CN117441349A - 一种振动传感器 - Google Patents
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Abstract
本说明书中涉及一种振动传感器，所述振动传感器包括：振动组件，所述振动组件包括质量元件和弹性元件，所述质量元件与所述弹性元件连接；第一声学腔，所述弹性元件构成所述第一声学腔的侧壁之一，所述振动组件响应于外部振动信号振动使得所述第一声学腔的体积发生变化；声学换能器，所述声学换能器与所述第一声学腔连通，所述声学换能器响应于所述第一声学腔的体积变化而产生电信号；缓冲件，在所述振动组件振动过程中，所述缓冲件降低所述质量元件对所述弹性元件产生的冲击力；其中，所述声学换能器具有第一谐振频率，所述振动组件具有第二谐振频率，所述振动组件被配置成在一个或多个目标频段内使的所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率。
Description
交叉引用
本申请要求2021年06月18日提交的中国申请号202110677119.2的优先权，2021年07月16日提交的国际申请号PCT/CN2021/106947的优先权，2021年08月11日提交的中国申请号202110917789.7的优先权，2021年08月11日提交的国际申请号PCT/CN2021/112014的优先权，2021年08月11日提交的国际申请号PCT/CN2021/112017的优先权，2021年08月19日提交的国际申请号PCT/CN2021/113419的优先权，其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。
振动传感器是常用的振动检测装置之一，通过其内部的换能部件将采集到的振动信号转换为电信号或者所需要的其他形式的信息输出。灵敏度可以表示传感装置的输出信号强度与输入信号强度的比值，若灵敏度过小，则会影响用户的使用体验。为了提高用户的体验，通常会将振动传感器中的拾振组件(如质量块)的质量设置的较大，以使振动传感器的谐振峰向低频移动，提高振动传感器的低频灵敏度。但是，由于质量块的质量较大，会导致拾振组件振动过程中质量块对振膜的冲击也较大，容易损坏振膜，影响振动传感器的可靠性。
因此，有必要提出一种振动传感器，以提高振动传感器的可靠性。
发明内容
本说明书提供一种振动传感器，包括：振动组件，所述振动组件包括质量元件和弹性元件，所述质量元件与所述弹性元件连接；第一声学腔，所述弹性元件构成所述第一声学腔的侧壁之一，所述振动组件响应于外部振动信号振动使得所述第一声学腔的体积发生变化；声学换能器，所述声学换能器与所述第一声学腔连通，所述声学换能器响应于所述第一声学腔的体积变化而产生电信号；缓冲件，所述缓冲件与所述质量元件或所述弹性元件连接，在所述振动组件振动过程中，所述缓冲件降低所述质量元件对所述弹性元件产生的冲击力；其中，所述声学换能器具有第一谐振频率，所述振动组件具有第二谐振频率，所述振动组件的所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率。
在一些实施例中，在频率小于1000Hz时，所述振动组件的灵敏度大于或等于-40dB。
在一些实施例中，所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率1kHz～10kHz。
在一些实施例中，所述振动传感器还包括壳体，所述壳体接收所述外部振动信号，并将所述外部振动信号传递至所述振动组件。
在一些实施例中，所述壳体形成声学腔，所述振动组件位于所述声学腔中，并将所述声学腔分隔为所述第一声学腔和第二声学腔。
在一些实施例中，所述缓冲件包括缓冲连接层，所述缓冲连接层设置于所述质量元件与所述弹性元件之间，所述质量元件通过所述缓冲件固定在所述弹性元件上。
在一些实施例中，所述缓冲连接层包括弹性连接片以及包裹在所述弹性连接片外部的胶层。
在一些实施例中，所述缓冲连接层的杨氏模量为0.01MPa-100MPa。
在一些实施例中，所述缓冲件包括缓冲胶层，所述缓冲胶层设置于所述弹性元件上对应于所述质量元件沿振动方向的投影区域以外的区域。
在一些实施例中，所述缓冲胶层与所述质量元件位于所述弹性元件的同一侧和/或相对侧。
在一些实施例中，所述振动组件还包括沿所述弹性元件的周向环绕设置支撑元件，所述支撑元件的一端与所述弹性元件连接，所述支撑元件的另一端与所述壳体或所述声学换能器连接。
在一些实施例中，所述缓冲件包括第一扩展臂，所述第一扩展臂设于所述弹性元件的设有所述质量元件的表面，所述第一扩展臂和所述质量元件均位于所述支撑元件的内侧；所述第一扩展臂的一端与所述质量元件连接，所述第一扩展臂自所述质量元件向所述弹性元件的边缘沿所述弹性膜的周向呈螺旋形状设置。
在一些实施例中，所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数大于0.33。
在一些实施例中，所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数大于0.66。
在一些实施例中，所述第一扩展臂的另一端与所述支撑元件连接。
在一些实施例中，所述缓冲件还包括第二扩展臂，所述第二扩展臂设于所述弹性元件的设有所述质量元件的表面，所述第二扩展臂位于所述支撑元件的内侧；所述第二扩展臂的一端与所述质量元件连接，所述第二扩展臂自所述质量元件向所述弹性元件的边缘沿所述弹性膜的周向呈螺旋形状设置。
在一些实施例中，所述第二扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数与所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数相等。
在一些实施例中，所述第二扩展臂的另一端与所述支撑元件连接。
在一些实施例中，所述第二扩展臂沿所述振动组件的振动方向的厚度以及在垂直于所述振动组件的振动方向的平面上的宽度与所述第一扩展臂相同。
在一些实施例中，所述第一扩展臂在垂直于所述振动组件的振动方向的平面上的宽度为0.03mm～2mm；所述第一扩展臂沿所述振动组件的振动方向的厚度为0.03mm～0.5mm。
在一些实施例中，所述缓冲件包括悬臂梁，所述悬臂梁的一端与所述支撑元件连接，所述悬臂梁的另一端与所述质量元件连接。
在一些实施例中，所述悬臂梁沿所述振动组件的振动方向的厚度小于所述质量元件沿所述振动组件的振动方向的厚度。
在一些实施例中，所述悬臂梁的厚度为0.01mm-0.5mm。
在一些实施例中，所述悬臂梁与弹性元件之间具有间隙。
在一些实施例中，所述质量元件中高分子材料的质量超过80％。
在一些实施例中，所述弹性元件中高分子材料的质量超过80％。
在一些实施例中，所述质量元件和所述弹性元件的材质相同。
在一些实施例中，所述质量元件的数量为多个，多个所述质量元件与所述弹性元件连接。
在一些实施例中，所述质量元件的数量大于或等于3；所述质量元件不共线设置。
在一些实施例中，所述多个质量块的至少一个结构参数不同，所述结构参数包括尺寸、质量、密度以及形状。
在一些实施例中，所述第一声学腔内设置有一个或多个悬臂梁结构以及与所述一个或多个悬臂梁结构中的每一个物理连接的一个或多个质量块。
在一些实施例中，所述振动组件包括一组或多组振膜和质量块，在每组振膜和质量块中，质量块物理连接于振膜。
在一些实施例中，所述一组或多组振膜和质量块沿所述振膜的振动方向上依次设置；所述振动组件中相邻振膜之间的距离不小于所述相邻振膜的最大振幅。
在一些实施例中，所述一组或多组振膜和质量块中每组振膜和质量块对应一个目标频段，在所述对应的目标频段内所述振动传感器的灵敏度大于所述声学换能器的灵敏度。
在一些实施例中，所述多组振膜和质量块中至少两组振膜和质量块的共振频率不同。
在一些实施例中，所述振动组件进一步包括支撑元件，用于支撑所述一组或多组振膜和质量块，所述支撑元件物理连接于所述声学换能器，所述一组或多组振膜和质量块连接于所述支撑元件。
在一些实施例中，所述支撑元件由不透气的材料制成，所述振膜包括透气膜。
在一些实施例中，所述弹性元件包括第一弹性元件和第二弹性元件，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件在所述振动组件的振动方向上分别连接在所述质量元件相反的两侧。
在一些实施例中，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件的尺寸、形状、材质、或厚度相同。
在一些实施例中，所述第一弹性元件与所述第一缓冲部连接，所述第二弹性元件与所述第二缓冲部连接。
在一些实施例中，所述质量元件包括第一质量元件和第二质量元件，所述第一质量元件和所述第二质量元件在所述振动组件的振动方向上分别连接在所述弹性元件相反的两侧。
在一些实施例中，所述第一质量元件和所述第二质量元件的尺寸、形状、材质、或厚度相同。
在一些实施例中，所述弹性元件与所述声学换能器相对设置，所述弹性元件朝向所述第一声学腔的一侧设置有凸起结构，所述弹性元件响应于所述外部振动信号而使得所述凸起结构运动， 所述凸起结构的运动改变所述第一声学腔的体积。
在一些实施例中，所述凸起结构抵接于所述第一声学腔中与所述弹性元件相对的侧壁。
在一些实施例中，所述凸起结构具有弹性，当所述凸起结构运动时，所述凸起结构产生弹性形变，所述弹性形变改变所述第一声学腔的体积。
在一些实施例中，所述振动组件还包括支撑元件，所述质量元件与所述支撑元件分别与所述弹性元件的两侧物理连接，所述支撑元件与所述声学换能器物理连接；所述支撑元件、所述弹性元件和所述声学换能器形成第一声学腔。
在一些实施例中，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于所述第一声学腔沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积，所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于所述第一声学腔沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积；所述质量元件被配置为响应于所述外部振动信号而使得所述弹性元件与所述支撑元件相接触的区域发生压缩形变，且所述弹性元件能够振动而使得所述第一声学腔的体积发生改变。
在一些实施例中，所述支撑元件包括环形结构。
在一些实施例中，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于或等于所述环形结构的外环沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积，所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于或等于所述环形结构的外环沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积。
在一些实施例中，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积等于所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积。
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是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性框架图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图3是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图4A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图4B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图4C是根据本申请的一些实施例所示的示例性第一扩展臂结构的俯视图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图7A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图7B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图8是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图9是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图10是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图11是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图12A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图12B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图13是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图14是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图15是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图16是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图17A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图17B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图18是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图19是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图20A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图20B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图21是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图22A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图22B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图23是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图24是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图25是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图26是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图27是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图28是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图29是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图30是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图31是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图32是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图33是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图34是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图35是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图；
图36是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
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声学换能器和振动组件。在一些实施例中，振动组件可以包括质量元件和弹性元件，质量元件与弹性元件连接。弹性元件与声学换能器之间可以形成第一声学腔，弹性元件和声学换能器分别构成第一声学腔的侧壁之一，振动组件可以响应于外部振动信号振动使得第一声学腔的体积发生变化。声学换能器与第一声学腔连通(例如，通过进声孔)，声学换能器响应于第一声学腔的体积变化而产生电信号。在一些实施例中，声学换能器可以具有第一谐振频率，振动组件可以具有第二谐振频率，振动组件的第二谐振频率不同于第一谐振频率。在一些实施例中，所述第二谐振频率小于所述第一谐振频率。如此设置，可以提高振动传感器在一个或多个目标频段内(例如，低于第二谐振频率的频段)的灵敏度。
在一些实施例中，振动传感器还可以包括缓冲件。在一些实施例中，缓冲件可以与质量元件和/或弹性元件连接，在振动组件振动过程中，缓冲件可以用于降低质量元件对弹性元件产生的冲击力。在一些实施例中，缓冲件可以设置于质量元件与弹性元件之间，质量元件通过缓冲件(例如，缓冲连接层)固定在弹性元件上。在一些实施例中，缓冲件(如缓冲胶层)也可以设置于弹性元件上对应于质量元件沿振动方向的投影区域以外的区域，用于分散质量元件对弹性元件的冲击力。在一些实施例中，缓冲件也可以是以扩展臂的形式同时与质量元件和弹性元件连接，增加质量元件和弹性元件之间的连接面积，分散质量元件对弹性元件的冲击力。在一些实施例中，缓冲件也可以是与质量元件连接的悬臂梁结构，而不与弹性元件连接，通过减缓质量元件的振动而减小质量元件对弹性元件的冲击力。在一些实施例中，通过在振动传感器中设置缓冲件，缓冲件与质量元件和/或弹性元件连接，可以用于分流质量元件振动时对弹性元件的冲击力，从而避免弹性元件因受到较大的冲击力而进入疲劳状态或者损坏，进而提高振动传感器的可靠性。
在一些实施例中，参见图1，振动传感器100可以包括声学换能器110和振动组件120。在 一些实施例中，振动组件120可以拾取外部振动信号并引起声学换能器110产生电信号。当外部环境中出现振动时，振动组件120响应于外界环境的振动并将信号传递给声学换能器110，再由声学换能器110将信号转化为电信号。在一些实施例中，振动传感器100可以应用于移动设备、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。
在一些实施例中，声学换能器110可以用于将信号(例如，振动信号、气导声音)转换为电信号。在一些实施例中，声学换能器110可以包括麦克风。在一些实施例中，麦克风可以是以骨传导为声音主要传播方式之一的麦克风或以空气传导为声音主要传播方式之一的麦克风。以空气传导为声音主要传播方式之一的麦克风为例，麦克风可以获取传导通道(如拾音孔处)的声压变化，并转换为电信号。在一些实施例中，声学换能器110可以是加速度仪，加速度仪是弹簧-振动系统的具体应用，其通过敏感器件接收振动信号得到电信号，再根据电信号处理得到加速度。在一些实施例中，声学换能器110可以具有第一谐振频率，第一谐振频率与声学换能器110本身的属性(例如，形状、材料、结构等)有关。在一些实施例中，声学换能器110可以在第一谐振频率附近存在较高的灵敏度。
在一些实施例中，振动组件120可以具有第二谐振频率，第二谐振频率可以低于第一谐振频率。在一些实施例中，通过调整振动传感器100和/或振动组件120本身的属性，例如，调节振动组件120的结构、材料等，可以对第二谐振频率和第一谐振频率之间的关系进行调节，使得第二谐振频率低于第一谐振频率，从而提高振动传感器100在较低频段的灵敏度。示例性的，当振动传感器100用于作为麦克风时，目标频段的范围可以是200Hz～2kHz，具体的，在一些实施例中，若声学换能器的第一谐振频率为2kHz，振动组件220的第二谐振频率可以配置成800Hz、1kHz或1.7kHz等。
在一些实施例中，第二谐振频率可以低于第一谐振频率1kHz-10kHz。在一些实施例中，第二谐振频率可以低于第一谐振频率0.5kHz-15kHz。在一些实施例中，第二谐振频率可以低于第一谐振频率2kHz-8kHz。在一些实施例中，通过调整振动组件120的结构、参数等，可以调整振动组件120的灵敏度。
振动组件120可以包括质量元件121和弹性元件122。质量元件121可以设置在弹性元件122上。具体的，质量元件121可以设置于弹性元件122沿质量元件121的振动方向的上表面和/或下表面。在一些实施例中，弹性元件122沿质量元件121的振动方向的上表面可以是弹性元件122沿质量元件121的振动方向靠近声学换能器110的表面。弹性元件122沿质量元件121的振动方向的下表面可以是弹性元件122沿质量元件121的振动方向远离声学换能器110的表面。
质量元件121也可以称为质量块。在一些实施例中，质量元件121的材料可以为密度大于一定密度阈值(例如，1g/cm
3)的材料。在一些实施例中，质量元件121的材质可以是金属材料或非金属材料。金属材料可以包括但不限于钢材(例如，不锈钢、碳素钢等)、轻质合金(例如，铝合金、铍铜、镁合金、钛合金等)等，或其任意组合。非金属材料可以包括但不限于高分子材料、玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维等。在一些实施例中，质量元件121中的高分子材料的质量可以超过80％。在一些实施例中，高分子材料可以包括但不限于聚氨酯(Poly urethane，PU)、聚酰胺(Poly amide，PA)(俗称尼龙)、聚四氟乙烯(Poly tetra fluoro ethylene，PTFE)、酚醛塑料(Phenol～Formaldehyde，PF)等。振动组件120接收振动信号时，质量元件121响应于振动信号进行振动。在一些实施例中，当振动组件120应用于振动传感器或传声装置时，质量元件121的材料密度对振动传感器或传声装置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121的密度越大，其质量越大，振动传感器或传声装置的谐振峰向低频移动，使振动传感器或传声装置的低频灵敏度上升。在一些实施例中，质量元件121的材料密度为1～20g/cm
3。在一些实施例中，质量元件121的材料密度为6～20g/cm
3。在一些实施例中，质量元件121的材料密度为6～15g/cm
3。在一些实施例中，质量元件121的材料密度为6～10g/cm
3。在一些实施例中，质量元件121的材料密度为6～8g/cm
3。
在一些实施例中，质量元件121沿质量元件121的振动方向的投影可以为圆形、矩形、五 边形、六边形等规则和/或不规则多边形。
在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为6-1400um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为10-1000um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为50-1000um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为60-900um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为70-800um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为80-700um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为90-600um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为100-500um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为100-400um。在一些实施例中，为了保证振动组件120的振动性能，质量元件121的厚度可以设置得较大，以提高质量元件121的质量。在一些实施例中，为了便于封装振动组件120，质量元件121的厚度可以设置得较小，以减小振动组件的封装体积。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为100-300um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为100-200um。在一些实施例中，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为100-150um。在一些实施例中，为了兼顾振动组件120的振动性能以及使振动组件120便于封装，质量元件121沿其振动方向的厚度可以为150-300um。
