CN211429520U

CN211429520U - 骨声纹传感器

Info

Publication number: CN211429520U
Application number: CN202020182647.1U
Authority: CN
Inventors: 庞胜利; 王顺
Original assignee: Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2030-02-18

Abstract

本实用新型提供一种骨声纹传感器，包括PCB和固定在PCB上的外壳，在外壳内部设置有振动感测组件以及与振动感测组件电连接的信号处理组件，其中，振动感测组件包括相互平行设置的ECM振膜以及极板，在ECM振膜上设置有质量块；极板以及ECM振膜均与信号处理组件电连接。利用上述实用新型既能够简化骨声纹传感器的内部结构，又能够防止麦克风组件的损坏的方法。

Description

骨声纹传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器设计领域，更为具体地，涉及一种骨声纹传感器。

背景技术

骨声纹传感器是一种利用声膜振动时策动空气流动，并以此来检测流动信号的一种传感器。传统的骨声纹传感器通常包括振动系统以及麦克风组件，振动系统用来感应外界的振动信息，并通过麦克风组件将振动时产生的气流变化转换为电信号，以此来表达该振动信息。振动系统和麦克风组件均是骨声纹传感器的核心部件。

其中，振动系统一般包括振膜以及设置在振膜上的质量块，然而，质量块的质量相对比较大，在振动时带动振膜产生的冲击也比较大，很容易对MEMS麦克风组件(MEMS，英文全称是Micro-Electro-Mechanical System，是指微机电技术，此处所述的MEMS麦克风是指使用通过微机电技术制成的麦克风)造成比较强的气流冲击，造成MEMS麦克风组件(尤其是MEMS麦克风的振膜)的损坏，严重影响产品可靠性，降低产品的寿命。

此外，由于传统的骨声纹传感器均由振动系统和麦克风组件两部分组成，因此，整个产品的体积相对较大，内部结构以及制作工艺也比较复杂。

基于以上两个问题，亟需一种既能够简化骨声纹传感器的内部结构，又能够防止麦克风组件的损坏的方法。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种骨声纹传感器，以解决传统的骨声纹传感器内部结构复杂且可靠性低的问题。

本实用新型实施例中提供的骨声纹传感器，包括PCB和固定在所述PCB上的外壳，在所述外壳内部设置有振动感测组件和与所述振动感测组件电连接的信号处理组件，其中，所述振动感测组件包括相互平行设置的ECM振膜和极板，在所述ECM振膜上设置有质量块；

所述极板以及ECM振膜均与所述信号处理组件电连接。

此外，优选的结构是，所述信号处理组件包括ASIC放大器以及与所述ASIC放大器电连接的输入端、输出端以及接地端；

其中，所述输入端与所述极板电连接，所述接地端与所述ECM振膜电连接，所述输出端与外界的信号处理装置电连接。

此外，优选的结构是，所述信号处理组件包括FET以及与所述FET电连接的输入端、输出端以及接地端；

此外，优选的结构是，所述质量块粘设在所述ECM振膜远离所述极板的表面。

此外，优选的结构是，在所述外壳底部开设有第一通孔，在所述极板上开设有第二通孔。

此外，优选的结构是，所述振动感测组件还包括设置在所述外壳内部底端的振环；

所述ECM振膜固定在所述振环上并通过所述振环与所述接地端电连接。

此外，优选的结构是，在所述振环和所述极板之间设置有垫片。

此外，优选的结构是，在所述振环与所述PCB之间夹设有支撑环，在所述极板与所述PCB之间夹设有栅环；

所述振环通过所述支撑环压持固定在所述外壳内部底端；所述极板通过所述栅环压持固定在所述垫片上，并通过所述栅环与所述输入端电连接。

此外，优选的结构是，所述栅环为铜制件。

此外，优选的结构是，所述外壳为金属制件，所述振环通过所述外壳与所述接地端相连。

从上面的技术方案可知，本实用新型提供的骨声纹传感器，使用ECM(驻极体)麦克风替换传统的MEMS麦克风，并直接将质量块设置在ECM麦克风的振膜上，能够简化骨声纹传感器内部的结构；此外，由于ECM麦克风的振膜较厚、机械可靠性强，因此，能够显著提高产品的可靠性，延长产品的使用寿命。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的骨声纹传感器的主视剖面图；

