RU2800551C1 - Датчики - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам упругих волн. Технический результат – дополнительное повышение чувствительности датчика. Результат достигается тем, что предложен датчик, содержащий упругий компонент, измерительную полость, причем упругий компонент образует первую боковую стенку измерительной полости и компонент преобразования энергии, выполненный с возможностью получения измеряемого сигнала и преобразования измеряемого сигнала в электрический сигнал, причем компонент преобразования энергии осуществляет связь с измерительной полостью и измеряемый сигнал связан с изменением объема измерительной полости, при этом c одной стороны упругого компонента, обращенной к измерительной полости расположена по меньшей мере одна выпуклая конструкция, причем упругий компонент выполнен с возможностью перемещать указанную(ые) выпуклую(ые) конструкцию(ии) в ответ на внешний сигнал, перемещение указанной(ых) выпуклой(ых) конструкции(ий) изменяет объем измерительной полости, и указанная(ые) выпуклая(ые) конструкция(ии) упирается во вторую боковую стенку измерительной полости, причем вторая боковая стенка расположена напротив первой боковой стенки. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к датчикам, более подробно, относится к датчикам по меньшей мере с одной выпуклой конструкцией, расположенной на пленке.

Уровень техники

Датчик является одним из наиболее распространенных измерительных устройств, которое преобразует полученный измеряемый сигнал в электрический сигнал или информацию в других заданных формах для вывода через его внутренний компонент преобразования энергии. Чувствительность представляет собой отношение интенсивности выходного сигнала датчика к интенсивности входного сигнала. Если чувствительность слишком мала, это будет отрицательно влиять на опыт использования датчика пользователем. При работе датчика чувствительность датчика относится к объему и к изменению объема измерительной полости датчика.

Настоящее раскрытие обеспечивает датчик, который может не только увеличить надежность, но также эффективно повысить чувствительность датчика.

Раскрытие сущности изобретения

Датчик, содержащий: упругий компонент; измерительную полость, причем упругий компонент формирует первую боковую стенку измерительной полости; и компонент преобразования энергии, выполненный с возможностью получения измеряемого сигнала и преобразования измеряемого сигнала в электрический сигнал, причем компонент преобразования энергии осуществляет связь с измерительной полостью, и измеряемый сигнал связан с изменением объема измерительной полости, при этом на одной стороне упругого компонента, обращенной к измерительной полости расположена по меньшей мере одна выпуклая конструкция, упругий компонент приводит в движение указанную по меньшей мере одну выпуклую конструкцию в ответ на внешний сигнал, и перемещение указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции изменяет объем измерительной полости.

В некоторых вариантах осуществления указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция упирается во вторую боковую стенку измерительной полости, причем вторая боковая стенка расположена напротив первой боковой стенки.

В некоторых вариантах осуществления указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция обладает упругостью, причем, когда указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция перемещается, указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция создает упругую деформацию при этом упругая деформация изменяет объем измерительной полости.

В некоторых вариантах осуществления указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция расположена по меньшей мере на части поверхности упругого компонента в виде матрицы.

В некоторых вариантах осуществления форма указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции имеет по меньшей мере форму пирамиды, полусферическую форму или форму полосок.

В некоторых вариантах осуществления промежуток между парой соседних выпуклых конструкций по меньшей мере для одной выпуклой конструкции составляет 1 мкм - 2000 мкм.

В некоторых вариантах осуществления промежуток между парой соседних выпуклых конструкций из указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции составляет 10 мкм – 500 мкм.

В некоторых вариантах осуществления высота каждой из указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции составляет 1 мкм – 1000 мкм.

В некоторых вариантах осуществления высота каждой из указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции составляет 10 мкм – 300 мкм.

В некоторых вариантах осуществления упругий компонент содержит упругую пленку и упругий микроструктурный слой, причем указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция расположена на упругом микроструктурном слое.

В некоторых вариантах осуществления упругий микроструктурный слой и упругая пленка изготовлены из одного и того же материала.

В некоторых вариантах осуществления упругий микроструктурный слой и упругая пленка изготовлены из разных материалов.

В некоторых вариантах осуществления толщина упругой пленки равна 0,1 мкм – 500 мкм.

В некоторых вариантах осуществления толщина упругой пленки равна 1 мкм – 200 мкм.

В некоторых вариантах осуществления разница между высотой каждой по меньшей мере одной выпуклой конструкции и высотой измерительной полости находится в пределах 10%.

В некоторых вариантах осуществления датчик дополнительно содержит: массивный блок, расположенный на поверхности другой стороны упругого компонента, причем массивный блок и упругий компонент вибрируют вместе в ответ на внешний сигнал; и оболочку, в которой размещены упругий компонент, массивный блок, измерительная полость и компонент преобразования энергии.

В некоторых вариантах осуществления компонент преобразования энергии является акустическим преобразователем.

В некоторых вариантах осуществления упругий компонент расположен над акустическим преобразователем, и измерительная полость формируется между упругим компонентом и акустическим преобразователем.

В некоторых вариантах осуществления внешний край упругого компонента жестко соединен с акустическим преобразователем через герметизирующий компонент, и упругий компонент, герметизирующий компонент и акустический преобразователь совместно образуют измерительную полость.

В некоторых вариантах осуществления внешний край упругого компонента жестко соединен с оболочкой, и упругий компонент, оболочка и акустический преобразователь вместе образуют измерительную полость.

В некоторых вариантах осуществления толщина массивного блока составляет 1 мкм – 1000 мкм.

В некоторых вариантах осуществления толщина массивного блока составляет 50 мкм - 500 мкм.

В некоторых вариантах осуществления резонансная частота резонансной системы, образованной массивным блоком и упругим компонентом, составляет 1500 Гц - 6000 Гц.

В некоторых вариантах осуществления резонансная частота резонансной системы, образованной массивным блоком и упругим компонентом, составляет 1500 Гц - 3000 Гц.

В некоторых вариантах осуществления датчик дополнительно содержит: другой упругий компонент, причем другой упругий компонент и упругий компонент расположены по обе стороны массивного блока симметрично, причем другой упругий компонент жестко соединен с оболочкой.

Датчик, содержащий: упругий компонент; и первую измерительную полость, причем упругий компонент образует первую боковую стену первой измерительной полости, при этом на одной стороне упругого компонента, обращенной к первой измерительной полости, расположена по меньшей мере одна выпуклая конструкция, причем упругий компонент приводит в движение указанную по меньшей мере одну выпуклую конструкцию в ответ на внешний сигнал, и перемещение указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции изменяет объем первой измерительной полости.

