JP6876699B2 - 閉鎖制御システムを有するｍｅｍｓ音響変換器 - Google Patents

閉鎖制御システムを有するｍｅｍｓ音響変換器 Download PDF

Info

Publication number
JP6876699B2
JP6876699B2 JP2018529719A JP2018529719A JP6876699B2 JP 6876699 B2 JP6876699 B2 JP 6876699B2 JP 2018529719 A JP2018529719 A JP 2018529719A JP 2018529719 A JP2018529719 A JP 2018529719A JP 6876699 B2 JP6876699 B2 JP 6876699B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control unit
electronic control
sensor signal
piezoelectric
actuating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018529719A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018533315A (ja
Inventor
クレリチ ベルトラミ， アンドレア ルスコーニ
クレリチ ベルトラミ， アンドレア ルスコーニ
フェルッチオ ボトーニ，
フェルッチオ ボトーニ，
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USound GmbH
Original Assignee
USound GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by USound GmbH filed Critical USound GmbH
Publication of JP2018533315A publication Critical patent/JP2018533315A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6876699B2 publication Critical patent/JP6876699B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/008—MEMS characterised by an electronic circuit specially adapted for controlling or driving the same
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/004—Monitoring arrangements; Testing arrangements for microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/007—Protection circuits for transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/03—Electronic circuits for micromechanical devices which are not application specific, e.g. for controlling, power supplying, testing, protecting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

本発明は、サポート要素、特に膜サポートフレーム、Ｚ軸に沿ってサポート要素に対して振動可能な膜、膜を振動させるためのサポート要素の上で支持される少なくとも１つの圧電作動装置および作動装置を作動するための１つの電子制御ユニットを備え、聞き取れる波長スペクトルにおける音波を発生するおよび／または検出するためのＭＥＭＳ音響変換器、特にＭＥＭＳ拡声器および／またはＭＥＭＳマイクロフォンに関する。
用語“ＭＥＭＳ”はマイクロ電子機械システムを意味する。そのようなシステムは特に、わずかな取り付けスペースしかない電子装置に取り付けられる。既知のＭＥＭＳ拡声器の性能は大部分が理想的な環境条件に依存している。小さな衝撃または温度もしくは気圧などの他の環境影響でさえ、システムの性能に有害な効果を与え得る。さらに、経年効果がそのようなＭＥＭＳ音響変換器の性能に負の影響を与え得る。しかしながら、そのようなＭＥＭＳ拡声器に対する今日の要求は、外部の影響が変化したとしても、長期間少なくとも一貫した音質を必要とする。
本発明の課題は、従来技術より知られている不利な点が取り除かれることができるＭＥＭＳ拡声器を提供することであり、特に、従来技術より知られているＭＥＭＳ拡声器と比較してより長い耐用年数、向上された性能および／または向上された音質を特徴づけるＭＥＭＳ拡声器を提供することである。
課題は独立請求項１の特徴を有するＭＥＭＳ拡声器により達成される。
聞き取れる波長スペクトルにおける音波を発生するおよび／または検出するためのＭＥＭＳ音響変換器、特にＭＥＭＳ拡声器および／またはＭＥＭＳマイクロフォンが提供される。ＭＥＭＳ音響変換器はサポート要素およびＺ軸に沿ってサポート要素に対して振動可能な膜を特徴づける。この点において、サポート要素はサポートフレームでもよい。Ｚ方向における音波を発生するおよび／または検出するためにサポートフレームに対して振動できるように、膜が膜は好ましくは、サポートフレームのくぼみにかかっている。さらに、ＭＥＭＳ音響変換器は、膜を振動させるためのサポート要素の上で支持される少なくとも１つの圧電作動装置を備える。この点において、圧電作動装置は好ましくはカンチレバーとして設計される。したがって、その２つの端の１つはしっかりとサポート要素に取り付けられるが、一方、自由端はＺ方向に振動可能である。作動装置が振動させられる際、膜が同時にＺ軸に振動させられるように、サポート要素に対して自由に動くことができる他端により、作動装置は好ましくは、サポート構造を経由して膜に間接的に接続される。圧電作動装置は好ましくは少なくとも１つの圧電層を備える。
さらに、ＭＥＭＳ変換器は作動装置を作動するために電子制御ユニットを備える。さらに、ＭＥＭＳ音響変換器は少なくとも１つの位置センサーを特徴づける。これにより、Ｚ軸に沿った膜の位置または振動が間接的におよび／または直接的に検出されることができる。位置センサーは好ましくは圧電の、圧力抵抗性の、および／または静電容量のセンサーである。位置センサーの方法により、制御ユニットは膜振動に依存したセンサー信号を提供することができる。
制御ユニットは電気的に少なくとも１つの作動装置および位置センサーに接続されている。さらに、制御ユニットは機能的自己テストまたは機能的自己テストプロセスを実行するために設計される。そうすることにおいて、ＭＥＭＳ音響変換器、特に、作動装置、位置センサーおよび／または膜などのその個々の部品が適切に機能するか否かのテストがある。さらに、制御ユニットはゆがみの減少またはゆがみの減少プロセスを行うために設計される。この点において、作動装置の適切な作動を通して、制御ユニットは、音声出力において、ＭＥＭＳ音響変換器のゆがみを防ぎ、または少なくとも減らす。さらに、制御ユニットはダメージの保護、または、ＭＥＭＳ音響変換器の動作部品（それは、特に、作動装置、位置センサーおよび／または膜）が過負荷および過負荷の結果のダメージから保護されるダメージ保護プロセスを実行するために設計される。さらに、制御ユニットは、特に補正が経年効果および／または外的影響により引き起こされるＭＥＭＳ音響変換器の動作変化を与えるために提供される補正プロセスを実行するために設計される。機能的自己テストプロセス、ゆがみ減少プロセス、ダメージ保護プロセスおよび／または補正プロセスを実行することができるようにするために、制御ユニットはセンサー信号が、解析結果を得るために解析されることができるおよび／または制御ユニットに蓄積された参照信号との比較結果を得るために一致されることができる。したがって、制御ユニットはセンサー信号を解析し、および／または参照信号とそれを一致させる。例えば、ＭＥＭＳ音響変換器の固有周波数などのＭＥＭＳ音響変換器の性質は実際センサー信号の解析を通して
決定されることができる。さらに、例えば、センサー信号の非線形振動は
特定されることができる。
参照信号とセンサー信号を一致させることにより、ずれが検出されると、ＭＥＭＳ音響変換器の動作変化が検出されることができる。そのような動作変化は、例えば、外的影響、特に温度および／または圧力変化により引き起こされ得る。同様に、しかしながら、経年効果、特に作動装置の圧電層も動作において変化を引き起こし得る。このようにして、圧電性能が減らされる外的影響または経年効果により、圧電係数は０に近づき得る。結果として、時間の経過における参照電圧において、圧電作動装置は絶えず低い力と、その結果としての膜の絶え間ない小さな隆起を引き起こし得る。
