CN216531784U - 一种振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种振动传感器，包括PCB板、外盖体、内盖体、ASIC芯片及声音传感芯片，内盖体和外盖体均为下侧敞口的方形壳状。内盖体设在外盖体内部，PCB板将内盖体封闭成第一密封腔，PCB板封闭外盖体的敞口侧，在内盖体与外盖体之间形成第二密封腔。ASIC芯片和声音传感芯片设在PCB板上，内盖体将两者封装在第一密封腔内，声音传感芯片的内部通过PCB板内的信号传输气道与第二密封腔相通。外盖体的顶部设有垂直方向振动拾取部，外盖体的侧壁上设有水平方向振动拾取部。本实用新型对不同方向的振动都可敏感探测、拾取并转化成电信号输出，PCB板的信号传输气道与高灵敏度耦合块相配合，降低了振动能量传输的损耗，效率高，成本低，产品性能显著提高。

Description

一种振动传感器

技术领域

本实用新型涉及振动拾取传感器技术领域，具体涉及一种声音振动拾取传感器。

背景技术

硅微麦克风，是一种声学麦克风产品，广泛用于手机，电话，耳机等等产品上用于语音信号拾取。振动传感器，即通过此振动传感器能够拾取周围环境中的振动，如空气振动，液体或固体振动等等，然后将此机械振动转换成电信号输出，从而完成从机械振动到电信号的转变。生活中常用拾取空气振动的各种麦克风，拾取或感知振动或位移变化的加速度传感器等，振动拾取传感器还应用于工业、医学、军工国防、科研等诸多领域。

当前行业传统用的振动传感器通常只对某一个方向上的振动敏感，且结构复杂，产品可靠性低，成本高。而在生活、工业、军事应用中的振动往往是两个或更多的方向的振动，同时需要在简单结构下实现更高可靠性与更低成本。如何更好地拾取两个及以上更多方向的振动，改善产品结构，提高可靠性，降低产品成本就成为行业中一个亟待解决的问题。

发明内容

针对于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型目的在于提出一种振动传感器，旨在解决现有的振动传感器只对某一个方向上的振动敏感，拾取振动的灵敏度低，产品结构复杂，成本高，产业效益低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种振动传感器，包括PCB板、外盖体、内盖体、ASIC芯片及声音传感芯片，所述内盖体和外盖体均为下侧敞口的方形壳状，且设在PCB板的上方。

内盖体设在外盖体内部，PCB板将内盖体封闭成第一密封腔，PCB板封闭外盖体的敞口侧，在内盖体与外盖体之间形成第二密封腔。

ASIC芯片和声音传感芯片设在PCB板上，内盖体将两者封装在第一密封腔内，声音传感芯片的内部通过PCB板内的信号传输气道与第二密封腔相通。

外盖体的顶部设有垂直方向振动拾取部，外盖体的侧壁上设有水平方向振动拾取部，垂直方向振动拾取部和水平方向振动拾取部位于第二密封腔内。

作为本实用新型一种优选的方案，声音传感芯片固定于PCB板的上表面，且覆盖信号传输气道的出口端，所述信号传输气道的入口端位于内盖体外侧，与第二密封腔相通。

ASIC芯片设置在声音传感芯片的一侧，声音传感芯片通过导线一与ASIC芯片电连接，ASIC芯片通过导线二与PCB板电连接。

作为本实用新型一种优选的方案，垂直方向振动拾取部包括第一支撑框、第一弹性膜片及第一实体块，第一支撑框位于内盖体上方且水平设置在外盖体的内侧壁上。

第一弹性膜片位于第一支撑框的内侧，其外边缘与第一支撑框固定相连，第一实体块固定于第一弹性膜片靠近内盖体的一侧。

作为本实用新型一种优选的方案，所述水平方向振动拾取部有两个，一个水平方向振动拾取部设置在外盖体前后方向的一个侧壁上，另一个水平方向振动拾取部设置在外盖体左右方向的一个侧壁上。

作为本实用新型一种优选的方案，所述水平方向振动拾取部有一个，其设置在外盖体左右或前后方向的一个侧壁上。

作为本实用新型一种优选的方案，水平方向振动拾取部包括第二支撑框、第二弹性膜片及第二实体块，第二支撑框竖向固定在外盖体的侧壁上。

第二弹性膜片位于第二支撑框的内侧，其外边缘与第二支撑框固定相连，第二实体块固定于第二弹性膜片靠近内盖体的一侧。

作为本实用新型一种优选的方案，所述水平方向振动拾取部由高灵敏度耦合块替代，高灵敏度耦合块固定于外盖体的侧壁上，其靠近内盖体的一侧具有凹形槽，所述凹形槽的下端与信号传输气道的入口端对应且相通。

作为本实用新型一种优选的方案，所述PCB板的底部间隔设有三个焊盘，分别为电源焊盘、信号输出焊盘和接地焊盘，焊盘与ASIC芯片电连接。

作为本实用新型一种优选的方案，垂直方向振动拾取部还包括上支撑框，上支撑框的结构与第一支撑框的结构相同，第一支撑框通过上支撑框与外盖体的顶壁固定相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的技术方案通过在不同方向设置振动拾取部，对不同方向的振动都可以敏感探测、拾取并转化成电信号输出，解决了行业产品通常只对某一方向上振动敏感的缺陷。

