振动传感器 - Google Patents
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Abstract
一种振动传感器(100，200，600，700，800，900，1100，1200)，包括：振动接收器(110，210，710，810，910，1110，1210)，包括壳体(211，611，711，811，911，1111，1211)和振动单元(212，612，712，812，912，1112，1212)，壳体(211，611，711，811，911，1111，1211)形成声学腔(213，713，813，913，1113，1213)，振动单元(212，612，712，812，912，1112，1212)位于声学腔(213，713，813，913，1113，1213)中，并将声学腔(213，713，813，913，1113，1213)分隔为第一声学腔(2131，7131，8131，9131，11131，12131)和第二声学腔(2132，7132，8132，9132，11132，12132)；以及声学换能器(120，220，720，820，920，1120，1220)，与第一声学腔(2131，7131，8131，9131，11131，12131)声学连通，其中：壳体(211，611，711，811，911，1111，1211)被配置为基于外部振动信号产生振动，振动单元(212，612，712，812，912，1112，1212)响应于壳体(211，611，711，811，911，1111，1211)的振动而振动，并将振动通过第一声学腔(2131，7131，8131，9131，11131，12131)传递至声学换能器(120，220，720，820，920，1120，1220)以产生电信号，振动单元(212，612，712，812，912，1112，1212)包括质量元件(2121，6121，7121，8121，9121，11121，12121)和弹性元件(2122，6122，7122，8122，9122，11122，12122)，质量元件(2121，6121，7121，8121，9121，11121，12121)和第一声学腔(2131，7131，8131，9131，11131，12131)在垂直于质量元件(2121，6121，7121，8121，9121，11121，12121)的振动方向的横截面积之间的偏差小于25％。
Description
交叉引用
本申请要求于2020年12月28日提交的申请号为PCT/CN2020/140180的国际申请和2021年4月23日提交的申请号为202110445739.3的中国申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本申请涉及声学领域，特别涉及一种振动传感器。
振动传感器是一种将振动信号转换为电信号的能量转换器件。当振动传感器用作骨传导麦克风时，振动传感器可以检测人说话时经皮肤传递的振动信号，并将人皮肤传递来的振动信号转换为电信号，从而达到传递声音的效果。振动传感器的灵敏度会影响到其传递声音的质量，而目前的振动传感器普遍灵敏度不高。因此希望提供一种具有提高的灵敏度的振动传感器。
发明内容
本说明书一方面提供一种振动传感器，包括：振动接收器，包括壳体和振动单元，所述壳体形成声学腔，所述振动单元位于所述声学腔中，并将所述声学腔分隔为第一声学腔和第二声学腔；以及声学换能器，与所述第一声学腔声学连通，其中：所述壳体被配置为基于外部振动信号产生振动，所述振动单元响应于所述壳体的振动而振动，并将所述振动通过所述第一声学腔传递至所述声学换能器以产生电信号，所述振动单元包括质量元件和弹性元件，所述质量元件和所述第一声学腔在垂直于所述质量单元的振动方向的横截面积之间的偏差小于25％。
在一些实施例中，在频率小于1000Hz的范围内，所述振动传感器的灵敏度为大于或等于-40dB。
在一些实施例中，所述质量元件的振动幅度反比于所述振动传感器的谐振频率的平方。
在一些实施例中，所述振动传感器的灵敏度正比于：所述第一声学腔的气压变化与所述第一声学腔的初始气压的比值，或所述第一声学腔的体积变化与所述第一声学腔的初始体积的比值，或所述质量元件的振动幅度和所述第一声学腔在垂直于所述质量单元的振动方向的横截面积的乘积与所述第一声学腔的初始体积的比值，其中，通过设 置所述第一声学腔的初始体积、所述第一声学腔的面积以及所述谐振频率中至少一个以使所述灵敏度大于阈值。
在一些实施例中，所述声学换能器包括至少一个进气口，所述第一声学腔的初始体积包括所述至少一个进气口的体积。
在一些实施例中，所述弹性元件环绕连接于所述质量元件的侧壁，所述弹性元件向所述声学换能器延伸并直接或间接连接所述声学换能器。
在一些实施例中，所述弹性元件从靠近所述质量元件的一侧到远离所述质量元件的另一侧的宽度为10-500um。
在一些实施例中，所述弹性元件从靠近所述质量元件的一侧到远离所述质量元件的另一侧的宽度是变化的，所述变化的变化量小于或等于300um。
在一些实施例中，所述壳体与所述声学换能器连接，所述弹性元件向所述声学换能器延伸的一端与所述声学换能器直接连接。
在一些实施例中，所述振动接收器进一步包括基板，所述基板设置于所述声学换能器上，所述弹性元件向所述声学换能器延伸的一端与所述基板连接。
在一些实施例中，所述基板包括底板和侧壁，所述底板连接所述声学换能器，所述侧壁的内表面连接所述弹性元件。
在一些实施例中，所述底板的厚度为50-150um，所述侧壁沿远离所述底板的方向的长度为20-200um。
在一些实施例中，所述振动传感器的谐振频率为1000Hz～5000Hz。
在一些实施例中，所述振动传感器的谐振频率为1000Hz～4000Hz。
在一些实施例中，所述振动传感器的谐振频率为2000Hz～3500Hz。
在一些实施例中，所述弹性元件与所述壳体直接接触或存在间隔。
在一些实施例中，所述弹性元件包括第一弹性部和第二弹性部，所述第一弹性部的两端分别与所述质量元件的侧壁和所述第二弹性部连接，所述第二弹性部向所述声学换能器延伸并与所述声学换能器直接或间接连接。
在一些实施例中，所述弹性元件的材料包括硅橡胶、硅凝胶、硅密封胶中的至少一种。
在一些实施例中，所述弹性元件的邵氏硬度为1-50HA。
在一些实施例中，所述弹性元件远离所述声学换能器的表面低于所述质量元件远离所述声学换能器的表面。
在一些实施例中，所述壳体和质量元件中的至少一个设有至少一个泄压孔。
在一些实施例中，所述第一声学腔的体积小于所述第二声学腔的体积。
在一些实施例中，沿所述质量单元的振动方向，所述第一声学腔的高度为1-100um，所述第二声学腔的高度为50-200um。
在一些实施例中，沿所述质量单元的振动方向，所述质量元件的厚度为50-1000um。
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图3是根据本申请一些实施例所示的质量元件和弹性元件的连接方式的示意图；
图4A是根据本申请一些实施例所示的振动单元的示意图；
图4B是根据本申请另一些实施例所示的振动单元的示意图；
图4C是根据本申请另一些实施例所示的振动单元的示意图；
图5是根据本申请一些实施例所示的振动接收器的示意图；
图6是根据本申请一些实施例所示的振动系统的简化结构示意图；
图7是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图8是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图9是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图10是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的频率响应曲线图；
图11是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图12是根据本申请一些实施例所示的振动传感器的结构示意图。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相 同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本说明书实施例中提供了一种振动传感器。该振动传感器可以包括振动接收器和声学换能器。振动接收器可以包括壳体和振动单元。壳体可以形成声学腔。振动单元可以位于声学腔中，并将声学腔分隔为第一声学腔和第二声学腔。声学换能器可以与第一声学腔声学连通。壳体可以被配置为基于外部振动信号(例如，用户说话时的骨骼、皮肤等振动产生的信号)产生振动。振动单元可以响应于壳体的振动而振动，并将该振动通过第一声学腔传递至声学换能器以产生电信号。振动单元可以包括质量元件和弹性元件。质量元件和第一声学腔在垂直于质量单元的振动方向的横截面积之间的偏差小于25％，这提高了在振动单元振动过程中，第一声学腔内的空气体积压缩比，从而提高了振动传感器的灵敏度。
在一些实施例中，弹性元件可以环绕连接于质量元件的侧壁并向声学换能器延伸以直接或间接连接声学换能器，从而在振动单元振动过程中，弹性元件发生剪切形变。相比于拉伸和压缩形变，剪切形变降低了弹性元件的弹簧系数，这降低了振动传感器的谐振频率，从而提高了在振动单元振动过程中，质量元件的振动幅度，提高了振动传感器的灵敏度。
图1是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器100的结构示意图。如图1所示，振动传感器100可以包括振动接收器110和声学换能器120。在一些实施例中，振动接收器110和声学换能器120可以通过物理方式连接。本说明书中的物理方式连接可以包括焊接、卡接、胶接或一体成型等或其任意组合。
在一些实施例中，振动传感器100可以作为骨传导麦克风使用。当作为骨传导麦克风使用时，振动传感器100可以接收用户说话时产生的骨骼、皮肤等组织的振动信号，并将该振动信号转换为包含声音信息的电信号。由于几乎不采集空气中的声音(或振动)，因此振动传感器100可以一定程度地免受周围环境噪声(例如，周围他人说话声音、车辆驶过产生的噪声)的影响，适合在嘈杂环境中使用以采集用户说话时的语音信号。仅作为示例，嘈杂环境可以包括嘈杂的餐厅、会场、街道、马路附近、火灾现场等场合。在一些实施例中，振动传感器100可以应用于耳机(例如，空气传导耳机和骨传导耳机)、助听器、辅听器、眼镜、头盔、增强现实(AR)设备、虚拟现实(VR)设备等或其任意组合。例如，振动传感器100可以作为骨传导麦克风应用于耳机。
振动接收器110可以被配置为接收并传递振动信号。在一些实施例中，振动接收器110包括壳体和振动单元。壳体可以是内部中空的结构，且振动传感器100的部分部件(例如，振动单元)可以位于壳体内。例如，壳体可以形成声学腔，振动单元可以位于声学腔内。在一些实施例中，壳体的形状可以为长方体、圆柱体、圆台等规则或不规则形状的立体结构。在一些实施例中，壳体的材料可以包括金属(例如，铜、不锈钢)、合金、塑料等或其任意组合。在一些实施例中，壳体可以具有一定的厚度以保证足够的强度，从而更好的保护设置在壳体内的振动传感器100的部件(例如，振动单元)。在一些实施例中，振动单元可以将壳体形成的声学腔分隔为第一声学腔和第二声学腔。第一声学腔可以与声学换能器120声学连通。声学连通可以是能够传递声压、声波或振动信号的连通方式。