さらに、そのような一致を通じて、放たれた音響のゆがみを引き起こすＭＥＭＳ音響変換器の非線形振動も特定されることができる。しかしながら、ＭＥＭＳ変換器の動作部品へのダメージを引き起こし得る過負荷もそのような解析および／またはそのような一致により特定されることができる。
ＭＥＭＳ音響変換器へのダメージを避けることができるように、および一貫して高いレベルにおいて音響品質を確保することができるように、解析結果および／または比較結果を考慮して、作動装置が制御された方法において作動されることができ、または制御ユニットによる制御された方法において作動されるように、外的影響および経年効果を独立して、制御ユニットも設計される。したがって、例えば、作動装置はこれからはより高い電圧において操作されることができ、経年による能力低下、または外的影響により引き起こされる能力低下の検出をする。したがって、圧電作動装置は能力低下の補償をするより高い電圧とともに、これにおいて、操作される。しかしながら、圧電作動装置は、検出された過負荷および／またはゆがみによる低下された電圧とともに操作されることもできる。要するに、したがって、前述の説明により設計された制御ユニットを有するＭＥＭＳ音響変換器はより耐久性のある方法において、および／または一貫して高い音響品質のより長い期間において操作されることができるに違いない。
制御ユニットの方法により、少なくとも１つの信号値が解析されることができ、および／または参照値と一致されることができるならば、それは有利な点である。さらに、または、代わりに、もしセンサー信号の経時的な信号の連続が解析されることができ、および／または参照信号の連続と一致されることができるならば、それも有利な点である。これは、好ましくは、タイムウィンドウおよび／または定義された周波数範囲の間に起こることができる。動作変化を調節でき、および／または過負荷を確認することができる機能テストを実行できるようにするために、このようにして、少なくとも１つの個々の信号値を解析しおよび／または参照値とそれを一致させることは特に有利な点である。さらに、非線形振動は特に、ゆがみを減少するための信号カーブの解析および／または一致により、決定されることができる。
機能的自己テストおよび／または動作変化の調節のために、もしも、位置センサーから制御ユニットに伝達された実際センサー信号の解析を通じて、ＭＥＭＳ音響変換器の実際標準動作が決定されることができるように、制御ユニットが設計されるならば、それは有利である。その点において、特に、ＭＥＭＳ音響変換器の初期スタートアップの間、決定された、そのような実際標準動作は、制御ユニットのメモリーに参照標準動作として蓄えられることができる。ＭＥＭＳ音響変換器の新しい動作変化が新しい一致を通して検出されることができる方法により、第一段階において検出されるそのような実際の標準動作は、その際、新しい参照信号または新しいターゲット標準動作を形成する。
機能的自己テストのために、もしも、参照作動装置信号に依存しているターゲットセンサー信号が制御ユニットに蓄えられているならば、それも有利である。そのようなターゲットセンサー信号は、したがって、ＭＥＭＳ音響変換器のターゲット標準動作を反映する。
機能的自己テストのために、もしも、作動装置が、膜のターゲット振動を引き起こす、または発生させる参照作動装置信号とともに作動されることができるように、制御ユニットが設計されていれば、それも有利である。参照作動装置信号とのこの作動の後、もしも、実際振動に依存する実際センサー信号がターゲットセンサー信号に一致されることができれば、それは有利である。さらに、もしも、制御ユニットがそのような一致に基づくターゲットセンサー信号からの実際センサー信号のずれを決定できれば、それは有利である。さらに、または代りに、もしも、制御ユニットが、ずれを検知した際に、エラーメッセージを発する、および／または、それをより高いオーダーの制御ユニットに報告すれば、それは有利である。結果として、ＭＥＭＳ音響変換器は好ましくは、それが的確に操作しているか独立にチェックすることができる。もしも、これがその場合でなければ、もしも、その時から作動装置の作動の上で、制御ユニットが電子装置の調節を通じたそのような動作変化を補正するように、制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。
さらに、もしも、制御ユニットがセンサーによって検出された際に自動的に機能的自己テストを実行できるように、制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。そのような事象は特に、特定のシステムの開始、センサーにより検出された外的な衝撃またはセンサーにより検出されたＭＥＭＳ音響変換器の動作変化である。
機能的自己テストにおいて、もしも、制御ユニットが少なくともエラー、特に作動装置のダメージ、膜ダメージおよび／または音響出力開口部の障害の２つのタイプを区別することができるように、制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。この方法において、ターゲットとされた対策は少なくとも部分的に特定されたエラーを補正するために、前もって始められることができる。
後述において、ゆがみの減少を減少するための制御ユニットの有利な実施形態が焦点を当てられる。したがって、もしも、ＭＥＭＳ音響変換器の非線形振動が、実際センサー信号の解析を通じて決定されることができるように、ゆがみの減少のための制御ユニットが設計されるならば、有利である。この目的において、センサー信号の経時的な信号連続が好ましくは解析される。ゆがみはそのような特定された非線形振動を通じて検出されることができる。
ゆがみの減少のために、もしも、作動装置が、決定された非線形振動を少なくとも部分的に低下させる補正作動装置信号とともに作動されることができるならば、それは有利である。結果として、ＭＥＭＳ音響変換器の音質は向上されることができる。
ダメージの保護を実行するために、制御ユニットは好ましくは、後述の説明にしたがって設計されることが好ましい。したがって、もしも、膜の最大振動が、実際センサー信号、特に少なくとも１つの信号値の高さの解析を通じて決定されることができるように制御ユニットが設計されれば、それは有利である。結果として、すでに起きている、または今にも起りそうなＭＥＭＳ音響変換器の動作部品の過負荷が確実に特定されることができる。
ダメージの保護のために、もしも、最大許容予備値レベルを有する予備値が制御ユニットに蓄えられていたら、それも有利である。この点において、予備値またはその予備値高さは、ＭＥＭＳ音響変換器が少なくともダメージなしで操作されることができるまでのＺ軸に沿った最大許容振動を定義する。
なお、もしも、過負荷を検出するために、第１振動に依存する実際センサー信号、特に、少なくとも１つの個々の信号値が最大許容予備値に一致されることができるように、ＭＥＭＳ音響変換器のダメージ保護のための制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。さらに、もしも、予備値が超えられる際に、制御ユニットが特定の、特に減らされた、第１振動に減らされた第２振動を発生する作動装置信号とともに作動装置を作動できるようにするために、制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。この方法において、ＭＥＭＳ音響変換器の動作部分が、あまりにも強く振動させられるために、それらがダメージを受けることが、有利に避けられることができる。
制御ユニットの後述の説明は、ＭＥＭＳ音響変換器のダメージ保護および／または動作変化の補正にとって、特に有利である。したがって、この目的において、もしも、ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数が実際センサー信号の解析を通じて決定されることができるように、制御ユニットが設計されれば、それは有利である。この点において、実際固有周波数は、ＭＥＭＳ音響変換器の現在の動作を表す性質を表す。さらに、時間のタームにおいて、とても長い固有周波数の範囲における作動の事象において、実際固有周波数に関する知識は、ＭＥＭＳ音響変換器へのダメージを避けることができるようにするために必要である。
もしも、解析信号、特にノイズ信号が実際固有周波数を決定するために制御ユニットに蓄えられていれば、それは有利である。解析信号は、好ましくは、ＭＥＭＳ音響変換器の共振周波数の下の周波数の範囲内において好ましくは拡張する。
この点において、もしも、作動装置が解析信号とともに作動されることができるように、および／または最大特定実際固有周波数が周波数範囲内において決定できるようにできるように、実際固有周波数を決定するための制御ユニットが設計されていれば、それはさらに有利である。結果として、ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数は素早く、単純な方法で決定されることができる。