弹性元件122也可以称为弹性膜、振膜等。弹性元件122可以是在外部载荷的作用下能够发生弹性形变的元件。在一些实施例中，弹性元件122可以为具有良好弹性(即易发生弹性形变)的材料，使得振动组件120具有良好的振动响应能力。在一些实施例中，弹性元件122的材质可以是高分子材料、胶类材料等中的一种或多种。在一些实施例中，高分子材料可以为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰胺(Polyamides，PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、高冲击聚苯乙烯(HighImpact Polystyrene，HIPS)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、酚醛树脂(Phenol Formaldehyde，PF)、尿素-甲醛树脂(Urea-Formaldehyde，UF)、三聚氰胺-甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde，MF)、聚芳酯(Polyarylate，PAR)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide，PEI)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone，PEEK)、硅胶等中的任意一种或其组合。其中，PET是一种热塑性聚酯，成型好，由其制成的振膜常被称为Mylar(麦拉)膜；PC具有较强的抗冲击性能，成型后尺寸稳定；PAR是PC的进阶版，主要出于环保考虑；PEI比PET更为柔软，内阻尼更高；PI耐高温，成型温度更高，加工时间久；PEN强度高，较硬，其特点是可涂色、染色、镀层；PU常用于复合材料的阻尼层或折环，高弹性，内阻尼高；PEEK是一种更为新型的材料，耐摩擦，耐疲劳。值得注意的是：复合材料一般可以兼顾多种材料的特性，常见的比如双层结构(一般热压PU，增加内阻)、三层结构(三明治结构，中间夹阻尼层PU、亚克力胶、UV胶、压敏胶)、五层结构(两层薄膜通过双面胶粘接，双面胶有基层，通常为PET)。
在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-50HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-45HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-40HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-35HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-30HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-25HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-20HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-15HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-10HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为1-5HA。在一些实施例中，弹性元件122的邵氏硬度可以为14.9-15.1HA。
在一些实施例中，弹性元件122沿质量元件121的振动方向的投影可以为圆形、矩形、五边形、六边形等规则和/或不规则多边形。
在一些实施例中，弹性元件122的结构可以是膜状结构、板状结构等。以弹性元件122为板状结构为例，板状结构可以指能够用于承载一个或多个质量元件121的柔性或刚性材料制成的结构。弹性元件122可以包括一个或多个板状结构，一个或多个板状结构中每个板状结构与一个或多个质量元件121连接。在一些实施例中，一个板状结构和与该板状结构物理连接的质量元件121形成的结构可以称为谐振结构。通过一个或多个板状结构中每个板状结构与一个或多个质量元件121中连接，可以使得振动组件120具有一个或多个谐振结构，从而提高振动传感器100在一个或多个目标频段内的灵敏度。
在一些实施例中，振动组件120还可以包括支撑元件123。支撑元件123可以与弹性元件122连接，用于支撑弹性元件122。在一些实施例中，支撑元件123可以分别与弹性元件122的两侧 物理连接。例如，支撑元件123可以分别与弹性元件122的上表面和/或下表面连接。在一些实施例中，支撑元件123可以与声学换能器110物理连接，例如，支撑元件123的一端与弹性元件122的表面相连，支撑元件123的另一端与声学换能器110相连。在一些实施例中，支撑元件123、弹性元件122和声学换能器110可以形成第一声学腔。在一些实施例中，第一声学腔与声学换能器110声学连通。例如，声学换能器110上可以设有进声孔(也叫拾音孔、传导通道)，进声孔可以是指声学换能器110上用于接收声学腔体积变化信号的孔，第一声学腔可以与声学换能器110上设置的进声孔相连通。第一声学腔与声学换能器110的声学连通可以使得声学换能器110感应第一声学腔的体积的改变(即第一声学腔内声压的改变)，并基于第一声学腔的体积的改变产生电信号。
在一些实施例中，支撑元件123的材质可以是刚性材料、半导体材料、有机高分子材料、胶类材料等中的一种或多种。在一些实施例中，刚性材料可以包括但不限于金属材料、合金材料等。半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等中的一种或多种。有机高分子材料可以包括但不限于聚酰亚胺(PI)、派瑞林(Parylene)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、水凝胶等中的一种或多种。胶类材料可以包括但不限于凝胶类、有机硅胶、丙烯酸类、聚氨酯类、橡胶类、环氧类、热熔类、光固化类等中的一种或多种。在一些实施例中，支撑元件123在沿质量元件121的振动方向的截面上的截面形状可以是长方形、圆形、椭圆形、五边形等规则和/或不规则几何形状。
需要说明的是，支撑元件123不是振动组件120的必需组成元件，即，振动组件120可以不包括支撑元件123。
在一些实施例中，振动传感器100还可以包括壳体130。在一些实施例中，壳体130可以为内部具有腔体(即中空部分)的规则或不规则的立体结构。在一些实施例中，壳体130可以是中空的框架结构体。在一些实施例中，中空的框架结构体可以包括但不限于矩形框、圆形框、正多边形框等规则形状，以及任何不规则形状。在一些实施例中，壳体130可以采用金属(例如，不锈钢、铜等)、塑料(例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)等)、复合材料(如金属基复合材料或非金属基复合材料)等。在一些实施例中，振动组件120和/或声学换能器110可以位于壳体130形成的腔体或者至少部分悬空设置于壳体130的腔体。
在一些实施例中，支撑元件123也可以不与声学换能器110连接，而是与壳体130连接。例如，支撑元件123垂直于振动组件120振动方向的一端面可以与弹性元件122的表面相连，支撑元件123平行于振动组件120振动方向的一侧面(或周侧)可以与壳体130相连。在一些实施例中，支撑元件123还可以同时与声学换能器110以及壳体130连接。
需要说明的是，壳体130不是振动传感器100的必需组成元件，即，振动传感器100可以不包括壳体130。
在一些实施例中，壳体130与声学换能器110通过物理方式连接，至少部分壳体130与声学换能器110形成声学腔，振动组件120位于壳体130与声学换能器110形成的声学腔中。
在一些实施例中，振动组件120位于壳体130形成的腔体内或者至少部分悬空设置于壳体130的腔体，并与壳体130直接连接或间接连接，可以将声学腔分隔为包括第一声学腔和第二声学腔的多个声学腔。
在一些实施例中，振动组件120包括支撑元件123时，支撑元件123的一端与弹性元件122连接，支撑元件123的另一端与声学换能器110连接，使得支撑元件123、弹性元件122和声学换能器110之间可以形成第一声学腔，支撑元件123、弹性元件122和壳体130之间形成第二声学腔。在一些实施例中，振动组件120不包括支撑元件123时，弹性元件122的周侧与声学换能器110连接，使得弹性元件122、声学换能器110之间形成第一声学腔，声学腔的其余部分形成第二声学腔。在一些实施例中，振动组件120不包括支撑元件123时，弹性元件122的周侧与壳体130连接，使得弹性元件122、声学换能器110和壳体130之间形成第一声学腔，声学腔的其余部分形成第二声学腔。
在一些实施例中，振动传感器100还可以包括缓冲件140。缓冲件140与振动组件120(如，质量元件和/或弹性元件)连接，在振动组件120振动过程中，缓冲件140在振动组件120的作用下沿振动方向进行振动，使得质量元件振动所产生的冲击力可以由弹性元件和缓冲件140共同承受，从而分散质量元件振动时对弹性元件的冲击力，避免弹性元件因受到较大的冲击力而进入疲劳状态或者损坏，进而提高振动传感器100的可靠性。
在一些实施例中，缓冲件140可以包括缓冲连接层，缓冲连接层设置于质量元件与弹性元 件之间，质量元件通过缓冲连接层固定在弹性元件上。在一些实施例中，缓冲件140可以包括缓冲胶层，缓冲胶层设置于弹性元件上对应于质量元件沿振动方向的投影区域以外的区域。在一些实施例中，缓冲件140可以包括扩展臂，扩展臂设置于弹性元件的设有质量元件的表面，扩展臂的一端与质量元件连接，扩展臂的另一端与支撑元件(或壳体)连接。扩展臂自质量元件向弹性元件的边缘沿弹性元件的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，缓冲件140还可以包括悬臂梁，悬臂梁的一端与质量元件连接，悬臂梁的另一端与支撑元件或壳体连接。悬臂梁与弹性元件之间具有间隙。
在一些实施例中，缓冲件140的材质可以是高分子材料、胶类材料等中的一种或多种。在一些实施例中，高分子材料可以包括但不限于聚酰亚胺(PI)、派瑞林(Parylene)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、水凝胶等中的一种或多种。胶类材料可以包括但不限于凝胶类、有机硅胶、丙烯酸类、聚氨酯类、橡胶类、环氧类、热熔类、光固化类等中的一种或多种。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在0.005MPa～200MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在0.008MPa～150MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在0.01MPa～100MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在0.05MPa～90MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在0.1MPa～80MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在1MPa～60MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在5MPa～50MPa。在一些实施例中，缓冲件140的杨氏模量可以在10MPa～40MPa。
图2是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图3是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图4A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图4B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
在一些实施例中，参见图2-图4B所示，振动传感器200可以包括声学换能器210、振动组件220、壳体230和缓冲件240。在一些实施例中，声学换能器210和处理器270分别连接于声学换能器210的基板211的上表面，基板211位于壳体230内部的空腔中，壳体230对声学换能器210、处理器270、基板211及其上设置的电路和其他元器件进行密封，基板211将壳体230内部的空腔分隔为呈上下设置的两个腔室。振动组件220位于基板211下表面对应的腔室中。在一些实施例中，声学换能器210也可以具有壳体，该壳体与基板211连接实现对声学换能器210的内部器件的封装。在一些实施例中，振动传感器200的壳体230可以为非封闭的半壳状结构，声学换能器210的基板211可以与壳体230连接形成封闭的空腔，振动组件220设置于该空腔中。
在一些实施例中，振动组件220可以包括弹性元件222和质量元件221。弹性元件222可以通过其周侧与壳体230连接，例如，弹性元件222可以通过胶接、卡接等方式与壳体220的内壁连接。质量元件221设置在弹性元件222上。具体地，质量元件221可以设置在弹性元件222的上表面或下表面上。弹性元件222的上表面可以是指弹性元件222朝向基板211的一面，弹性元件222的下表面可以是指弹性元件222背离基板211的一面。在一些实施例中，质量元件221的数量可以为多个，多个质量元件221可以同时位于弹性元件222的上表面或下表面质量元件221。在一些实施例中，多个质量元件221中的部分可以设置于弹性元件222的上表面，另一部分质量元件221可以位于弹性元件222的下表面。在一些实施中，质量元件221还可以嵌于弹性元件222中。
在一些实施例中，弹性元件222和基板211之间可以形成第一声学腔体250。具体地，弹性元件222的上表面、基板211和壳体230可以形成第一声学腔250，弹性元件222的下表面和壳体230可以形成第二声学腔260。当振动传感器200(例如，振动传感器200的壳体230)响应于外部声音信号产生振动时，由于振动组件220(弹性元件222和质量元件221)与壳体230的自身特性不同，振动组件220的弹性元件222和质量元件221会相对于壳体230而运动，弹性元件222和质量元件221在相对于壳体230的振动过程中会使得第一声学腔250的体积发生变化，声学换能器210可以基于第一声学腔内250的体积变化将外部声音信号转换为电信号。具体而言，弹性元件222和质量元件221的振动会引起第一声学腔250内的空气振动，空气振动可以通过基板211上设置的进声孔2111作用于声学换能器210，声学换能器210可以将空气振动转换为电信号或基于第一声学腔250的体积变化生成电信号，再通过处理器270对电信号进行信号处理。
在一些实施例中，可以通过调节质量元件221的力学参数(例如，材料、尺寸、形状等)，以使振动传感器200获得较为理想的频率响应，从而能够调节振动传感器200的谐振频率、灵敏度以及保证振动传感器200的可靠性。在一些实施例中，质量元件221可以是长方体、圆柱体、球体、椭圆体等三角形等规则或不规则的形状。在一些实施例中，质量元件221的厚度可以在一定范围内。在一些实施例中，质量元件221的厚度为1μm～5000μm。在一些实施例中，质量元件221的厚度为1μm～3000μm。在一些实施例中，质量元件221的厚度为1μm～1000μm。在一些实施例中，质量元 件221的厚度为1μm～500μm。在一些实施例中，质量元件221的厚度为1μm～200μm。在一些实施例中，质量元件221的厚度为1μm～50μm。
在一些实施例中，质量元件221的厚度对振动传感器200的频响曲线的谐振峰和灵敏度有较大影响。同等面积下质量元件221越厚，其总质量越大，振动传感器200的谐振峰前移(也可以理解为谐振频率减小)，灵敏度上升。在一些实施例中，质量元件221的面积在一定范围内。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～100mm
2。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～50mm
2。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～10mm
2。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～6mm
2。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～3mm
2。在一些实施例中，质量元件221的面积为0.1mm
2～1mm
2。
在一些实施例中，质量元件221中可以含有高分子材料。在一些实施例中，高分子材料可以包括弹性高分子材料，弹性高分子材料的弹性特质可以对外界冲击载荷进行吸收，进而有效减小弹性元件222与壳体230连接处的应力集中，以减少振动传感器200因外界冲击而损坏的可能性。在一些实施例中，质量元件221中高分子材料的质量可以超过85％。在一些实施例中，质量元件221中高分子材料的质量可以超过80％。在一些实施例中，质量元件221中高分子材料的质量可以超过75％。在一些实施例中，质量元件221中高分子材料的质量可以超过70％。在一些实施例中，质量元件221中高分子材料的质量可以超过60％。在一些实施例中，质量元件221和弹性元件222可以由同一种高分子材料制成。
在一些实施例中，可以通过调弹性元件222的力学参数(例如，杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率以及硬度shoreA)来调整弹性元件222的刚度，从而调节振动传感器200的谐振频率和灵敏度。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件222的杨氏模量参数，提高振动传感器200在目标频段范围(例如，人声频段范围)内的灵敏度。在一些实施例中，弹性元件222的杨氏模量越大，刚度就越大，振动传感器200的灵敏度就越高。在一些实施例中，弹性元件222的杨氏模量可以为1MPa～10GPa。在一些实施例中，弹性元件222的杨氏模量可以为100MPa～8GPa。在一些实施例中，弹性元件222的杨氏模量可以为1GPa～8GPa。在一些实施例中，弹性元件222的杨氏模量可以为2GPa～5GPa。需要注意的是，目标频段范围可以根据振动传感器200在不同的应用场景进行适应调整。例如，振动传感器200应用于拾取用户说话时的声音信号时，特定频段范围可以为人声频段范围。又例如，振动传感器200应用于外部环境的声音信号时，特定频段范围可以为20Hz-10000Hz。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件222的拉伸强度，提高振动传感器200在目标频段范围(例如，人声频段范围)内的灵敏度。其中，弹性元件222的拉伸强度可以是弹性元件222在出现缩颈现象(即产生集中变形)时所能承受的最大拉应力。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度越大，振动传感器200在特定频段范围(例如，人声频段范围)内的灵敏度就越高。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度可以为0.5MPa～100MPa。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度可以为5MPa～90MPa。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度可以为10MPa～80MPa。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度可以为20MPa～70MPa。在一些实施例中，弹性元件222的拉伸强度可以为30MPa～60Mpa。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件222的断裂伸长率，提高振动传感器200在目标频段范围(例如，人声频段范围)内的灵敏度。其中，弹性元件222的断裂伸长率是指弹性元件222的材料受外力作用至拉断时，拉伸前后的伸长长度与拉伸前长度的比值。在一些实施例中，弹性元件222的断裂伸长率越大，振动传感器200在目标频段范围(例如，人声频段范围)的灵敏度就越高，稳定性也越好。在一些实施例中，弹性元件222的断裂伸长率可以为10％～600％。在一些实施例中，弹性元件222的断裂伸长率可以为20％～500％。在一些实施例中，弹性元件222的断裂伸长率可以为50％～400％。在一些实施例中，弹性元件222的断裂伸长率可以为80％～200％。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件222的硬度，提高振动传感器200在目标频段范围(例如，人声频段范围)内的灵敏度。其中，弹性元件222的硬度可以是指弹性元件222的邵氏硬度(即硬度Shore A)。在一些实施例中，弹性元件222的硬度越小，振动传感器200的灵敏度就越高。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于200。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于150。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于100。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于60。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于30。在一些实施例中，弹性元件222的硬度Shore A小于10。
在一些实施例中，质量元件221和弹性元件222的材质可以相同。在一些实施例中，质量 元件221和弹性元件222的材质可以部分相同。在一些实施例中，质量元件221和弹性元件222的材质可以不同。
在一些实施例中，参见图2，缓冲件240可以设置于质量元件221和弹性元件222之间。在一些实施例中，缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与弹性元件222和质量元件221连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在弹性元件222上。
在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，柔性胶片层可以包括但不限于凝胶类、有机硅胶、丙烯酸类、聚氨酯类、橡胶类、环氧类、热熔类、光固化类等中的一种或多种。
在一些实施例中，缓冲连接层也可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和弹性元件222之间。在一些实施例中，弹性连接片241的材质可以包括高分子材料、胶类材料等中的一种或多种。在一些实施例中，高分子材料可以包括但不限于聚酰亚胺(PI)、派瑞林(Parylene)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、水凝胶等中的一种或多种。胶类材料可以包括但不限于凝胶类、有机硅胶、丙烯酸类、聚氨酯类、橡胶类、环氧类、热熔类、光固化类等中的一种或多种。在一些实施例中，胶层242的材质可以采用液体胶材料(如，胶水)，以提高缓冲件240与质量元件221和弹性元件222之间的连接力，防止振动组件220振动过程中质量元件221脱离弹性元件222。