声学换能器120可以接收振动信号并将接收的振动信号转换为包含声音信息的电信号。在一些实施例中，振动信号可以经由振动接收器110接收并传递至第一声学腔中，第一声学腔可以通过声学连通将振动信号传递至声学换能器120。在一些实施例中，振动传感器100工作时，壳体可以基于外部振动信号(例如，用户说话时的骨骼、皮肤等振动产生的信号)产生振动。振动单元可以响应于壳体的振动而振动，并将该振动通过第一声学腔传递至声学换能器120。例如，振动单元的振动可以引起第一声学腔的体积变化，进而引起第一声学腔内气压的变化，并将腔内气压的变化转换为腔内的声压变化。声学换能器120可以检测到第一声学腔的声压变化并基于此产生电信号。例如，声学换能器120可以包括振膜，第一声学腔内声压变化并作用于振膜，使振膜发生振动(或形变)，声学换能器120将振膜的振动转化为电信号。关于振动传感器100的详细描述可以参考图2-12的详细描述。
应当注意的是，上述有关振动传感器100及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器100进行各种修正和改变。在一些实施例中，振动传感器100还可以包括其他部件，例如，电源，以为声学换能器120提供电能等。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图2是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器200的结构示意图。如图2所示，振动传感器200可以包括振动接收器210和声学换能器220。振动接收器210可以包括壳体211和振动单元212。在一些实施例中，壳体211可以与声学换能器220连接以围成具有声学腔213的结构。壳体211和声学换能器120之间的连接方式可以为物理连接。在一些实施例中，振动单元212可以位于声学腔213内。在一些实施例中，振动单元212可以将声学腔213分隔为第一声学腔2131和第二声学腔2132。例如，振动单元212可以与壳体211形成第二声学腔2132；振动单元212可以与声学换能器220形成第一声学腔2131。
在一些实施例中，第一声学腔2131可以与声学换能器220声学连通。仅作为示例，第一声学腔2131可以包括进气口221，声学换能器220可以通过进气口221与第一声学腔2131声学连通。应当注意，如图2所示的单个进气口221的描述仅用于说明，并不意在限制本发明的范围。应当理解，振动传感器200可以包括一个以上的进气口。例如，振动传感器200可以包括布置成阵列的多个进气口。
在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向(如图2所示)，第一声学腔2131的高度H
1为1-500um，第一声学腔2132的高度H
1是指质量元件2121靠近声学换能器220的表面与壳体211中与声学换能器220(或基板)上靠近质量元件2121的表面之间的距离。优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-450um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-400um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-350um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-300um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-250um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-150um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-100um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-80um。更优选地，沿振动单元212的振动方 向，第一声学腔2131的高度H
1为1-60um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-40um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第一声学腔2131的高度H
1为1-20um。
在一些实施例中，第二声学腔2132可以具有开放的结构，即直接与外界连通，例如，第二声学腔2132可以通过设置在壳体211上的孔结构或开口结构与外界连通。在这种情况下，第二声学腔2132的气压变化对振动单元212的振动几乎没有影响，但是，环境中的气导声音可能会影响到振动传感器200的使用性能。为了减少环境中气导声音的影响，在一些实施例中，第二声学腔2132可以为密封的腔体结构。在一些实施例中，第二声学腔2132的体积可以大于第一声学腔2131的体积，以在振动单元212振动过程中，减少第二声学腔2132的气压变化对振动单元212的振动的影响。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-2000um，第二声学腔2132的高度H
2是指质量元件2121远离声学换能器220的表面与壳体211中与质量元件2121平行的内表面之间的距离。优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-1000um。优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-500um。优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-450um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-400um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-350um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-300um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-250um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为1-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为10-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为20-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为30-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为40-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为50-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为60-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为70-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为80-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为90-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向， 第二声学腔2132的高度H
2可以为100-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为120-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为140-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为160-200um。更优选地，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2可以为180-200um。
在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为10:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为9:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为8:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为8:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为7:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为6:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为4:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为3:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为2:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为1.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为2.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为3.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为4.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为5.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为6.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为7.5:1。在一些实施例中，沿 振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为8.5:1。在一些实施例中，沿振动单元212的振动方向，第二声学腔2132的高度H
2与第一声学腔2131的高度H
1的比值可以为9.5:1。
