CN212572961U - 振动传感器及具有其的音频设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种振动传感器及具有其的音频设备，其中，振动传感器包括：电路板组件，包括底壁以及自底壁延伸的侧壁；外壳，盖设于侧壁上并与电路板组件共同围设成容纳腔；MEMS麦克风，设置在电路板组件的底壁上并位于容纳腔中，MEMS麦克风与电路板组件电连接；振膜组件，固定于外壳与侧壁之间并将容纳腔分隔成第一腔和第二腔，振膜组件上贯穿设置有至少一个第一泄气孔，第一腔通过第一泄气孔与第二腔连通；外壳上设有至少一个贯穿其上的第二泄气孔；振动传感器输入振动信号或压力信号时，振膜组件振动，并使容纳腔内的气压产生变化。本实用新型可以有效地解决现有技术中振动传感器的振膜反应不灵敏的问题。

Description

振动传感器及具有其的音频设备

【技术领域】

本实用新型涉及电声转换领域，尤其涉及一种振动传感器及具有其的音频设备。

【背景技术】

随着技术的发展，麦克风设备在从传统的空气传导麦克向骨传导麦克发展，通常骨传导麦克通过振膜感应使用者发声时的骨骼振动，再将这种振动转化成电信号进行记录或传递。现有技术的骨传导麦克的振膜设置在振动传感器的空腔中，容易出现感应不灵敏的问题，导致麦克风不能识别到或者没能准确识别使用者的声音。因此，有必要提供一种振动传感器及具有其的音频设备。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于解决现有技术中振动传感器的振膜反应不灵敏的问题。

本实用新型的技术方案如下：为达到上述目的，本实用新型的振动传感器，包括：电路板组件，电路板组件包括底壁以及自底壁延伸的侧壁；外壳，外壳盖设于侧壁上并与电路板组件共同围设成容纳腔；MEMS麦克风，设置在电路板组件的底壁上并位于容纳腔中，MEMS麦克风与电路板组件电连接；振膜组件，固定于外壳与侧壁之间并将容纳腔分隔成第一腔和第二腔，振膜组件上贯穿设置有至少一个第一泄气孔，第一腔通过第一泄气孔与第二腔连通；外壳上设有至少一个贯穿其上的第二泄气孔；振动传感器输入振动信号或压力信号时，振膜组件振动，并使容纳腔内的气压产生变化。

优选地，振膜组件包括振膜本体和质量块，振膜本体设置在容纳腔中，质量块设置在振膜本体上，第一泄气孔设置在振膜本体上。

优选地，质量块设置于振膜本体靠近外壳的一侧和/或振膜本体远离外壳的一侧。

优选地，位于振膜本体同一侧的质量块包括多个相互间隔设置质量块单元。

优选地，振膜组件包括振膜本体以及由振膜本体包裹固定的质量块。

优选地，底壁上设置有谐振腔以及与谐振腔连通的通孔，MEMS麦克风包括固定于底壁且具有背腔的基座、支撑于基座远离通孔一端的MEMS振膜和背极板；基座环绕通孔并使背腔与通孔连通；MEMS振膜与背极板间隔形成电容结构。

优选地，底壁包括间隔设置的第一层和第二层以及设置在第一层和第二层之间的支撑体，第一层、第二层和支撑体之间形成谐振腔，通孔设置在第一层上，侧壁设置在第一层上。

优选地，振动传感器还包括垫片，垫片设置在振膜组件和侧壁之间。

优选地，振动传感器还包括ASIC芯片，ASIC芯片设置在底壁上并与MEMS麦克风电连接。

另一方面，本实用新型还提供了一种音频设备，包括振动传感器，振动传感器为包含上述全部或部分技术特征的振动传感器。

本实用新型的有益效果在于：振膜组件设置在外壳和电路板组件形成的容纳腔中，当使用者发出声音时，外壳和电路板组件感应到使用者发声部位的振动从而激励振膜组件产生振动。第一泄气孔设置在振膜组件上，在振膜组件振动时，容纳腔中的气体能够通过第一泄气孔在振膜组件两侧的第一腔和第二腔间流动，使第一腔和第二腔的气压得以平衡，避免振膜组件两侧的第一腔和第二腔形成封闭空间，导致振膜组件振动时在第一腔和第二腔中形成高压或低压影响振膜组件的振动幅度，从而影响振动传感器的灵敏度。电路板组件有侧壁和底壁形成半包结构，使振膜组件能够通过设置在侧壁上直接固定在电路板和外壳之间，简化了振膜组件的固定结构。第二泄气孔使外壳在向电路板组件装配时顺畅排出第一腔和第二腔中的多余气体，以平衡容纳腔内的气压和振动传感器外部气压。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的振动传感器的实施例一的结构示意图；