图2为一个本实用新型实施例的骨声纹传感器的电路原理图；

图3为另一个本实用新型实施例的骨声纹传感器的电路原理图；

其中的附图标记包括：PCB 11、外壳12、第一通孔121、振动感测组件13、振环131、ECM振膜132、质量块133、极板134、第二通孔1341、栅环14、支撑环15、垫片16、信号处理组件17、ASIC放大器171、输入端172、接地端173、输出端174、FET 175。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

为详细描述本实用新型的骨声纹传感器的结构，以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的骨声纹传感器的主视剖面结构，根据图1所示，本实用新型实施例中提供的骨声纹传感器，包括一块用于焊接该骨声纹传感器内部电路的PCB 11(英文全称为Printed Circuit Board，中文名称为印制电路板，是电子元器件的支撑体)以及固定在该PCB 11上的起保护元器件作用的外壳12，在所述外壳12内部设置有用于感应外界的振动信息的振动感测组件13以及与所述振动感测组件13电连接的信号处理组件17；其中，所述振动感测组件13包括相互平行设置的ECM振膜132(ECM，英文全称为electret microphone，中文名称为驻极体麦克风，此处所述的ECM振膜即为驻极体麦克风中的振膜)以及极板134，在所述ECM振膜132上设置有质量块133，所述极板134以及ECM振膜132均与所述信号处理组件17电连接。

在实际使用时，通过质量块133配合ECM振膜132感应外界的振动信息，并通过极板134配合ECM振膜132将该振动信息转换为交流电信号，然后传递至信号处理组件17进行信号放大，被放大的交流电信号通过信号处理组件17放大处理后再传递至外界的信号处理装置进行信号解析。

需要强调的是，本实用新型提供的骨声纹传感器，使用ECM(驻极体)麦克风替换传统的MEMS麦克风，并直接将质量块133设置在ECM麦克风的振膜上，能够省去传统的骨声纹传感器中的振动系统部分，简化骨声纹传感器内部的结构；此外，由于ECM麦克风的振膜较厚、机械可靠性强，不易被气流冲击损害，因此，能够显著提高产品的可靠性，延长产品的使用寿命。

此外，图2为一个本实用新型实施例的骨声纹传感器的电路原理图，由图2可知，所述信号处理组件17可以包括用于进行电信号放大的ASIC放大器171(ASIC即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路，此处所述的ASIC放大器是指具有信号放大功能的集成电路)以及与所述ASIC放大器171电连接的输入端172、输出端174以及接地端173；其中，所述输入端172与所述极板134电连接，所述接地端173与所述ECM振膜132电连接，所述输出端174与外界的信号处理装置电连接。

需要说明的是，输入端172、接地端173以及输出端174均为该PCB 11上的焊点，用于ASIC放大器171与振动感测组件13以及外界的电子装置进行电路连接。

另一反面，图3为另一个本实用新型实施例的骨声纹传感器的电路原理图，由图3可知，所述信号处理组件17也可以包括用于信号放大的FET 175(英文全称是Field EffectTransistor，中文名称为场效应晶体管，是一种具有信号放大功能的器件)以及与所述FET175的栅极、漏极以及源极分别对应连接的输入端172、输出端174以及接地端173；此外，所述输入端172还与所述极板134电连接，所述接地端173还与所述ECM振膜132电连接，所述输出端174还与外界的信号处理装置电连接。