2、本方案中，PCB板的信号传输气道与高灵敏度耦合块相配合，减少振动传输路径的体积，有效降低了振动能量传输的损耗，使振动拾取部与声音传感芯片高灵敏度耦合，从而极大提高了产品的性能。利用现有的生产线可完成对产品的封装及振动拾取结构的封装，不需要重复设备投入，结构简单且更容易实施，装配效率高，降低了生产成本。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型第一种实施方式的爆炸结构示意图。

图2是本实用新型第一种实施方式的剖面结构示意图。

图3是本实用新型第二种实施方式的爆炸结构示意图。

图4是本实用新型第二种实施方式的剖面结构示意图。

图5是本实用新型第三种实施方式的爆炸结构示意图。

图6是本实用新型第三种实施方式的剖面结构示意图。

图7是本实用新型某一部分的结构示意图，示出的是垂直方向振动拾取部。

图8是本实用新型另一部分的结构示意图，示出的是水平方向振动拾取部。

图9是本实用新型再一部分的结构示意图，示出的是高灵敏度耦合块。

图10是本实用新型中PCB板的顶部结构示意图。

图11是本实用新型中PCB板的底部结构示意图。

图12是本实用新型中PCB板的剖面结构示意图。

图中：100、外盖体；500、内盖体；501、ASIC芯片；502、声音传感芯片；503、导线一；504、导线二；400、PCB板；401、入口端；402、出口端；403、集成电路放置区；404、电源焊盘；405、信号输出焊盘；406、接地焊盘；407、信号传输气道；200、垂直方向振动拾取部；201、上支撑框；202、第一支撑框；203、第一实体块；204、第一弹性膜片；300、水平方向振动拾取部；301、第二支撑框；302、第二弹性膜片；303、第二实体块；700、高灵敏度耦合块；701、凹形槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，请参阅图1、图2、图7、图8、图10至图12，一种振动传感器，包括PCB板400、外盖体100、内盖体500、ASIC芯片501及声音传感芯片502，所述内盖体500和外盖体100均为下侧敞口的方形壳状，内盖体500和外盖体100均扣设且固定安装在PCB板400的上方。

内盖体500设在外盖体100内部，PCB板400将内盖体500封闭成第一密封腔，PCB板400封闭外盖体100的敞口侧，在内盖体500与外盖体100之间形成第二密封腔，所述第二密封腔为密闭空腔结构。

ASIC芯片501和声音传感芯片502设在PCB板400上，PCB板400的上表面设有集成电路放置区403，ASIC芯片501固定安装在集成电路放置区403的正上方。内盖体500将ASIC芯片501和声音传感芯片502封装在第一密封腔内，声音传感芯片502的内部通过PCB板400内的信号传输气道407与第二密封腔相通。

信号传输气道407的入口端401和出口端402均位于PCB板400的上表面，声音传感芯片502固定于PCB板400的上表面且位于出口端402的正上方。声音传感芯片502覆盖信号传输气道407的出口端402，所述信号传输气道407的入口端401位于内盖体500外侧，与第二密封腔相通。

ASIC芯片501设置在声音传感芯片502的一侧，声音传感芯片502通过导线一503与ASIC芯片501电连接，ASIC芯片501通过导线二504与PCB板400的电路连接。所述PCB板400的底部间隔设有三个焊盘，分别为电源焊盘404、信号输出焊盘405和接地焊盘406，三个焊盘与ASIC芯片501电连接，将电信号输出或输入。

外盖体100的顶部设有垂直方向振动拾取部200，垂直方向振动拾取部200包括第一支撑框202、第一弹性膜片204及第一实体块203，第一支撑框202位于内盖体500上方且水平放置在外盖体100的内侧壁上。

第一弹性膜片204位于第一支撑框202内侧，其外边缘与第一支撑框202固定相连，第一实体块203固定于第一弹性膜片204的一侧。垂直方向振动拾取部200还包括上支撑框201，上支撑框201的结构与第一支撑框202的结构相同，第一支撑框202通过上支撑框201与外盖体100的顶壁固定相连。上支撑框201不是必须的，实际应用过程中也可以取消上支撑框201，只用第一支撑框202即可实现同样的性能。

外盖体100的侧壁上设有水平方向振动拾取部300，垂直方向振动拾取部200和水平方向振动拾取部300位于第二密封腔内。所述水平方向振动拾取部300有两个，一个水平方向振动拾取部300设置在外盖体100前后方向的后侧壁上，另一个水平方向振动拾取部300设置在外盖体100左右方向的左侧壁上，两个方向的水平方向振动拾取部300相邻且相互垂直布置，可分别独立拾取前后方向或者左右方向的振动信号。

水平方向振动拾取部300包括第二支撑框301、第二弹性膜片302及第二实体块303，第二支撑框301竖向固定在外盖体100的侧壁上。第二弹性膜片302位于第二支撑框301内侧，其外边缘与第二支撑框301固定相连，第二实体块303固定于第二弹性膜片302靠近内盖体500的一侧。