在一些实施例中，振动单元212可以包括质量元件2121和弹性元件2122。在一些实施例中，质量元件2121和弹性元件2122可以物理连接，例如，胶接。仅作为示例，弹性元件2122可以为具有一定黏性的材料，直接粘接在质量元件2121上。在一些实施例中，弹性元件2122可以为耐高温的材料，使得弹性元件2122在振动传感器200的加工制造过程中保持性能。在一些实施例中，弹性元件2122处于200℃～300℃的环境中时，其杨氏模量和剪切模量无变化或变化很小(如变化量在5％以内)，其中，杨氏模量可以用于表征弹性元件2122受拉伸或压缩时的变形能力，剪切模量可以用于表征弹性元件2122受剪切时的变形能力。在一些实施例中，弹性元件2122可以为具有良好弹性(即易发生弹性形变)的材料，使得振动单元212可以响应于壳体211的振动而振动。仅作为示例，弹性元件2122的材料可以包括硅橡胶、硅凝胶、硅密封胶等或其任意组合。在一些实施例中，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-50HA。优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-45HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-40HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-35HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-30HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-25HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-20HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-15HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-10HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为1-5HA。更优选地，弹性元件2122的邵氏硬度可以为15HA。
质量元件2121也可以称为质量块。在一些实施例中，质量元件2121的材料可以为密度大于一定密度阈值(例如，6g/cm
3)的材料，例如，金属。仅作为示例，质量元件2121的材料可以包括铅、铜、银、锡、不锈钢、合金等或其任意组合。由于质量元件2121的材料的密度越高，尺寸则越小，因此用密度大于一定密度阈值的材料制作质量元件2121，这可以在一定程度上降低振动传感器200的尺寸。在一些实施例中，质量元件2121的材料密度对振动传感器200的频率响应曲线的谐振峰和灵敏度有较大影响。同等体积下，质量元件2121的密度越大，其质量越大，振动传感器200的谐振峰向低频移动，灵敏度上升。在一些实施例中，质量元件2121的材料密度为6～20g/cm
3。优选地，质量元件2121的材料密度为6～15g/cm
3。更优选地，质量元件2121的材料密 度为6～10g/cm
3。更优选地，质量元件2121的材料密度为6～8g/cm
3。在一些实施例中，质量元件2121和弹性元件2122可以是由不同种材料所组成，再通过组装(例如，胶接)在一起形成振动单元212。在一些实施例中，质量元件2121和弹性元件2122也可以是由同种材料组成，通过一体成型形成振动单元212。
在一些实施例中，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为50-1000um。优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为60-900um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为70-800um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为80-700um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为90-600um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为100-500um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为100-400um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为100-300um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为100-200um。更优选地，质量元件2121沿其振动方向的厚度可以为100-150um。
在一些实施例中，弹性元件2122可以环绕连接于质量元件2121的侧壁。图3是根据本说明书一些实施例所示的质量元件2121和弹性元件2122的连接方式的示意图。如图2-4所示，弹性元件2122的内侧2124与质量元件2121的侧壁连接。弹性元件2122的内侧2124可以指被弹性元件2122所环绕的空间所在的一侧。质量元件2121的侧壁可以指的是质量元件2121与振动方向平行的一侧。质量元件2121的上下表面与振动方向近似垂直，并且分别用于限定第二声学腔2132以及第一声学腔2131。由于弹性元件2122环绕连接于质量元件2121的侧壁，在振动单元212沿着振动方向振动过程中，质量元件2121的动量转换为对弹性元件2122的作用力，使弹性元件2122发生剪切形变。相比于拉伸和压缩形变，剪切形变降低了弹性元件2122的弹簧系数，这降低了振动传感器200的谐振频率，从而提高了在振动单元212振动过程中，质量元件2121的振动幅度，提高了振动传感器200的灵敏度。
在一些实施例中，振动单元212中的质量元件2121和弹性元件2122可以视为声学换能器220的谐振系统以外的附加谐振系统。在一些实施例中，附加谐振系统可以调节振动传感器200的原始的振动特性(即在声学换能器220的原始谐振系统作用下的振动特性)，使振动传感器200的原始谐振频率(即在声学换能器220的原始谐振系统作用下的谐振频率)发生变化。同时这一设置可以视为为振动传感器200的原始谐振系统引入了新的谐振系统，从而引入了新增的谐振峰，新增的谐振峰的谐振频率小于声学换能器220的谐振频率，使得传感装置200具备较高的灵敏度。关于传感装置200的灵 敏度的详细描述可以参考图6-8的详细描述。
在一些实施例中，振动传感器200的谐振频率可以为1000Hz～5000Hz。优选地，振动传感器200的谐振频率可以为1500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2000Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为3000Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为3500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为4000Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为4500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为1000Hz～4500Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为1000Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为1500Hz～4500Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2000Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2000Hz～3500Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2000Hz～3000Hz。更优选地，振动传感器200的谐振频率可以为2000Hz～2500Hz。在一些实施例中，振动传感器200的谐振频率可以通过质量元件2121和弹性元件2122的参数确定。在一些实施例中，用于确定谐振频率的参数可以包括但不限于质量元件2121的质量、弹性元件2122的质量、弹性元件2122的刚度、弹性元件2122的杨氏模量、弹性元件2122的剪切模量、弹性元件2122的等效刚度或弹性元件2122的弹簧系数等。在一些实施例中，通过调整质量元件2121和弹性元件2122的参数可以使振动传感器200具有不同的谐振频率。例如，质量元件2121的质量不变时，调整弹性元件2122的弹簧系数越小，振动传感器200的谐振频率越低。
在一些实施例中，弹性元件2122的形状可以与质量元件2121形状相适应。例如，弹性元件2122的可以是管状结构，该管状结构的开口端在与质量元件2121的振动方向垂直的截面上具有与质量元件2121相同的截面形状。弹性元件2122的开口端可以是与质量元件2121相连接的一端。如图3所示，质量元件2121在与质量元件2121的振动方向垂直的截面上的形状为四边形，弹性元件2122所环绕区域为管形，该管形在与质量元件2121的振动方向垂直的截面上具有四边形孔。仅作为示例，质量元件2121在与质量元件2121的振动方向垂直的截面上的形状还可以包括规则形状(例如，圆形、椭圆形、扇形、圆角矩形、多边形)和不规则形状等。相应地，弹性元件2122所环绕的管形在与质量元件2121的振动方向垂直的截面上的形状可以包括具有规则形状或不规则形状孔径的管形。本说明书对管形弹性元件2122的外侧2125的形状不做限定。弹 性元件2122的外侧2125可以是与弹性元件2122的内侧2124相反的侧面。例如，管形弹性元件2122的外侧的形状可以包括圆柱形、椭圆柱形、锥形、圆角矩形柱、矩形柱、多边形柱、不规则柱状等或其任意组合。如图3所示，管形弹性元件2122的外侧的形状可以为四边形。
在一些实施例中，如图3所示，环绕连接于质量元件2121的侧壁的弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为10-500um。优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为20-450um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为30-400um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为40-350um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为50-300um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为60-250um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为70-200um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为80-150um。更优选地，弹性元件2122从靠近质量元件2121的一侧到远离质量元件2121的另一侧的宽度W可以为90-100um。