ダメージの保護および／または動作変化の補正のために、もしも、参照固有周波数が制御ユニットに蓄えられたら、それは有利である。
さらに、もしも、決定されたＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数が蓄積された参照固有周波数と一致されることができるように、ダメージ保護および／または動作変化の補正のための制御ユニットが設計されれば、それはこの点において有利である。
さらに、または代りに、参照固有周波数からの実際固有周波数のずれにおいて、もしも、決定された実際参照固有周波数が新しい参照固有周波数として蓄えられることができるならば、それも有利である。
この点において、もしも、作動装置の作動が、新しい参照固有周波数を考慮して行われるように、ダメージ保護および／または動作変化の補正のための制御ユニットが設計されていれば、それは有利である。したがって、新しく決定された、および蓄積された参照固有周波数はその際、過負荷を避けるために、時間のタームにおいて減らされている方法における新しい固有周波数の範囲におけるＭＥＭＳ音響変換器を作動するために、考慮に入れられる。さらに、新しい蓄積された参照固有周波数は時間の経過における付加的な動作変化を特定するために用いられる。
好ましくは、機能的自己テストプロセス、ゆがみ減少プロセス、ダメージ保護プロセスおよび／または補正プロセスのフレームワーク内における個々の、またはあらゆる組み合わせの、前記プロセスの特徴を実行するように、制御ユニットは設計される。
前記説明にしたがったＭＥＭＳ音響変換器のための作業プロセスも提案されるが、一方、前記特徴、特に制御ユニットの操作モードの点において、個々にまたはあらゆる組み合わせにおいて存在してもよい。さらに、特に、機能的自己テストのための、ゆがみ減少のための、ダメージ保護および／または動作変化の補正のための作業プロセスが提案されており、一方、そのようなプロセスの少なくとも１つが、前述の説明にしたがって設計されている。なお、ここにおいて、特定されたプロセスの特徴は個々にまたはあらゆる組み合わせにおいて存在してもよい。
したがって、膜の振動に依存したセンサー信号が少なくとも１つの位置センサーを経由して検出され、センサー信号は制御ユニットに伝えられ、制御ユニットはセンサー信号を解析し、および／または、それと制御ユニットに蓄えられた参照信号を一致させ、解析結果および／または比較結果を考慮に入れることによる制御された方法において作動装置を作動する、機能的自己テストのための、ゆがみ減少のための、ダメージ保護のための、および／または動作変化の補正のための、特に、ＭＥＭＳ音響変換器プロセスが提案されている。前記説明にしたがって、プロセスはＭＥＭＳ音響変換器とともに実行されるが、ＭＥＭＳ音響変換器、特にその制御ユニットは、機能的自己テストプロセス、ゆがみ減少プロセス、ダメージ保護プロセスおよび／または補正プロセスを実行する。
本発明のさらなる有利な点は、以下の実施形態に説明される。以下、示される：
本発明の一実施形態にしたがったＭＥＭＳ拡声器の透視断面図、 集約された位置センサーを有する圧電作動装置の実施形態の概略上面図、 集約された位置センサーを有する圧電作動装置の第２実施形態の概略上面図、 集約された位置センサーを有する圧電作動装置の第２実施形態の概略側面図、 圧力抵抗性位置センサーを有する圧電作動装置の第３実施形態の概略上面図、 静電容量位置センサーを有する圧電作動装置の第４実施形態の概略上面図および ＭＥＭＳ変換機の操作モードを説明する制御ユニット、作動装置および位置センサーの間の情報の流れの概略図
図の下記説明において、様々な要素の間の関係を定義するために、図において示される物質の場所の参照とともに、上、下、上方、下方、上に、下に、左、右、垂直および水平などの相対的な用語が用いられる。そのような用語は、図において示される装置および／または要素の位置からのずれている変化が起きてもよいことは自明である。したがって、例えば、図の参照において逆に示されている装置および／または要素の方向の場合において、図の後述の説明において“上”として特定されている特徴は今、“下”に配置されている。このようにして、相対的な用語は、以下に説明される個々の装置および／または要素の間の相対的な関係のより単純な説明のために単独で用いられる。
図１はＭＥＭＳ音響変換器の第１実施形態を示し、それは好ましくはＭＥＭＳ拡声器１として設計される。代りに、これは、ＭＥＭＳマイクロフォンとしても設計されることができる。
ＭＥＭＳ拡声器１は聞き取れる波長スペクトルの音波を生じるように設計される。この目的において、ＭＥＭＳ拡声器１は、膜２と膜キャリア３を有する。膜２はその縁エリア４において、膜キャリア３と接続され、膜キャリア３に対してＺ軸に沿って振動することができる。この点において、Ｚ軸は、本質的に、膜２に対して垂直に拡張している。補強要素５は膜２の底部において配置されている。
ＭＥＭＳ拡声器１はさらに、膜２、膜２に連結されたリフティング構造６、および少なくとも１つの圧電作動装置７を特徴づける。作動装置７はリフティング構造６を経由して膜２を可動なようにＺ方向に接続している。膜キャリア３は圧電作動装置７のキャリア基質９に配置されている。圧電作動装置７は膜２の下および／または本質的にそれに平行に配置されている。膜２を振動させるため、圧電作動装置７はリフティング構造６の一定方向のまたは二方向のリフティング動作を引き起こすために設計される。電気信号を音響感知音波に変換するために、それは、膜２とともに働く。圧電作動装置７または圧電作動装置構造は、事情に応じて、膜２と違う向きのキャリア基質９の側に配置される。
さらに、ＭＥＭＳ拡声器１はプリント回路基板１０を備える。電子制御ユニット１１、特にＡＳＩＣは、プリント回路基板１０に完全に埋め込まれている。このようにして、制御ユニット１１は、完全に包まれている。制御ユニットに加えて、電気抵抗および／またはＩ／Ｏ接触などの追加受動部品１２はプリント回路基板１０に埋め込まれることができる、および／またはそれに配置されることができる。ＭＥＭＳ拡声器１および、特に圧電作動装置７はさらに図示されていない電気的な接触を備える制御ユニット１１に接続されている。このようにして、圧電作動装置７を通じて、膜サポート３に対して音エネルギーを発生するために、膜２は振動状態に置かれるように、ＭＥＭＳ拡声器１は、制御ユニット１１を経由して作動されることができる、または操作されることができる。圧電作動装置７はこの点においてカンチレバー１３として設計される。したがって、それは、固定留め端および自由振動端を有する。
図１によれば、ＭＥＭＳ拡声器１は、ハウジング１４に配置される。ハウジング１４は上部ハウジング部分１５および下部ハウジング部分１６を備える。上部ハウジング部分１５は音響入力／出力開口部１８を有する音響−伝導チャンネル１７を形成する。これは、ＭＥＭＳ拡声器１の外側表面の側面に配置される。ハウジング１４は特に、膜２に対するさらなる保護を提供する、それが環境に対してそれをカバーするように。
ＭＥＭＳ拡声器１は少なくとも１つの位置センサー１９を特徴づける。位置センサー１９は、膜振動に依存するセンサー信号を有する電子制御ユニット１１を提供するように設計される。制御ユニット１１は、センサー信号に基づき制御された方法において、作動装置７を作動するように設計される。この目的において、位置センサー１９は圧電の、圧力抵抗性のおよび／または静電容量のセンサーでもよい。位置センサー１９は少なくとも部分的に作動装置７、特にカンチレバー１３に集約される。
図１に示す実施形態において、位置センサー１９は図に示される後の実施形態の通りに設計されてもよい。したがって、図２に示された実施形態による位置センサー１９および圧電作動装置７は、共通の圧電層４１（図２参照）により形成される。圧電層４１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から形成される。少なくとも一つの領域は、２つの作動装置領域２１が互いに距離を置いて配置されているセンサー領域２０である。センサーおよび作動装置領域２０，２１は、電気的に互いに隔離されている。センサーおよび作動装置の要求が異なってもよいため、異なる性質を備える異なる圧電素材の組み合わせも考えられる。この点において、センサー領域２０は、ＰＺＴから作られることができ、作動装置領域２１は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から作られることができる。
図２によれば、センサー領域２０は２つの作動装置領域２１の間に配置され、カンチレバーの縦方向に対称的に拡張する。作動装置領域２１は完全に、センサー領域２０に対して互いに離れている。センサー領域２０および作動装置領域２１はカンチレバーの縦方向において同じ長さを特徴づける。領域の条件において、２つの作動装置領域２１はセンサー領域２０よりも長い。