В некоторых вариантах осуществления датчик прикреплен к преобразователю, преобразователь размещен напротив упругого компонента для образования закрытой измерительной полости, причем преобразователь преобразует изменение объема закрытой измерительной полости в электрический сигнал.

Датчик вибрации, содержащий: упругий вибрационный компонент, содержащий диафрагму; акустический преобразователь, причем между диафрагмой и акустическим преобразователем образована акустическая полость, при этом акустическая полость выполнена с возможностью получения измеряемого сигнала и преобразования измеряемого сигнала в электрический сигнал, причем измеряемый сигнал связан с изменением объема акустической полости, при этом указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция расположена на одной стороне диафрагмы, обращенной к акустической полости, и упругой вибрационный компонент приводит в движение указанную по меньшей мере одну выпуклую конструкцию для перемещения в ответ на внешний сигнал, и перемещение указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции изменяет объем акустической полости.

Датчик, содержащий: упругий компонент и измерительную полость, причем упругий компонент образует первую боковую стенку измерительной полости; при этом на одной стороне упругого компонента, обращенной к измерительной полости, образована по меньшей мере одна выпуклая конструкция, причем модуль Юнга указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции составляет 100 кПа – 1 МПа, причем упругий компонент вызывает по меньшей мере одно из перемещения или деформации указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции в ответ на внешний сигнал, и указанное по меньшей мере одной из перемещения или деформации указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции изменяет объем измерительной полости.

Краткое описание чертежей

Настоящее раскрытие дополнительно поясняется с точки зрения примерных вариантов осуществления. Эти примерные варианты осуществления описываются подробно со ссылкой на чертежи. Эти варианты осуществления являются неограничивающими примерными вариантами осуществления, в которых схожие ссылочные позиции представляют схожие конструкции на нескольких видах чертежей, и в которых:

фиг. 1 - примерная структурная схема модуля датчика, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 2 - примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 3A - примерная секция выпуклой конструкции, упирающейся во вторую боковую стенку измерительной полости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия; фиг. 3B - другая примерная секция по меньшей мере одной выпуклой конструкции, упирающейся во вторую боковую стенку измерительной полости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 4 - структурная схема по меньшей мере одной выпуклой конструкции, соответствующей некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 5 - структурная схема по меньшей мере одной выпуклой конструкции, соответствующей некоторым другим вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 6 - структурная схема по меньшей мере одной выпуклой конструкции, соответствующей другим вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 7 - примерный датчик, соответствующий некоторым другим вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 8 - примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 9 - примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 10 - примерное соединение между датчиком и оболочкой, соответствующее некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 11 - примерная упрощенную механическая модель системы, состоящей из упругого компонента и массивного блока, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.

Осуществление изобретения

Чтобы пояснить технические решения, связанные с вариантами осуществления настоящего раскрытия, ниже представляется краткое введение в чертежи, упоминаемые в описании вариантов осуществления. Очевидно, что чертежи, описанные ниже, являются только лишь некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники без дополнительных творческих усилий в соответствии с этими чертежами могут применять настоящее раскрытие к другим подобным сценариям. Следует понимать, что примерные варианты осуществления представляются просто для лучшего понимания и применения настоящего раскрытия специалистами в данной области техники и не предназначены ограничивать объем настоящего раскрытия. Если из контекста, приведенного здесь или где-либо на чертежах, явно не следует иное, то одна и та же ссылочная позиция на чертежах относится к одной и той же конструкции или операции.

Как это используется в раскрытии и приложенной формуле изобретения, формы в единственном числе содержат в себе и множественное число, если контент явно не указывает иное. В целом, термины «содержат», «содержит» и/или «содержащий», «включают», «включает» и/или «включающий» просто указывают на присутствие этапов и элементов, которые были ясно идентифицированы, и эти этапы и элементы не составляют исключающего перечисления. Способы или устройства могут также содержать и другие этапы или элементы. Термин «основанный на» означает «основанный, по меньшей мере, частично на». Термин «один вариант осуществления» представляет «по меньшей мере один вариант осуществления»; термин «другой вариант осуществления» представляет «по меньшей мере один другой вариант осуществления». Связанные определения других терминов могут быть приведены в последующем описании.

Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к датчику. Датчик может содержать упругий компонент, измерительную полость и компонент преобразования энергии. Упругий компонент формирует первую боковую стенку измерительной полости. Компонент преобразования энергии может соединяться с измерительной полостью, компонент преобразования энергии может быть выполнен с возможностью получения измеряемого сигнала и преобразования его в электрический сигнал, измеряемый сигнал может относиться к изменению объема измерительной полости. Чувствительность датчика может увеличиваться с уменьшением объема измерительной полости и с увеличением изменения объема. По меньшей мере одна выпуклая конструкция может быть расположена на одной стороне упругого компонента, обращенной к измерительной полости, по меньшей мере одна выпуклая конструкция может уменьшать объем измерительной полости, чтобы повысить чувствительность датчика. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция может быть выполнена с возможностью упора во вторую боковую стенку измерительной полости, когда датчик находится в рабочем состоянии, упругий компонент может приводить в движение по меньшей мере одну выпуклую конструкцию, чтобы вибрировать и зажиматься второй боковой стенкой измерительной полости, приводя в результате к упругой деформации. Когда по меньшей мере одна выпуклая конструкция создает упругую деформацию, изменение объема измерительной полости может увеличиваться, чтобы повысить чувствительность датчика. Кроме того, наличие по меньшей мере одной выпуклой конструкции может эффективно снижать площадь контакта между упругим компонентом и второй боковой стенкой измерительной полости, что может предотвратить прилипание ко второй боковой стенке, образующей измерительную полость, и эффективно улучшить стабильность и надежность датчика.

На фиг. 1 схематично представлен примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Датчик 10 может получать внешний сигнал и создавать требуемый сигнал (например, электрический сигнал), основываясь на внешнем сигнале. Внешний сигнал может содержать сигнал механической вибрации, акустический сигнал, оптический сигнал, электрический сигнал и т.п. Типом датчика 10 может быть, но не ограничиваясь только этим, датчик давления, датчик вибрации, тактильный датчик и т.п. В некоторых вариантах осуществления датчик 10 может применяться к мобильному устройству, носимому устройству, устройству виртуальной реальности, устройству аугментированной реальности и т.п. или к любому их сочетанию. В некоторых вариантах осуществления мобильное устройство может содержать смартфон, планшет, персональный цифровой секретарь (personal digital assistant, PDA), игровое устройство, устройство навигации и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления носимое устройство может содержать смарт-браслет, головной телефон, слуховой аппарат, смарт-шлем, смарт-часы, смарт-предмет одежды, смарт-рюкзак, смарт-аксессуар и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления устройство виртуальной реальности и/или устройство аугментированной реальности могут содержать шлем виртуальной реальности, очки виртуальной реальности, патч виртуальной реальности, шлем аугментированной реальности, очки аугментированной реальности, патч аугментированной реальности и т.п. или любое их сочетание. Например, устройство виртуальной реальности и/или устройство аугментированной реальности могут содержать Google Glass, Oculus Rift, Hololens, Gear VR и т.п.