在一些实施例中，弹性元件2122从靠近质量元件2122的一侧到远离质量元件2122的另一侧的宽度W在沿着振动方向是变化的。即弹性元件2122在垂直于振动方向可以包括多个截面，每个截面对应弹性元件2122的宽度为沿着垂直于该截面中弹性元件2122边界方向上的长度，弹性元件2122在多个截面中的宽度可以不同。如图4A-4B所示，弹性元件2122可以相对于质量元件2121向外向和/或内鼓出。如本文中所述，弹性元件2122可以相对于质量元件2121向外鼓出指的是弹性元件2122的外侧2125的至少部分区域与第一声学腔2131的轴线(如图中所示Z轴)之间的距离沿着质量元件2121至声电换能元件方向逐渐增大；弹性元件2122可以相对于质量元件2121向内鼓出指的是弹性元件212的内侧2124的至少部分区域与第一声学腔2131的轴线之间的距离沿着质量元件2121至声电换能元件方向逐渐减小。第一声学腔2131的轴线(如图中所示Z轴)可以指的是第一声学腔2131平行于振动方向的几何中心线。该向外和/或向内鼓出可以导致弹性元件2122沿着质量元件2121的振动方向从靠近质量元件2122的一侧到远离质量元件2122的另一侧的宽度W是变化的。例如，如图4B所示，由于 向内鼓出，弹性元件2122远离质量元件2121的部分的宽度大于靠近质量元件2121的部分的宽度。宽度变化的变化量可以以该宽度的最小宽度值与最大宽度值之间的差值表示。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于300um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于250um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于200um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于150um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于100um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于50um。在一些实施例中，该宽度变化的变化量可以小于或等于30um。在一些实施例中，该宽度也可以保持不变，即该宽度变化的变化量可以为0。在一些实施例中，参见图4C，弹性元件2122可以相对于质量元件2121向外向和/或内凹陷。如本文中所述，弹性元件2122可以相对于质量元件2121向外凹陷指的是弹性元件2122的内侧2124的至少部分区域与第一声学腔2131的轴线(如图中所示Z轴)之间的距离沿着质量元件2121至声电换能元件方向先逐渐减小再逐渐增大；弹性元件2122可以相对于质量元件2121向内凹陷指的是弹性元件212的外侧2125的至少部分区域与第一声学腔2131的轴线之间的距离沿着质量元件2121至声电换能元件方向先逐渐减小再逐渐增大。例如，弹性元件2122的外侧2125可以向内凹陷，弹性元件2122的内侧2124可以向外凹陷。又例如，弹性元件2122的外侧2125可以向内凹陷，弹性元件2122的内侧2124也可以向内鼓出。
在一些实施例中，如图2所示，弹性元件2122远离声学换能器220的表面A(即弹性元件2122的上表面，弹性元件2122的上表面为弹性元件2122远离声学换能器220的表面)可以低于质量元件2121远离声学换能器220的表面B(即质量元件2121的上表面，质量元件2121的上表面为质量元件2121远离声学换能器220的表面)。通常，由于弹性元件2122为弹性胶体，在振动单元212的制备过程中，由于操作原因，弹性元件2122有可能会溢出至质量元件2121的表面B上，这可能会影响壳体211的封装(甚至导致壳体211不可封装)，导致第二声学腔2132的体积改变，以及弹性元件2122的等效刚度增加，从而降低振动传感器200的性能(例如，灵敏度)。弹性元件2122的等效刚度可以是能够反映弹性元件2122总变形(例如，包括拉压变形和剪切变形)性质的参数。在一些实施例中，弹性元件2122远离声学换能器220的表面A与质量元件2121远离声学换能器220的表面B的高度差可以小于质量元件2121的厚度的2/3。优选地，弹性元件2122远离声学换能器220的表面A与质量元件2121远离声学换能器220的表面B的高度差可以小于质量元件2121的厚度的1/2。更优选地，弹 性元件2122远离声学换能器220的表面A与质量元件2121远离声学换能器220的表面B的高度差可以小于质量元件2121的厚度的1/3。
在一些实施例中，弹性元件2121可以向声学换能器220延伸并直接或间接连接声学换能器220。例如，如图2所示，弹性元件2121向声学换能器220延伸的一端可以与声学换能器220直接连接。弹性元件2121与声学换能器220之间的连接方式可以为物理连接，例如，胶接。在一些实施例中，弹性元件2121与壳体211可以直接接触或存在间隔。例如，如图2所示，弹性元件2121与壳体211之间可以存在间隔。此间隔的尺寸可以由设计人员根据振动传感器200的尺寸调整。又例如，图5是根据本说明书一些实施例所示的振动接收器210的示意图。如图5所示，弹性元件2121与壳体211可以直接接触，这一方面可以减少振动接收器212的制备过程中，弹性元件2121的流动，以更好的控制弹性元件的尺寸和形状，另一方面可以降低动传感器200的尺寸。相比于弹性元件2121与壳体21直接接触，弹性元件2121与壳体211之间存在间隔虽然可能会增加动传感器200的尺寸，但是可以降低弹性元件2121的等效刚度，增加弹性元件2121的弹性，从而提高了在振动单元212振动过程中，质量元件2121的振动幅度，这可以降低了振动传感器200的谐振频率，提高振动传感器200的灵敏度。
在一些实施例中，壳体211和质量元件2121中的至少一个可以设有至少一个泄压孔。如图2和图5所示，壳体211上可以设有至少一个泄压孔2111。泄压孔2111可以贯穿壳体211。如图2-5所示，质量元件2121上可以设有至少一个泄压孔2123。泄压孔2123可以贯穿质量元件2121。泄压孔2123可以使第一声学腔2131与第二声学腔2132内的气体流通，泄压孔2111可以使第二声学腔2132和外界的气体流通，从而平衡振动传感器200的制备过程中(例如，回流焊过程中)的温度变化引起的第一声学腔2131和第二声学腔2332内部的气压变化，减少或防止该气压变化引起的振动传感器200的部件的损坏，例如，开裂、变形等。在一些实施例中，壳体211上可以设有至少一个泄压孔2111，当质量元件2121振动时，泄压孔2111可以用于减小第二声学腔2332内部的气体产生的阻尼。
在一些实施例中，泄压孔2111和/或泄压孔2123可以为单孔。在一些实施例中，该单孔的直径可以为1-50um。优选地，该单孔的直径可以为2-45um。更优选地，该单孔的直径可以为3-40um。更优选地，该单孔的直径可以为4-35um。更优选地，该单孔的直径可以为5-30um。更优选地，该单孔的直径可以为5-25um。更优选地，该单孔的直径可以为5-20um。更优选地，该单孔的直径可以为6-15um。更优选地，该单孔的直 径可以为7-10um。在一些实施例中，泄压孔2111和/或泄压孔2123可以为一定数量的微孔组成的阵列。仅作为示例，微孔的数量可以为2-10个。在一些实施例中，每个微孔的直径可以为0.1-25um。优选地，每个微孔的直径可以为0.5-20um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-25um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-20um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-15um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-10um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-5um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-4um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-3um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-2um。更优选地，每个微孔的直径可以为0.5-1um。
在一些实施例中，环境中的气导声音可能会影响到振动传感器200的使用性能。为了减少环境中气导声音的影响，在振动传感器200的制备完成后，例如，回流焊后，可以使用密封材料将壳体211上的至少一个泄压孔2111封住。仅作为示例，该密封材料可以包括环氧胶、硅密封胶等或其任意组合。
在一些实施例中，壳体211和质量元件2121中也可以不设置泄压孔。在一些实施例中，当壳体211和质量元件2121中不设置泄压孔时，可以通过提高振动传感器200各部件之间的连接强度的方式(例如，增强连接各部件的胶水的连接强度)，避免振动传感器200的部件因第一声学腔2131和第二声学腔2332内部的气压变化而发生损坏。
振动传感器200可以将外部振动信号转换为电信号。仅作为示例，外部振动信号可以包括人说话时的振动信号、皮肤随人体运动或随靠近皮肤的其他设备(例如扬声器)工作等原因产生的振动信号、和与振动传感器200接触的物体或空气产生的振动信号等，或其任意组合。振动传感器200工作时，外部振动信号可以通过壳体211传递到振动单元212，振动单元212的质量元件2121在弹性元件2122的带动下响应于壳体211的振动而发生振动。质量元件2121的振动可以引起第一声学腔2131的体积变化，进而引起第一声学腔2131内的气压变化，并将腔内气压的变化转换为腔内的声压变化。声学换能器220可以检测第一声学腔2131的声压变化并转换为电信号。例如，声学换能器220可以包括进气口221，第一声学腔2131内的声压变化可以通过进气口221作用于声学换能器220的振膜，使振膜发生振动(或形变)以产生电信号。进一步，声学换能器220产生的电信号可以传递到外部电子设备。仅作为示例，如图2所示，声学换能器220可以包括接口222。接口222可以与外部电子设备的内部元件(例如，处理器)有线连接(例如，电连接)或无线连接。声学换能器220产生的电信号可以以有线或无线的方式通过接口222传递到外部电子设备。在一些实施例中，外部电子设备可以包括 移动设备、可穿戴设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括智能手机、平板电脑、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备等，或其任何组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括智能手环、耳机、助听器、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实补丁、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实补丁等或其任何组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass、Oculus Rift、Hololens、Gear VR等。