膜１が作動装置７を経由して振動された際、Ｚ方向におけるその位置または振動は位置センサー１９の方法により、事情に応じて、検出される。この点において、リフティング構造６の振動のおよその割合である圧電効果を経由して発生された電圧は、作動装置電極を経由して感知され、それに応じて評価される。この検出された入力信号に基づいて、事情に応じて、制御ユニット１１は膜２の実際の位置または実際の振動を決定する。そのようにすることにおいて、接続要素２２の弾性のある振動特徴は重視される。接続要素２２は位置センサー１９とリフティング構造６を接続する。そのような検出された膜２の実際の位置の機能として、制御ユニット１１は膜の望ましいターゲット位置および／またはそれに依存する電子出力信号を決定する。出力信号はそれに従って膜２を振動させる作動装置７に伝えられる。振動動作の間および／またはその終わりにおいて、位置センサー１９を経由して、膜２の実際の位置は、もう一度検出され、もしも、適切であれば、前の説明に従った環境条件にもう一度調節される。
すでに上記で説明したように、図２は集約された位置センサー１９を備える圧電作動装置７の第１実施形態の概略上面図を示す。この点において、圧電作動装置７は、センサー領域２０により互いに離されている２つの作動装置領域２１を特徴づける。領域２０、２１はともに、ＰＺＴにより形成される。しかしながら、他の圧電素材は考えられる。広い部分が作動装置に用いられ、狭い領域のみがセンサーに用いられるということも考えられる。この点において、センサー領域２０は、作動領域２１から電気的に隔離されている。非対称の作動によるリフティング構造６の望ましくない傾きを避けるため、作動装置およびセンサー領域２１，２０は互いに反対のペアとして配置されるべきである。
図３および４はそれぞれ、位置センサー１９を備える圧電作動装置７の第２実施形態の概略上面図を示す。この点において、圧電位置センサー１９は、特にＡｌＮにより作られた第１圧電層２３により図４にしたがって形成される。圧電作動装置７は特にＰＺＴにより作られた第２圧電層２４により形成される。２つの層は互いに電気的に隔離されており、Ｚ軸に対して一つは他の上に配置される。
図３によれば、第１圧電層２３は多数のセンサー領域２０に細分される。センサー領域２０は互いに分離され、および／または電気的に隔離されている。図３に示される実施形態において、カンチレバーの横方向において間隔が開けられた方法により配置されている３つのセンサー領域２０が形成される。特に、これは、等距離でなされる。第２圧電層２４はカンチレバー１３に延びる作動装置領域２１を特徴づける。少なくとも上面において、そのような作動装置領域２１はカンチレバー１３の全体の表面に渡って延びている。２つの作動装置領域２１はカンチレバーの縦方向において同じ長さを特徴づける。しかしながら、センサー領域２０はカンチレバーの縦方向全体に延びず、その一部に渡っているということも考えられる。図示しないが、そのような場合において、カンチレバーの長さの違いは他の作動装置領域により形成される。
図４に示すように、圧電層２３，２４は共に、サポート層２５により支持された積層を形成する。サポート層２５はプリント回路基板１０に接続されている。示される実施形態において、位置センサー１９を形成する第１圧電層２３は、第２圧電層２４、特に作動装置７の上に配置される。しかしながら、第１圧電層２３は圧電作動装置７の下にも配置されることができる。
図５は、集約された位置センサー１９を備える圧電作動装置７の第３実施形態の概略上面図を示す。これにおいて、位置センサー１９は、特に電源線２６を通じて圧力抵抗性に形成される。電源線２６は圧電作動装置７のサポート層２５のイオン・インプランテーションにより形成される。
電源線２６は第１電気接触２７から第２電気接触２８に延びている。２つの電気接触２７，２８は好ましくは作動装置７の固定留め端２９の領域に配置される。電源線２６はＵ型に形成され、第１縦方向部分３０および第２縦方向部分３１を特徴づける。第１縦方向部分３０は第１電気接触２７からカンチレバー１３へ延びており、カンチレバーの縦方向の開始である。横断部分３２から第２縦部分３１は延びており、カンチレバーの縦方向の開始であり、一方、カンチレバー１３から第２電気接触２８に出るように、横断部分３２はカンチレバーの横方向に延びている。まさに記載した方法により、本ケースにおいては４つのそのような電気抵抗器３３が形成される。抵抗器３３はお互いに異なり、ホイートストン測定ブリッジが形成される方法により制御ユニット１１に接続される。
これにおいて、電源線２６、特に抵抗器３３は、膜振動の結果による圧力変化の結果として起きる変形に作用する。抵抗器３３は制御ユニット１１により検出され評価される抵抗における変化とともにそれに加えて作用する。
図６は集約された静電容量位置センサー１９を備える圧電作動装置７の第４実施形態の概略上面図である。静電容量位置センサー１９はくぼみを特徴づけ（さらに詳細に図示しない）、各延長部が配置されている。各延長部はＺ軸方向に動くことができる。示された実施形態において、くぼみはフレーム３６に配置され、延長部はカンチレバー１３に配置される。カンチレバー１３もＺ方向に振動可能である。それに比べて、フレーム３６は固定されており、好ましくはキャリア基質９により形成される。しかしながら、くぼみがカンチレバー１３に形成されており、延長部がフレーム３６に形成されることも考えられる。くぼみは２つの内表面を特徴づけるが、内表面の少なくとも１つは第１測定電極として設計される。延長部は第２測定電極または誘電体として設計される。この方法においては、電気コンデンサーが形成される。
作動装置７による膜２の作用の結果として、カンチレバー１３の延長部も振動される。その上に、各延長部と各対応するくぼみの間の距離が増加する。その結果、２つの測定電極の距離または第１測定電極と誘電体の間の距離も、事情に応じて、増加する。容量はまさにこの距離により決定されるので、制御ユニット１１は振動による容量の変化を検出する。この静電容量センサー信号の機能として、制御された方法（図１も参照）において膜２を作用するために、作動装置７は制御された方法において作動されることができる。
図７は、特に前述の説明において、ＭＥＭＳ拡声器１および／またはＭＥＭＳマイクロフォンとして設計されたＭＥＭＳ音響変換器の操作方法を概略的に示す。これにおいて、ＭＥＭＳ音響変換器は、サポート要素または膜サポート３において、事情に応じて、Ｚ方向の振動可能方法において搭載される膜２を備える。さらに、ＭＥＭＳ音響変換器は圧電作動装置７および位置センサー１９を備える。同様に、これらは制御ユニット１１に電気的に接続される。
機能的なテストを実行するように、ゆがみを減らすために、ＭＥＭＳ音響変換器へのダメージを避けるように、および／またはＭＥＭＳ音響変換器の動作変化を認識し、および補正するように、制御ユニット１１は設計される。この目的において、制御ユニット１１は、それが実際センサー信号３７を解析が可能なように、および／またはそれが制御ユニット１１に蓄積された参照信号８とそれを一致させることが可能なように、設計される。さらに、作動装置７が、実際センサー信号３７および／または比較結果の解析を通じて決定されることができる解析結果３５を考慮に入れた制御された方法において作動されることができるように、制御ユニット１１は設計される。
機能的自己テストのために、または、機能的自己テストプロセス（比較円形要素３７，４２，４８）の実行のために、ＭＥＭＳ音響変換器は、したがって、参照作動装置信号４８とともに、作動装置７を作動することができる。制御ユニット１１のメモリーユニットにおいて、ターゲットセンサー信号４２は、参照作動装置信号４８に依存する膜２のターゲット振動を表す参照信号８として蓄えられる。参照作動装置信号４８を有する作動装置７の方法による膜２の作動を通して、これは振動される。振動は、実際センサー信号３７を制御ユニット１１に伝える位置センサー１９により検出される。実際センサー信号は実際標準動作３８を表し、および／またはＭＥＭＳ音響変換器の実際標準動作３８の決定に役立つ。実際／ターゲット一致の機構の間において、制御ユニット１１は実際センサー信号３７と蓄積されたターゲットセンサー信号４２を比較する。その比較結果３４が２つの信号の間の相違を生じなければ、ＭＥＭＳ音響変換器は正確に操作している。もしそうでなければ、制御ユニット１１は、操作の誤った方法を認識している。特に、システムの開始の間または外的干渉の後、上記の機能的ユニット自己テストまたはそのような機能的自己テストプロセスは制御ユニット１１により自動的に実行されることができる。
さらに、制御ユニット１１は、それが、入ってくる実際センサー信号３７の解析が可能なように設計される。解析結果３５として、制御ユニット１１は特に、ＭＥＭＳ音響変換器の最大振動４４、実際固有周波数４６および／または非線形振動４３を決定することができる。さらに、制御ユニット１１は、特にメモリーにおいて、予備値４５および／または参照固有周波数４７を蓄える。