在一些实施例中，为了降低弹性元件222的塑性以及减少胶体(如胶层242)流动和变形对振动传感器200性能的影响，可以将缓冲连接层的杨氏模量控制在合适的范围内。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在0.008MPa～150MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在0.01MPa～100MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在0.05MPa～90MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在0.1MPa～80MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在1MPa～60MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在5MPa～50MPa。在一些实施例中，缓冲连接层的杨氏模量可以在10MPa～40MPa。
在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以影响振动组件220的性能。在一些实施例中，若缓冲连接层的厚度较薄，则会减弱降低质量元件221对弹性元件222的冲击力的功能。若缓冲连接层的厚度较厚，则会降低振动组件220的灵敏度。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以小于质量元件221沿振动组件220的振动方向的厚度。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为6～1000um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为20～800um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为50～500um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为80～300um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为90～200um。
在一些实施例中，缓冲连接层沿质量元件221的振动方向的投影面积可以等于质量元件221沿质量元件221的振动方向的投影面积，此时缓冲连接层可以全部覆盖质量元件221。在一些实施例中，缓冲连接层沿质量元件221的振动方向的投影面积可以大于质量元件221沿质量元件221的振动方向的投影面积，此时缓冲连接层可以超出质量元件221所在区域。在一些实施例中，缓冲连接层沿质量元件221的振动方向的投影面积超出质量元件221的部分可以小于或等于质量元件221沿质量元件221的振动方向的投影面积。在一些实施例中，缓冲连接层沿质量元件221的振动方向的投影面积可以小于质量元件221沿质量元件221的振动方向的投影面积，此时缓冲连接层不能完全覆盖质量元件221，或者缓冲连接层在质量元件221与弹性元件222之间断续设置。
在一些实施例中，缓冲连接层设置于质量元件221和弹性元件222之间，质量元件221振动时产生的冲击力通过缓冲件240作用于弹性元件222，使得缓冲件240可以分流质量元件221振动时对弹性元件222的冲击力，从而避免弹性元件222因受到较大的冲击力而进入疲劳状态或者损坏，进而提高振动传感器200的可靠性。
在一些实施例中，参见图3，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A，缓冲胶层240A可以设置于弹性元件222上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域。也可以理解为，缓冲胶层240A设置于弹性元件222上未被质量元件221覆盖到的区域。在一些实施例中，缓冲件240可以设置于弹性元件222上垂直其振动方向的任一表面。
在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221可以位于弹性元件222的同一侧。具体地，质量元件221和缓冲胶层240A均设置于弹性元件222沿质量元件221振动方向的同一侧，此 时，缓冲胶层240A在弹性元件222上沿质量元件221的周侧环绕质量元件221设置。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221也可以位于弹性元件222相对的一侧。具体地，质量元件221位于弹性元件222沿质量元件221振动方向的一侧，缓冲胶层240A位于弹性元件222沿质量元件221振动方向的另一侧，缓冲胶层240A与质量元件221呈相对设置，此时，缓冲胶层240A在弹性元件222的一侧沿质量元件221的投影区域的周侧环绕该投影区域设置。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221位于弹性元件222相对的一侧时，缓冲胶层240A也可以覆盖其所在的弹性元件222的一侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以位于弹性元件222的两侧，具体而言，在弹性元件222的两侧，对于质量元件221沿振动方向的投影区域未覆盖到的区域分别设置缓冲胶层240A。这种设置方式下，可以更加有效的降低弹性元件222的塑性，分散质量元件221对弹性元件222的冲击力。在一些实施例中，当质量元件221的质量较大时，可以采用在弹性元件222的两侧设置缓冲胶层240A的设置方式。
在一些实施例中，缓冲胶层240A可以粘接于弹性元件222的表面。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以以点涂的方式设置在弹性元件222上。缓冲胶层240A以点涂的方式设置在弹性元件222上，可以使得缓冲胶层240A致密均匀，且缓冲胶层240A不易从弹性元件222上脱落。
在一些实施例中，缓冲胶层240A可以是单层结构或者多层复合结构。在一些实施例中，缓冲胶层240A可以采用单一材质，也可以采用不同材质复合而成。关于缓冲胶层240A的结构、材质等可以根据振动传感器200的需求(如灵敏度)进行设置，在此不做进一步限定。
在一些实施例中，为了降低弹性元件222的塑性以及减少胶体(如缓冲胶层240A)流动和变形对振动传感器200性能的影响，可以将缓冲胶层240A的杨氏模量控制在合适的范围内。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在0.008MPa～150MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在0.01MPa～100MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在0.05MPa～90MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在0.1MPa～80MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在1MPa～60MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在5MPa～50MPa。在一些实施例中，缓冲胶层240A的杨氏模量可以在10MPa～40MPa。
在一些实施例中，缓冲胶层240A的沿振动组件220的振动方向的厚度可以影响振动传感器200(振动组件220)的性能(如灵敏度)。在一些实施例中，若缓冲胶层240A的厚度较薄，则会减弱降低质量元件221对弹性元件222的冲击力的功能。若缓冲胶层240A的厚度较厚，则会降低振动组件220的灵敏度。在一些实施例中，缓冲胶层240A可以为0.1～1000um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为1～800um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为10～500um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为50～300um。在一些实施例中，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的厚度可以为90～200um。
在一些实施例中，通过在弹性元件222上设置缓冲胶层240A，一方面，可以有助于分散质量元件221对弹性元件222的冲击力，提高弹性元件222抵抗质量元件221对其冲击的性能，从而避免弹性元件222因受到质量元件221较大的冲击而造成损伤，进而延长弹性元件222的使用寿命。另一方面，通过在弹性元件222上设置缓冲胶层240A，可以降低弹性元件222的塑性，使弹性元件222的谐振频率提高，从而有助于降低振动传感器200的噪音，改善振动传感器200的高频特性。
在一些实施例中，参见图4A，缓冲件240可以包括第一扩展臂243，第一扩展臂243可以设置于弹性元件222的设有质量元件221的表面。在一些实施例中，第一扩展臂243的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与壳体230连接。第一扩展臂243自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。
在一些实施例中，第一扩展臂243可以通过胶合连接的方式粘接在弹性元件222的表面。在一些实施例中，第一扩展臂243的材质可以是金属材料、塑料材料等。示例性金属材料可以包括但不限于不锈钢、铜等。示例性塑料材料可以包括但不限于涤纶树脂(Polyethylene terephthalate，PET)、聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide，PPS)等。在一些实施例中，第一扩展臂243可以是与质量元件221一体成型的一体结构。在一些实施例中，第一扩展臂243也可以是与质量元件221独立的单个结构，依靠装配关系(如卡扣连接、螺钉连接、胶合连接等)组装在一起。
在一些实施例中，第一扩展臂243自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置时，螺旋状的第一扩展臂243可以自质量元件221起，向弹性元件222的周侧扩展延伸设置。以弹性元件222为长方形结构作为示例，弹性元件222具有沿其周向依次设置的第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边。第一侧边与第三侧边相对设置，第二侧边与第四侧边 相对设置。图4C是根据本申请的一些实施例所示的示例性第一扩展臂结构的俯视图。参见图4C，螺旋形状的第一扩展臂243可以包括第一引出段243-1、第一过渡段243-2和第一延伸段243-3，其中，第一引出段243-1设于质量元件221的靠近第一侧边的一侧，第一引出段243-1的一端与质量元件221连接，第一引出段243-1的另一端沿第一侧边的长度方向朝向第二侧边延伸设置；第一过渡段243-2的一端与第一引出段243-1的朝向第二侧边延伸设置的一端连接，第一过渡段243-2的另一端沿第二侧边的长度方向朝向第三侧边延伸设置；第一延伸段243-3的一端与第一过渡段243-2的朝向第三侧边延伸设置的一端连接，第一延伸段243-3的另一端沿第三侧边的长度方向朝向第四侧边延伸设置。在一些实施例中，第一扩展臂243的终点可以延伸至弹性元件222的边缘，并与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件(图4A未示出)连接。这种设置方式下，可以增大第一扩展臂243的长度，保证第一扩展臂243对质量元件221作用于弹性元件222的冲击力的分散作用。而且，第一扩展臂243的第一引出段243-1、第一过渡段243-2和第一延伸段243-3分别沿弹性元件222的第一侧边、第二侧边和第三侧边的长度方向布局，还可以使得质量元件221作用于弹性元件222的冲击沿弹性元件222的周向分散的更加均匀，从而进一步避免弹性元件222的损坏。
在一些实施例中，第一扩展臂243的螺旋形状可以与弹性元件222的周侧沿振动组件220的振动方向的投影形状相对应。在一些实施例中，弹性元件222的周侧沿振动组件220的振动方向的投影形状为四边形，则第一扩展臂243可以为四边形螺旋线。在一些实施例中，弹性元件222的周侧沿振动组件220的振动方向的投影形状为圆形，则第一扩展臂243的圆形螺旋线。在一些实施例中，弹性元件222的周侧沿振动组件220的振动方向的投影形状为五边形，则第一扩展臂243的五边形螺旋线。在一些实施例中，弹性元件222的周侧沿振动组件220的振动方向的投影形状为六边形，则第一扩展臂243的六边形螺旋线。在一些实施例中，为了使第一扩展臂243可以有效的分散质量元件221作用于弹性元件222的冲击力，可以设置第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数在合适的范围内。所述螺旋圈数可以利用第一扩展臂243的起始点(如，第一引出段243-1与质量元件221连接的一端的端点)与第一扩展臂243的第一延伸段243-3的终点(如，第一延伸段243-3的朝向第四侧边延伸设置的一端的端点)计算得到。在一些实施例中，螺旋形状的螺旋圈数为1可以是第一扩展臂243的起始点与终点之间的连线转过的角度为270°时的螺旋形状。可以理解的是，若第一扩展臂243为四边形，当第一扩展臂243的起始点和终点均在第一引出段243-1上时，第一扩展臂243的起始点与终点之间的连线转过的角度为0，此时可以认为螺旋形状的螺旋圈数为0(即第一扩展臂243还未形成螺旋形状)；当第一扩展臂243的起始点在第一引出段243-1上，终点在第一过渡段243-2(或第一延伸段243-3)时，第一扩展臂243的起始点与终点之间的连线转过的角度大于0，此时可以认为螺旋形状的螺旋圈数大于0(即第一扩展臂243形成螺旋形状)。在一些实施例中，螺旋形状的螺旋圈数可以由第一扩展臂243的起始点与终点之间的连线转过的角度与270°的比值确定。
在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.01。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.1。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.2。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.25。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.33。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.4。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.66。
在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.66。在一些实施例中，第一扩展臂243包括第一引出段243-1、第一过渡段243-2和第一延伸段243-3时，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.33。
在一些实施例中，第一扩展臂243还可以包括第一增强段243-4，第一增强段243-4的一端与第一延伸段243-3的朝向第四侧边延伸设置的一端连接，第一增强段243-4的另一端沿第四侧边的长度方向朝向第一侧边延伸设置。在一些实施例中，第一增强段243-4沿第四侧边的长度方向朝向第一侧边延伸的一端可以延伸至弹性元件222的边缘，并与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件(图4A未示出)连接。在一些实施例中，通过在第一延伸段243-3之后增加第一增强段243-4，不仅可以使第一扩展臂243的长度得以增加，使质量元件221作用于弹性元件222的冲击进一步得以分散；还可以使第一扩展臂243的第一引出段243-1、第一过渡段243-2、第一延伸段243-3和第一增强段243-4分别对应弹性元件222的第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边设置，呈围设质量元件221的结构形式。一方面，可以使质量元件221作用于弹性元件222的冲击沿弹性元件222的周向分散的更加均匀，另一方面，还可以使质量元件221在周向上获得四个方位的支撑， 平衡性得以改善，振动更加稳定。在一些实施例中，第一扩展臂243包括第一引出段243-1、第一过渡段243-2、第一延伸段243-3和第一增强段243-4时，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以大于0.66。
在一些实施例中，第一扩展臂243在垂直于振动组件220的振动方向的平面上的宽度可以影响振动组件220的阻尼。具体地，第一扩展臂243的宽度较小时，第一扩展臂243对弹性元件222的阻尼较弱，振动组件220的阻尼较小，振动组件220的灵敏度较高；第一扩展臂243的宽度较大时，第一扩展臂243对弹性元件222的阻尼较强，振动组件220的阻尼较大，振动组件220的灵敏度较低。基于此，在一些实施例中，第一扩展臂243的宽度可以为0.03mm～2mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的宽度可以为0.06mm～1.8mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的宽度可以为0.1mm～1.5mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的宽度可以为0.15mm～1mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的宽度可以为0.2mm～0.8mm。
在一些实施例中，第一扩展臂243沿振动组件220的振动方向的厚度可以影响振动组件220的阻尼。具体地，第一扩展臂243的厚度较小时，第一扩展臂243对弹性元件222的阻尼较弱，振动组件220的阻尼较小，振动组件220的灵敏度较高；第一扩展臂243的厚度较大时，第一扩展臂243对弹性元件222的阻尼较强，振动组件220的阻尼较大，振动组件220的灵敏度较低。基于此，在一些实施例中，第一扩展臂243的厚度可以为0.03mm～0.5mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的厚度可以为0.05mm～0.45mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的厚度可以为0.1mm～0.4mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的厚度可以为0.15mm～0.35mm。在一些实施例中，第一扩展臂243的厚度可以为0.2mm～0.3mm。
在一些实施例中，参见图4A，缓冲件240可以包括第二扩展臂244，第二扩展臂244可以设置于弹性元件222的设有质量元件221的表面。在一些实施例中，第二扩展臂244的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与壳体230连接。第二扩展臂244自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接位置与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接位置不同。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接点与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接点可以位于质量元件221的不同侧边。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接点与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接点可以位于质量元件221的相对侧边。在一些实施例中，第二扩展臂244的终点可以延伸至弹性元件222的边缘，并与壳体230或支撑元件(图4A未示出)连接。关于第二扩展臂244的结构形状和设置方式等与第一扩展臂243大致相同，具体可以参考第一扩展臂243的描述。
在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数与第二扩展臂244所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以相等。例如，第一扩展臂243和第二扩展臂244沿质量元件221垂直于振动方向的两侧呈对称分布。在一些实施例中，第一扩展臂243所呈现的螺旋形状的螺旋圈数与第二扩展臂244所呈现的螺旋形状的螺旋圈数可以不相等。
在一些实施例中，第二扩展臂244沿振动组件220的振动方向的厚度与第一扩展臂243沿振动组件220的振动方向的厚度可以相同。在一些实施例中，第二扩展臂244在垂直于振动组件220的振动方向的平面上的宽度与第一扩展臂243在垂直于振动组件220的振动方向的平面上的宽度可以相同。关于第二扩展臂244沿振动组件220的振动方向的厚度以及在垂直于振动组件220的振动方向的平面上的宽度的描述可以参见第一扩展臂243的相关内容。
在一些实施例中，图4A这种设置方式下，弹性元件222的设有质量元件221的表面设置有一端与质量元件221连接的缓冲件240(例如，第一扩展臂243、第二扩展臂244)，缓冲件240与质量元件221共同为振动组件220提供质量。并且，由于第一扩展臂243和/或第二扩展臂244自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置，可以增大第一扩展臂243和/或第二扩展臂244的长度，使得质量元件221发生振动时，第一扩展臂243和/或第二扩展臂244可以使质量元件221对弹性元件222的冲击向质量元件221的四周分散开来，从而避免质量元件221对弹性元件222造成过于集中的冲击，提高振动传感器200的可靠性。
在一些实施例中，参见图4B，缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件221的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件(图4B未示出)连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件221连接。振动组件220振动过程中，悬臂梁240B在质量元件221的作用下可以进行振动。在一些实施例中，悬臂梁240B与弹性元件222之间具有间隙，使得悬臂梁240B与弹性元件222的振动互不干扰，避免影响弹性元件222的力学性能。
在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以小于质量元件221沿振动组件220的振动方向的厚度。在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以为0.01mm～0.5mm。在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以为0.05mm～0.45mm。在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以为0.1mm～0.4mm。在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以为0.15mm～0.35mm。在一些实施例中，悬臂梁240B沿振动组件220的振动方向的厚度可以为0.2mm～0.3mm。