应当注意的是，上述有关振动传感器200及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器200进行各种修正和改变。在一些实施例中，弹性元件2122可以设有至少一个泄压孔。该泄压孔可以贯穿弹性元件2122。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图6是根据本说明书一些实施例所示的振动系统600的简化结构示意图。图1-5所示的振动接收器可以通过振动系统600进行描述。如图6所示，振动系统600可以包括围成一个封闭腔的壳体611和位于该封闭腔内的振动单元612。振动单元612可以包括质量元件6121和弹性元件6122。弹性元件6122可以连接在质量元件6121和壳体611之间。在一些实施例中，弹性元件6122可以为弹簧。为了描述方便，壳体611的质量可以表示为m，质量元件6121的质量可以表示为M
m，弹性元件6122的质量可以表示为K
m，系统的阻尼可以表示为R
m。
设壳体611振动时的位移ξ
1可以表示为：
ξ
1＝ξ
10*e
i*ω*t (1)，
其中，ξ
10是壳体611振动时的振动幅度，i是虚数单位，ω是壳体611振动时的振动频率，t是壳体611振动时的振动时间。质量单元6121的运动方程可以表示为：
其中，ξ
2是质量元件6121振动时的位移。
令质量单元6121和壳体611之间的相对位移ξ为ξ＝ξ
1-ξ
2，则该相对位移的幅度ξ
a可以表示为：
其中，a
10为壳体611的加速度幅值，力阻抗模值
力抗
Abs为绝对值函数。
单位加速度下质量单元6121相对壳体611的振动幅度Δh可以表示为：
令K
m＝ω
0 2*M
m，其中，ω
0为振动系统600的谐振频率，可得：
对于振动系统600在频率响应曲线平坦区的灵敏度，ω＜＜ω
0，且为了便于计算，取ω＝1，则质量单元6121在低频范围内(例如，频率响应曲线平坦区)的振动幅度可以表示为：
在振动系统600的实际应用中，ω
0＞＞1，则振动系统600的实际应用中质量单元6121在低频范围内的振动幅度可以表示为：
将品质因数
带入公式(7)，则质量单元6121在低频范围内的振动幅度可以表示为：
振动系统600在频率响应曲线平坦区的灵敏度主要与振动系统600的谐振频率ω
0有关，受品质因数Q
m的影响低，几乎可以忽略不计。因此，单位加速度下质量单元6121在低频(例如，频率响应曲线平坦区)相对壳体611的振动幅度可以表示为：
由公式(9)可知，质量元件6121的振动幅度反比于振动系统600的谐振频率的平方。应用于在本说明书的其他实施例中，例如，图2所示的振动传感器200，则质量元件2121的振动幅度反比于振动传感器200的谐振频率的平方。进一步，由公式(9)可知，对于机械系统(例如，振动传感器100、振动传感器200、振动系统600)，其谐 振频率越低，其质量单元(例如，质量元件2121、质量单元6121)的重心在低频(例如，该机械系统频率响应曲线平坦区)的振动幅度越大，其灵敏度越高。在一些实施例中，低频可以是小于2000Hz或小于1000Hz或小于800Hz或小于600Hz或小于500Hz的频段。同理，该机械系统的质量单元的重心在低频(例如，该机械系统频率响应曲线平坦区)的振动幅度越大，该机械系统的谐振频率越低，灵敏度越高。
因此，在本说明书中，根据图2中的描述，弹性元件(例如，弹性元件2122)环绕连接于质量元件(例如，质量元件2121)的侧壁，在振动单元(例如，振动单元212)振动过程中，弹性元件发生剪切形变。相比于拉伸和压缩形变，剪切形变降低了弹性元件的弹簧系数，降低了振动传感器(例如，振动传感器200)的谐振频率，从而提高了在振动单元振动过程中质量元件的振动幅度，提高了振动传感器的灵敏度。
进一步，在本说明书中，根据图2中的描述，弹性元件与壳体(例如，壳体211)之间存在间隔，这可以降低弹性元件的刚度，增加弹性元件的弹性，从而提高了在振动单元振动过程中，质量元件的振动幅度，因此降低了振动传感器的谐振频率，提高振动传感器的灵敏度。
振动系统600的谐振频率可以由质量单元6121的质量M
m、弹性元件6122的质量K
m以及系统的阻尼R
m确定，其中，系统的阻尼R
m与振动系统600的谐振频率正相关，质量单元6121的质量M
m和弹性元件6122的质量K
m之和与振动系统600的谐振频率负相关。另外，由公式(9)可知，对于谐振频率相同的机械系统(例如，振动传感器100、振动传感器200、振动系统600)，其质量单元(例如，质量元件2121、质量单元6121)的重心在低频(例如，该机械系统频率响应曲线平坦区)的振动幅度近似相同。关于质量单元的重心在低频的振动幅度近似相同的机械系统，如何通过设置该机械系统各部件的结构和/或参数提高该机械系统的灵敏度，具体请参见下面图7-8的介绍。
图7是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器700的结构示意图。如图7所示，振动传感器700可以包括振动接收器710和声学换能器720。振动接收器710可以包括壳体711和振动单元712。壳体711可以与声学换能器720连接以围成具有声学腔713的封装结构。振动单元712可以位于该封装结构的声学腔713内并将声学腔713分隔为第一声学腔7131和第二声学腔7132。振动单元712可以包括质量元件7121、弹性薄膜7122和支撑部件7123。如图7所示，质量元件7121可以设置于弹性薄膜7122上表面。在一些实施例中，弹性薄膜7122的材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)薄膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜等高分子弹性膜，也可以为复合薄膜(例如，塑料薄膜 (如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚酯(PET)等)、玻璃纸、纸张和/或金属箔AL等复合形成的薄膜)。支撑部7123可以用于支撑弹性薄膜7122。如图7所示，弹性薄膜7122固定于支撑部件450的一个端面。支撑部件450的另一端面与声学换能器720连接。
需要注意的是，如图7所示，质量元件7121通过弹性薄膜7122设置在第一声学腔7131上方，且质量元件7121在垂直于其振动方向的横截面积小于第一声学腔7131在垂直于质量元件7121的振动方向的横截面积。仅作为示例，质量元件7121在垂直于其振动方向的横截面积小于或等于第一声学腔7131在垂直于质量元件7121的振动方向的横截面积的2/3。又例如，质量元件7121在垂直于其振动方向的横截面积小于或等于第一声学腔7131在垂直于质量元件7121的振动方向的横截面积的1/3。
振动传感器700的灵敏度可以正比于第一声学腔7131的气压变化与第一声学腔712的初始气压的比值或第一声学腔7131的体积变化与所述第一声学腔7131的初始体积的比值。换言之，振动传感器700的灵敏度可以表示为：
其中，Δp为第一声学腔7131的气压变化，p
0为第一声学腔7131的初始气压，ΔV为第一声学腔7131体积变化，V
0为第一声学腔7131的初始体积。在一些实施例中，声学换能器720可以包括至少一个进气口721，第一声学腔7131的初始体积V
0包括至少一个进气口721的体积。
如图7所示，由于质量元件7121在垂直于其振动方向的横截面积小于第一声学腔7131在垂直于质量元件7121的振动方向的横截面积，质量元件7121沿其振动方向上下振动会带动弹性薄膜7122形变，从而引起第一声学腔7131体积发生变化。由于弹性薄膜7122形变引起的第一声学腔7131体积的变化的形状可以近似为棱台，则第一声学腔7131体积变化ΔV可以表示为：
其中，Δh为质量元件7121的振动幅度，A
1为质量元件7121在垂直于其振动方向的横截面积，A
0为第一声学腔7131在垂直于质量元件7121的振动方向的横截面积。
进一步，根据公式(10)和(11)，振动传感器700的灵敏度可以表示为：
图8是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器800的结构示意图。如图8 所示，振动传感器800可以包括振动接收器810和声学换能器820。振动接收器810可以包括壳体811和振动单元812。壳体811可以与声学换能器820连接以围成具有声学腔813的封装结构。振动单元812可以位于该封装结构的声学腔813内。振动单元812可以将声学腔813分隔为第一声学腔8131和第二声学腔8132。振动单元212可以包括质量元件8121和弹性元件8122。弹性元件8122可以环绕连接于质量元件8121的侧壁，并向声学换能器820延伸且直接连接声学换能器820。振动传感器800的结构和部件与图2中描述的振动传感器200的结构和部件相同或相似，具体可以参见图2-5中的描述，在此不再赘述。
需要注意的是，如图8所示，由于弹性元件8122环绕连接于质量元件8121的侧壁，质量元件8121在垂直于其振动方向的横截面积近似等于第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积。在一些实施例中，质量元件8121和第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积之间的偏差可以小于25％。在一些实施例中，该偏差是指质量元件8121和第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积的差值的绝对值与质量元件8121在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积的比值。例如，质量元件8121在垂直于其振动方向的横截面积是第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积的3/4-5/4。在一些实施例中，第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积可以是第一声学腔8131靠近质量元件8121处的横截面的面积。其中，靠近可以是指该横截面与质量元件8121的下表面之间的距离小于该横截面与声学换能器820的上表面之间的距离。在一些实施例，质量元件8121的下表面是指质量元件8121上靠近声学换能器820的表面，声学换能器820的上表面是指声学换能器820上靠近质量元件8121的表面。在一些实施例中，第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积可以是第一声学腔8131在垂直于振动方向的全部横截面的面积的平均值。在一些实施例中，质量元件8121在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积可以是质量元件8121的下表面的面积。在一些实施例中，质量元件8121在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积也可以是质量元件8121在垂直于振动方向的全部横截面的面积的平均值。在一些实施例中，质量元件8121在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积还可以是质量元件8121的上表面的面积。在一些实施例，质量元件8121的上表面是指质量元件8121上远离声学换能器820的表面。