本实用新型实施例1的大致工作过程如下：为了更清楚的说明问题，水平左右方向假设为X方向，水平前后方向假设为Y方向，垂直方向假设为Z方向。

本实施具体方案在振动传感器的内盖体500与外盖体100之间，设置有X方向、Y方向与Z方向的三个振动拾取部，三个振动拾取部均处于密闭空腔内。

来自垂直Z方向或水平X或Y方向的振动会引起垂直方向振动拾取部200、水平左右方向或水平前后方向的振动拾取部300的实体块及弹性膜片的振动，从而造成内盖体500外侧面与三个弹性膜片之间空间的空气的扰动。此部分受扰动的空气从入口端401，进入信号传输气道407，然后从出口端402到达声音传感芯片502的底部，声音传感芯片502的振膜在空气扰动的压力作用下获得机械能信号，并传送至ASIC芯片501。ASIC芯片501将振动信号转变为电信号，再从信号输出焊盘405输出，这个过程就完成了从三个方向的机械振动的探测，到机械信号转变为电信号的变化，再将此电信号输出的完整流程。

实施例2，请参阅图3、图4、图7、图8、图10至图12，一种振动传感器，其结构与工作原理与实施1的结构基本相同，区别点在于，实施例2中振动传感器的水平方向振动拾取部300有一个，其设置在外盖体100左右或前后方向的一个侧壁上，相当于在实施1中振动传感器的一个水平方向上少了水平方向振动拾取部300，其工作原理与施1基本相同，仅能获得Z方向或X方向的振动信号并将其转化为电信号输出。

实施例3，请参阅图5、图6、图7、图9至图12，一种振动传感器，其结构与工作原理与实施2的结构及工作原理大致相同，区别点在于，实施2所述振动传感器的水平方向振动拾取部300由高灵敏度耦合块700替代，高灵敏度耦合块固定于外盖体100的侧壁上，其靠近内盖体500的一侧具有凹形槽701，所述凹形槽的下端与信号传输气道407的入口端401对应且相通。高灵敏度耦合块700有效减少了传输通道空气体积，从而减小传输过程空气体积所造成的损耗，进而实现提高产品灵敏度的目的。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种振动传感器，其特征在于，包括PCB板、外盖体、内盖体、ASIC芯片及声音传感芯片，所述内盖体和外盖体均为下侧敞口的方形壳状，且设在PCB板的上方；

内盖体设在外盖体内部，PCB板将内盖体封闭成第一密封腔，PCB板封闭外盖体的敞口侧，在内盖体与外盖体之间形成第二密封腔；

ASIC芯片和声音传感芯片设在PCB板上，内盖体将两者封装在第一密封腔内，声音传感芯片的内部通过PCB板内的信号传输气道与第二密封腔相通；

外盖体的顶部设有垂直方向振动拾取部，外盖体的侧壁上设有水平方向振动拾取部，垂直方向振动拾取部和水平方向振动拾取部位于第二密封腔内。

2.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，声音传感芯片固定于PCB板的上表面，且覆盖信号传输气道的出口端，所述信号传输气道的入口端位于内盖体外侧，与第二密封腔相通；

ASIC芯片设置在声音传感芯片的一侧，声音传感芯片通过导线一与ASIC芯片电连接，ASIC芯片通过导线二与PCB板电连接。

3.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，垂直方向振动拾取部包括第一支撑框、第一弹性膜片及第一实体块，第一支撑框位于内盖体上方且水平设置在外盖体的内侧壁上；

第一弹性膜片位于第一支撑框内侧，其外边缘与第一支撑框固定相连，第一实体块设置于第一弹性膜片的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，所述水平方向振动拾取部有两个，一个水平方向振动拾取部设置在外盖体前后方向的一个侧壁上，另一个水平方向振动拾取部设置在外盖体左右方向的一个侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，所述水平方向振动拾取部有一个，其设置在外盖体左右或前后方向的一个侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，水平方向振动拾取部包括第二支撑框、第二弹性膜片及第二实体块，第二支撑框竖向设置在外盖体的侧壁上；

第二弹性膜片位于第二支撑框内侧，其外边缘与第二支撑框固定相连，第二实体块设置于第二弹性膜片的一侧。

7.根据权利要求5所述的一种振动传感器，其特征在于，所述水平方向振动拾取部由高灵敏度耦合块替代，高灵敏度耦合块固定于外盖体的侧壁上，其靠近内盖体的一侧具有凹形槽，所述凹形槽的下端与信号传输气道的入口端对应且相通。

8.根据权利要求1所述的一种振动传感器，其特征在于，所述PCB板的底部间隔设有三个焊盘，分别为电源焊盘、信号输出焊盘和接地焊盘，焊盘与ASIC芯片电连接。

9.根据权利要求3所述的一种振动传感器，其特征在于，垂直方向振动拾取部还包括上支撑框，上支撑框的结构与第一支撑框的结构相同，第一支撑框通过上支撑框与外盖体的顶壁固定相连。

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