在一些实施例中，在质量元件221振动时，弹性元件222和悬臂梁240B共同承受质量元件221振动过程中产生的冲击力，能够有效的减少质量元件221的振动对弹性元件222造成的冲击，避免弹性元件222损坏，提高振动传感器200的可靠性。
图5是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图6是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图7A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图7B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图5-图7B所示的振动传感器500的结构分别与图2-图4B所示振动传感器200的结构大致相同，区别之处在于弹性元件的不同。在一些实施例中，参见图5-图7B，弹性元件522为多层复合弹性元件，其包括第一弹性元件5221和第二弹性元件5222。在一些实施例中，第一弹性元件5221和第二弹性元件5222可以采用相同或不同材料制成。在一些实施例中，第一弹性元件5221和第二弹性元件5222的刚度不同，例如，第一弹性元件5221的刚度可以大于或小于第二弹性元件5222的刚度。在本实施例中，以第一弹性元件5221的刚度大于第二弹性元件5222的刚度为例，第二弹性元件5222可以为振动组件220提供所需的阻尼，而第一弹性元件5221刚度较高，则可以保证弹性元件522具有较高的强度，从而保证振动组件220甚至整个振动传感器500的可靠性。
需要注意的是，图5-图7B以及相关描述中关于弹性元件522中包括的弹性元件的数量仅用于示例性描述，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。在一些实施例中，本实施例中的弹性元件的数量也可以是两个以上，例如弹性元件的数量可以为三层、四层、五层或者更多。仅作为示例性说明，弹性元件可以包括由上至下依次连接的第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件，其中第一弹性元件的材料、力学参数、尺寸可以和第三弹性元件的材料、力学参数、尺寸相同，第二弹性元件的材料、力学参数、尺寸可以和第一弹性元件或第三弹性元件的材料、力学参数、尺寸不同。例如，第一弹性元件或第三弹性元件的刚度大于第二弹性元件的刚度。在一些实施例中，可以通过调整第一弹性元件、第二弹性元件和/或第三弹性元件的材料、力学参数、尺寸等调节弹性元件的力学参数，从而保证振动传感器500的稳定性。
通过将弹性元件522设置为多层弹性元件，便于实现弹性元件522的刚度调节，例如，可以通过增加或减少弹性元件(例如，第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222)的数量，来实现对振动组件220的刚度和阻尼调节，从而可以使得振动传感器500在所需频段(例如，目标频段附近)内产生新的谐振峰，提高振动传感器500在特定频段范围的灵敏度。在一些实施例中，多层复合弹性元件中的相邻两个弹性元件(例如，第一弹性元件5221和第二弹性元件5222)可以通过胶接的方式以形成弹性元件522。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522中的至少一层弹性元件(第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222)的力学参数(例如，材料、杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率以及硬度shore A)来调整弹性元件522的刚度，以使振动传感器500获得较为理想的频率响应，从而能够调节振动传感器500的谐振频率和灵敏度。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522中的至少一层弹性元件的拉伸强度，使得弹性元件522的整体拉伸强度在一定范围内，来提高振动组件220在所需频段范围内的灵敏度，进而提高振动传感器500的灵敏度。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522的第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222的材料、厚度或尺寸，使得弹性元件522整体的拉伸强度为0.5MPa～100MPa。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522的第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222的材料或尺寸，使得弹性元件522整体的拉伸强度为5MPa～90MPa。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522的第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222的材料或尺寸，使得弹性元件522整体的拉伸强度为10MPa～80MPa。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522的第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222的材料或尺寸，使得弹性元件522整体的拉伸强度为20MPa～70MPa。在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522的第一弹性元件5221和/或第二弹性元件5222的材料、厚度或尺寸，使得弹性元件522整体的拉伸强度为30MPa～60Mpa。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522中的至少一层弹性元件的断裂伸长率，使得弹性元件522的整体断裂伸长率在一定范围内，来提高振动传感器500在所需频段范围内的灵敏度。在一些实施例中，弹性元件522中的至少一层弹性元件的断裂伸长率越大，振动传感器500的灵敏度就越高，稳定性也越好。在一些实施例中，弹性元件522整体的断裂伸长率可以为10％～600％。在一些实施例中，弹性元件522整体的断裂伸长率可以为20％～500％。在一些实施例中，弹性元件522整体的断裂伸长率可以为50％～400％。在一些实施例中，弹性元件522整体的断裂伸长率可以为80％～200％。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件522中的至少一层弹性元件的硬度，使得弹性元件522的整体硬度在一定范围内，来提高振动传感器500在所需频段范围内的灵敏度。在一些实施例中，弹性元件522中的至少一层弹性元件的硬度越小，振动传感器500的灵敏度就越高。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于200。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于150。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于100。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于60。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于30。在一些实施例中，弹性元件522的整体硬度Shore A小于10。
在一些实施例中，也可以通过调整质量元件221的力学参数(例如，材料、尺寸、形状等)来调节振动传感器500的灵敏度。关于如何调整质量元件221的力学参数来实现对振动传感器500的灵敏度调节可以参考图2中关于调整质量元件221的力学参数来实现对振动传感器200的灵敏度调节的相关描述。
在一些实施例中，在弹性元件的参数(例如，杨氏模量、拉伸强度、硬度、断裂伸长率等)以及质量元件的体积或质量一定时，通过提高弹性元件的弹性形变的效率可以增大振动传感器的电信号，从而提高振动传感器的声电转换效果。在一些实施例中，可以减小质量元件与弹性元件接触的面积来提高弹性元件的弹性形变的效率，进而增大传感装置输出的电信号，具体参见图8-图9，及其相关描述。
在一些实施例中，参见图5-图7B，通过在振动传感器500中设置缓冲件240，缓冲件240与振动组件220连接，在振动组件220振动过程中，缓冲件240和弹性元件522共同承受质量元件221振动所产生的冲击力，即缓冲件240分散质量元件221对弹性元件522的冲击力，提高弹性元件522抵抗质量元件221对其冲击的性能，从而避免弹性元件522因受到质量元件221较大的冲击而造成损伤，延长弹性元件522的使用寿命，提高振动传感器500的可靠性。
在一些实施例中，参见图5，缓冲件240的结构和设置方式与图2类似。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与第二弹性元件5222和质量元件221连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在第二弹性元件5222上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，第二弹性元件5222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和第二弹性元件5222之间。
在一些实施例中，参见图6，缓冲件240的结构和设置方式与图3类似。在一些实施例中，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A，缓冲胶层240A设置于弹性元件522上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221可以设置于弹性元件522的同一侧。例如，缓冲胶层240A和质量元件221设置于第二弹性元件5222的下表面，缓冲胶层240A沿质量元件221的周侧环绕质量元件221设置。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221也可以位于弹性元件522相对的一侧。例如，质量元件221位于第二弹性元件5222的下表面，缓冲胶层240A位于第一弹性元件5221的上表面，缓冲胶层240A与质量元件221呈相对设置，此时，缓冲胶层240A在第一弹性元件5221的上表面沿质量元件221沿振动方向的投影区域的周侧环绕该投影区域设置，或者缓冲胶层240A全部覆盖第一弹性元件5221的上表面。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以同时设置于弹性元件522的两侧，具体而言，在弹性元件522的两侧，即第一弹性元件5221的上表面和第二弹性元件5222的下表面，对于质量元件221沿振动方向的投影区域未覆盖到的区域分别设置缓冲胶层240A。
在一些实施例中，参见图7A，缓冲件240的结构和设置方式与图4A类似。缓冲件240可以包括第一扩展臂243和第二扩展臂244，第一扩展臂243和第二扩展臂244均设置于弹性元件522的设有质量元件221的表面。在一些实施例中，第一扩展臂243的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与壳体230或支撑元件连接，第一扩展臂243自质量元件221向弹性元件522的边缘沿弹性元件522的周向呈螺旋形状设置。第二扩展臂244的一端与质量元件 221连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，第二扩展臂244自质量元件221向弹性元件522的边缘沿弹性元件522的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接位置与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接位置不同。
在一些实施例中，参见图7B，缓冲件240的结构和设置方式与图4B类似。缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件221的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件221连接。振动组件220振动过程中，悬臂梁240B在质量元件221的作用下可以进行振动。在一些实施例中，悬臂梁240B与第二弹性元件5222之间具有间隙，使得悬臂梁240B与第二弹性元件5222的振动互不干扰，避免影响弹性元件522的力学性能。
图8是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图9是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图8-图9所示的振动传感器800的结构与图2-图4B所示振动传感器200的结构大致相同，区别之处在于质量元件的不同。在一些实施例中，参见图8-图9，质量元件821可以为椭圆球体，其与弹性元件222的接触面积小于其在弹性元件222的投影面积，这样可以保证质量元件821在同等体积或质量下，质量元件821与弹性元件具有较小的接触面积，当振动传感器800的壳体230振动带动质量元件821振动时，弹性元件222与质量元件821的接触区域的可以近似视为不发生变形，通过减小弹性元件222与质量元件821的接触区域可以增大弹性元件222不与质量元件821接触的区域面积，从而增大弹性元件222在振动过程发生变形的区域面积(也就是弹性元件222不与质量元件821接触的区域面积)，从而可以增大第一声学腔250内被压缩的空气量，使得声学换能器210可以输出更大的电信号，进而提高振动传感器800的声电转换效果。
在一些实施例中，质量元件821还可以为梯形体，其中，梯形体的面积较小的一面与弹性元件222连接，这样也能实现质量元件821与弹性元件接触的面积小于质量元件821在弹性元件222的投影面积。在一些实施例中，质量元件821还可以是拱形结构，当质量元件821为拱形结构时，拱形结构的两个拱脚与弹性元件822的上表面或下表面连接，其中两个拱脚与弹性元件222的接触面积小于拱腰在弹性元件222上的投影面积，即拱形结构的质量元件821与弹性元件222的接触面积小于其在弹性元件222上的投影面积。需要说明的是，在本实施例中，任何能够满足质量元件821与弹性元件接触的面积小于质量元件821在弹性元件222的投影面积的规则或不规则形状或结构，均属于本说明书实施例变化范围内，本说明书不再一一列举。
在一些实施例中，质量元件821可以为实心结构体。例如，质量元件821可以为实心圆柱体、实心长方体、实心椭圆球体、实心三角形体等规则或不规则的结构体。在一些实施例中，为了保证质量元件821在质量不变时，减小质量元件821与弹性元件222的接触面积，提高振动传感器800在特定频段范围的灵敏度，质量元件821还可以为局部掏空的结构体。例如，质量元件821为环形柱体、矩形筒状的结构体等。
在一些实施例中，质量元件821可以包括多个相互分离的子质量块，且多个子质量元件位于弹性元件222的不同区域。在一些实施例中，质量元件可以包括两个或以上相互分离的子质量元件，例如，3个、4个、5个等。在一些实施例中，多个相互分离的子质量元件的质量、尺寸、形状、材料等可以相同或不同。在一些实施例中，多个相互分离的子质量元件可以在弹性元件222上等间距分布、不等间距分布、对称分布或非对称分布。在一些实施例中，多个相互分离的子质量元件可以设置在弹性元件222的上表面和/或下表面上。通过在弹性元件222的中部区域设置多个相互分离的子质量元件，不仅可以增加弹性元件222在壳体230带动振动下的变形区域的面积，提高弹性元件222的变形效率，以提高振动传感器800的灵敏度，而且还可以提高振动组件220以及振动传感器800的可靠性。在一些实施例中，还可以通过调整多个质量元件的质量、尺寸、形状、材料等参数，使得多个子质量元件具有不同的频率响应，从而进一步提高振动传感器800在不同频段范围内的灵敏度。
在一些实施例中，参见图8-9，通过在振动传感器800中设置缓冲件240，缓冲件240与振动组件220连接，在振动组件220振动过程中，缓冲件240和弹性元件222共同承受质量元件821振动所产生的冲击力，即缓冲件240分散质量元件821对弹性元件222的冲击力，提高弹性元件222抵抗质量元件821对其冲击的性能，从而避免弹性元件222因受到质量元件821较大的冲击而造成损伤，延长弹性元件222的使用寿命，提高振动传感器800的可靠性。
在一些实施例中，参见图8，缓冲件240的结构和设置方式与图2类似。缓冲件240可以 包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与弹性元件222和质量元件821连接，质量元件821通过缓冲连接层固定在弹性元件222上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件821直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件2821和弹性元件222之间。在一些实施例中，由于在未设置缓冲件240时，质量元件821与弹性元件222接触的面积小于质量元件821在弹性元件222的投影面积，因此，在设置缓冲件240时，缓冲件240与弹性元件222的接触面积和缓冲件240与质量元件821的接触面积可以不同。在一些实施例中，缓冲件240与弹性元件222的接触面积可以大于缓冲件240与质量元件821的接触面积。
在一些实施例中，参见图9，缓冲件240的结构和设置方式与图3类似。在一些实施例中，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A，缓冲胶层240A可以设置于弹性元件222上对应于质量元件821与弹性元件222接触区域以外的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件821可以位于弹性元件222的同一侧。具体地，质量元件821和缓冲胶层240A设置于弹性元件222的同一侧，此时，缓冲胶层240A在弹性元件222上沿质量元件821与弹性元件222接触区域的周侧环绕该接触区域设置。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件821也可以位于弹性元件222相对的一侧。具体地，质量元件821位于弹性元件222的一侧，缓冲胶层240A位于弹性元件222的另一侧，缓冲胶层240A与质量元件821呈相对设置，此时，缓冲胶层240A在弹性元件222的一侧沿质量元件221与弹性元件222的接触区域在振动方向的投影区域的周侧环绕该投影区域设置，或者缓冲胶层240A设置于其所在的弹性元件222一侧的全部区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以位于弹性元件222的两侧，具体而言，在弹性元件222的两侧，对于质量元件821与弹性元件222的接触区域以及该接触区域沿振动方向的投影区域未覆盖到的区域分别设置缓冲胶层240A。
图10是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图11是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图12A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图12B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图13是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图14是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
在一些实施例中，参见图10-图12B，振动传感器1000可以包括声学换能器210和振动组件220。图10-图12B所示的振动传感器1000与图2所示的振动传感器200的区别之处在于，振动组件220沿振动组件220的振动方向设于声学换能器210的进声孔2111内或如图10-图12B所示的设于进声孔2111的外侧。振动组件220与声学换能器210的基板211之间形成第一声学腔250。
在一些实施例中，振动组件220可以包括弹性元件222和质量元件221。在一些实施例中，弹性元件222可以包括板状结构，板状结构与一个质量元件221连接。在一些实施例中，板状结构与质量元件221可以通过卡接、粘接或者一体成型等方式实现连接，在本说明书中不对其连接方式加以限定。在一些实施例中，弹性元件222可以设置为透气或不透气的，示例性的为了使其具备更好的拾音效果，在一些实施例中，弹性元件222可以是不透气的。
需要注意的是，图10中示出一个弹性元件或一个板状结构仅为了描述方便，但并不限制本申请的保护范围，在一些实施例中，质量元件可以包括多个。在一些实施例中，多个质量元件可以分别设于弹性元件222两侧。在一些实施例中，多个质量元件也可以设于弹性元件222的同一侧。
在一些实施例中，参见图13-图14，振动组件220包括弹性元件222以及设置在弹性元件222上的两个质量元件221。在一些实施例中，两个质量元件221的结构参数可以相同，也可以不同。在一些实施例中，两个质量元件221物理连接于弹性元件222上，两个质量元件221可以设置于弹性元件222在振动方向上的同一侧。在一些实施例中，两个质量元件221物理连接于弹性元件222上，两个质量元件221可以分别设置于弹性元件222在振动方向上的两侧。在一些实施例中，两个质量元件221在振动方向上可以具有相同截面形状，例如，皆为圆形。在一些实施例中，两个质量元件221在水平方向上(与振动方向垂直的方向)可以具有不同高度。由此，两个质量元件221可以使振动组件220在目标频段内具有多振动模态，从而使得振动传感器1000的频响曲线具有两个谐振峰，进而增加振动传感器1000高灵敏度的频率区间，使振动传感器1000在两个谐振频率附近的频率区间(即目标频段)的灵敏度得到提升，达到了拓宽频段带宽、提高灵敏度的效果。
在一些实施例中，通过弹性元件222及多个质量元件221的参数设置，可以在具有振动组件220的振动传感器1000的频率响应曲线上形成至少两个谐振峰，从而形成多个高灵敏度的频率区间以及更宽的频段。在一些实施例中，弹性元件222以及与弹性元件222物理连接的多个质量元 件221具有的多个谐振频率与弹性元件222和/或质量元件221的参数有关，参数包括弹性元件222的杨氏模量、声学换能器210与弹性元件222之间形成腔体的体积、质量元件221的半径、质量元件221的高度和质量元件221的密度中至少一个。
在一些实施例中，两个质量元件221的参数，如在振动方向上的高度可以满足预设比例，如在一些实施例中，两质量元件221的高度比可以是3∶2、2∶1、3∶4或3∶1等。
需要说明的是，弹性元件222上连接的质量元件的个数可以不限于两个，例如，可以是三个、四个或五个以上。在一些实施例中，多个质量元件221可以共线设置或不共线设置。以弹性元件222上质量元件221的数量为三个作为示例，三个质量元件221在弹性元件222上可以不共线设置。可以理解的是，当质量元件221包括三个时，三个质量元件中两两之间的连线不重合。在一些实施例中，三个质量元件221可以呈三角形分布，且质量元件221两两之间的距离相同。在一些实施例中，三个质量元件221可以使振动组件520在目标频段内至少两个频点附近的频率区间的灵敏度得到提升，达到了拓宽频段带宽、提高灵敏度的效果。再以弹性元件222上质量元件221的数量为四个作为示例，四个质量元件221可以按阵列(如环形阵列或矩形阵列)设置。在一些实施例中，四个质量元件221中至少两个质量元件221具有不同谐振峰。在一些实施例中，当质量元件221包括四个及以上时，任意两质量元件在弹性元件222上中心点的连线，不会重合为一条直线。