如图8所示，由于质量元件8121在垂直于其振动方向的横截面积近似等于第一 声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积，质量元件8121沿其振动方向上下振动引起第一声学腔8131体积发生变化。由于质量元件8121引起的第一声学腔8131的体积变化的形状可以近似为筒形(或长方体形)，则第一声学腔8131体积变化ΔV可以表示为：
ΔV≈ΔhA
0 (13)，其中，Δh为质量元件8121的振动幅度，A
0为第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积。
进一步，根据公式(10)和(13)，振动传感器800的灵敏度可以表示为：
其中，Δp为第一声学腔8131的气压变化，p
0为第一声学腔8131的初始气压，V
0为第一声学腔8131的初始体积。在一些实施例中，声学换能器820可以包括至少一个进气口821，第一声学腔8131的初始体积V
0包括至少一个进气口821的体积。
从公式(14)可以看出，振动传感器800的灵敏度可以正比于质量元件8121的振动幅度Δh和第一声学腔8131在垂直于质量元件8121的振动方向的横截面积A
0的乘积与第一声学腔8131的初始体积V
0的比值。在一些实施例中，可以通过对振动传感器800的结构参数的设计可以使振动传感器800的灵敏度s大于阈值。例如，根据上述公式(9)，可以通过设计振动传感器800的结构参数设计振动传感器800的谐振频率ω
0，从而影响质量元件8121的振动幅度Δh，以使振动传感器800的灵敏度达到需求。在一些实施例中，可以通过设置第一声学腔8131的初始体积V
0和/或第一声学腔8131在垂直于质量单元8121的振动方向的横截面积A
0使振动传感器800的灵敏度s大于阈值。该阈值可以由设计人员根据实际需要调整。
从公式(12)和(14)可以看出，在第一声学腔(例如，第一声学腔7131、第一声学腔8131)的初始体积V
0、垂直于质量元件(例如，质量元件7121、质量元件8121)的振动方向的横截面积A
0以及该质量元件的振动幅度Δh一定的前提下，当该质量元件在垂直于其振动方向的横截面积A
1小于第一声学腔在垂直于该质量元件的振动方向的横截面积A
0时，在相同谐振频率下(即Δh相同)，
即图8所示振动传感器800的灵敏度大于图7所示振动传感器的灵敏度。
综上所述，在本说明书中，可以通过设置质量元件(例如，质量元件8121)在垂直于其振动方向的横截面积近似等于第一声学腔(例如，第一声学腔8131)在垂直于 该质量元件的振动方向的横截面积，提高振动传感器(例如，振动传感器800)的灵敏度。
在一些实施例中，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-40dB。优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-38dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-36dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-34dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-32dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-30dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-28dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-27dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-26dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-24dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-22dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-20dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-18dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-16dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-14dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于12dB。更优选地，在频率为100Hz～1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-10dB。
应当注意的是，上述图6-8有关振动传感器及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器进行各种修正和改变。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图9是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器900的结构示意图。如图9所示，振动传感器900可以包括振动接收器910和声学换能器920。振动接收器910可以包括壳体911和振动单元912。壳体911可以形成声学腔913。振动单元912可以位于该声学腔913内并将声学腔913分隔为第一声学腔9131和第二声学腔9132。振动单元912可以包括质量元件9121和弹性元件9122。弹性元件9122可以环绕连接于质量元件9121的侧壁，并向声学换能器920延伸且间接连接声学换能器920。振动传感器900的结构和部件与图2中描述的振动传感器200的结构和部件相同或相似，具体可以 参见图2-5中的描述，在此不再赘述。
在一些实施例中，振动接收器910可以进一步包括基板914。基板914可以用于固定和/或支撑振动传感器900的其他部件。例如，壳体911可以与基板914物理连接以围成声学腔913。基板914可以设置于声学换能器920上。弹性元件9122可以向声学换能器920延伸的一端可以与基板914连接，使得基板可以用于固定和支撑振动单元912。基板的设置使得振动接收器910可以作为独立的部件加工、生产和销售。具有基板的振动接收器910可以直接与现有的声学换能器920物理连接(例如，胶接)以获得振动传感器900，这简化了振动传感器900的生产工艺，提高了生产振动传感器900的工艺灵活性。在一些实施例中，基板的厚度可以为10um～300um。优选地，基板的厚度可以为20um～250um。更优选地，基板的厚度可以为30um～200um。更优选地，基板的厚度可以为40um～150um。更优选地，基板的厚度可以为50um～150um。更优选地，基板的厚度可以为60um～130um。更优选地，基板的厚度可以为70um～110um。更优选地，基板的厚度可以为80um～90um。在一些实施例中，基板的材料可以包括金属(例如，铁、铜、不锈钢等)、合金、非金属(塑料、橡胶、树脂)等或其任意组合。
在一些实施例中，基板914可以包括出气口9141。出气口9141与声学换能器920的进气口921在基板914与声学换能器920的连接面上的投影重叠或部分重叠，使得第一声学腔9131内的声压变化可以通过出气口9141和进气口921作用于声学换能器920以产生电信号。
在一些实施例中，振动传感器900的谐振频率可以为2500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为3000Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为3500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为4000Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为4500Hz～5000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为2500Hz～4500Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为2500Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为2500Hz～3500Hz。更优选地，振动传感器900的谐振频率可以为2500Hz～3000Hz。在一些实施例中，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器900灵敏度大于或等于-27dB。优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-26dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-24dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-22dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-20dB。 更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-18dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-16dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-14dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于12dB。更优选地，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度大于或等于-10dB。