ゆがみ減少またはゆがみ減少プロセスの機構の間において（六角形要素４３，４９を参照）、制御ユニット１１はしたがって、実際センサー信号３７の解析を通じて、膜２の非線形振動４３を検出できる。そのような非線形振動は出された音声のゆがみの証拠である。実際センサー信号３７の解析および／または一致において、制御ユニットは特に、少なくとも１つの各信号値および／または経時信号連続を用い、特に、センサー信号の１つの周波数範囲の間である。
この特定されたゆがみの補正ができるようにするために、検出された非線形振動４３を少なくとも部分的に減らす補正作動装置信号４９とともに作動装置７が作動されることができるように、制御ユニット１１はさらに、設計される。結果として、膜２は非ゆがみ振動領域に再び引き戻されることができる。
膜２、作動装置７および／または位置センサー１９の過負荷によるダメージを防ぐためのダメージ保護プロセスの実行のために、制御ユニット１１はさらに、最初に、実際センサー信号３７の解析を通して、および予備値４５の一致を通して、それが対応する過負荷を特定できるように（四角要素３９，４４，４５を参照）、設計される。したがって、予備値４５は、ＭＥＭＳ変換器がダメージなしで少なくとも操作されることができるまでの最大許容予備値レベルを定義する。
最大振動４４および予備値４５の一致を通して、制御ユニット１１は、過負荷が今にも起りそう、またはすでに起きているかを決定することができる。最大振動４４が予備値４５を超えるすぐ前または、それがそれを超えたすぐ後に、制御ユニット１１は減らされた作動装置信号３９とともに作動装置７を作動する。したがって、前の作動装置信号と比較された際に減らされたそのような作動装置信号３９は、膜２の第１振動に減らされた第２振動を引き起こす。結果として、動かされたＭＥＭＳ部品の過負荷が有利に避けられることができる。
さらに、ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数４６の識別は、ダメージの保護またはダメージ保護プロセスの実行に有利である。事情に応じて、同じことがＭＥＭＳ音響変換器の動作変化の補正または補正プロセスの実行に適用される（三角要素４６，４７，４９を参照）。
実際固有周波数４６を分析的に決定するために、解析作動装置信号５０が制御ユニット１１のメモリーユニットに蓄えられる。これは好ましくは、ＭＥＭＳ音響変換器の共振周波数未満の１つの周波数範囲に拡張するノイズ信号からなる。作動装置７は、この解析作動装置信号５０とともに作動される。周波数範囲の間の最大値を決定できるようにするために、位置センサー１９によりフィードバックされた実際センサー信号３７は、制御ユニット１１により解析される。この最大値は、その際に、ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数を特定する。制御ユニット１１はその際に、蓄積された参照固有周波数４７とともに解析的に決定された実際固有周波数の一致を通じて、それは、固有周波数への変化を決定することができる。
ゆがみが検出された際、もしも、新しい固有周波数（すなわち実際固有周波数４６）が新しい参照固有周波数４７として制御ユニット１１のメモリーに蓄えられたら、それは、ダメージの保護に有利である。ＭＥＭＳ音響変換器に対するダメージを防ぐために、これは、固有周波数の範囲における時間の限られた期間の間のみ特に励起されてもよい。膜２のさらなる作動の上において、制御ユニット１１は、その際、新しい参照固有周波数４７を考慮し、したがって、時間制御された方法において、そのような周波数範囲において、膜２を作動する。
さらに、しかしながら、ＭＥＭＳ音響変換器の固有周波数のそのような変化は、外的影響、特に圧力もしくは温度変化、または経年効果の結果でもよい。ＭＥＭＳ音響変換器のそのような動作変化を補正するために、固有周波数の分析的に決定された変化において、実際固有周波数４６は新しい参照固有周波数４７として蓄えられ、これからは作動装置７の作動において考慮されれば、したがって、それも有利である。この目的において、制御ユニット１１は対応する補正作動装置信号４９とともに作動装置７を作動する。
この発明は図示され、説明された実施形態に限定されない。特許請求の範囲の目的内の変形、特徴の単なる組み合わせは、可能である、たとえ、それらが、図示された、および示された異なる実施形態であっても。
１ ＭＥＭＳ拡声器
２ 膜
３ 膜キャリア
４ 縁領域
５ リフォーミング要素
６ リフティング構造
７ 作動装置
８ 蓄積された参照信号
９ キャリア基質
１０ 回路基板
１１ 制御ユニット
１２ 追加受動要素
１３ カンチレバー
１４ ハウジング
１５ 上方ハウジング部分
１６ 下方ハウジング部分
１７ 音響−伝導チャンネル
１８ 音響入力／出力開口部
１９ 位置センサー
２０ センサー領域
２１ 作動装置領域
２２ 接続要素
２３ 第１圧電層
２４ 第２圧電層
２５ サポート層
２６ 電源線
２７ 第１電気接触
２８ 第２電気接触
２９ 固定留め端
３０ 第１縦方向部分
３１ 第２縦方向部分
３２ 横方向部分
３３ 抵抗器
３４ 補正結果
３５ 解析結果
３６ フレーム
３７ 実際センサー信号
３８ 実際標準動作
３９ 減少作動装置信号
４０ ＡＳＩＣ
４１ 共通圧電層
４２ ターゲットセンサー信号
４３ 非線形振動
４４ 最大振動
４５ 予備値
４６ 実際固有周波数
４７ 参照固有周波数
４８ 参照作動装置信号
４９ 補正作動装置信号
５０ 解析作動装置信号

Claims (11)

  1. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される圧電作動装置（７）であって、駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動するように構成された電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記位置センサ−（１９）が適切に機能するか否かをテストする機能的自己テストプロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、解析結果（３５）を得るために前記実際センサー信号（３７）を解析し、前記解析結果（３５）にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記機能的自己テストプロセスの間、前記実際センサー信号（３７）の解析を通じて、前記電子制御ユニット（１１）が前記ＭＥＭＳ音響変換器の実際標準動作（３８）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記機能的自己テストプロセスの実行のために、前記ＭＥＭＳ音響変換器のターゲット標準動作を反映する参照作動装置信号（４８）を蓄積するように構成されており、前記電子制御ユニット（１１）は、前記機能的自己テストプロセスの実行のために、前記参照作動装置信号（４８）に依存するターゲットセンサー信号（４２）を蓄積するように構成されており、
    電子制御ユニット（１１）は、前記機能的自己テストプロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）は、ターゲット振動を発生させる前記参照作動装置信号とともに前記圧電作動装置（７）を作動し、前記実際センサー信号（３７）と前記ターゲットセンサー信号（４２）とを一致させ、前記ターゲットセンサー信号（４２）からの前記実際センサー信号（３７）のずれがあるか否かを検出するように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  2. 前記位置センサー（１９）は、複数の信号値の経時的な信号の連続を形成する前記複数の信号値を有する連続センサー信号を生成するように構成され、
    前記電子制御ユニット（１１）は、定義された周波数範囲において、前記連続センサー信号の複数の信号値の１つ、または、前記連続センサー信号の経時的な信号の連続を解析するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ音響変換器。
  3. 前記電子制御ユニット（１１）は、前記実際センサー信号（３７）の前記ターゲットセンサ信号（４２）からのずれの検出について、所定の最大許容値（４５）によりエラーメッセージを発することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ音響変換器。