在一些实施例中，一个弹性元件222以及与弹性元件222物理连接的多个质量元件221对应一个或多个不同目标频段中的多个目标频段，使在对应的目标频段内振动传感器1000的灵敏度可以大于声学换能器210的灵敏度。在一些实施例中，一个弹性元件222以及与弹性元件222物理连接的多个质量元件221的多个谐振频率相同或不同。在一些实施例中，附加一组或多组质量元件221和弹性元件222后的振动传感器1000在目标频段内较声学换能器210的灵敏度可提升3dB～30dB。在一些实施例中，测量振动传感器100和声学换能器110灵敏度的方法可以是：在给定加速度(如1g，g为重力加速度)激励下，采集器件电学信号(如-30dBV)，则灵敏度为-30dBV/g。在一些实施例中，如声学换能器110为气导麦克风时，在测量灵敏度时，可以把前述激励源换成声压即可，即输入指定频段内的声压作为激励，测量采集器件的电学信号。需要说明的是，在一些实施例中，附加振动组件220后的振动传感器1000较声学换能器210的灵敏度还可以可提升30dB以上，如与弹性元件222物理连接的多个质量元件221具有相同谐振峰。
在一些实施例中，参见图10-图14，振动组件220可以进一步包括支撑元件223，支撑元件223用于支撑一组或多组弹性元件222和质量元件221。支撑元件223设置于声学换能器210的基板211和振动组件220之间，支撑元件233的上表面与基板211连接，支撑元件233的下表面与弹性元件222连接。支撑元件233、基板211和弹性元件222之间可以形成第一声学腔250。
在一些实施例中，支撑元件223可以由不透气的材料制成，不透气的支撑元件223可使空气中的振动信号在传递过程中，导致支撑元件223内声压变化(或空气振动)，使支撑元件223内部振动信号通过进声孔2111传递至声学换能器210内，在传递过程中不会穿过支撑元件223向外逸散，进而保证声压强度，提升传声效果。
在一些实施例中，在与弹性元件222和质量元件221连接的表面垂直的方向上(即振动方向)，质量元件221的投影区域与支撑元件223的投影区域不重叠。此种设置为了避免弹性元件222和质量元件221的振动受到支撑元件223的限制。在一些实施例中，弹性元件222在振动方向上的横截面的形状可以包括圆形、矩形、三角形或不规则图形等，在一些实施例中，弹性元件222的形状还可以根据支撑元件223形状进行设置，在本说明书中不做限制。在一些实施例中，为防止非平滑的曲线过度导致角点处应力过于集中，因此，本申请实施例选择弹性元件222为圆形。
在一些实施例中，参见图10，缓冲件240的结构和设置方式与图2类似。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与弹性元件222和质量元件221连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在弹性元件222上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和弹性元件222之间。
在一些实施例中，参见图13，当振动组件220包括多个质量元件221时，缓冲件240的缓冲连接层可以位于弹性元件222和每个质量元件221之间，每个质量元件221分别通过缓冲连接层固定在弹性元件222上。在一些实施例中，缓冲件240和弹性元件222共同承受多个质量元件221振动所产生的冲击力，即缓冲件240分散多个质量元件221对弹性元件222的冲击力，提高弹性元件222抵抗质量元件221对其冲击的性能，提高振动传感器1000的可靠性。
在一些实施例中，参见图11，缓冲件240的结构和设置方式与图3类似。在一些实施例中，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A，缓冲胶层240A可以设置于弹性元件222上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221可以位于弹性元件222的同一侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件221也可以位于弹性元件222相对的一侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以同时位于弹性元件222的两侧。
在一些实施例中，参见图14，当振动组件220包括多个质量元件221时，缓冲胶层240A可以设置于弹性元件222上对应于多个质量元件221中的每一个质量元件沿振动方向的投影区域以外的区域。关于缓冲胶层240A的设置方式的更多内容可以参见图3及其相关描述，在此不做赘述。
在一些实施例中，参见图12A，缓冲件240的结构和设置方式与图4A类似。缓冲件240可以包括第一扩展臂243，第一扩展臂243设置于弹性元件222的设有质量元件221的表面，第一扩展臂243和质量元件221均位于支撑元件223的内侧。在一些实施例中，第一扩展臂243的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与支撑元件223连接。第一扩展臂243自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，缓冲件240可以包括第二扩展臂244，第二扩展臂244设置于弹性元件222的设有质量元件221的表面，第二扩展臂244和质量元件221均位于支撑元件223的内侧。在一些实施例中，第二扩展臂244的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与支撑元件223连接。第二扩展臂244自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。
在一些实施例中，图12A这种设置方式下，弹性元件222的设有质量元件221的表面设置有一端与质量元件221连接的缓冲件240(例如，第一扩展臂243、第二扩展臂244)，缓冲件240与质量元件221共同为振动组件220提供质量；并且，由于第一扩展臂243和/或第二扩展臂244自质量元件221向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置，可以增大第一扩展臂243和/或第二扩展臂244的长度，使得质量元件221发生振动时，第一扩展臂243和/或第二扩展臂244可以使质量元件221对弹性元件222的冲击向质量元件221的四周分散开来，从而避免质量元件221对弹性元件造成过于集中的冲击，提高振动传感器1000的可靠性。
在一些实施例中，参见图12B，缓冲件240的结构和设置方式与图4B类似。缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件221的一侧，悬臂梁240B的一端与支撑元件223连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件221连接。振动组件220振动过程中，悬臂梁240B在质量元件221和支撑元件223的作用下可以进行振动。在一些实施例中，悬臂梁240B与弹性元件222之间具有间隙，使得悬臂梁240B与弹性元件222的振动互不干扰，避免影响弹性元件222的力学性能。
在一些实施例中，图12B这种设置方式下，将振动组件220的支撑元件223和质量元件221通过悬臂梁240B连接在一起，在质量元件221振动时，弹性元件222和悬臂梁240B共同承受质量元件221振动过程中产生的冲击力，能够有效的减少质量元件221的振动对弹性元件222造成的冲击，分散质量元件221对弹性元件222的冲击，避免弹性元件222损坏，提高振动传感器1000的可靠性。
在一些实施例中，参见图10，为了在较小的体积空间内设置多组振动结构，振动组件220还可以包括一个或多个悬臂梁结构224。一个或多个悬臂梁结构224设置于第一声学腔250内，悬臂梁结构224的一端与支撑元件223的一侧物理连接，另一端为自由端，悬臂梁结构224的自由端物理连接有一个或多个质量块。具体地，悬臂梁结构224与支撑元件223的物理连接方式可以包括焊接、卡接、粘接或者一体成型等连接方式，此处不对其连接方式加以限定。在一些实施例中，振动组件220还可以不包括支撑元件223，悬臂梁结构224可以沿进声孔2111的径向(即振动组件220的振动方向)截面设于进声孔2111内或设于进声孔2111的外侧，悬臂梁结构224不完全覆盖进声孔2111。
在一些实施例中，悬臂梁结构224的材料包括金属材料和无机非金属材料。金属材料可以包括但不限于铜、铝、锡等或其他合金。无机非金属材料可以包括但不限于硅、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅等中的至少一种。在一些实施例中，质量元件221可以设于悬臂梁结构224在振动方向上的任意一侧，在本实施例中，以质量元件221设于悬臂梁结构224振动方向远离声学换能器(图中未示出)的一侧进行说明。
在一些实施例中，悬臂梁结构224自由端垂直于振动方向的任一侧上设置有一个或多个质量元件221。各个质量元件221的尺寸可以部分相同或全部相同，或全部不同。在一些实施例中， 相邻质量元件221之间的距离可以相同，也可以不同。在一些实施例中，悬臂梁结构224上的质量元件221为多个时，多个质量元件221的结构参数可以相同、可以部分不同或均不相同。在实际使用时，多个质量元件221的结构参数可以根据振动模态进行设计。
在MEMS器件工艺中，在一些实施例中，悬臂梁结构224长度可以为500μm～1500μm；在一些实施例中，悬臂梁结构224厚度可以为0.5μm～5μm；在一些实施例中，质量元件221边长可以为50μm～1000μm；在一些实施例中，质量元件221高度可以为50μm～5000μm。在一些实施例中，悬臂梁结构224长度可以为700μm～1200μm，悬臂梁结构224厚度可以为0.8μm～2.5μm；质量元件221边长可以为200μm～600μm，质量元件221高度可以为200μm～1000μm。
在宏观器件中，悬臂梁结构224长度可以为1mm～20cm，悬臂梁结构224厚度可以为0.1mm～10mm；在一些实施例中，质量元件221边长可以为0.2mm～5cm，质量元件221高度可以为0.1mm～10mm。在一些实施例中，悬臂梁结构224长度可以为1.5mm～10mm，悬臂梁结构224厚度可以为0.2mm～5mm；质量元件221边长可以为0.3mm～5cm，质量元件221高度可以为0.5mm～5cm。
图15是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图16是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图17A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图17B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
在一些实施例中，参见图15-图17B，振动传感器1500可以包括声学换能器(图中未示出)、振动组件220和缓冲件240。在一些实施例中，振动组件220可以包括质量元件221和弹性元件1522，其中，弹性元件1522可以包括第一弹性元件15221和第二弹性元件15222。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222可以为膜状结构。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222可以在质量元件221振动方向上相对于质量元件221呈近似对称分布。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222可以与壳体230连接。例如，第一弹性元件15221可以位于质量元件221远离基板211的一侧，第一弹性元件15221的下表面可以和质量元件221的上表面连接，第一弹性元件15221的周侧和壳体230的内壁连接。第二弹性元件15222可以位于质量元件221靠近基板211的一侧，第二弹性元件15222的上表面和质量元件221的下表面连接，第二弹性元件15222的周侧可以和壳体230的内壁连接。需要说明的是，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的膜状结构可以为矩形、圆形等规则和/或不规则结构，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的形状可以根据壳体230的截面形状进行适应性调整。
在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222在质量元件221振动方向上相对于质量元件221呈对称设置，可以使得质量元件221的重心与弹性元件1522的形心近似重合，并且第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的尺寸、形状、材质、或厚度可以相同，进而使得振动组件220在响应与壳体230的振动而产生振动时，可以降低质量元件221在垂直于质量元件221的振动方向上的振动，从而降低振动组件220对垂直于质量元件221的振动方向上壳体230振动的响应灵敏度，进而提高振动传感器1500的方向选择性。
在一些实施例中，可以通过调整弹性元件1522的厚度、弹性系数、质量元件221的质量、尺寸等改变(例如，提高)振动组件220对沿质量元件221振动方向上壳体230振动的响应灵敏度。
在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在沿质量元件221振动方向上的距离可以不大于质量元件221厚度的1/3。在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在沿质量元件221振动方向上的距离可以不大于质量元件221厚度的1/2。在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在沿质量元件221振动方向上的距离可以不大于质量元件221厚度的1/4。
在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在垂直于质量元件221的振动方向上的距离不大于质量元件221边长或半径的1/3。在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在垂直于质量元件221的振动方向上的距离不大于质量元件221边长或半径的1/2。在一些实施例中，至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心在垂直于质量元件221的振动方向上的距离不大于质量元件221边长或半径的1/4。
在一些实施例中，当至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心重合或者近似重合时，可以使得振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率向高频偏移，而不改变振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率。在一些实施例中，当至少一个弹性元件1522的形心与质量元件221的重心重合或者近似重合时，振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率可以保持基本不变，例如，振动组件220在质量元件221的振动方向 上振动的谐振频率可以为人耳感知相对较强的频率范围(例如，20Hz-2000Hz、2000Hz-3000Hz等)内的频率。振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率可以向高频偏移而位于人耳感知相对较弱的频率范围(例如，5000Hz-9000Hz、10kHz-14kHz等)内的频率。基于振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率向高频偏移，振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率保持基本不变，可以使得振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率与振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率的比值大于或等于2。在一些实施例中，振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率与振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率的比值也可以大于或等于其他数值。例如，振动组件220在垂直于质量元件221的振动方向上振动的谐振频率与振动组件220在质量元件221的振动方向上振动的谐振频率的比值也可以大于或等于1.5。
在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222为膜状结构时，质量元件221的上表面或下表面的尺寸小于第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的尺寸，质量元件221的侧表面和壳体230的内壁形成间距相等的环形或矩形。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为0.1um～500um。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为0.05um～200um。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为300um～800um。在一些实施例中，每个弹性元件(例如，第一弹性元件15221或第二弹性元件15222)与质量元件221的厚度比可以为2～100。在一些实施例中，每个弹性元件与质量元件221的厚度比可以为10～50。在一些实施例中，每个弹性元件与质量元件221的厚度比可以为20～40。在一些实施例中，质量元件221与每个弹性元件(例如，第一弹性元件15221或第二弹性元件15222)的厚度差值可以为9um～500um。在一些实施例中，质量元件221与每个弹性元件的厚度差值可以为50um～400um。在一些实施例中，质量元件221与每个弹性元件的厚度差值可以为100um～300um。
在一些实施例中，第一弹性元件15221、第二弹性元件15222、质量元件221以及与声学腔体对应的壳体230或声学换能器之间可以形成间隙1501。如图15所示，在一些实施例中，间隙1501可以位于质量元件221的周侧，当质量元件221响应于外部振动信号时，质量元件221在相对于壳体230振动时，间隙1501可以在一定程度上防止质量元件221振动时与壳体230发生碰撞。在一些实施例中，间隙1501中可以包括填充物，通过在间隙1501中设置填充物可以对振动传感器1500的品质因子进行调整。优选地，间隙1501中设置填充物可以使得振动传感器1500的品质因子为0.7～10。较为优选地，间隙1501中设置填充物可以使得振动传感器1500的品质因子为1～5。在一些实施例中，填充物可以是气体、液体(例如，硅油)、弹性材料等中的一种或多种。示例性的气体可以包括但不限于空气、氩气、氮气、二氧化碳等中的一种或多种。示例性的弹性材料可以包括但不限于硅凝胶、硅橡胶等。
在一些实施例中，壳体230、第二弹性元件15222和声学换能器的基板211之间可以形成第一声学腔250，壳体230和第一弹性元件15221之间可以形成第二声学腔260。在一些实施例中，第一声学腔250和第二声学腔260内部具有空气，当振动组件220相对于壳体230振动时，振动组件220压缩两个声学腔内部的空气，第一声学腔250和第二声学腔260可以近似视为两个空气弹簧，第二声学腔260的体积大于或等于第一声学腔250的体积，使得振动组件220在振动时压缩空气带来的空气弹簧的系数近似相等，从而进一步提高质量元件221上下两侧弹性元件(包含空气弹簧)的对称性。在一些实施例中，第一声学腔250的体积和第二声学腔260的体积可以为10um
3～1000um
3。优选地，第一声学腔250的体积和第二声学腔260的体积可以为50um
3～500um
3。
在一些实施例中，参见图15-图17B，通过在振动传感器1500中设置缓冲件240，通过缓冲件240与振动组件220连接，使得缓冲件240和弹性元件1522共同承受质量元件221振动所产生的冲击力，即缓冲件240分散质量元件221对弹性元件1522的冲击力，提高弹性元件1522抵抗质量元件221对其冲击的性能，进而提高振动传感器1500的可靠性。
在一些实施例中，参见图15，缓冲件240可以包括第一缓冲连接层240-1和第二缓冲层240-2，第一缓冲连接层240-1沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与第一弹性元件15221和质量元件221连接，第二缓冲连接层240-2沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与质量元件221和第二弹性元件15222连接。质量元件221通过第一缓冲连接层240-1和第二缓冲连接层240-2固定在第一弹性元件15221和第二弹性元件15222之间。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1可以包括柔性胶片层，第一弹性元件15221和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，第二缓冲连接层240-2可以包括柔性胶片层，第二弹性元件15222和质量 元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1可以包括第一弹性连接片240-11和第一胶层240-12，其中，第一胶层240-12包裹在第一弹性连接片240-11外部。第一缓冲连接层240-1通过第一胶层240-12连接于质量元件221和第一弹性元件15221之间。在一些实施例中，第二缓冲连接层240-2可以包括第二弹性连接片240-21和第二胶层240-22，其中，第二胶层240-22包裹在第二弹性连接片240-21外部。第二缓冲连接层240-2通过第二胶层240-22连接于质量元件221和第二弹性元件15222之间。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1和第二缓冲连接层240-2的结构参数可以与本说明书中的缓冲连接层240相类似设置，具体可以参见本说明书图2及其相关描述。
在一些实施例中，参见图16，缓冲件240可以包括第一缓冲胶层240A1和第二缓冲胶层240A2。第一缓冲胶层240A1可以设置于第一弹性元件15221上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域，第二缓冲胶层240A2设置于第二弹性元件15222上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1与质量元件221可以位于第一弹性元件15221的同一侧或者相对的一侧。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1也可以同时位于第一弹性元件15221的两侧。在一些实施例中，第二缓冲胶层240A2与质量元件221可以位于第二弹性元件15222的同一侧或者相对的一侧。在一些实施例中，第二缓冲胶层240A2也可以同时位于第二弹性元件15222的两侧。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1和第二缓冲胶层240A2的结构参数可以与本说明书中的缓冲胶层240A相类似设置，具体可以参见本说明书图3及其相关描述。
在一些实施例中，参见图17A，缓冲件240可以包括第一扩展臂243和/或第二扩展臂244。在一些实施例中，第一扩展臂243和第二扩展臂244可以设置于第一弹性元件15221的设有质量元件221的表面。在一些实施例中，第一扩展臂243的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，第一扩展臂243自质量元件221向第一弹性元件15221的边缘沿第一弹性元件15221的周向呈螺旋形状设置。第二扩展臂244的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，第二扩展臂244自质量元件221向第一弹性元件15221的边缘沿第一弹性元件15221的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接位置与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接位置不同。