图2示出了图1的振动传感器的的分解结构示意图；

图3示出了图1的振动传感器的A－A向剖视结构示意图；

图4为本实用新型的振动传感器的实施例二的剖视结构示意图；

图5为本实用新型的振动传感器的实施例三的剖视结构示意图；

图6为本实用新型的振动传感器的实施例四的剖视结构示意图；以及

图7为本实用新型的振动传感器的实施例五的剖视结构示意图。

上述附图中包含下列附图标记：

10、外壳；11、第二泄气孔；20、电路板组件；21、侧壁；22、第一层；23、第二层；24、支撑体；25、通孔；30、MEMS麦克风；31、MEMS振膜；32、基座；33、背极板；34、背腔；40、振膜组件；41、振膜本体；411、子振膜；411、子振膜；42、第一泄气孔；43、质量块；50、垫片；60、谐振腔；71、第一腔；72、第二腔；80、ASIC芯片。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一：

如图1至图3所示，实施例一的振动传感器包括外壳10、电路板组件20、振膜组件40和MEMS(Microelectro Mechanical Systems，微机电系统)麦克风30，外壳10设置在电路板组件20上，外壳10和电路板组件20之间设置有容纳腔70，MEMS麦克风30设置在电路板组件20上并位于容纳腔70中，MEMS麦克风30与电路板组件20电连接。振膜组件40设置在容纳腔70中，振膜组件40上设置有至少一个第一泄气孔42。

应用本实施例的技术方案，振膜组件40设置在外壳10和电路板组件20形成的容纳腔70中，当使用者发出声音时，外壳10和电路板组件20感应到使用者发声部位的振动从而激励振膜组件40产生振动。第一泄气孔42设置在振膜组件40上，在振膜组件40振动时，容纳腔70中的气体能够通过第一泄气孔42在振膜组件40两侧的第一腔71和第二腔72之间流动，使第一腔71和第二腔72的气压得以平衡，避免振膜组件40两侧的第一腔71和第二腔72形成封闭空间，导致振膜组件40振动时在第一腔71和第二腔72中形成高压或低压影响振膜组件40的振动幅度，从而影响振动传感器的灵敏度。

因MEMS麦克风30在不同温度情况下的性能均较稳定，其灵敏度基本不会受温度、振动、温度和时间等因素影响，可靠性好，稳定性高。因MEMS麦克风30可受260℃的高温回流焊且性能不受影响，因此，组装后省去音频调试工序仍可实现准确度高的基本性能。

如图2和图3所示，本实施例的振膜组件40包括振膜本体41和质量块43，振膜本体41设置在容纳腔70中，质量块43设置在振膜本体41远离MEMS麦克风30的一侧，第一泄气孔42设置在振膜本体41上。MEMS麦克风30包括基座32和设置在基座32上的MEMS振膜31。质量块43增大了振膜组件40的惯性，使用者发声时，骨头传过来的声音振动信号可以时质量块43振动，进而带动振膜本体41振动，振动的振膜本体41能够推动容纳腔70内的气体振动进而使MEMS振膜31振动，从而将骨头的振动信号转换成电信号，形成骨传导MEMS麦克风30。

