CN218157979U - 一种低成本微型风速计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本微型风速计，包括赫姆霍兹共振腔、微型麦克风和PCB板，所述赫姆霍兹共振腔由颈管和腔体组成，所述颈管连通外界环境和腔体；所述微型麦克风固定在腔体的内部，并通过设置在腔体上的PCB板实现与外界的电信号连接。本实用新型通过将微型麦克风集成在赫姆霍兹共振腔内，利用微型麦克风拾取风速激发的赫姆霍兹共振信号，不但能够实现高灵敏度和低功耗，而且结构简单，无需外部电子电路，易于实现风速计的微型化和低成本，方便集成于小型设备。

Description

一种低成本微型风速计

技术领域

本实用新型属于气流检测领域，特别涉及一种低成本微型风速计。

背景技术

风速计是用来测量空气流速的一种仪器或者器件。现有的技术方案通常分为三大类：1.机械式，如：风杯风速计，通过把三个抛物型或半球形的空杯互成120°的安置在一个可以自由转动的轴上，通过转速来测量风速；2.电子式，如：声学风速计，通过在风传播方向放置两套同步发声和收声装置，通过检测顺风和逆风两个声脉冲的时间差值，来计算风速；3.热式，如：热线风速计，将一根加热的金属丝安置在待测环境中，流动的空气将使他散热，利用散热速率和风速的平方根的线性关系即可获得风速。

然而，目前无论哪一种风速计均无法同时实现微型化、低功耗和低成本，难以满足空调、便携式音箱、微型通风系统等设备的应用需求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低成本微型风速计，以达到微型化、低功耗、低成本和高灵敏度的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种低成本微型风速计，包括赫姆霍兹共振腔、微型麦克风和PCB板，所述赫姆霍兹共振腔由颈管和腔体组成，所述颈管连通外界环境和腔体；所述微型麦克风固定在腔体的内部，并通过设置在腔体上的PCB板实现与外界的电信号连接。

上述方案中，所述微型麦克风包括基板、外壳以及设置于基板上的MEMS芯片和ASIC芯片，所述外壳上开设声孔，所述基板通过粘接的方式固定在PCB板上。

上述方案中，所述赫姆霍兹共振腔由非吸声材料制作而成。

上述方案中，所述颈管和腔体为圆柱体或多边柱体。

上述方案中，所述微型麦克风固定在腔体的底部、顶部或侧面。

通过上述技术方案，本实用新型提供的低成本微型风速计具有如下有益效果：

本实用新型通过将微型麦克风集成在赫姆霍兹共振腔内，利用微型麦克风检测风速激发的赫姆霍兹共振，可实现高灵敏度和低功耗的检测；同时，本实用新型提供的风速计无需外部电子电路，可实现微型化和低成本，方便集成于小型设备。

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。

图1为本实用新型实施例1所公开的一种低成本微型风速计的三维结构图；

图2为本实用新型实施例2所公开的一种低成本微型风速计的三维结构图；

图3为本实用新型实施例1所公开的一种低成本微型风速计的剖面结构图(微型麦克风固定在腔体底部)；

图4为本实用新型实施例1所公开的一种低成本微型风速计的剖面结构图(微型麦克风固定在腔体顶部)；

图5为本实用新型实施例1所公开的一种低成本微型风速计的剖面结构图(微型麦克风固定在腔体侧面)；

图中，10、赫姆霍兹共振腔；101、颈管；102、腔体；20、微型麦克风；201、基板；202、外壳；203、MEMS芯片；203、ASIC芯片；205、声孔；30、PCB板。

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。

本实用新型实施例提供了一种低成本微型风速计，如图1～图5所示，包括赫姆霍兹共振腔10、微型麦克风20及PCB板30；赫姆霍兹共振腔10由颈管101和腔体102组成，颈管101连通外界环境和腔体102；微型麦克风20固定在腔体102内部，并通过设置在腔体102上的PCB板30实现与外界的电信号连接。

具体地，赫姆霍兹共振腔10由一种或多种刚性非吸声材料制作而成，如不锈钢、金属、聚合物等，可在风速作用下产生共振，且共振频率由颈管101及腔体102的特征尺寸决定。颈管101及腔体102的形状为包括但不限于圆柱体、多边柱体的一种，在本实用新型的实施例1中，请参阅图1，颈管101及腔体102的形状均为圆柱体，在本实用新型的实施例2中，请参阅图2，颈管101及腔体102的形状均为正方柱体。

微型麦克风20优选MEMS麦克风，MEMS麦克风具有灵敏度高、功耗低等优点，因此本实用新型的微型风速计可实现高灵敏度、低功耗。具体地，微型麦克风20包括基板201、外壳202以及设置于基板201上的MEMS芯片203和ASIC芯片204，外壳202上开设声孔205，基板201通过粘接的方式固定在PCB板30上。MEMS芯片203感应共振产生的压力并转化为电信号，ASIC芯片204为MEMS芯片203供电，并将MEMS芯片203的电信号通过基板201和PCB板30导出。

微型麦克风20可固定在腔体102内部的任一位置，如图3至图5所示，微型麦克风20分别固定在腔体102的底部、顶部和侧面。

PCB板30的作用是将微型麦克风20产生的电信号引出，仅具有电信号传递作用，无需额外的电子电路元件。

本实用新型所公开的微型风速计的工作原理是：风速激发赫姆霍兹共振腔10在特定频率下产生共振，引起腔体102内部空气振动，该振动与风速相关。微型麦克风20可拾取该振动并将其转化为电信号，通过PCB板将电信号传输给外部设备，通过测量电信号的大小，即可推算出风速大小。综上，与现有技术相比，本实用新型通过将微型麦克风集成在赫姆霍兹共振腔内，利用微型麦克风拾取风速激发的赫姆霍兹共振信号，不但能够实现高灵敏度和低功耗，而且结构简单，无需外部电子电路，易于实现风速计的微型化和低成本，方便集成于小型设备。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种低成本微型风速计，其特征在于，包括赫姆霍兹共振腔、微型麦克风和PCB板，所述赫姆霍兹共振腔由颈管和腔体组成，所述颈管连通外界环境和腔体；所述微型麦克风固定在腔体的内部，并通过设置在腔体上的PCB板实现与外界的电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种低成本微型风速计，其特征在于，所述微型麦克风包括基板、外壳以及设置于基板上的MEMS芯片和ASIC芯片，所述外壳上开设声孔，所述基板通过粘接的方式固定在PCB板上。

3.根据权利要求1所述的一种低成本微型风速计，其特征在于，所述赫姆霍兹共振腔由非吸声材料制作而成。

4.根据权利要求1所述的一种低成本微型风速计，其特征在于，所述颈管和腔体为圆柱体或多边柱体。

5.根据权利要求1所述的一种低成本微型风速计，其特征在于，所述微型麦克风固定在腔体的底部、顶部或侧面。

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