在一些实施例中，缓冲件240还可以包括第三扩展臂245和/或第四扩展臂246。在一些实施例中，第三扩展臂245和第四扩展臂246可以设置于第二弹性元件15222的设有质量元件221的表面。在一些实施例中，第三扩展臂245的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第三扩展臂245的另一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，第三扩展臂245自质量元件221向第二弹性元件15222的边缘沿第二弹性元件15222的周向呈螺旋形状设置。第四扩展臂246的一端与质量元件221连接。在一些实施例中，第四扩展臂246的另一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，第四扩展臂246自质量元件221向第二弹性元件15222的边缘沿第二弹性元件15222的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第三扩展臂245连接于质量元件221的连接位置与第四扩展臂246连接于质量元件221的连接位置不同。关于扩展臂的更多内容可以参见图4A及其相关描述。
在一些实施例中，参见图17B，缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件221的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件221连接。振动组件220振动过程中，悬臂梁240B在质量元件221的作用下可以进行振动。在一些实施例中，悬臂梁240B与第一弹性元件15221和第二弹性元件15222之间具有间隙，使得悬臂梁240B与第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的振动互不干扰，避免影响弹性元件1522的力学性能。关于悬臂梁的更多内容可以参见图4B及其相关描述。
图18是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图19是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图20A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图20B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图18-图20B所示的振动传感器1800的结构分别与图15-图17B所示的振动传感器1500的结构大致相同，区别之处在于振动组件。振动传感器1800的振动组件220可以包括至少一个弹性元件222和两个质量元件(例如，第一质量元件18211和第二质量元件18212)。在一些实施例中，质量元件1821可以包括第一质量元件18211和第二质量元件18212。第一质量元件18211和第二质量元件18212在其振动方向上相对于至少一个弹性元件222呈对称设置。在一些实施例中，第一质量元件18211可以位于至少一个弹性元件222背离基板211的一侧，第一质量元件18211的下 表面与至少一个弹性元件222的上表面连接。第二质量元件18212可以位于至少一个弹性元件222朝向基板211的一侧，第二质量元件18212的上表面与至少一个弹性元件222的下表面连接。在一些实施例中，第一质量元件18211和第二质量元件18212的尺寸、形状、材质、或厚度可以相同。在一些实施例中，第一质量元件18211和第二质量元件18212在其振动方向上相对于至少一个弹性元件222呈对称设置，可以使得质量元件1821的重心与至少一个弹性元件222的形心近似重合，进而使得振动组件220在响应与壳体230的振动而产生振动时，可以降低质量元件1821在垂直于质量元件1821的振动方向上的振动，从而降低振动组件220对垂直于质量元件1821的振动方向上壳体230振动的响应灵敏度，进而提高振动传感器1800的方向选择性。
在一些实施例中，参见图18，缓冲件240可以包括第一缓冲连接层240-1和第二缓冲层240-2。第一缓冲连接层240-1沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与第一质量元件18211和弹性元件222连接，第一质量元件18211通过第一缓冲连接层240-1固定在弹性元件222上。第二缓冲连接层240-2沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与弹性元件222和第二质量元件18212连接，第二质量元件18212通过第二缓冲连接层240-2固定在弹性元件222上。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1可以包括柔性胶片层，弹性元件222和第一质量元件18211直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，第二缓冲连接层240-2可以包括柔性胶片层，弹性元件222和第二质量元件18212直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1可以包括第一弹性连接片240-11和第一胶层240-12，其中，第一胶层240-12包裹在第一弹性连接片240-11外部。第一缓冲连接层240-1通过第一胶层240-12连接于第一质量元件18211和弹性元件222之间。第二缓冲连接层240-2可以包括第二弹性连接片240-21和第二胶层240-22，其中，第二胶层240-22包裹在第二弹性连接片240-21外部。第二缓冲连接层240-2通过第二胶层240-22连接于第二质量元件18212和弹性元件222之间。在一些实施例中，第一缓冲连接层240-1和第二缓冲连接层240-2的结构参数可以与本说明书中的缓冲连接层240相类似设置，具体可以参见本说明书图2及其相关描述。
在一些实施例中，参见图19，缓冲件240可以包括第一缓冲胶层240A1和第二缓冲胶层240A2。第一缓冲胶层240A1可以设置于弹性元件222上对应于第一质量元件18211未覆盖到的区域，第二缓冲胶层240A2设置于弹性元件222上对应于第二质量元件18212未覆盖到的区域。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1和第二缓冲胶层240A2的结构参数可以与本说明书中的缓冲胶层240A相类似设置，具体可以参见本说明书图3及其相关描述。
在一些实施例中，参见图20A，缓冲件240可以包括第一扩展臂243和/或第二扩展臂244。在一些实施例中，第一扩展臂243和第二扩展臂244可以设置于弹性元件222的设有第一质量元件18211的表面。在一些实施例中，第一扩展臂243的一端与第一质量元件18211连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与壳体230连接，第一扩展臂243自第一质量元件18211向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。第二扩展臂244的一端与第一质量元件18211连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与壳体230连接，第二扩展臂244自第一质量元件18211向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于第一质量元件18211的连接位置与第一扩展臂243连接于质量元件221的连接位置不同。
在一些实施例中，缓冲件240还可以包括第三扩展臂245和第四扩展臂246，第三扩展臂245和第四扩展臂246均设置于弹性元件222的设有第二质量元件18212的表面。在一些实施例中，第三扩展臂245的一端与第二质量元件18212连接，第三扩展臂245的另一端与壳体230连接，第三扩展臂245自第二质量元件18212向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。第四扩展臂246的一端与第二质量元件18212连接，第四扩展臂246的另一端与壳体230连接，第四扩展臂246自第二质量元件18212向弹性元件222的边缘沿弹性元件222的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第三扩展臂245连接于质量元件221的连接位置与第四扩展臂246连接于第二质量元件18212的连接位置不同。关于扩展臂的更多内容可以参见图4A及其相关描述。
在一些实施例中，参见图20B，缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件1821(第一质量元件18211或第二质量元件18212)的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230或设置于壳体230上的支撑元件连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件1821连接。例如图20B所示的，悬臂梁240B位于第二质量元件18212的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230连接，悬臂梁240B的另一端与第二质量元件18212连接。在一些实施例中，悬臂梁240B也可以同时设置于弹性元件222沿质量元件1821振动方向的两侧。在一些实施例中，悬臂梁240B与弹性元件222之间具 有间隙，使得悬臂梁240B与弹性元件222的振动互不干扰，避免影响弹性元件222的力学性能。关于悬臂梁的更多内容可以参见图4B及其相关描述。
图21是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图21所示的振动传感器2100与图15所示的振动传感器1500类似，区别之处在于弹性元件的结构和设置方式。在一些实施例中，参见图21，振动传感器2100的第一弹性元件15221和第二弹性元件15222可以为柱状结构，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222可以分别沿着质量元件221的振动方向延伸并与壳体230或声学换能器的基板211连接。需要说明的是，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的柱状结构可以为圆柱形、方柱形等规则和/或不规则结构，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的形状可以根据壳体230的截面形状进行适应性调整。
在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222为柱状结构时，质量元件221的厚度可以为10um～1000um。在一些实施例中，质量元件221的厚度可以为4um～500um。在一些实施例中，质量元件221的厚度可以为600um～1400um。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为10um～1000um。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为4um～500um。在一些实施例中，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222的厚度可以为600um～1400um。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件(例如，第一弹性元件15221和第二弹性元件15222)的厚度与质量元件221的厚度差值可以为0um～500um。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件的厚度与质量元件221的厚度差值可以为20um～400um。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件的厚度与质量元件221的厚度差值可以为50um～200um。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件的厚度与质量元件221的厚度比值可以为0.01～100。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件的厚度与质量元件221的厚度比值可以为0.5～80。在一些实施例中，弹性元件1522中的每个弹性元件的厚度与质量元件221的厚度比值可以为1～40。
在一些实施例中，振动传感器2100中通过将第一弹性元件15221和第二弹性元件15222设置为柱状结构，这种设置方式下，当振动组件220振动时，质量元件221对弹性元件1522(第一弹性元件15221、第二弹性元件15222)的冲击力可以均匀的分布在弹性元件1522上，从而避免弹性元件1522上的冲击力过于集中而导致损坏，进而提高振动传感器2100的可靠性。在一些实施例中，振动传感器2100中也可以包括缓冲件(未示出)，用于降低质量元件221振动时对弹性元件1522产生的冲击力。例如，缓冲件可以包括缓冲连接层，缓冲连接层设置于质量元件221与弹性元件1522(第一弹性元件15221、第二弹性元件15222)之间，使得质量元件221通过缓冲连接层固定于第一弹性元件15221和第二弹性元件15222之间。
图22A是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图22B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图23是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图22A和图22B所示的振动传感器2200与图15所示的振动传感器1500类似，区别之处在于弹性元件。在一些实施例中，参见图22A和图22B，振动传感器2200的第一弹性元件15221可以包括第一子弹性元件152211和第二子弹性元件152212。第一子弹性元件152211和第二声学腔260对应的壳体230通过第二子弹性元件152212连接，第一子弹性元件152211与质量元件221的上表面连接。在一些实施例中，第一子弹性元件152211的周侧与第二子弹性元件152212的周侧可以重合或不重合。在一些实施例中，振动传感器2200的第二弹性元件15222可以包括第三子弹性元件152221和第四子弹性元件152222。第三子弹性元件152221和第一声学腔250对应的基板211通过第四子弹性元件152222连接，第三子弹性元件152221与质量元件1531的下表面连接。在一些实施例中，第三子弹性元件152221的周侧与第四子弹性元件152222的周侧可以重合或不重合。
在一些实施例中，振动传感器2200还可以包括固定片2201。固定片2201可以沿质量元件221的周侧分布，固定片2201位于第一子弹性元件152211与第三子弹性元件152221之间，且固定片2201的上表面和下表面可以分别与第一子弹性元件152211和第三子弹性元件152221连接。
在一些实施例中，固定片2201的材料可以为弹性材料，例如，泡沫、塑料、橡胶、硅胶等。在一些实施例中，固定片2201的材料也可以为刚性材料，例如，金属、金属合金等。在一些实施例中，固定片2201可以实现间隙1501的固定作用，固定片2201还可以作为附加质量元件，从而调节振动传感器2200的谐振频率，进而调节(例如，降低)振动传感器2200的灵敏度。
在一些实施例中，参见图22A，缓冲件240可以包括第一缓冲连接层240-1和第二缓冲层240-2。第一缓冲连接层240-1沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与第一子弹性元件 152211和质量元件221连接，第二缓冲连接层240-2沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与质量元件221和第三子弹性元件152221连接，质量元件221通过第一缓冲连接层240-1和第二缓冲连接层240-2固定在第一子弹性元件152211和第三子弹性元件152221之间。关于缓冲连接层的更多内容可以参考图2和图15及其相关描述。
在一些实施例中，参见图22B，缓冲件240可以包括第一缓冲胶层240A1和第二缓冲胶层240A2。第一缓冲胶层240A1可以设置于第一子弹性元件152211上对应于质量元件221、固定片1501以及第二子弹性元件152212沿振动方向的投影区域以外的区域。第二缓冲胶层240A2可以设置于第三子弹性元件152221上对应于质量元件221、固定片1501以及第四子弹性元件152222沿振动方向的投影区域以外的区域。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1(或第二缓冲胶层240A2)与质量元件221可以位于第一子弹性元件152211(或第三子弹性元件152221)的同一侧或者相对的一侧。在一些实施例中，第一缓冲胶层240A1(或第二缓冲胶层240A2)也可以同时位于第一子弹性元件152211(或第三子弹性元件152221)的两侧。
在一些实施例中，参见图23，振动传感器2300与图18所示的振动传感器1800类似，区别之处在于弹性元件的结构和连接方式。振动传感器2300的弹性元件1522可以包括第一弹性元件15221、第二弹性元件15222和第三弹性元件15223。其中，第三弹性元件15223通过第一弹性元件15221和第二弹性元件15222分别与壳体230和基板211连接。
在一些实施例中，图23所示的振动传感器2300也可以包括缓冲件(未示出)，用于降低质量元件1821(第一质量元件18211、第二质量元件18212)振动时对第三弹性元件15223的冲击力。缓冲件的结构和设置方式与振动传感器1800中缓冲件的结构和设置方式大致相同，具体可以参考图18-图20B及其相关描述。
图24是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图25是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图26是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
在一些实施例中，图24-图26所示的振动组件220的弹性元件2422与声学换能器210相对设置，弹性元件2422与声学换能器210之间形成第一声学腔250。在一些实施例中，弹性元件2422可以包括弹性薄膜24221，弹性薄膜24221朝向第一声学腔250的一侧设置有凸起结构24222。凸起结构24222和弹性薄膜24221能够与声学换能器210共同形成第一声学腔250，其中弹性薄膜24221形成第一声学腔250的第一侧壁，声学换能器210垂直于振动组件220振动方向的上表面形成第一声学腔250的第二侧壁。
在一些实施例中，弹性薄膜24221的外沿可以与声学换能器210物理连接。在一些实施例中，设置于弹性薄膜24221外围的凸起结构24222的顶端与声学换能器210表面的连接处可以通过密封部件2401进行密封，以使得凸起结构24222、弹性薄膜24221、密封部件2401和声学换能器210共同形成封闭的第一声学腔250。可以理解的是，密封部件2401的设置位置不限于上述描述。在一些实施例中，密封部件2401可以不仅限于设置在凸起部件24222的顶端与声学换能器210表面的连接处，还可以设置在用于形成第一声学腔250的凸起结构24222的外侧(即凸起结构24222的远离第一声学腔250的一侧)。在一些实施例，为了进一步提高密封性，也可以在第一声学腔250的内部也设置密封结构。通过密封部件2401将弹性元件2422与声学换能器210连接处进行密封，可以保证整个第一声学腔250的密封性，进而有效提高振动传感器2400的可靠性和稳定性。在一些实施例中，密封部件2401可以采用硅胶、橡胶等材料制成，进一步提高密封部件2401的密封性能。在一些实施例中，密封部件2401的种类可以包括密封圈、密封垫片、密封胶条中的一种或多种。
在一些实施例中，凸起结构24222可以设置于弹性薄膜24221朝向第一声学腔250的一侧(即弹性薄膜24221的下表面)的至少部分区域。在一些实施例中，凸起结构24222可以设置于弹性薄膜24221朝向第一声学腔250的一侧(即弹性薄膜24221的下表面)的所有区域。在一些实施例中，凸起结构24222占据的弹性薄膜24221下表面的面积与弹性薄膜24221的下表面的面积之比可以小于四分之三。在一些实施例中，凸起结构24222占据的面积与弹性薄膜24221的下表面的面积之比可以小于三分之二。在一些实施例中，凸起结构24222占据的面积与弹性薄膜24221的下表面的面积之比可以小于二分之一。在一些实施例中，凸起结构24222占据的面积与弹性薄膜24221的下表面的面积之比可以小于四分之一。在一些实施例中，凸起结构24222占据的面积与弹性薄膜24221的下表面的面积之比可以小于六分之一。
在一些实施例中，凸起结构24222可以具有一定弹性。由于凸起结构24222具有弹性，在 受到外力挤压时将发生弹性形变。在一些实施例中，凸起结构24222的顶端抵接于第一声学腔250中与弹性元件2422相对的侧壁(即第一声学腔250的第二侧壁)。在一些实施例中，所述顶端是指凸起结构24222远离弹性薄膜24221的端部。当凸起结构24222与第一声学腔250的第二侧壁抵接后，弹性元件2422的振动会带动凸起结构24222发生运动。此时，凸起结构24222与第一声学腔250的第二侧壁发生挤压，使得凸起结构24222发生弹性形变。所述弹性形变可以使凸起结构24222进一步向第一声学腔250内部凸出，减小第一声学腔250的体积。因此可以进一步提高第一声学腔250的体积变化量，从而提高振动传感器2400的灵敏度。
在一些实施例中，第一声学腔250的体积V
0与构成第一声学腔250的凸起结构24222的密度有关。可以理解的是，当相邻凸起结构24222的间隔越小时，表明凸起结构24222的密度越大，因此由凸起结构24222构成的第一声学腔250的体积V
0也就越小。相邻凸起结构24222之间的间隔可以是指相邻凸起结构24222的中心之间的距离。这里的中心可以理解为凸起结构24222横截面上的形心。为了方便说明，相邻凸起结构24222之间的间隔可以由图24的L1表示，即相邻凸起结构的顶端或中心之间的距离。在一些实施例中，相邻的凸起结构24222之间的间隔L1可以在1μm-2000μm范围内。在一些实施例中，相邻的凸起结构24222之间的间隔L1可以在4μm-1500μm范围内。在一些实施例中，相邻的凸起结构24222之间的间隔L1可以在8μm-1000μm范围内。在一些实施例中，相邻的凸起结构24222之间的间隔L1可以在10μm-500μm范围内。
在一些实施例中，第一声学腔250的体积V
0与凸起结构24222的宽度相关。凸起结构24222的宽度可以理解为凸起结构24222在垂直于质量元件221振动方向上的尺寸。为了方便说明，凸起结构24222在垂直于质量元件221振动方向的尺寸可以通过图24的L2表示。在一些实施例中，单个凸起结构24222的宽度L2可以在1μm-1000μm范围内。在一些实施例中，单个凸起结构24222的宽度L2可以在2μm-800μm范围内。在一些实施例中，单个凸起结构24222的宽度L2可以在3μm-600μm范围内。在一些实施例中，单个凸起结构24222的宽度L2可以在6μm-400μm范围内。在一些实施例中，单个凸起结构24222的宽度可以在10μm-300μm范围内。