上述结构的振动传感器中，电路板组件20背容纳腔70的一侧和/或外壳10远离所述容纳腔70的一侧输入振动信号或压力信号时，振膜组件40产生振动，具体的为质量块43振动带动振膜本体41振动，使得第一腔71内的气体产生振动，从而使得收容于第一腔71内的MS麦克风30的MEMS振膜31振动，改变了MEMS振膜31与背极板33之间的间距，即改变了MEMS麦克风30产生的电容大小，从而实现将振动信号转变为电信号，即产生同步变化的电信号传递至电路板组件20，使得所述MEMS麦克风30将外部的输入振动信号或压力信号转化为电信号，实现振动信号转化为电信号。比如，振动传感器的电路板组件20直接或间接地侧贴合于用户颈部，当用户发出声音时，实现骨导传递振动信号，以实现上述转化过程。该过程中，MEMS麦克风30直接感受检测外部的输入振动信号，从而使得MEMS麦克风30最大程度的保证准确检测到气体振动的变化，特别是对大于1KHz的高频振动同样具有准确响应，有效提高了所述振动传感器的灵敏度和可靠性。

需要说明的是，在其他可行的实施例中，质量块也可以设置在振膜本体的其他位置，或以其他形式设置在振膜体上。

优选地，MEMS振膜31在电路板组件20上的正投影面积小于振膜本体41在电路板组件20上的正投影面积。该结构使振膜本体41与容纳腔70内气体接触面积更大，使其更好的振动气体；MEMS振膜31面积相对较小，使得MEMS麦克风30会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB噪声产生更低的振动耦合，声学性能更好，方便使用。

如图1至图3所示，本实施例的外壳10上设置有至少一个第二泄气孔11。整机SMT装配时，该第一泄压孔11的设置起到平衡气压的作用。具体地，容纳腔70通过第一泄气孔42和第二泄气孔11与外界连通，当外壳10装配到电路板组件20上时，多余的气体能够通过第二泄气孔11排出，从而有效地避免在装配过程中在容纳腔70中形成高压，进一步平衡第一腔71、第二腔72以及振动传感器外部的气压。

在装配完成后，外壳10可通过表面组装技术贴设在移动设备的内部，并堵住第二泄气孔11实现容纳腔70的密封，有效避免了外界气导声信号干扰，进而提高振动传感器骨导灵敏度和频率特性。可以理解地，在其他可行实施例中，第二泄气孔11的具体数量和具体位置不限于图中所示的数量和位置，具体实施时可根据需要进行适应性的调整。

如图2和图3所示，本实施例的电路板组件20包括底壁和侧壁21，侧壁21设置在底壁上，底壁和侧壁21形成中空的PCB支撑结构，这样振膜本体41就能够直接设置在侧壁21的端面上，起到固定振膜本体41的作用并使质量块43悬设在容纳腔中，侧壁21兼顾固定外壳10和振膜组件40的作用，使本实施例的振动传感器不需要单独设置固定振膜组件40的固定结构，简化了振膜组件40的固定结构，便于振膜本体41的固定。

如图2和图3所示，本实施例的振动传感器还包括垫片50，垫片50设置在振膜本体41和侧壁21之间。

同时，本实施例的振动组件和MEMS麦克风30相互间隔设置，避免了相关技术振动感应装置和振动检测装置集成一体，MEMS麦克风30和振膜组件40的结构简单，便于生产，并且能够拾取的信号宽带较大。

为提高信噪比，如图2和图3所示，本实施例的底壁包括间隔设置的第一层22和第二层23以及设置在第一层22和第二层23之间的支撑体24，侧壁21设置在第一层22上。第一层22、第二层23和支撑体24之间形成谐振腔60，第一层22上设置有连通谐振腔60的通孔25。MEMS麦克风30罩设在通孔25上，谐振腔60通过通孔25与MEMS麦克风30的背腔34连通，形成了体积更大的背腔34。增大了的MEMS麦克风30背腔34使MEMS麦克风30规格更好地感应振动信号，从而有效提升信噪比。

更优的，为了进一步改善振动传感器的灵敏度，如图1和图2所示，本实施例的振动传感器还包括ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片80，ASIC芯片80与MEMS麦克风30电连接。ASIC芯片80为MEMS麦克风30提供外部偏置，有效的偏置将使MEMS麦克风30在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的麦克风设计，设计更灵活可靠。

实施例二：

实施例二的振动传感器在实施例一的基础上调整了质量块的位置，具体如图4所示，在实施例二的振动传感器中，质量块43设置在振膜本体41朝向MEMS麦克风30的一侧，该实施例减少了质量块43对第二腔72的空间占用，进一步提高了振动传感器的灵敏度。除此之外，其与上述图2所示实施方式基本相同，在此不再赘述。