Как показано на фиг. 1, датчик 10 может содержать упругий компонент 20, компонент 30 преобразования энергии, оболочку 40 и измерительную полость 50. Внутренняя часть оболочки 40 может иметь пространство размещения для размещения по меньшей мере одного компонента 10 датчика. Например, в оболочке 40 могут размещаться упругий компонент 20 и другие компоненты (например, массивный блок 260 и герметизирующий блок 270, показанные на фиг. 2). В некоторых вариантах осуществления оболочка 40 может быть соединена с другими компонентами датчика 10 (например, упругим компонентом 20, преобразовательными компонентами 30 и т.д.), чтобы сформировать пространство размещения. Например, в варианте осуществления, как показано на фиг. 2, оболочка 240 может соединяться с компонентом 230 преобразования энергии, чтобы сформировать пространство 241 размещения.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 40 может иметь различные формы. Например, оболочка 40 может иметь форму куба, прямоугольного параллелепипеда, приблизительно прямоугольного параллелепипеда (например, конструкцию, в которой восемь углов прямоугольного параллелепипеда заменяются дугами), эллипсоида, сферы или любые другие формы.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 40 может быть изготовлена из материала с определенной твердостью или прочностью, так чтобы оболочка 40 могла предохранять датчик 10 и его внутренние элементы (например, упругий компонент 20). В некоторых вариантах осуществления материалы для изготовления оболочки 40 могут содержать, но не ограничиваясь только этим, материал для изготовления печатных плат (printed circuit board, PCB) (такой как фенольная бумажная подложка FR-1, фенольная бумажная подложка FR-2, эпоксидная бумажная подложка FR-3, эпоксидная стеклотканевая подложка FR-4, эпоксидная стеклотканевая плата с бумажным композитом CEM-1, эпоксидная стеклотканевая-стеклянная плата CEM-3 и т.д.), акрил-нитриловый бутадиен стироловый сополимер (Acrylonitrile butadiene styrene copolymer, ABS), полистирол (Polystyrene, PS), полистирол с высокой прочностью к удару (High impact polystyrene (HIPS), полипропилен (Polypropylene, PP), терефталат полиэтилен (Polyethylene terephthalate, PET), полиэстер (Polyester, PES), поликарбонат (Polycarbonate, PC), полиамиды (Polyamides, (PA), полихлорвинил (Polyvinyl chloride, PVC), полиуретаны (Polyurethanes, PU), полиэтилен (Polyvinylidene chloride, Polyethylene, PE), полиметилметакрилат (Polymethyl methacrylate, PMMA), полиэфир-эфир-кетон (Poly-ether-ether-ketone, PEEK), фенолы (Phenolics, (PF), форм-мочевина (Urea-formaldehyde, UF), меламин формальдегид (Melamine formaldehyde, MF), металлы или сплавы (такие как алюминиевые сплавы, хром-молибденовые сплавы, скандиевые сплавы, магниевые сплавы, титановые сплавы, магний-литиевые сплавы, никелевые сплавы и т.д.), стекловолокна или углеволокна и т.п. лили любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материалы для того, чтобы сделать оболочку 40 могут быть любым сочетанием стеклянных волокон, углеродистых волокон, PC, PA, или других материалов. В некоторых вариантах осуществления материалы для изготовления оболочки 40 могут быть смесью углеволокон и PC в определенных пропорциях. В некоторых вариантах осуществления материалы для изготовления оболочки 40 могут быть смесью углеволокон, стекловолокон и PC в определенных пропорциях. В некоторых вариантах осуществления материалы для изготовления оболочки 40 могут быть изготовлены из стекловолокна и PC, смешанных в определенных пропорциях, или стекловолокна и PA, смешанных в определенных пропорциях.

Измерительная полость 50 может быть расположена внутри датчика 10. Измерительная полость 50 может быть связана с измеряемым сигналом, полученным компонентом 30 преобразования энергии. Измерительная полость 50 может быть закрытой или полузакрытой полостью, сформированной одним или более компонентами датчика 10. В некоторых вариантах осуществления измерительная полость 50 может быть закрытой или полузакрытой полостью, сформированной упругим компонентом 20 и другими компонентами. Например, измерительная полость 50 может быть закрытой полостью, сформированной упругим компонентом 20, компонентом 30 преобразования энергии и оболочкой 40. Измерительная полость 50 может иметь определенный объем и внутренность измерительной полости 50 может быть заполнена газом. Газ может быть газом со стабильными свойствами (например, газ, который плохо сжижается, не горит или не взрывается). Например, газ может содержать эфир, азот, инертный газ и т.п.

При работе датчика 10 объем измерительной полости 50 может изменяться. Измерительная полость 50 может содержать по меньшей мере две противоположные боковые стенки. Две противоположные боковые стенки могут содержать первую боковую стенку и вторую боковую стенку. При работе датчика 10 первая боковая стенка (или часть конструкций, расположенных на первой боковой стенке) и/или вторая боковая стенка (или часть конструкций, расположенных на второй боковой стенке) измерительной полости 50 может получать относительное смещение(-я), приводящее в результате к изменению объема измерительной полости 50. В некоторых вариантах осуществления первая боковая стенка и/или вторая боковая стенка могут быть образованы одним или более компонентами датчика 10. Например, первая боковая стенка может быть образована упругим компонентом 20 или одним или более его элементами/блоками. Вторая боковая стенка может быть образована компонентом 30 преобразования энергии или одним или более его элементами/блоками. Например, во время работы датчика 10 упругий компонент 20 (или микроструктура, такая как по меньшей мере одна выпуклая конструкция, расположенная на поверхности (также известной как внутренняя поверхность) упругого компонента 20, обращенной к измерительной полости 50), образующий первую боковую стенку измерительной полости 50, и/или компонент 30 преобразования энергии, образующий вторую боковую стенку измерительной полости 50, могут относительно перемещаться (например, в виде относительного движения за счет несовместимой реакции первой боковой стенки и второй боковой стенки на вибрацию), когда приводятся в движение внешним сигналом вибрации, и расстояние между внутренними поверхностями первой боковой стенки и второй боковой стенки может изменяться, изменяя, таким образом, объем измерительной полости 50.