对于不同类型和/或尺寸的振动传感器2400，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在一定范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在0.05-20范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在0.1-20范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在0.1-10范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在0.5-8范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在1-6范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的宽度L2与相邻的凸起结构24222之间的间隔L1之比在2-4范围内。
在一些实施例中，第一声学腔250的体积V
0与凸起结构24222的高度H1相关。凸起结构24222的高度可以理解为凸起结构24222处于自然状态时(例如，凸起结构24222未受挤压而产生弹性形变的情况下)在质量元件221振动方向上的尺寸。为了方便说明，凸起结构24222在质量元件221振动方向上的尺寸可以通过图24的H1表示。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在1μm-1000μm范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在2μm-800μm范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在4μm-600μm范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在6μm-500μm范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在8μm-400μm范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1可以在10μm-300μm范围内。
在一些实施例中，第一声学腔250的高度与凸起结构24222的高度的差值在一定范围内。例如，至少部分凸起结构24222可以不与声学换能器210接触。此时凸起结构24222与声学换能器210的表面存在一定间隙。凸起结构24222与声学换能器210的表面之间的间隙是指凸起结构24222的顶端与声学换能器210表面之间的距离。该间隙可以通过在加工凸起结构24222或安装弹性元件2422的过程中时形成。第一声学腔250的高度可以理解为第一声学腔250在自然状态下(例如，其第一侧壁和第二侧壁未发生振动或弹性形变的情况下)第一方向上的尺寸。为了方便说明，第一声学腔250在质量元件221振动方向上的尺寸可以通过图24的H2表示。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与第一声学腔250的高度H2的差值可以在20％以内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与第一声学腔250的高度H2的差值可以在15％以内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与第一声学腔250的高度H2的差值可以在10％以内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与第一声学腔250的高度H2的差值可以在5％以内。在一些实施例中，凸起结构 24222与声学换能器210的表面之间的间隙可以在10μm以内。在一些实施例中，凸起结构24222与声学换能器210的表面之间的间隙可以在5μm以内。在一些实施例中，凸起结构24222与声学换能器210的表面之间的间隙可以在1μm以内。
在振动传感器2400工作的过程中，弹性元件2422接收到外部信号(例如，振动信号)之后会产生振动或弹性形变并带动凸起结构24222沿质量元件221振动方向上进行运动，使得第一声学腔250发生收缩或扩张，引起的第一声学腔250的体积变化量可以表示为ΔV1。由于弹性元件2422以及凸起结构24222在质量元件221振动方向上的运动幅度较小，例如，凸起结构24222在质量元件221振动方向上的运动幅度通常在小于1μm，在此过程中，凸起结构24222可能不会与声学换能器210的表面接触，因此ΔV1与凸起结构24222无关，且ΔV1的值较小。
对于不同类型和/或尺寸的振动传感器2400，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度(弹性薄膜24221的厚度可以通过图24中的H3表示)之比或之差在一定范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在0.5-500范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在1-500范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在1-200范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在1-100范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在10-90范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在20-80范围内。在一些实施例中，凸起结构24222的高度H1与弹性薄膜24221的厚度H3之比在40-60范围内。
对于不同类型和/或尺寸的振动传感器2400，质量元件221在质量元件221振动方向上的投影面积与第一声学腔250在质量元件221振动方向上的投影面积之比可以在一定范围内。在一些实施例中，质量元件221在质量元件221振动方向上的投影面积与第一声学腔250在质量元件221振动方向上的投影面积之比可以在0.05-0.95范围内。在一些实施例中，质量元件221在质量元件221振动方向上的投影面积与第一声学腔250在质量元件221振动方向上的投影面积之比可以在0.2-0.9范围内。在一些实施例中，质量元件221在质量元件221振动方向上的投影面积与第一声学腔250在质量元件221振动方向上的投影面积之比可以在0.4-0.7范围内。在一些实施例中，质量元件221在质量元件221振动方向上的投影面积与第一声学腔250在质量元件221振动方向上的投影面积之比可以在0.5-0.6范围内。
在一些实施例中，参见图24，缓冲件240的结构和设置方式与图2类似。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与质量元件221和弹性薄膜24221连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在弹性元件222(弹性薄膜24221)上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和弹性元件222之间。关于缓冲连接层的更多内容可以参见图2及其相关描述。
在一些实施例中，参见图25，缓冲件240的结构和设置方式与图3类似。在一些实施例中，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A，缓冲胶层240A可以设置于弹性元件222上对应于质量元件221沿振动方向的投影区域以外的区域。如图25所示，缓冲胶层240A位于质量元件221所在的弹性薄膜24221的上表面，且缓冲胶层240A设置于弹性薄膜24221上未被质量元件221覆盖到的区域。关于缓冲胶层的更多内容可以参见图3及其相关描述。
在一些实施例中，参见图26，缓冲件240的结构和设置方式与图4B类似。在一些实施例中，缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件221的一侧，悬臂梁240B的一端与壳体230或设置于壳体上的支撑元件连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件221连接。在一些实施例中，悬臂梁240B与弹性元件2422的弹性薄膜24221之间具有间隙，使得悬臂梁240B与弹性元件2422的振动互不干扰，避免影响弹性元件2422的力学性能。关于悬臂梁的更多内容可以参见图4B及其相关描述。
图27是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
在一些实施例中，图27所示的振动传感器2700与图2-图4B所示的振动传感器200的结构大致相同，区别之处在于振动组件。在一些实施例中，振动传感器2700的振动组件220可以包括质量元件221、弹性元件222和支撑元件223。质量元件221与支撑元件223分别与弹性元件222的两侧物理连接。例如，质量元件221和支撑元件223可以分别与弹性元件222的上表面和下表面连接。支撑元件223与声学换能器210物理连接，例如，支撑元件223可以是上端与弹性元件222的 下表面相连，而其下端与声学换能器210相连。支撑元件223、弹性元件222和声学换能器210可以形成第一声学腔250。在一些实施例中，振动组件220响应于壳体230的振动信号时，质量元件221可以在振动过程中使得弹性元件222与支撑元件223相接触的区域发生压缩形变，弹性元件222的压缩形变能够使得第一声学腔250的体积发生改变，进而使得声学换能器210可以基于第一声学腔250的体积变化而产生电信号。
在一些实施例中，质量元件221沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积大于第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积。在一些实施例中，弹性元件222沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积大于第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积。
在一些实施例中，质量元件221沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积大于第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积，可以理解为质量元件221可以将第一声学腔250的上端开口完全覆盖。弹性元件222沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积可以大于第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积，可以理解为弹性元件222可以将第一声学腔250的上端开口完全覆盖。通过质量元件221沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积、以及弹性元件222沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积的设计，可以使得振动组件220发生变形的区域为弹性元件222与支撑元件223相接触的区域。
需要说明的是，当第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积随着高度不同而出现变化时，本说明书中所述的第一声学腔250沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积可以是指，第一声学腔250的靠近弹性元件222的一侧的沿垂直于振动组件220的振动方向的截面的面积。
在一些实施例中，当质量元件221振动时，只有弹性元件222与支撑元件223接触的区域发生压缩形变，弹性元件222与支撑元件223的接触部分等效于弹簧，通过设置支撑元件223可以增加振动传感器2700的灵敏度。
在一些实施例中，第一声学腔250可以与声学换能器210的进声孔2111直接连通，以形成第一声学腔250和声学换能器210的声学连接。
在一些实施例中，支撑元件223可以为刚性材料(例如，金属、塑料等)，以支撑弹性元件222和质量元件221。通过将支撑元件223设置为刚性材料，刚性的支撑元件223与弹性元件222和质量元件221配合而改变第一声学腔250的体积，刚性的支撑元件223便于加工，可以加工出厚度更小的支撑元件223，从而更加便于精确地限制第一声学腔250的高度(如可以使得第一声学腔250的高度更小)，从而提高振动传感器3300的灵敏度。
在一些实施例中，支撑元件223的厚度可以是支撑元件223的下表面与其上表面之间的距离。在一些实施例中，支撑元件223的厚度可以大于第一厚度阈值(例如，1um)。在一些实施例中，支撑元件223的厚度可以小于第二厚度阈值(例如，1000um)。例如，支撑元件223的厚度可以为1um～1000um。又例如，支撑元件223的厚度可以为5um～600um。再例如，支撑元件223的厚度可以为10um～200um。
在一些实施例中，第一声学腔250的高度可以等于支撑元件223的厚度。在另一些实施例中，第一声学腔250的高度可以小于支撑元件223的厚度。
在一些实施例中，支撑元件223可以包括环形结构。当支撑元件223包括环状结构时，第一声学腔250可以位于环形结构的中空部分，弹性元件222可以设于环形结构的上方，并封闭环形结构的中空部分，以形成第一声学腔250。
可以理解地，环形结构可以包括圆环形结构、三角环形结构、矩形环形结构、六边形环形结构以及不规则环形结构等。在本申请中，环形结构可以包括内边缘以及环绕在内边缘外的外边缘。环形的内边缘和外边缘的形状可以一样。例如，环形结构的内边缘和外边缘可以均为圆形，此时的环形结构即为圆环形结构；又例如，环形结构的内边缘和外边缘可以均为六边形，此时的环形结构即为六边形环形。环形结构的内边缘和外边沿的形状可以不同。例如，环形结构的内边缘可以为圆形，环形结构的外边缘可以为矩形。
在一些实施例中，质量元件221的外边缘以及弹性元件222的外边缘可以均位于支撑元件223上。仅作为示例，当支撑元件223包括环形结构时，质量元件221的外边缘以及弹性元件222的外边缘可以均位于环形结构的上表面，或质量元件221的外边缘以及弹性元件222的外边缘可以与环形结构的外环平齐。在一些实施例中，质量元件221的外边缘以及弹性元件222的外边缘可以均位于支撑元件223的外侧。例如，当支撑元件223包括环形结构时，质量元件221的外边缘以及 弹性元件222的外边缘可以均位于环形结构的外环的外侧。
在一些实施例中，环形结构的内径和外径的差值可以大于第一差值阈值(例如，1um)。在一些实施例中，环形结构的内径和外径的差值可以小于第二差值阈值(例如，300um)。例如，环形结构的内径和外径的差值可以为1um～300um。又例如，环形结构的内径和外径的差值可以为5um～200um。又例如，环形结构的内径和外径的差值可以为10um～100um。通过限定环形结构的内径和外径的差值，可以限定弹性元件222与支撑元件223相接触的区域的面积，因此，通过将环形结构的内径和外径的差值设置在上述范围内，可以提高振动传感器2700的灵敏度。
在一些实施例中，参见图27，缓冲件240的结构和设置方式与图2类似。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与质量元件221和弹性元件222连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在弹性元件222上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和弹性元件222之间。在一些实施例中，通过在振动传感器2700中设置缓冲件240，在振动组件220振动过程中，质量元件221振动产生的冲击力通过缓冲件240作用于弹性元件222，使得缓冲件240可以降低质量元件221对弹性元件222的冲击力，提高弹性元件222抵抗质量元件221对其冲击的性能，从而避免弹性元件222因受到质量元件221较大的冲击而造成损伤，提高振动传感器2700的可靠性。关于缓冲连接层的更多内容可以参见图2及其相关描述。
图28是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图28所示的振动传感器2800与图27所示的振动传感器2700类似，区别之处在于弹性元件和支撑元件。在一些实施例中，振动传感器2800将振动传感器2700的支撑元件223和弹性元件222的结构替换为弹性支撑元件2824，即振动传感器2800的振动组件220包括质量元件221和弹性支撑元件2824。在一些实施例中，弹性支撑件2824可以为具有一定弹性的材料。例如，包括聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等高分子弹性材料。在一些实施例中，结合图33和图30所示，支撑元件223的厚度可以比弹性支撑元件2824的厚度更小，从而使得振动传感器2700的第一声学腔250的尺寸更小，从而使得振动传感器2700的灵敏度更高。以环状的支撑元件223和环状的弹性支撑元件2824为例，由于支撑元件223的加工难度较低，支撑元件223的沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积可以比弹性支撑元件2824沿垂直于振动组件220的振动方向的截面面积制造得更小，从而使得产生压缩形变的面积更小，以使得振动传感器2700的振动元件220的等效刚度更小，更小的等效刚度意味着更小的谐振频率。
在一些实施例中，参见图28，缓冲件240的结构和设置方式与图27类似。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与质量元件221和弹性支撑元件2824连接，质量元件221通过缓冲连接层固定在弹性支撑元件2824上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，弹性元件222和质量元件221直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和包裹在弹性连接片241外部的胶层242。缓冲件240通过胶层242连接于质量元件221和弹性元件222之间。
图29是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图30是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图31是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图32是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图29-图32所示的振动传感器2900与图10所示的振动传感器1000类似，区别之处在于振动组件。在一些实施例中，振动传感器2900的振动组件220可以包括一组或多组弹性元件和质量元件。在一些实施例中，弹性元件可以是振膜，质量元件可以是质量块，即振动传感器2900的振动组件220可以包括一组或多组振膜和质量块。一组或多组弹性元件可以包括沿振动组件220的振动方向上依次设置的第一弹性元件2921(即第一振膜)、第二弹性元件2922(即第二振膜)和第三弹性元件2923(即第三振膜)。一组或多组质量元件可以包括沿振动组件220的振动方向上依次设置的第一质量元件2911(即第一质量块)、第二质量元件2912(即第二质量块)和第三质量元件2913(即第三质量块)。第一弹性元件2921与第一质量元件2911连接，第二弹性元件2922与第二质量元件2912连接，第三弹性元件2923与第三质量元件2913连接。
在一些实施例中，第一弹性元件2921、第二弹性元件2922和第三弹性元件2923中任意两个相邻弹性元件之间的距离不小于与所述两个相邻的弹性元件的最大振幅。这种设置方式可以确保弹性元件在振动时不会与相邻的弹性元件产生干扰，从而影响振动信号的传递效果。在一些实施例 中，振动组件220包括多组弹性元件和质量元件时，弹性元件沿振动组件220的振动方向依次设置，相邻弹性元件之间的距离可以相同也可以不同。在一些实施例中，弹性元件可以与其相邻的弹性元件之间的间隙形成多个腔体，弹性元件与其相邻弹性元件之间的多个腔体可以容纳空气和供弹性元件在其中振动。
在一些实施例中，振动组件220还可以包括限位结构(图中未示出)，其被配置成用于使振动组件220中相邻弹性元件之间的距离不小于所述相邻弹性元件的最大振幅。在一些实施例中，限位结构可以与弹性元件边缘连接，并通过控制该限位结构的阻尼使其不会对弹性元件的振动产生干扰。
在一些实施例中，每一组弹性元件和质量元件(也可以称为一组振动结构)中的质量元件可以包括多个，多个质量元件可以分别设于弹性元件两侧。示例性的，假设一组振动组件包括两个质量元件，两个质量元件对称设置于弹性元件的两侧。在一些实施例中，多组振动组件中的质量元件可以位于弹性元件同一侧，其中，质量元件可以设置于弹性元件的外侧或者内侧，其中，弹性元件靠近声学换能器210的一侧为内侧，远离声学换能器210的一侧为外侧。需要说明的是，在一些实施例中，多组振动组件中的质量元件可以位于弹性元件不同侧，如第一质量元件2911和第二质量元件2912位于对应弹性元件的外侧，第三质量元件2913位于对应弹性元件的内侧。
在一些实施例中，弹性元件可以被构造成能够使空气通过的薄膜状结构，在一些实施例中，弹性元件可以为透气膜。将弹性元件构造成能够使空气通过，使得振动信号能够使振动组件220产生振动的同时，进一步穿透透气膜，被声学换能器所接收，从而提高在目标频段的灵敏度。在一些实施例中，振动组件220中的多个弹性元件的材料以及尺寸可以不同或相同，示例性的，第三弹性元件2923的半径可以较第一弹性元件2921和第二弹性元件2922的半径更大。
在一些实施例中，当弹性元件被配置成不透气时，弹性元件的材料可以是是高分子薄膜，如聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸酯类等，也可以是金属薄膜，如铜、铝、锡或其他合金及其复合薄膜等。在一些实施例中，还可以利用上述透气膜经过处理(如将透气孔覆盖)得到。
在一些实施例中，弹性元件可以是具有贯穿孔的薄膜材料，具体的，贯穿孔的孔径为0.01μm～10μm。优选的，贯穿孔的孔径可以为0.1μm～5μm，如0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、2μm等。在一些实施例中，振动组件220中的多个弹性元件上贯穿孔的孔径可以相同也可以不同，单一弹性元件上的贯穿孔的孔径可以相同也可以不同。在一些实施例中，贯穿孔的孔径还可以大于5μm。当贯穿孔的孔径大于5μm时，可以在不影响透气的前提下，在弹性元件上设置其他材料(如硅胶等)对部分贯穿孔或贯穿孔的部分区域进行覆盖。
在一些实施例中，在振动组件220具备多个弹性元件的情况下，距离声学换能器210最远的弹性元件被构造成不能够使空气通过。由图29所示，图中第三弹性元件2923可以被构造成不能够使空气通过，通过该设置方式使得第三弹性元件2923、声学换能器210和支撑元件223之间形成密闭空间，能够更好的反应振动信息。需要说明的是，在一些实施例中，距离声学换能器210最远的弹性元件可以被构造成能够使空气通过，示例性的，如在进声孔2111外侧设置传导壳体时，传导壳体与声学换能器210围成容纳空间，该容纳空间中的空气可以良好的反应振动信息。
在一些实施例中，振动组件220可以进一步包括支撑元件223，支撑元件223用于支撑一组或多组弹性元件和质量元件。支撑元件223物理连接于声学换能器210(例如，基板211)，一组或多组弹性元件和质量元件连接于支撑元件223。在一些实施例中，支撑元件223可以与弹性元件连接，实现固定支撑以控制相邻弹性元件之间的间距，以保证振动信号的传输效果。
在一些实施例中，支撑元件223可以具备中空且两端具有开口的管状结构，管状结构的截面可以是矩形、三角形、圆形或其他形状。在一些实施例中，管状结构的横截面积可以处处相同，也可以不完全相同，如靠近声学换能器210的一端具有更大横截面积。在一些实施例中，振动组件220中的一组或多组质量元件和弹性元件可以安装于支撑元件223的开口处。