  4. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される圧電作動装置（７）であって、駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動するように構成された電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、ＭＥＭＳ音響変換器からの音響出力のゆがみを検出し、検出されたゆがみを減少するゆがみ減少プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、解析結果（３５）を得るために前記実際センサー信号（３７）を解析し、前記解析結果（３５）にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ゆがみ減少プロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）の解析を実施し、前記解析に基づいて前記ＭＥＭＳ音響変換器の非線形振動が存在するか決定されるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ゆがみ減少プロセス中に前記電子制御ユニット（１１）が前記ＭＥＭＳ音響変換器の非線形振動の存在を決定するとき、前記電子制御ユニット（１１）は、前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記非線形振動を少なくとも部分的に減らす補正作動信号装置（４９）で前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  5. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される圧電作動装置（７）であって、駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動するように構成された電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記圧電作動装置（７）、前記位置センサー（１９）、または前記膜（２）をダメージから保護するためのダメージ保護プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、解析結果（３５）を得るために前記実際センサー信号（３７）を解析し、前記解析結果（３５）にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）の解析を実施し、前記解析に基づいて前記膜（２）の最大振動（４４）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間に過負荷を検出したとき、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）を、前記ＭＥＭＳ音響変換器がダメージなしで作動できるまでの最大許容予備値（４５）に一致させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記実際センサー信号（３７）が第１振動が前記最大許容予備値（４５）を超えることを示したとき、前記膜（２）の前記振動の大きさを減少させる減少作動装置信号（３９）で前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  6. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される圧電作動装置（７）であって、駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動するように構成された電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記圧電作動装置（７）、前記位置センサー（１９）、または前記膜（２）の動作変化の補正のための補正プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、解析結果（３５）を得るために前記実際センサー信号（３７）を解析し、前記解析結果（３５）にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記補正プロセス中に、電子制御ユニット（１１）が
    前記実際センサー信号（３７）を解析し、前記解析に基づいて前記ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数（４６）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記補正プロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）が解析作動装置信号（５０）で前記圧電作動装置（７）を作動させることにより、前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記実際固有周波数（４６）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記実際固有周波数（４６）を考慮しながら前記圧電作動装置（７）を作動し、検出された動作変化の補正のために、前記補正プロセスは、補正作動装置信号（４９）で行われるように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  7. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される少なくとも１つの圧電作動装置（７）であって、１つの前記圧電作動装置（７）が駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための前記圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動させる電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、ダメージ保護プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に蓄積された参照信号と一致をとり比較結果を取得し、前記比較結果にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）の解析を実施し、前記解析に基づいて前記膜（２）の最大振動（４４）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間に過負荷を検出するとき、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）を、前記ＭＥＭＳ音響変換器がダメージなしで作動できるまでの最大許容予備値（４５）に一致させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記実際センサー信号（３７）が第１振動が前記最大許容予備値（４５）を超えることを示したとき、前記膜（２）の前記振動の大きさを減少させる減少作動装置信号（３９）で前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記圧電作動装置（７）、前記位置センサー（１９）、または前記膜（２）の動作変化の補正のための補正プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記補正プロセス中に、前記電子制御ユニット（１１）が、前記ＭＥＭＳ音響変換器の実際固有周波数（４６）を、蓄積されている前記ＭＥＭＳ音響変換器の参照固有周波数（４７）と一致させるように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  8. 聞き取れる波長スペクトルの音波を発生させるためのＭＥＭＳ音響変換器であって、
    サポート要素（９）と、
    Ｚ軸に沿ってサポート要素（９）に対して振動できる膜（２）と、
    前記サポート要素（９）に支持される少なくとも１つの圧電作動装置（７）であって、１つの前記圧電作動装置（７）が駆動されたときに前記膜（２）を振動させるための前記圧電作動装置（７）と、
    前記圧電作動装置（７）に接続され、前記圧電作動装置（７）を作動させる電子制御ユニット（１１）と、
    前記電子制御ユニット（１１）に接続され、膜振動に依存する実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に提供するように構成および配置された位置センサー（１９）と、を備え、
    前記電子制御ユニット（１１）は、ダメージ保護プロセスを実行するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記実際センサー信号（３７）を前記電子制御ユニット（１１）に蓄積された参照信号と一致をとり比較結果を取得し、前記比較結果にしたがって制御された方法において、前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）の解析を実施し、前記解析に基づいて前記膜（２）の最大振動（４４）を決定するように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間に過負荷を検出するとき、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）を、前記ＭＥＭＳ音響変換器がダメージなしで作動できるまでの最大許容予備値（４５）に一致させるように構成されており、