Компонент 30 преобразования энергии относится к элементу, способному получать измеряемый сигнал и преобразовывать измеряемый сигнал в требуемый сигнал. Измеряемый сигнал может содержать акустический сигнал. В некоторых вариантах осуществления компонент 30 преобразования энергии может преобразовывать измеряемый сигнал в электрический сигнал. Например, компонент 30 преобразования энергии может преобразовывать акустический сигнал (например, звуковое давление) в электрический сигнал. Как другой пример, компонент 30 преобразования энергии может преобразовывать механический сигнал вибрации в электрический сигнал. Компонент 30 преобразования энергии может осуществлять связь с измерительной полостью 50 и получать измеряемый сигнал. Например, поверхность компонента 30 преобразования энергии или элемента/блока (например, элемента, используемого для получения измеряемого сигнала в компоненте 30 преобразования энергии) компонента 30 преобразования энергии может использоваться в качестве второй боковой стенки измерительной полости 50. Компонент 30 преобразования энергии может осуществлять связь с внутренностью измерительной полостью 50 и получать измеряемый сигнал. Измеряемый сигнал может быть связан с одним или более параметрами измерительной полости 50. Один или более параметров могут содержать высоту полости, размер объема, изменение объема, давление воздуха и т.п. В некоторых вариантах осуществления измеряемый сигнал может быть связан с изменением объема измерительной полости 50. Просто для примера, когда объем измерительной полости 50 изменяется, давление газа (например, воздуха), заполняющего измерительная полость 50, может изменяться. Элемент, используемый для получения измеряемого сигнала в компоненте 30 преобразования энергии, может получать изменение давления воздуха и формировать соответствующий электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления компонент 30 преобразования энергии может быть акустическим преобразователем. Например, компонент 30 преобразования энергии может быть микрофоном с воздушной проводимостью (также известный как эфирный микрофон). Микрофон с воздушной проводимостью может получать изменение звукового давления в измерительной полости 50 и преобразовывать изменение звукового давления в электрический сигнал.

Упругий компонент 20 может вибрировать или упруго деформироваться (упругий компонент 20 обладает определенной упругостью) в ответ на внешний сигнал (например, вибрацию). Как упомянуто выше, упругий компонент 20 может формировать первую боковую стенку измерительной полости 50. Когда упругий компонент 20 вибрирует или упруго деформируется, положение внутренней поверхности первой боковой стенки может изменяться. В некоторых вариантах осуществления положение второй боковой стенки измерительной полости 50 может оставаться фиксированным или по существу фиксированным. В этом случае расстояние между внутренней поверхностью первой боковой стенки и внутренней поверхностью второй боковой стенки может относительно изменяться и объем измерительной полости 50 может изменяться (полагая, что боковая стенка между первой боковой стенкой и второй боковой стенкой остается относительно неподвижной). В некоторых вариантах осуществления может также изменяться положение второй боковой стенки измерительной полости 50. Например, вторая боковая стенка и первая боковая стенка измерительной полости 50 обе вместе могут вибрировать. Если фаза вибрации второй боковой стенки отличается от фазы вибрации первой боковой стенки, расстояние между внутренней поверхностью первой боковой стенки и внутренней поверхностью второй боковой стенки может относительно изменяться и объем измерительной полости 50 может изменяться (предполагая, что боковая стенка между первой боковой стенкой и второй боковой стенкой остается относительно неподвижной). Как другой пример, вторая боковая стенка и первая боковая стенка измерительной полости 50 обе вместе имеют упругие деформации. Если упругая деформация второй боковой стенки отличается от упругой деформации первой боковой стенки, то расстояние между внутренней поверхностью первой боковой стенки и внутренней поверхностью второй боковой стенки может относительно изменяться и объем измерительной полости 50 может изменяться (предполагая, что боковая стенка между первой боковой стенкой и второй боковой стенкой остается относительно неподвижной).

Как пример, упругий компонент 20 и компонент 30 преобразования энергии или его элементы/блоки (например, элементы компонента 30 преобразования энергии для получения измеряемого сигнала) могут формировать первую боковую стенку и вторую боковую стенку измерительной полости 50, соответственно. Внешний сигнал может быть механической вибрацией. Механическая вибрация может передаваться компоненту 30 преобразования энергии и упругому компоненту 20 через оболочку 40. В ответ на механическую вибрацию могут вибрировать вместе как компонент 30 преобразования энергии, так и упругий компонент 20. Благодаря различным фазам вибрации компонента 30 преобразования энергии и упругого компонента 20, расстояние между внутренними поверхностями первой боковой стенки и второй боковой стенки может изменяться и объем измерительной полости 50 может изменяться.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 (например, выпуклая конструкция 223, показанная на фиг. 2) может быть расположена на внутренней поверхности (то есть, на поверхности, обращенной к измерительной полости 50) упругого компонента 20. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположено, по меньшей мере, на части области внутренней поверхности упругого компонента 20. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на всей внутренней поверхности упругого компонента 20. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на части внутренней поверхности упругого компонента 20. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем три четверти. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20 может быть меньше, чем две трети. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем половина. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем одна треть. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем одна четверть. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем одна пятая. В некоторых вариантах осуществления отношение площади, занятой по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 23, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем одна шестая. Как пример, внутренняя поверхность упругого компонента 20 может быть разделена на центральную часть и периферийную часть. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на периферийной части, в то время как в центральной части может не быть ни одной выпуклой конструкции 23. Отношение площади, занятой периферийной частью, к площади внутренней поверхности упругого компонента 20, может быть меньше, чем три четверти, две трети, половина, одна треть, одна четверть, одна пятая, одна шестая и т.п.

По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на внутренней поверхности упругого компонента 20 равномерно или неравномерно. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена в виде матрицы на внутренней поверхности упругого компонента 20. Например, соседние выпуклые конструкции 23 могут быть расположены на внутренней поверхности упругого компонента 20 с равными интервалами. В некоторых вариантах осуществления распределение по меньшей мере одной выпуклой конструкции 23 на внутренней поверхности упругого компонента 20 может быть неравномерным. Например, интервал между парой соседних выпуклых конструкций 23 может изменяться относительно положения соседних выпуклых конструкций 23.

По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может иметь конкретную форму. В некоторых вариантах осуществления конкретная форма может содержать правильную форму, такую как форма пирамиды, полусферическая форма, форма полоски, лестничная форма, цилиндрическая форма и т.п. В некоторых вариантах осуществления конкретная форма может иметь любую неправильную форму.

Для стандартного упругого компонента, который не содержит по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 23, которая может использоваться в качестве первой боковой стенки измерительной полости 50, первая боковая стенка измерительной полости 50 может прилипать к второй боковой стенке измерительной полости 50 (например, к компоненту 30 преобразования энергии) во время вибрации, благодаря большой амплитуде вибрации, приводя в итоге к отказу датчика 10. Существование по меньшей мере одной выпуклой конструкции 23 может эффективно снижать контактную область между упругим компонентом 20 и второй боковой стенкой измерительной полости 50, тем самым предотвращая прилипание первой боковой стенки к второй боковой стенке измерительной полости 50 и эффективно повышая стабильность и надежность датчика 10.