图10是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器900的频率响应曲线图。如图10所示，振动传感器900的谐振频率约为4500Hz，在频率小于1000Hz的范围内，振动传感器200灵敏度在-18dB左右。
应当注意的是，上述图9-10有关振动传感器900及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器900进行各种修正和改变。例如，弹性元件9121与壳体911可以直接接触或存在间隔。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图11是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器1100的结构示意图。如图11所示，振动传感器1100可以包括振动接收器1110和声学换能器1120。振动接收器1110可以包括壳体1111、振动单元1112、和基板1114。壳体1111可以与基板1114连接以围成具有声学腔1113的封装结构。振动单元1112可以位于声学腔1113内。振动单元1112可以将声学腔1113分隔为第一声学腔11131和第二声学腔11132。振动单元1112可以包括质量元件11121和弹性元件11122。弹性元件11122可以环绕连接于质量元件11121的侧壁，并向声学换能器1120延伸且直接连接基板1114。振动接收器1110可以设置于声学换能器1120上。振动传感器1100的结构和部件与图2中描述的振动传感器200的结构和部件相同或相似，具体可以参见图2-5中的描述，在此不再赘述。
在一些实施例中，如图11所示，基板1114可以包括底板11142和侧壁11143。底板11142可以连接声学换能器1120。侧壁11143的内表面可以连接弹性元件11122。在一些实施例中，侧壁11143的外表面可以与壳体1111紧密接触，实现与壳体1111的封装。在一些实施例中，侧壁11143的外表面可以不与壳体1111接触，基板1114的底板11142可以延伸至壳体1111处，并与壳体1111紧密接触形成封装。侧壁11143的设置可以减少在振动传感器1100的制备过程中弹性元件11122的流动，便于更好地控制弹性元件11122的形状和位置。在一些实施例中，底板11142的厚度为50-150um。优选地，底板11142的厚度为60-140um。更优选地，底板11142的厚度为70-130um。更优选地，底板11142的厚度为80-120um。更优选地，底板11142的厚度为90-110 um。更优选地，底板11142的厚度为95-105um。在一些实施例中，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为20-200um。优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为30-180um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为40-160um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为50-140um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为60-120um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为70-110um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为80-100um。更优选地，侧壁11143沿远离底板11142的方向的长度为85-95um。
应当注意的是，上述图11有关振动传感器1100及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器1100进行各种修正和改变。例如，壳体1111与声学换能器1120可以接触(例如，物理连接)或存在间隙。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图12是根据本说明书一些实施例所示的振动传感器900的结构示意图。如图12所示，振动传感器1200可以包括振动接收器1210和声学换能器1220。振动接收器1210可以包括壳体1211和振动单元1212。壳体1211可以与声学换能器1220连接以围成具有声学腔1213的封装结构。振动单元1212可以位于该封装结构的声学腔1213内。振动单元1212可以将声学腔1213分隔为第一声学腔12131和第二声学腔12132。振动单元1212可以包括质量元件12121和弹性元件12122。弹性元件12122可以环绕连接于质量元件12121的侧壁，并向声学换能器1220延伸且直接或间接连接声学换能器1220。振动传感器1200的结构和部件与图2中描述的振动传感器200的结构和部件相同或相似，具体可以参见图2-5中的描述，在此不再赘述。
在一些实施例中，弹性元件12122可以包括第一弹性部122A和第二弹性部122B。第一弹性部122A的两端分别与质量元件12121的侧壁和第二弹性部122B连接。第二弹性部122B向声学换能器1220延伸并与声学换能器1220直接或间接连接。例如，第二弹性部122B向声学换能器1220延伸的一端可以直接物理连接(例如，胶接)到声学换能器1220。又例如，振动接收器1210可以包括基板，第二弹性部122B向声学换能器1220延伸的一端可以通过基板与声学换能器1220连接。该基板与图9和图10中描述的基板914和1114相同或相似，具体可以参加图9和图10中的描述，在此不再赘述。在本实施例中，第一弹性部122A不与声学换能器1220或基板连接/接触，这可以有效降低弹性元件12122的刚度，从而提高在振动单元1212振动过程中，质量元件12121的振动幅度，这降低了振动传感器1200的谐振频率，提高了振动传感器1200的 灵敏度。在一些实施例中，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～4000Hz。优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～3500Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～3000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～2500Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～2000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1000Hz～1500Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为1500Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为2000Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为2500Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为3000Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为3500Hz～4000Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为2000Hz～3500Hz。更优选地，振动传感器1200的谐振频率可以为2500Hz～3000Hz。
在一些实施例中，第一弹性部122A和第二弹性部122B可以为相同或不同的材料制备。仅作为示例，第一弹性部122A和第二弹性部122B的材料可以包括硅橡胶、硅凝胶、硅密封胶等或其任意组合。在一些实施例中，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.1-100HA。优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.2-95HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.3-90HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.4-85HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.5-80HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.6-75HA。更优选地第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.7-70HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.8-65HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为0.9-60HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-55HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-50HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-45HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-40HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-35HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-30HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-25HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-20HA。更优选地，第一弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-15HA。更优选地，第一 弹性部122A和第二弹性部122B的邵氏硬度可以为1-10HA。