另外，在PCB 11板上还可以设置电阻，FET 175的漏极通过电阻与外界的供电装置相连，在实际应用时可以通过电阻的阻值来确定该FET 175信号放大倍数。

在本实用新型的一个具体的实施方式中，在外壳12上设置有第一通孔121，在极板134上设置有第二通孔1341，第一孔121和第二孔1341可以为阻尼孔。

具体地，所述质量块133可以通过胶水粘设在所述ECM振膜132远离极板134的表面，由于ECM振膜132远离极板134的表面直接与第一通孔121的位置对应，因此，能够使质量块133以及ECM振膜132第一时间感应到外界的声音，从而提高声纹传感器的灵敏度。

在实际应用中，由于外部的供电装置供应直流电，而输出端174仅用于输出最终的交流电信号，因此，需要在FET 175与输出端174之间或者ASIC放大器171与输出端174之间设置一个滤波电容，通过滤波电容除去来自供电装置的直流分量，确保输出端174只输出来自FET 175或者ASIC放大器171的交流电信号。

另外，为简化该声纹传感器的内部的走线方式，所述振动感测组件13还可以包括设置在所述外壳12内部底端的振环131，所述ECM振膜132固定在所述振环131上，振环131以及外壳12为金属制件且直接接触，外壳12与PCB 11上的接地端173相连，通过这种方式能够省去ECM振膜132与接地端173之间的导线，简化声纹传感器的走线方式，节约成本。

此外，由于ECM振膜132作为驻极体的正极，极板134作为驻极体的负极，为实现振环131ECM振膜132与极板134之间的绝缘，可以在ECM振膜132和极板134之间设置垫片16；另外，通过设置垫片16还能够进一步加大振片与极板134之间的间距，避免在实际应用中，由于一些特殊外力的作用，出现驻极体正负极接触的现象。

在本实用新型的一个具体的实施方式中，在振环131与PCB 11之间夹设有支撑环15，在极板134与PCB 11板之间夹设有栅环14；该栅环14由金属制成。振环131通过支撑环15压持固定在外壳12内部底端；极板134通过栅环14压持固定在垫片16上，并通过栅环14与输入端172电连接。

此外，需要说明的是，支撑环15不仅起到振环131与PCB 11板之间的支撑作用，还需要保证振环131与PCB 11之间的绝缘效果，因此，支撑环15可以选用硬质塑料制件。

具体地，栅环14可以设置为铜制件，通过选用铜材质来制作栅环14，能够显著提高栅环14的导电性能，能够进一步提高骨声纹传感器的精度。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出骨声纹传感器。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的骨声纹传感器，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种骨声纹传感器，包括PCB和固定在所述PCB上的外壳，其特征在于，在所述外壳内部设置有振动感测组件以及与所述振动感测组件电连接的信号处理组件，其中，

所述振动感测组件包括相互平行设置的ECM振膜和极板，在所述ECM振膜上设置有质量块；

所述极板和所述ECM振膜均与所述信号处理组件电连接。

2.如权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述信号处理组件包括ASIC放大器以及与所述ASIC放大器电连接的输入端、输出端以及接地端；

3.如权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述信号处理组件包括FET以及与所述FET电连接的输入端、输出端以及接地端；

4.如权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述质量块粘设在所述ECM振膜远离所述极板的表面。

5.如权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，

在所述外壳底部开设有第一通孔，在所述极板上开设有第二通孔。

6.如权利要求2或3所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述振动感测组件还包括设置在所述外壳内部底端的振环；

7.如权利要求6所述的骨声纹传感器，其特征在于，

在所述振环和所述极板之间设置有垫片。

8.如权利要求7所述的骨声纹传感器，其特征在于，

在所述振环与所述PCB之间夹设有支撑环，在所述极板与所述PCB之间夹设有栅环；

9.如权利要求8所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述栅环为铜制件。

10.如权利要求6所述的骨声纹传感器，其特征在于，

所述外壳为金属制件，所述振环通过所述外壳与所述接地端相连。