По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может влиять на чувствительность датчика 10. Чувствительность может быть важным параметром, отражающим характеристики датчика 10. Чувствительность может пониматься как амплитуда реакции датчика 10 на определенный внешний сигнал во время работы. Для датчика 10 компонент 30 преобразования энергии может быть по текучей среде связан с измерительной полостью 50. Измеряемый сигнал, получаемый энергетическим компонентом 30 преобразования, относится к изменению объема измерительной полости 50. Чувствительность датчика 10 может относиться к размеру объема и/или к изменению объема измерительной полости 50. Для одного и того же внешнего сигнала, чем больше изменение объема измерительной полости 50, тем больше может быть реакция датчика 10 и, соответственно, выше может быть чувствительность датчика 10; чем меньше может быть объем измерительной полости 50, тем больше реакция датчика 10 и, соответственно, выше может быть чувствительность датчика 10. Поэтому чувствительность датчика 10 может изменяться, изменяя объем измерительной полости 50 и/или величину изменения объема измерительной полости 50 во время работы датчика 10. Так как по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 выступает во внутренность измерительной полости 50 и занимает часть объема измерительной полости 50, объем измерительной полости 50 становится меньше, чем когда упругий компонент 20 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 23 отсутствует, так что датчик 10 может иметь более высокую чувствительность.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может обладать определенной упругостью. Так как по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 является упругой, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 при приложении внешней силы может создавать упругую деформацию. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может упираться во вторую боковую стенку измерительной полости 50 (например, поверхность компонента 30 преобразования энергии или один или более его компонентов). Когда по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 упирается во вторую боковую стенку измерительной полости 50, вибрация упругого компонента 20 может приводить в действие по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 23 для перемещения. В этом случае по меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может сжиматься второй боковой стенкой измерительной полости 50, приводя в результате к упругой деформации по меньшей мере одной выпуклой конструкции 23. Упругая деформация может заставить по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 23 дополнительно выступать в измерительную полость 50 и уменьшать объем измерительной полости 50. Поэтому изменение объема измерительной полости 50 может быть дополнительно увеличено, чтобы повысить чувствительность датчика 10. Дополнительные подробности по меньшей мере об одной выпуклой конструкции и о том, как по меньшей мере одна выпуклая конструкция повышает чувствительность датчика, можно найти в другом месте в настоящем раскрытии. Смотрите, например, фиг. 2-6 и их описания, которые здесь повторяться не будут.

В некоторых вариантах осуществления упругий компонент 20 может содержать упругую пленку 21. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на поверхности (то есть, на внутренней поверхности) упругой пленки 21, обращенной к измерительной полости 50. В некоторых вариантах осуществления материал для изготовления упругой пленки 21 может содержать полимерные материалы, такие как полимид (polyimide, PI), полидиметилсилоксан (polydimethylsiloxane, PDMS), политетрофторэтилен (polytetrafluoroethylene, PTFE) и т.п. Дополнительную информацию об упругой пленке можно найти где-либо в другом месте в настоящем раскрытии, например, на фиг. 2, фиг. 7 и их описаниях, которые здесь повторяться не будут.

Представленное выше описание датчика 10 является просто конкретным примером и не должно расцениваться как единственно выполнимый вариант осуществления. Очевидно, что специалистами в данной области техники после понимания основного принципа датчика 10, могут быть сделаны различные модификации и изменения в форме и деталях конкретных способов и деталей реализации датчика 10, не отступая от этого принципа, но эти модификации и изменения все еще находятся в пределах описанного выше объема защиты. В некоторых вариантах осуществления датчик 10 может содержать один или более других компонентов, таких как массивный блок (массивный блок 260, показанный на фиг. 2), герметизирующий блок (герметизирующий блок 270, показанный на фиг. 2) и т.п., или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления множество компонентов датчика 10 могут быть объединены в единый компонент. Например, массивный блок может быть интегрирован в упругий компонент 20, чтобы образовать резонансную систему с упругим компонентом 20. Резонансная система вибрирует в ответ на внешний сигнал. В некоторых вариантах осуществления компонент датчика 10 может быть разделен на один или более субкомпонентов. Например, упругий компонент 20 может быть разделен на упругую пленку (упругая пленка 721, показанная на фиг. 7) и упругий микроструктурный слой (упругий микроструктурный слой 725, показанный на фиг. 7). По меньшей мере одна выпуклая конструкция 23 может быть расположена на упругом микроструктурном слое.

На фиг. 2 схематично представлен примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В настоящем варианте осуществления датчик 210 может быть датчиком вибрации. Датчик вибрации может получать сигнал вибрации и преобразовывать сигнал вибрации в электрический сигнал. Например, датчик 210 может быть частью микрофона, такого как микрофон с костной проводимостью (также известный как костнопроводящий микрофон). Микрофон с костной проводимости может преобразовывать сигнал вибрации в речевой сигнал. Например, микрофон с костной проводимостью может получать сигнал вибрации, образованный лицевой мышцей, когда пользователь говорит, и преобразовать сигнал вибрации в электрический сигнал, содержащий информацию о речи.

Как показано на фиг. 2, датчик 210 может содержать упругий компонент 220, компонент 230 преобразования энергии, оболочку 240, массивный блок 260 и герметизирующий блок 270. Оболочка 240 может иметь пространство 241 размещения для размещения одного или более компонентов датчика 210 (например, упругого компонента 220, массивного блока 260 и герметизирующего блока 270). В некоторых вариантах осуществления оболочка 240 может быть полузамкмутой оболочкой, которая может быть соединена с компонентом 230 преобразования энергии, чтобы сформировать пространство 241 размещения. Например, оболочка 240 может быть установлена сверху и покрывать собой компонент 230 преобразования энергии, чтобы сформировать пространство 241 размещения.

В некоторых вариантах осуществления датчик 210, показанный на фиг. 2, может применяться в области микрофонов в качестве датчика вибрации, такого как микрофон с костной проводимостью. Например, при применении к микрофону с костной проводимостью измерительная полость 250 может также упоминаться как акустическая полость и компонент 230 преобразования энергии может быть акустическим преобразователем. Акустический преобразователь может получать изменение звукового давления акустической полости и преобразовывать изменение звукового давления в акустической полости в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления упругий компонент 220 располагается сверху акустического преобразователя (то есть, компонента 230 преобразования энергии) и измерительная полость 250 образуется между упругим компонентом 220 и акустическим преобразователем.