    前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記実際センサー信号（３７）が第１振動が前記最大許容予備値（４５）を超えることを示したとき、前記膜（２）の前記振動の大きさを減少させる減少作動装置信号（３９）で前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されており、
    前記位置センサー（１９）は、複数の信号値の経時的な信号の連続を形成する前記複数の信号値を有する連続センサー信号を生成するように構成され、
    前記電子制御ユニット（１１）は、定義された周波数範囲において、前記連続センサー信号の複数の信号値の１つ、または、前記連続センサー信号の経時的な信号の連続を解析するように構成されていることを特徴とするＭＥＭＳ音響変換器。
  9. 前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間に過負荷を検出するとき、前記電子制御ユニット（１１）が前記実際センサー信号（３７）を、前記ＭＥＭＳ音響変換器がダメージなしで作動できるまでの最大許容予備値（４５）に一致させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳ音響変換器。
  10. 前記電子制御ユニット（１１）は、前記ダメージ保護プロセスの間、前記実際センサー信号（３７）が前記膜（２）の振動が所定のいき値を超えることを示したとき、前記いき値から大きさが減少する前記膜（２）の振動を生成する減少作動装置信号（３９）で前記圧電作動装置（７）を作動させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳ音響変換器。
  11. 前記電子制御ユニット（１１）は、前記補正プロセス中に、前記電子制御ユニット（１１）が、前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記実際固有周波数（４６）と蓄積されている前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記参照固有周波数（４７）との一致をとり、前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記実際固有周波数（４６）と蓄積されている前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記参照固有周波数（４７）とのずれを決定したとき、前記電子制御ユニット（１１）は、蓄積されている前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記参照固有周波数（４７）を、新しく蓄積された前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記参照固有周波数（４７）としての前記ＭＥＭＳ音響変換器の前記実際固有周波数（４６）に置き換えることを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳ音響変換器。
JP2018529719A 2015-08-27 2016-08-01 閉鎖制御システムを有するｍｅｍｓ音響変換器 Active JP6876699B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015114245.7A DE102015114245A1 (de) 2015-08-27 2015-08-27 MEMS-Schallwandler mit geschlossenem Regelsystem
DE102015114245.7 2015-08-27
PCT/EP2016/068295 WO2017032555A1 (de) 2015-08-27 2016-08-01 Mems-schallwandler mit geschlossenem regelsystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018533315A JP2018533315A (ja) 2018-11-08
JP6876699B2 true JP6876699B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=56682099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018529719A Active JP6876699B2 (ja) 2015-08-27 2016-08-01 閉鎖制御システムを有するｍｅｍｓ音響変換器

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10327083B2 (ja)
EP (1) EP3342185B1 (ja)
JP (1) JP6876699B2 (ja)
KR (1) KR20180042273A (ja)
CN (1) CN107925834B (ja)
AU (1) AU2016311035B2 (ja)
CA (1) CA2996670A1 (ja)
DE (1) DE102015114245A1 (ja)
HK (1) HK1250555A1 (ja)
MY (1) MY183685A (ja)
SG (2) SG11201801192XA (ja)
WO (1) WO2017032555A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6604626B2 (ja) * 2015-08-21 2019-11-13 国立大学法人東北大学 検出装置
WO2019133646A1 (en) 2017-12-27 2019-07-04 Knowles Electronics, Llc Transducer assembly fault detection
IT201800004758A1 (it) * 2018-04-20 2019-10-20 Trasduttore acustico mems piezoelettrico e relativo procedimento di fabbricazione
DE102018113112A1 (de) 2018-06-01 2019-12-05 USound GmbH Verfahren zum Betreiben einer Lautsprechereinheit sowie eine Lautsprechereinheit
TWI684367B (zh) * 2018-09-14 2020-02-01 美律實業股份有限公司 揚聲器以及其微機電致動器
US11097852B2 (en) * 2018-11-28 2021-08-24 The Boeing Company Systems and methods for obtaining sensor data indicative of flight characteristics of an aircraft using an acoustically powered sensor unit
IT201900007317A1 (it) 2019-05-27 2020-11-27 St Microelectronics Srl Trasduttore acustico microelettromeccanico piezoelettrico avente caratteristiche migliorate e relativo procedimento di fabbricazione
US10805751B1 (en) * 2019-09-08 2020-10-13 xMEMS Labs, Inc. Sound producing device
DE102019218769A1 (de) * 2019-12-03 2020-11-19 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil für eine Aktor- und/oder Sensorvorrichtung
IT202000015073A1 (it) 2020-06-23 2021-12-23 St Microelectronics Srl Trasduttore microelettromeccanico a membrana con smorzatore attivo
KR20230018953A (ko) * 2021-07-30 2023-02-07 엘지디스플레이 주식회사 진동 장치와 이를 포함하는 장치
CN114084866B (zh) * 2021-10-18 2024-08-06 广东气派科技有限公司 高稳定性的mems封装产品及其制造方法