在一些实施例中，弹性元件可以嵌入设置在支撑元件223的内壁上或嵌入支撑元件223内。在一些实施例中，弹性元件可在支撑元件223内部的空间内振动同时弹性元件可完全遮挡支撑元件开口，即弹性元件的面积可以大于或等于支撑元件的开口面积，此种设置使外界环境中的空气振动(例如，声波)可尽可能完全通过弹性元件进而利用拾音装置212拾取该振动，能够有效提高拾音质量。
在一些实施例中，支撑元件223可以由不透气的材料制成，不透气的支撑元件223可使空气中的振动信号在传递过程中，导致支撑元件223内声压变化(或空气振动)，使支撑元件223内部振动信号通过进声孔2111传递至声学换能器210内，在传递过程中不会穿过支撑元件223向外 逸散，进而保证声压强度，提升传声效果。在一些实施例中，支撑元件223可以包括但不限于金属、合金材料(如铝合金、铬钼钢、钪合金、镁合金、钛合金、镁锂合金、镍合金等)、硬质塑料、泡棉等中的一种或多种。
在一些实施例中，一组或多组弹性元件和质量元件中每组弹性元件和质量元件对应一个或多个不同目标频段中的一个目标频段，使在对应的目标频段内所述振动传感器2900的灵敏度可以大于声学换能器210的灵敏度。在一些实施例中，附加一组或多组质量元件和弹性元件后的振动传感器2900在目标频段内较声学换能器210的灵敏度可提升3dB～30dB。需要说明的是，在一些实施例中，附加一组或多组质量元件和弹性元件后的振动传感器2900较声学换能器210的灵敏度还可以可提升30dB以上，如多组质量元件和弹性元件具有相同谐振峰。
在一些实施例中，一组和多组质量元件和弹性元件的共振频率在1kHz～10kHz之内。在一些实施例中，一组和多组质量元件和弹性元件的共振频率在1kHz～5kHz之内。在一些实施例中，多组质量元件和弹性元件中至少两组质量元件和弹性元件的共振频率不同。在一些实施例中，多组质量元件和弹性元件的共振频率中相邻两个共振频率相差小于2kHz。其中，相邻的两个共振频率指共振频率的大小上数值相邻的两个共振频率。由于振动传感器2900在共振频率外的频率所对应的灵敏度会快速下降，通过控制共振频率差，使得振动传感器2900在较宽的频段上具有较高灵敏度的同时，灵敏度不会出现较大的波动。在一些实施例中，多组质量元件和弹性元件的共振频率中相邻两个共振频率相差不大于1.5kHz。在一些实施例中，多组质量元件和弹性元件的共振频率中相邻两个共振频率相差不大于1kHz，如500Hz、700Hz或800Hz等。在一些实施例中，多组质量元件和弹性元件的共振频率中相邻两个共振频率相差不大于500Hz。
需要说明的是，在一些实施例中，多组弹性元件和质量元件可以具有相同的共振频率，以使目标频段内的灵敏度获得较大提升。示例性的，当该振动传感器2900被用于主要检测5kHz～5.5kHz的机械振动时，可以将多组弹性元件和质量元件的共振频率配置成该检测范围内的值(如5.3kHz)，使得振动传感器2900在检测范围内相对于仅设置一组弹性元件和质量元件的情况下具有更高灵敏度。需要说明的是，图29中所示弹性元件和质量元件的组数只是为了解释说明，并不能限制本发明的范围。例如，弹性元件和质量元件的组数可以是一组、两组、四组等。
在一些实施例中，参见图29，振动传感器2900可以包括缓冲件240。缓冲件240可以用于降低质量元件振动时对弹性元件造成的冲击力。在一些实施例中，缓冲件240可以设置于距离进声孔2111最远的一组质量元件和弹性元件(图29中的第三质量元件2913和第三弹性元件2923)之间，缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层沿振动组件220的振动方向的上表面和下表面分别与第三弹性元件2923和第三质量元件2913连接，第三质量元件2913通过缓冲连接层固定在第三弹性元件2923上。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括柔性胶片层，第三质量元件2913和第三弹性元件2923直接通过柔性胶片层连接。在一些实施例中，缓冲连接层可以包括弹性连接片241和胶层242，其中，胶层242包裹在弹性连接片241外部。缓冲件240通过胶层242连接于第三质量元件2913和第三弹性元件2923之间。在一些实施例中，缓冲件240也可以设置于一组或多组质量元件和弹性元件中的任意一组或多组质量元件和弹性元件之间，例如，第一质量元件2911和第一弹性元件2921之间、第二质量元件2912和第三弹性元件2922。在一些实施例中，缓冲件240也可以同时设置于振动组件220中每一组的质量元件和弹性元件之间。关于缓冲连接层的更多内容可以参见图2及其相关描述。
在一些实施例中，参见图30，缓冲件240可以包括缓冲胶层240A。缓冲胶层240A可以设置于弹性元件上对应于质量元件未覆盖到的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件可以位于弹性元件同一侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A与质量元件也可以位于弹性元件相对的一侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以位于弹性元件的两侧。在一些实施例中，缓冲胶层240A可以设置于距离进声孔2111最远的弹性元件(图29中的第三弹性元件2923)上对应于同一组的质量元件(第三质量元件2913)未覆盖到的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以设置于一组或多组质量元件和弹性元件中的任意一个弹性元件上对应于同一组的质量元件未覆盖到的区域。在一些实施例中，缓冲胶层240A也可以同时设置于振动组件220中每一个弹性元件上对应于同一组的质量元件未覆盖到的区域。
在一些实施例中，当振动组件220的弹性元件为透气膜时，缓冲胶层240A也设置为透气胶层，使得弹性元件和缓冲胶层240A构造成能够使空气通过，使得振动信号能够使振动组件220产生振动的同时，进一步穿透透气膜和透气胶层，被声学换能器所接收，从而提高振动传感器2900的灵敏度。
在一些实施例中，缓冲胶层240A不仅可以降低质量元件振动时对弹性元件的冲击力，还可以通过是否在弹性元件上设置缓冲胶层240A以及设置缓冲胶层240A的参数(如厚度)，以调整弹性元件的塑性，改善振动传感器2900的性能。
关于缓冲胶层的更多内容可以参见图3及其相关描述。
在一些实施例中，参见图31，缓冲件240可以包括第一扩展臂243和/或第二扩展臂244。在一些实施例中，第一扩展臂243和第二扩展臂244可以设置于弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂可以设置于一个或多个弹性元件中距离进声孔2111最远的一个弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂可以设置于一个或多个弹性元件中的任意一个弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂也可以设置于一个或多个弹性元件中的每一个弹性元件的设有质量元件的表面。以扩展臂设置于第二弹性元件2922的设有第二质量元件2912的表面为例，第一扩展臂243的一端与第二质量元件2912连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与支撑元件223连接，第一扩展臂243自第二质量元件2912向第二弹性元件2922的边缘沿第二弹性元件2922的周向呈螺旋形状设置。第二扩展臂244的一端与第二质量元件2912连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与支撑元件223连接，第二扩展臂244自第二质量元件2912向第二弹性元件2922的边缘沿第二弹性元件2922的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接位置与第一扩展臂243连接于第二质量元件2912的连接位置不同。关于扩展臂的更多内容可以参见图4A及其相关描述。
在一些实施例中，参见图32，缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件的一侧，悬臂梁240B的一端与支撑元件223连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件连接。在一些实施例中，悬臂梁240B可以设置于一个或多个质量元件中距离进声孔2111最远的质量元件的一侧。在一些实施例中，悬臂梁240B可以设置于一个或多个质量元件中的任意一个质量元件的一侧。在一些实施例中，悬臂梁240B可以设置于一个或多个质量元件中的每一个质量元件的一侧。关于悬臂梁的更多内容可以参见图4B及其相关描述。
图33是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图34是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图35是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。图36是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的示例性结构图。
图33-图36所示的振动传感器3300与图29所示的振动传感器2900大致相同，不同之处在于振动组件的位置不同。在一些实施例中，振动传感器3300中的振动组件220可以平行于进声孔2111的径向截面(即垂直于振动组件220的振动方向)设于进声孔2111内。振动组件220的弹性元件可以包括平行于进声孔2111的径向截面设于进声孔2111内的第一弹性元件2921和第二弹性元件2922，质量元件可以包括平行于进声孔2111的径向截面设于进声孔2111内的第一质量元件2911和第二质量元件2912。在一些实施例中，进声孔2111处可以设置有导管2112，导管2112可以是不透气材料制成，其作用与前述振动传感器2900中的支撑元件223相似。在一些实施例中，为了保证质量元件的自由振动，质量元件不与进声孔2111的内壁或导管2112接触。需要说明的是，设置导管2112只是一种具体的实施例，并不能限制本发明的范围。例如，在一些实施例中，还可以不设置导管2112，一组或多组弹性元件和质量元件直接与进声孔2111连接，或将支撑元件设于进声孔2111内，并支撑一组或多组弹性元件和质量元件。
在一些实施例中，第一质量元件2911和第二质量元件2912可以响应外界环境的振动而同时产生共振，第一弹性元件2921、第二弹性元件2922以及第一质量元件2911和第二质量元件2912产生的共振连通外界的振动信号通过导管2112传递至声学换能器210并转化为电信号，从而实现振动信号在一个或多个目标频段内加强后被转化为电信号的过程。需要说明的是，图37中所示弹性元件和质量元件的组数为两组只是为了说明，不会限制本发明的保护范围，例如，弹性元件和质量元件的组数可以为一组、三组或其他。
在一些实施例中，参见图33，缓冲件240的结构设置方式与图29大致相同。缓冲件240可以包括缓冲连接层，缓冲连接层用于降低质量元件振动时对弹性元件造成的冲击力。在一些实施例中，缓冲连接层可以设置于距离拾音装置212最远的一组质量元件和弹性元件(图33中的第二质量元件2912和第二弹性元件2922)之间。在一些实施例中，缓冲连接层也可以设置于一组或多组质量元件和弹性元件中的任意一组或多组质量元件和弹性元件之间。在一些实施例中，缓冲连接层也可以同时设置于振动组件220中每一组的质量元件和弹性元件之间。关于缓冲连接层的更多内容可以参见图29及其相关描述。
在一些实施例中，参见图34，缓冲件240的结构设置方式与图30大致相同。缓冲件240 可以包括缓冲胶层240A。缓冲胶层240A可以设置于弹性元件上对应于质量元件未覆盖到的区域。关于缓冲胶层240A的更多内容可以参见图30及其相关描述。
在一些实施例中，参见图35，缓冲件240的结构设置方式与图31大致相同。缓冲件240可以包括第一扩展臂243和/或第二扩展臂244。在一些实施例中，第一扩展臂243和第二扩展臂244可以设置于弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂可以设置于一个或多个弹性元件中距离拾音装置212最远的弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂可以设置于一个或多个弹性元件中的任意一个弹性元件的设有质量元件的表面。在一些实施例中，扩展臂也可以设置于一个或多个弹性元件中的每一个弹性元件的设有质量元件的表面。以扩展臂设置于第二弹性元件2922的设有第二质量元件2912的表面为例，第一扩展臂243的一端与第二质量元件2912连接。在一些实施例中，第一扩展臂243的另一端与导管2112连接，第一扩展臂243自第二质量元件2912向第二弹性元件2922的边缘沿第二弹性元件2922的周向呈螺旋形状设置。第二扩展臂244的一端与第二质量元件2912连接。在一些实施例中，第二扩展臂244的另一端与导管2112连接，第二扩展臂244自第二质量元件2912向第二弹性元件2922的边缘沿第二弹性元件2922的周向呈螺旋形状设置。在一些实施例中，第二扩展臂244连接于质量元件221的连接位置与第一扩展臂243连接于第二质量元件2912的连接位置不同。关于第一扩展臂243和/或第二扩展臂244的更多内容可以参见图31及其相关描述。
在一些实施例中，参见图36，缓冲件240的结构设置方式与图32大致相同。缓冲件240可以包括悬臂梁240B。悬臂梁240B位于质量元件的一侧，悬臂梁240B的一端与导管2112连接，悬臂梁240B的另一端与质量元件连接，悬臂梁240B与相应的弹性元件之间具有间隙，使得悬臂梁240B与该弹性元件的振动互不干扰，避免影响弹性元件的力学性能。关于悬臂梁240B的更多内容可以参见图32及其相关描述。
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 (50)
- 一种振动传感器，包括：振动组件，所述振动组件包括质量元件和弹性元件，所述质量元件与所述弹性元件连接；第一声学腔，所述弹性元件构成所述第一声学腔的侧壁之一，所述振动组件响应于外部振动信号振动使得所述第一声学腔的体积发生变化；声学换能器，所述声学换能器与所述第一声学腔连通，所述声学换能器响应于所述第一声学腔的体积变化而产生电信号；缓冲件，所述缓冲件与所述质量元件或所述弹性元件连接，在所述振动组件振动过程中，所述缓冲件降低所述质量元件对所述弹性元件产生的冲击力；其中，所述声学换能器具有第一谐振频率，所述振动组件具有第二谐振频率，所述振动组件的所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，在频率小于1000Hz时，所述振动组件的灵敏度大于或等于-40dB。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率1kHz～10kHz。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述振动传感器还包括壳体，所述壳体接收所述外部振动信号，并将所述外部振动信号传递至所述振动组件。
- 根据权利要求4所述的振动传感器，其中，所述壳体形成声学腔，所述振动组件位于所述声学腔中，并将所述声学腔分隔为所述第一声学腔和第二声学腔。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述缓冲件包括缓冲连接层，所述缓冲连接层设置于所述质量元件与所述弹性元件之间，所述质量元件通过所述缓冲件固定在所述弹性元件上。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述缓冲连接层包括弹性连接片以及包裹在所述弹性连接片外部的胶层。
- 根据权利要求6所述的振动传感器，其中，所述缓冲连接层的杨氏模量为0.01MPa-100MPa。
- 根据权利要求1所述的振动传感器，其中，所述缓冲件包括缓冲胶层，所述缓冲胶层设置于所述弹性元件上对应于所述质量元件沿振动方向的投影区域以外的区域。
- 根据权利要求9所述的振动传感器，其中，所述缓冲胶层与所述质量元件位于所述弹性元件的同一侧和/或相对侧。
- 根据权利要求5所述的振动传感器，其中，所述振动组件还包括沿所述弹性元件的周向环绕设置支撑元件，所述支撑元件的一端与所述弹性元件连接，所述支撑元件的另一端与所述壳体或所述声学换能器连接。
- 根据权利要求11所述的振动传感器，其中，所述缓冲件包括第一扩展臂，所述第一扩展臂设于所述弹性元件的设有所述质量元件的表面，所述第一扩展臂和所述质量元件均位于所述支撑元件的内侧；所述第一扩展臂的一端与所述质量元件连接，所述第一扩展臂自所述质量元件向所述弹性元件的边缘沿所述弹性膜的周向呈螺旋形状设置。
- 根据权利要求12所述的振动传感器，其中，所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数大于0.33。
- 根据权利要求13所述的振动传感器，其中，所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数大于0.66。
- 根据权利要求12所述的振动传感器，其中，所述第一扩展臂的另一端与所述支撑元件连接。
- 根据权利要求12所述的振动传感器，其中，所述缓冲件还包括第二扩展臂，所述第二扩展臂设于所述弹性元件的设有所述质量元件的表面，所述第二扩展臂位于所述支撑元件的内侧；所述第二扩展臂的一端与所述质量元件连接，所述第二扩展臂自所述质量元件向所述弹性元件的边缘沿所述弹性膜的周向呈螺旋形状设置。
- 根据权利要求16所述的振动传感器，其中，所述第二扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数与所述第一扩展臂所呈现的螺旋形状的螺旋圈数相等。
- 根据权利要求16所述的振动传感器，其中，所述第二扩展臂的另一端与所述支撑元件连接。
- 根据权利要求16所述的振动传感器，其中，所述第二扩展臂沿所述振动组件的振动方向的厚度以及在垂直于所述振动组件的振动方向的平面上的宽度与所述第一扩展臂相同。
- 根据权利要求12所述的振动传感器，其中，所述第一扩展臂在垂直于所述振动组件的振动方向的平面上的宽度为0.03mm～2mm；所述第一扩展臂沿所述振动组件的振动方向的厚度为0.03mm～0.5mm。
- 根据权利要求11所述的振动传感器，其中，所述缓冲件包括悬臂梁，所述悬臂梁的一端与所述支撑元件连接，所述悬臂梁的另一端与所述质量元件连接。
- 根据权利要求21所述的振动传感器，其中，所述悬臂梁沿所述振动组件的振动方向的厚度小于所述质量元件沿所述振动组件的振动方向的厚度。
- 根据权利要求22所述的振动传感器，其中，所述悬臂梁的厚度为0.01mm-0.5mm。
- 根据权利要求21所述的振动传感器，其中，所述悬臂梁与弹性元件之间具有间隙。
- 根据权利要求1-24任一项所述的振动传感器，其中，所述质量元件中高分子材料的质量超过80％。
- 根据权利要求25所述的振动传感器，其中，所述弹性元件中高分子材料的质量超过80％。
- 根据权利要求26所述的振动传感器，其中，所述质量元件和所述弹性元件的材质相同。
- 根据权利要求1-10任一项所述的振动传感器，其中，所述质量元件的数量为多个，多个所述质量元件与所述弹性元件连接。
- 根据权利要求28所述的振动传感器，其中，所述质量元件的数量大于或等于3；所述质量元件不共线设置。
- 根据权利要求28所述的振动传感器，其中，所述多个质量块的至少一个结构参数不同，所述结构参数包括尺寸、质量、密度以及形状。
- 根据权利要求28任一项所述的振动传感器，其中，所述第一声学腔内设置有一个或多个悬臂梁结构以及与所述一个或多个悬臂梁结构中的每一个物理连接的一个或多个质量块。
- 根据权利要求1-24任一项所述的振动传感器，其中，所述振动组件包括一组或多组振膜和质量块，在每组振膜和质量块中，质量块物理连接于振膜。
- 根据权利要求32所述的振动传感器，其中，所述一组或多组振膜和质量块沿所述振膜的振动方向上依次设置；所述振动组件中相邻振膜之间的距离不小于所述相邻振膜的最大振幅。
- 根据权利要求33所述的振动传感器，其中，所述一组或多组振膜和质量块中每组振膜和质量块对应一个目标频段，在所述对应的目标频段内所述振动传感器的灵敏度大于所述声学换能器的灵敏度。
- 根据权利要求32所述的振动传感器，其中，所述多组振膜和质量块中至少两组振膜和质量块的共振频率不同。
- 根据权利要求32所述的振动传感器，其中，所述振动组件进一步包括支撑元件，用于支撑所述一组或多组振膜和质量块，所述支撑元件物理连接于所述声学换能器，所述一组或多组振膜和质量块连接于所述支撑元件。
- 根据权利要求36所述的振动传感器，其中，所述支撑元件由不透气的材料制成，所述振膜包括透气膜。
- 根据权利要求1-24任一项所述的振动传感器，其中，所述弹性元件包括第一弹性元件和第二弹性元件，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件在所述振动组件的振动方向上分别连接在所述质量元件相反的两侧。
- 根据权利要求38所述的振动传感器，其中，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件的尺寸、形状、材质、或厚度相同。
- 根据权利要求38所述的振动传感器，其中，所述第一弹性元件与所述第一缓冲部连接，所述第二弹性元件与所述第二缓冲部连接。
- 根据权利要求1-24任一项所述的振动传感器，其中，所述质量元件包括第一质量元件和第二质量元件，所述第一质量元件和所述第二质量元件在所述振动组件的振动方向上分别连接在所述弹性元件相反的两侧。
- 根据权利要求41所述的振动传感器，其中，所述第一质量元件和所述第二质量元件的尺寸、形状、材质、或厚度相同。
- 根据权利要求1-24任一项所述的振动传感器，其中，所述弹性元件与所述声学换能器相对设置，所述弹性元件朝向所述第一声学腔的一侧设置有凸起结构，所述弹性元件响应于所述外部振 动信号而使得所述凸起结构运动，所述凸起结构的运动改变所述第一声学腔的体积。
- 根据权利要求43所述的振动传感器，其中，所述凸起结构抵接于所述第一声学腔中与所述弹性元件相对的侧壁。
- 根据权利要求44所述的振动传感器，其中，所述凸起结构具有弹性，当所述凸起结构运动时，所述凸起结构产生弹性形变，所述弹性形变改变所述第一声学腔的体积。
- 根据权利要求1-8任一项所述的振动传感器，其中，所述振动组件还包括支撑元件，所述质量元件与所述支撑元件分别与所述弹性元件的两侧物理连接，所述支撑元件与所述声学换能器物理连接；所述支撑元件、所述弹性元件和所述声学换能器形成第一声学腔。
- 根据权利要求46所述的振动传感器，其中，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于所述第一声学腔沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积，所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于所述第一声学腔沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积；所述质量元件被配置为响应于所述外部振动信号而使得所述弹性元件与所述支撑元件相接触的区域发生压缩形变，且所述弹性元件能够振动而使得所述第一声学腔的体积发生改变。
- 如权利要求47所述的振动传感器，其特征在于，所述支撑元件包括环形结构。
- 如权利要求48所述的振动传感器，其特征在于，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于或等于所述环形结构的外环沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积，所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积大于或等于所述环形结构的外环沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积。
- 如权利要求49所述的振动传感器，其特征在于，所述质量元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积等于所述弹性元件沿垂直于所述振动组件的振动方向的截面面积。
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