Упругий компонент 220 может содержать упругую пленку 221. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 располагается на поверхности (также известной как внутренняя поверхность) упругой пленки 221 вблизи от компонента 230 преобразования энергии. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 и упругая пленка 221 (формирующая первую боковую стенку измерительной полости 250) могут образовывать измерительную полость 250 вместе с компонентом 230 преобразования энергии (формирующим вторую боковую стенку измерительной полости 250). Для датчика вибрации измерительная полость 250 может также упоминаться как акустическая полость. Упругая пленка 221 может также упоминаться как диафрагма.

Как показано на фиг. 2, внешний край упругой пленки 221 может физически быть соединен с компонентом 230 преобразования энергии. Физическое соединение может содержать клееное соединение, соединение гвоздями, соединение зажимом и соединение через дополнительные соединительные компоненты (например, герметизирующий блок 270). Например, внешний край упругой пленки 221 может быть приклеен к компоненту 230 преобразования энергии клеем, чтобы сформировать измерительную полость 250. Однако, характеристики герметизации связующим клеем плохие, что до некоторой степени снижает чувствительность датчика 210. В некоторых вариантах осуществления вершина по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 упирается в поверхность компонента 230 преобразования энергии. Вершина относится к концу(-ам) по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, расположенному вдали от упругой пленки 221. Соединение между вершиной по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 223, расположенной на периферии упругой пленки 221, и поверхностью компонента 230 преобразования энергии может быть реализовано герметизирующим блоком 270, так чтобы по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223, упругая пленка 221, герметизирующий блок 270 и компонент 230 преобразования энергии вместе могли образовать закрытую измерительную полость 250. Следует понимать, что положение герметизирующего блока 270 не ограничивается вышеупомянутыми описаниями. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий блок 270 может быть расположен не только в месте соединения между вершиной по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии, но также и на перифериях (то есть, на одной стороне по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, дальней от измерительной полости 250) по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, чтобы сформировать измерительная полость 250. В некоторых вариантах осуществления, чтобы дополнительно улучшить характеристики герметизации, герметизирующая структура может также располагаться в измерительной полости 250. Реализуя соединение между упругим компонентом 220 и компонентом 230 преобразования энергии через герметизирующий блок 270, могут обеспечиваться характеристики герметизации всей измерительной полости 250 и надежность и стабильность датчика 210 могут быть эффективно улучшены. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий блок 270 может быть выполнен из кварцевых гелей, резины и других материалов, чтобы дополнительно улучшить характеристики герметизации герметизирующего блока 270. В некоторых вариантах осуществления тип герметизирующего блока 270 может содержать одно или более герметизирующих колец, герметизирующих прокладок и герметизирующих полосок.

В некоторых вариантах осуществления упругая пленка 221 может иметь определенную толщину и толщина упругой пленки 221 относится к размеру упругой пленки 221 в первом направлении. Для удобства понимания толщина упругой пленки 221 может быть представлена как H3 на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,1 мкм - 500 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,2 мкм - 400 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,4 мкм - 350 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,6 мкм - 300 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,8 мкм - 250 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H3 упругой пленки может быть в пределах 1 мкм - 200 мкм.

Массивный блок 260 может быть соединен с упругим компонентом 220 и расположен на стороне упругого компонента 220 вдали от измерительной полости 250. Например, массивный модуль 260 может быть расположен на упругой пленке 221, расположенной на стороне, дальней от измерительной полости 250. В ответ на вибрацию оболочки 240 и/или компонента 230 преобразования энергии массивный блок 260 вместе с упругим компонентом 220 может образовывать резонансную систему для создания колебаний. Массивный блок 260 обладает определенной массой, такой, чтобы амплитуда вибрации упругого компонента 220 относительно оболочки 240 могла увеличиваться и изменение объема измерительной полости 250 могло значительно изменяться под действием внешних колебаний различной интенсивности, чтобы повысить чувствительность датчика 210.

В некоторых вариантах осуществления массивный блок 260 может иметь правильную форму, такую как цилиндр, куб, прямоугольный параллелепипед, или другую неправильную форму. Как показано на фиг. 2, массивный блок 260 может иметь цилиндрическую форму.

В некоторых вариантах осуществления массивный модуль 260 может быть изготовлен из материала с относительно высокой плотностью. Например, массивный модуль 260 может быть изготовлен из меди, железа, нержавеющей стали, свинца, вольфрама, молибдена и других материалов. В некоторых вариантах осуществления массивный модуль 260 может быть изготовлен из меди. В некоторых вариантах осуществления массивный модуль 260 может быть изготовлен из некоторых упругих материалов. В некоторых вариантах осуществления массивный модуль 260, изготовленный из вышеупомянутого упругого материала, может быть расположен на стороне упругого компонента 220, обращенной к компоненту 230 преобразования энергии. Например, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может располагаться (например, путем резки, инжекционного прессования, склеивания и т.д.) непосредственно на поверхности стороны массивного блока 260, обращенной к компоненту 230 преобразования энергии. Так как массивный блок 260 упругий, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223, обеспечиваемая на массивном блоке 260, также может быть упругой. В этом варианте осуществления массивный блок 260 может уменьшать объем измерительной полости 250 и до некоторой степени повышать чувствительность датчика 210. В некоторых вариантах осуществления вершина по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, обеспечиваемой на массивном блоке 260, может упираться в поверхность компонента 230 преобразования энергии.

В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга для упругой пленки 221 и модуль Юнга для массивного блока 260 могут иметь различные значения для датчика 210 различных типов и/или размеров. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 500 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 300 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 200 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 100 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 80 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 60 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для упругой пленки 221 может быть меньше 40 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 10 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 50 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 80 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 100 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 200 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 500 ГПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга для массивного блока 260 может быть больше 1000 ГПа.

В некоторых вариантах осуществления массивный блок 260 может иметь определенную толщину. Толщина массивного блока относится к размеру массивного блока 260 в первом направлении. Для удобства понимания толщина массивного блока 260 может быть представлена на фиг. 2 как H4. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 1 мкм -1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 10 мкм - 900 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 20 мкм - 800 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 30 мкм - 700 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 40 мкм - 600 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H4 массивного блока 260 находится в пределах 50 мкм - 500 мкм.

Для датчика 210 различных типов и/или размеров, отношение или разность между толщиной H4 массивного блока 260 и толщиной H3 упругой пленки 221 находится в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 1 - 100000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 1 - 50000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 10 - 10000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 100 – 5000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах диапазона 100 – 1000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 100 – 5000. В некоторых вариантах осуществления отношение толщины H4 массивного блока 260 к толщине H3 упругой пленки 221 находится в пределах 500 – 2000.