在一些实施例中，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为10-300um。优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为20-280um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为30-260um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为40-240um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为50-240um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为50-220um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为50-200um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为60-180um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为70-160um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为80-140um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为90-120um。更优选地，第一弹性部122A沿质量单元12121的振动方向的厚度为100-110um。
在一些实施例中，第一弹性部122A沿垂直于质量单元12121的振动方向的方向上的长度为(即从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度)为10-300um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为20-280um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为30-260um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为40-240um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-240um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-220um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-200um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为60-180um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为70-160um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为80-140um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为90-120um。在一些实施例中，第一弹性部122A从靠近质量元件12121的一侧 到远离质量元件12121的另一侧的宽度为100-110um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为20-280um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为30-260um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为40-240um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-240um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-220um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为50-200um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为60-180um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为70-160um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为80-140um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为90-120um。在一些实施例中，第二弹性部122B从靠近质量元件12121的一侧到远离质量元件12121的另一侧的宽度为100-110um。
应当注意的是，上述图11有关振动传感器1200及其部件的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对振动传感器1200进行各种修正和改变。例如，壳体1211与声学换能器1220可以接触(例如，物理连接)或存在间隙。这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性 的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、 附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。
Claims (24)
- 一种振动传感器，包括：振动接收器，包括壳体和振动单元，所述壳体形成声学腔，所述振动单元位于所述声学腔中，并将所述声学腔分隔为第一声学腔和第二声学腔；以及声学换能器，与所述第一声学腔声学连通，其中：所述壳体被配置为基于外部振动信号产生振动，所述振动单元响应于所述壳体的振动而振动，并将所述振动通过所述第一声学腔传递至所述声学换能器以产生电信号，所述振动单元包括质量元件和弹性元件，所述质量元件和所述第一声学腔在垂直于所述质量单元的振动方向的横截面积之间的偏差小于25％。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，在频率小于1000Hz的范围内，所述振动传感器的灵敏度为大于或等于-40dB。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述质量元件的振动幅度反比于所述振动传感器的谐振频率的平方。
- 根据权利要求3所述的振动传感器，其中，所述振动传感器的灵敏度正比于：所述第一声学腔的气压变化与所述第一声学腔的初始气压的比值，或所述第一声学腔的体积变化与所述第一声学腔的初始体积的比值，或所述质量元件的振动幅度和所述第一声学腔在垂直于所述质量单元的振动方向的横截面积的乘积与所述第一声学腔的初始体积的比值，其中，通过设置所述第一声学腔的初始体积、所述第一声学腔的面积以及所述谐振频率中至少一个以使所述灵敏度大于阈值。
- 根据权利要求4所述的振动传感器，其中，所述声学换能器包括至少一个进气口，所述第一声学腔的初始体积包括所述至少一个进气口的体积。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件环绕连接于所述质量元件的侧壁，所述弹性元件向所述声学换能器延伸并直接或间接连接所述声学换能器。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述弹性元件从靠近所述质量元件的一侧到远离所述质量元件的另一侧的宽度为10-500um。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述弹性元件从靠近所述质量元件的一侧到远离所述质量元件的另一侧的宽度是变化的，所述变化的变化量小于或等于300um。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述壳体与所述声学换能器连接，所述弹性元件向所述声学换能器延伸的一端与所述声学换能器直接连接。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述振动接收器进一步包括基板，所述基板设置于所述声学换能器上，所述弹性元件向所述声学换能器延伸的一端与所述基板连接。
- 根据权利要求10所述的振动传感器，其中，所述基板包括底板和侧壁，所述底板连接所述声学换能器，所述侧壁的内表面连接所述弹性元件。
- 根据权利要求11所述的振动传感器，其中，所述底板的厚度为50-150um，所述侧壁沿远离所述底板的方向的长度为20-200um。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述振动传感器的谐振频率为1000Hz～5000Hz。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述振动传感器的谐振频率为1000Hz～4000Hz。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述振动传感器的谐振频率为2000Hz～3500Hz。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件与所述壳体直接接触或存在间隔。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件包括第一弹性部和第二弹性部，所述第一弹性部的两端分别与所述质量元件的侧壁和所述第二弹性部连接，所述第二弹性部向所述声学换能器延伸并与所述声学换能器直接或间接连接。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件的材料包括硅橡胶、硅凝胶、硅密封胶中的至少一种。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件的邵氏硬度为1-50HA。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述弹性元件远离所述声学换能器的表面低于所述质量元件远离所述声学换能器的表面。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述壳体和质量元件中的至少一个设有至少一个泄压孔。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述第一声学腔的体积小于所述第二声学腔的体积。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，沿所述质量单元的振动方向，所述第一声学腔的高度为1-100um，所述第二声学腔的高度为50-200um。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，沿所述质量单元的振动方向，所述质量元件的厚度为50-1000um。
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