实施例三：

实施例三的振动传感器在实施例一的基础上调整了质量块的设置方式，具体如图5所示，在实施例三的振动传感器中，质量块43设置在振膜本体41的两侧，即在振膜本体41朝向MEMS麦克风30的一侧和背离MEMS麦克风30的一侧都设置了质量块43，该实施例增大了振膜本体41的惯性，进一步提高了振动传感器的灵敏度。除此之外，其与上述图2所示实施方式基本相同，在此不再赘述。

实施例四：

实施例四的振动传感器在实施例三的基础上调整了质量块的设置方式，具体如图6所示，在实施例四的振动传感器中，质量块43由多个相互间隔设置的质量单元组成，该实施例除了能够增大振膜本体41的惯性，进一步提高了振动传感器的灵敏度之外，还可以增加振膜的顺性，使其更易于振动。除此之外，其与上述图4所示实施方式基本相同，在此不再赘述。

实施例五：

实施例五的振动传感器在实施例一的基础上调整了质量块的设置方式，具体如图7所示，在实施例五的振动传感器中，振膜本体41由两层子振膜411相互叠置形成，质量块43设置在两层子振膜411之间，第一泄气孔42穿设在两层子振膜411上。该实施例加强了质量块43的固定强度，提高了振动传感器的可靠性。除此之外，其与上述图3所示实施方式基本相同，在此不再赘述。

本实用新型还提供了一种音频设备，根据本实施例的音频设备(图中未示出)包括振动传感器，具体地，振动传感器为包含上述全部或部分技术结构的振动传感器。本实施例的音频设备具备振膜反应灵敏的优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种振动传感器，其特征在于，包括：

电路板组件，所述电路板组件包括底壁以及自所述底壁延伸的侧壁；

外壳，所述外壳盖设于所述侧壁上并与所述电路板组件共同围设成容纳腔；

MEMS麦克风，设置在所述电路板组件的底壁上并位于所述容纳腔中，所述MEMS麦克风与所述电路板组件电连接；

振膜组件，固定于所述外壳与所述侧壁之间并将所述容纳腔分隔成第一腔和第二腔，所述振膜组件上贯穿设置有至少一个第一泄气孔，所述第一腔通过所述第一泄气孔与所述第二腔连通；

所述外壳上设有至少一个贯穿其上的第二泄气孔；

所述振动传感器输入振动信号或压力信号时，所述振膜组件振动，并使所述容纳腔内的气压产生变化。

2.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振膜组件包括振膜本体和质量块，所述振膜本体设置在所述容纳腔中，所述质量块设置在所述振膜本体上，所述第一泄气孔设置在所述振膜本体上。

3.根据权利要求2所述的振动传感器，其特征在于，所述质量块设置于所述振膜本体靠近所述外壳的一侧和/或所述振膜本体远离所述外壳的一侧。

4.根据权利要求3所述的振动传感器，其特征在于，位于所述振膜本体同一侧的所述质量块包括多个相互间隔设置质量块单元。

5.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振膜组件包括振膜本体以及由所述振膜本体包裹固定的质量块。

6.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述底壁上设置有谐振腔以及与所述谐振腔连通的通孔，所述MEMS麦克风包括固定于所述底壁且具有背腔的基座、支撑于所述基座远离所述通孔一端的MEMS振膜和背极板；所述基座环绕所述通孔并使所述背腔与所述通孔连通；所述MEMS振膜与所述背极板间隔形成电容结构。

7.根据权利要求6所述的振动传感器，其特征在于，所述底壁包括间隔设置的第一层和第二层以及设置在所述第一层和所述第二层之间的支撑体，所述第一层、所述第二层和所述支撑体之间形成所述谐振腔，所述通孔设置在所述第一层上，所述侧壁设置在所述第一层上。

8.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括垫片，所述垫片设置在所述振膜组件和所述侧壁之间。

9.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片设置在所述底壁上并与所述MEMS麦克风电连接。

10.一种音频设备，包括振动传感器，其特征在于，所述振动传感器为权利要求1至9中任意一项所述的振动传感器。

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