В некоторых вариантах осуществления массивный модуль 260 может быть расположен в средней части упругого компонента 220 (например, упругой пленки 221). Средняя часть относится к средней части упругого компонента 220 во втором направлении. Например, упругая пленка 221 может быть круговой и массивный блок 260 может иметь цилиндрическую конструкцию. Массивный блок 260 может быть расположен в средней части упругой пленки 221. В некоторых вариантах осуществления расстояние между осью массивного блока 260 и центральной точкой упругой пленки 221 во втором направлении может быть меньше, чем пороговое расстояние. Пороговое расстояние может составлять 50 мкм, 0,1 мм, 0,5 мм, 1 мм, 2 мм и т.д. В некоторых вариантах осуществления центральная точка упругой пленки 221 находится на оси массивного блока 260. Устанавливая массивный модуль 260 в середине упругой пленки 221, смещение массивного блока 260 во втором направлении можно уменьшить и чувствительность датчика 210 может быть повышена.

Как показано на фиг. 2, площадь проекции массивного блока 260 в первом направлении может быть меньше, чем площадь проекции упругого компонента 220 в первом направлении. Для датчика 210 различных типов и/или размеров площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может находиться в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,05 - 0,95. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,1 – 0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение области проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,2 – 0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,3 – 0,8. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,4 – 0,7. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции упругого компонента 220 в первом направлении может быть в пределах 0,5 – 0,6.

Для датчика 210 различных типов и/или размеров, отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,05 – 0,95. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,1 – 0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах диапазона 0,2 -0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,3 – 0,8. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,4 – 0,7. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,5 – 0,6.

В настоящем варианте осуществления упругий компонент 220 (например, упругая пленка 221) может иметь более высокую упругость, чем оболочка 240, так что упругий компонент 220 может двигаться относительно оболочки 240. Когда к оболочке 240 прикладывается внешняя вибрация, оболочка 240, компонент 230 преобразования энергии, упругий компонент 220 и другие компоненты могут вибрировать. Так как фаза вибрации упругого компонента 220 отличается от фазы вибрации компонента 230 преобразования энергии, объем измерительной полости 250 (то есть, акустической полости) может изменяться, следуя за изменением звукового давления в акустической полости, которое преобразуется в электрический сигнал компонентом 230 преобразования энергии, чтобы реализовать датчик звука с костной проводимостью.

Для лучшего понимания, конструкция, образованная упругим компонентом 220 (в том числе, упругой пленкой 221 и по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 223) и массивным блоком 260, может быть упрощена и эквивалентна модели системы масса-пружина-демпфер, показанной на фиг. 11, в которой упругий компонент 220 обеспечивает эффект пружины и демпфирования для системы, а массивный блок 260 обеспечивает эффект массы для системы. Когда система работает, модель системы масса- пружина-демпфер может принуждаться перемещаться при действии возбуждающей силы, и закон вибрации перемещения соответствует закону системы масса-пружина-демпфер. Конкретно, движение системы может быть описано дифференциальным уравнением, показанным как уравнение (1):

…(1)

где М – масса системы, R - затухание системы, К - коэффициент упругости системы, F - амплитуда движущей силы, х - смещение системы, и ω - круговая частота движущей силы. Установившееся смещение определяют, основываясь на уравнении (1):

x = x_acos(ωt - θ)

где …(2)

Дополнительно, основываясь на уравнении (1) и уравнении (2), может быть получено уравнение отношения амплитуды смещения (нормализации):

… (3)

где f - частота системы, f₀ - резонансная частота системы , Q_M - механическая добротность, и - амплитуда статического смещения (или амплитуда смещения во времени).

Когда массивный модуль 260 вибрирует при возбуждении внешним сигналом вибрации, объем измерительной полости 250 может быть сжиматься или расширяться и изменение объема измерительной полости 250 во время сжатия или расширения равно ΔV. Чувствительность S датчика 210 может удовлетворять выражению: S~ΔV/V₀ , то есть, чувствительность S датчика 210 может быть прямо пропорциональна изменению объема ΔV измерительной полости 250 и обратно пропорциональна объему V₀ измерительной полости 250. Основываясь на приведенном выше принципе, в некоторых вариантах осуществления чувствительность датчика 210 может быть улучшена, увеличивая изменение объема ΔV измерительной полости 250 и/или уменьшая объем V₀ измерительной полости 250.

В некоторых вариантах осуществления измерительная полость 250 может быть образована упругим компонентом 220, компонентом 230 преобразования энергии и другими компонентами. Например, измерительная полость 250 может быть образована упругим компонентом 220, компонентом 230 преобразования энергии и герметизирующим блоком 270. В вышеупомянутом варианте осуществления упругий компонент (например, упругая пленка 221 и по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223) и компонент преобразования энергии (например, компонент 230 преобразования энергии) могут служить первой боковой стенкой и второй боковой стенкой измерительной полости 250, соответственно. Поэтому конструкция упругого компонента 220 и компонента 230 преобразования энергии может влиять на объем измерительной полости 250 датчика 210 и на изменение объема измерительной полости 250, когда датчик 210 работает. Для упругого компонента 220, поскольку по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 располагается на внутренней поверхности упругой пленки 221 и по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может выступать в измерительную полость 250, объем измерительной полости 250 может быть уменьшен и, таким образом, чувствительность датчика 210 может быть повышена.

В некоторых вариантах осуществления объем V₀ измерительной полости 250 может быть связан с плотностью по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, образующей измерительную полость 250. Следует понимать, что чем меньше промежуток между парой соседних выпуклых конструкций 223, тем больше может быть плотность распределения по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 223, и тем меньше может быть объем V₀ измерительной полости 250, состоящей по меньшей мере из одной выпуклой конструкции 223. Промежуток между парой соседних выпуклых конструкций 223 относится к расстоянию между центрами соседних выпуклых конструкций 223. Центр может пониматься как центроида на поперечном сечении по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. Для удобства иллюстрации промежуток между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть обозначен как L1 на фиг. 2, то есть, расстояние между вершинами или центрами соседних выпуклых конструкций. В некоторых вариантах осуществления промежуток L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 1 мкм – 2000 мкм. В некоторых вариантах осуществления промежуток L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 4 мкм – 1500 мкм. В некоторых вариантах осуществления интервал L1 между парой смежных выпуклых конструкций 223 может быть в пределах диапазона 8 мкм - 1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления интервал L1 между парой смежных выпуклых конструкций 223 может быть в пределах диапазона 10 мкм - 500 мкм.