EP4287652A1 (en) * 2022-06-02 2023-12-06 Infineon Technologies AG Mems device and method for operating a mems device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2860183A (en) * 1954-02-01 1958-11-11 Conrad Ivan Willard Sound reproducing system
WO1986001362A1 (en) * 1984-08-03 1986-02-27 Motorola, Inc. Piezoelectric loudspeaker having a feedback transducer
JPH1022509A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Omron Corp センサ装置
FI114079B (fi) * 1999-05-07 2004-07-30 Nokia Corp Pietsosähköinen audiolaite ja menetelmä äänen tuottamiseen
DE10256033A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-03 Geiger, Wolfgang, Dipl.-Phys. Vorrichtung für Lautsprecherpositionsregelung
WO2010038229A2 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Audio Pixels Ltd. Actuator apparatus with comb-drive component and methods useful for manufacturing and operating same
JP5325630B2 (ja) * 2009-03-27 2013-10-23 株式会社東芝 マイクロホン装置並びにその調整装置及び調整方法
KR101561661B1 (ko) * 2009-09-25 2015-10-21 삼성전자주식회사 진동막에 부착된 질량체를 가진 압전형 마이크로 스피커 및 그 제조 방법
US9066171B2 (en) * 2009-12-24 2015-06-23 Nokia Corporation Loudspeaker protection apparatus and method thereof
WO2011079875A1 (en) * 2009-12-31 2011-07-07 Nokia Corporation Monitoring and correcting apparatus for mounted transducers and method thereof
EP2432249A1 (en) * 2010-07-02 2012-03-21 Knowles Electronics Asia PTE. Ltd. Microphone
DE102011054009A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 K & F Beteiligungen Gmbh Lautsprecherüberwachung
DE102012215239B4 (de) * 2012-08-28 2023-12-21 Robert Bosch Gmbh Bauteil und Verfahren zum Prüfen eines solchen Bauteils
WO2014045123A2 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Actiwave Ab Control and protection of loudspeakers
FR3000354B1 (fr) * 2012-12-20 2015-01-30 Commissariat Energie Atomique Dispositif a membrane a deplacement controle
WO2014102766A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 Audio Pixels Ltd. System and method for testing
US9247342B2 (en) * 2013-05-14 2016-01-26 James J. Croft, III Loudspeaker enclosure system with signal processor for enhanced perception of low frequency output
DE102014106753B4 (de) 2014-05-14 2022-08-11 USound GmbH MEMS-Lautsprecher mit Aktuatorstruktur und davon beabstandeter Membran

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018533315A (ja) 2018-11-08
MY183685A (en) 2021-03-08
CA2996670A1 (en) 2017-03-02
EP3342185A1 (de) 2018-07-04
US20180234783A1 (en) 2018-08-16
SG10201911875QA (en) 2020-01-30
CN107925834A (zh) 2018-04-17
HK1250555A1 (zh) 2018-12-21
AU2016311035B2 (en) 2020-10-08
DE102015114245A1 (de) 2017-03-02
SG11201801192XA (en) 2018-03-28
AU2016311035A1 (en) 2018-03-15
WO2017032555A1 (de) 2017-03-02
KR20180042273A (ko) 2018-04-25
CN107925834B (zh) 2021-08-17
US10327083B2 (en) 2019-06-18
EP3342185B1 (de) 2022-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6876699B2 (ja) 閉鎖制御システムを有するｍｅｍｓ音響変換器
US10045136B2 (en) MEMS loudspeaker with position sensor
JP5177331B1 (ja) ポンプ装置
JP4552883B2 (ja) 振動検出方法
US8624466B2 (en) Component having stress-reduced mounting
TWI391662B (zh) Vibration type sensor
JP5227263B2 (ja) 能動騒音低減装置及びシステム
EP4096242A1 (en) Multi-stage structure-borne sound and vibration sensor
US10555087B2 (en) Acoustic sensor and capacitive transducer
US10412501B2 (en) Capacitive transducer system, capacitive transducer, and acoustic sensor
US11533568B1 (en) Structure-borne sound and vibration sensor
CN111383622A (zh) 板状部件的制振装置
WO2012086126A1 (ja) 電子機器及び電子機器の制御方法
US11825267B2 (en) Microphone
US12057790B2 (en) Control system and control method for controlling displacement of Base
US20170352795A1 (en) Sensor and/or transducer device and method for operating a sensor and/or transducer device having at least one bending structure, which includes at least one piezoelectric layer
KR102338645B1 (ko) 압전식 액추에이터 및 압전식 밸브
JP2005130149A (ja) 音響信号発生用圧電装置
CN118202263A (zh) 一种传感器
JP2011077916A (ja) 超音波トランスデューサ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180626

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6876699

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150