В некоторых вариантах осуществления объем V₀ измерительной полости 250 может быть связан с шириной по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. Ширина по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может пониматься как размер по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 во втором направлении. Для удобства иллюстрации размер одной выпуклой конструкции 223 во втором направлении может быть представлен как L2 на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления ширина L2 одиночной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 1 мкм - 1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина L2 одиночной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 2 мкм - 800 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина L2 одиночной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 3 мкм - 600 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина L2 одиночной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 6 мкм - 400 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина L2 одиночной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 10 мкм - 300 мкм.

Для датчика 210 различных типов и/или размеров отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 0,05 - 20. В некоторых вариантах осуществления отношении ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 0,1 - 20. В некоторых вариантах осуществления отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 0,1 - 10. В некоторых вариантах осуществления отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 0,5 - 8. В некоторых вариантах осуществления отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 1 - 6. В некоторых вариантах осуществления отношение ширины L2 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к промежутку L1 между парой соседних выпуклых конструкций 223 может быть в пределах 2 - 4.

В некоторых вариантах осуществления объем V₀ измерительной полости 250 может быть связан с высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. Высота по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может пониматься как размер в первом направлении, когда по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 находится в естественном состоянии (например, когда по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 не сжимается, чтобы формировать упругую деформацию). Для удобства иллюстрации размер по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в первом направлении может быть указан как H1 на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 1 мкм - 1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 2 мкм - 800 мкм. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 4 мкм - 600 мкм. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 6 мкм - 500 мкм. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 8 мкм - 400 мкм. В некоторых вариантах осуществления высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах 10 мкм - 300 мкм.

В некоторых вариантах осуществления разность между высотой измерительной полости 250 и высотой по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть в пределах определенного диапазона. Например, по меньшей мере часть по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может не контактировать с компонентом 230 преобразования энергии. В этом случае может существовать определенный зазор по меньшей мере между одной выпуклой конструкцией 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии. Зазор по меньшей мере между одной выпуклой конструкцией 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии относится к расстоянию между вершиной по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии. Зазор может быть сформирован в процессе изготовления по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 или установки упругого компонента 220. Высота 250 измерительной полости может пониматься как размер измерительной полости 250 в первом направлении в естественном состоянии (например, когда первая боковая стенка и вторая боковая стенка не вибрируют или упруго не деформируются). Для простоты иллюстрации размер измерительной полости 250 в первом направлении может быть представлен как H2 на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления разность между высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и высотой H2 измерительной полости 250 может быть в пределах 20%. В некоторых вариантах осуществления разность между высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и высотой H2 измерительной полости 250 может быть в пределах 15%. В некоторых вариантах осуществления разность между высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и высотой H2 измерительной полости 250 может быть в пределах 10%. В некоторых вариантах осуществления разность между высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и высотой H2 измерительной полости 250 может быть в пределах 5%. В некоторых вариантах осуществления зазор по меньшей мере между одной выпуклой конструкцией 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии может быть в пределах 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления зазор по меньшей мере между одним выпуклым конструкциям 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии может быть в пределах 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления зазор по меньшей мере между одной выпуклой конструкцией 223 и поверхностью компонента 230 преобразования энергии может быть в пределах 1 мкм.

Во время работы датчика 210 упругий компонент 220 может создавать вибрацию или упругую деформацию после приема внешнего сигнала (например, сигнала вибрации) и может приводить в действие по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 223 для движения в первом направлении, показанном на фиг. 2, так чтобы измерительная полость 250 могла сжиматься или расшириться и изменение объема измерительной полости 250 может быть выражено как ΔV₁. Так как амплитуда движения упругого компонента 220 и по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в первом направлении является малой величиной, например, амплитуда движения по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в первом направлении может обычно быть меньше 1 мкм, в процессе по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 не может входить в контакт с поверхностью компонента 230 преобразования энергии, поэтому ΔV₁ не может не иметь никакого отношения по меньшей мере к одной выпуклой конструкции 223 и значение ΔV₁ может быть малым.

Для датчика 210 различных типов и/или размеров отношение или разность между высотой H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и толщиной H3 упругой пленки 221 может быть в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 0,5 - 500. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 1 -500. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 1 - 200. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 1 - 100. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 10 - 90. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 20 - 80. В некоторых вариантах осуществления отношение высоты H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к толщине H3 упругой пленки 221 может быть в пределах 40 - 60.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может напрямую контактировать с поверхностью компонента 230 преобразования энергии. В этом случае высота H1 по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 является такой же или близкой к высоте H2 измерительной полости 250. На фиг. 3A схематично показано примерное сечение по меньшей мере одной выпуклой конструкции, упирающейся во вторую боковую стенку измерительной полости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 3B схематично показано другое примерное сечение по меньшей мере одной выпуклой конструкции, упирающейся во вторую боковую стенку измерительной полости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 3 A, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может упираться во вторую боковую стенку измерительной полости 250. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может обладать определенной упругостью. В этом варианте осуществления, когда упругий компонент 220 приводится в действие внешними силами и перемещается, упругий компонент 220 может приводить в движение по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 223 для перемещения, чтобы переместиться в направлении компонента 230 преобразования энергии. Упругий компонент 220 и по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 могут уменьшить объем измерительной полости 250 и объем измерительной полости 250 может быть выражен как переменный объем ΔV₁. Кроме того, поскольку по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может упираться в компонент 230 преобразования энергии, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может сжиматься компонентом 230 преобразования энергии под действием внешних сил. Поскольку по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может обладать определенной упругостью, сила, возникающая при сжатии, может вызывать упругую деформацию по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. Когда имеет место упругая деформация, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может дополнительно уменьшать объем измерительной полости 250. На фиг. 3B показана амплитуда перемещения по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в первом направлении и формируемая упругая деформация. Сплошная линия P1 показывает внешний контур и положение по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 после сжатия. Пунктирная линия P2 показывает внешний контур и положение по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 перед сжатием. На чертеже можно видеть, что благодаря упругой деформации по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, объем измерительной полости 250 можно дополнительно уменьшить. Для удобства описания значения изменения объема измерительной полости 250, вызванного второй боковой стенкой измерительной полости 250, сжимающей по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 223, можно представить как ΔV₂. Основываясь на приведенном выше контенте, если по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 упирается во вторую боковую стенку измерительной полости 250, изменение объема ΔV измерительной полости 250 может быть суммой ΔV₁ и ΔV₂ во время работы датчика 210. Поэтому изменение объема ΔV измерительной полости 250 может быть больше, чем ΔV₁, что может дополнительно улучшить чувствительность датчика 210. Кроме того, благодаря деформации по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 по сравнению с естественным состоянием, размер по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в первом направлении становится меньше, поэтому высота H2 измерительной полости 250 может быть меньше, чем размер по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 в естественном состоянии (то есть, H1).

В некоторых вариантах осуществления изменение объема ΔV₂ измерительной полости 250 может относиться к материалам по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может быть изготовлена из материалов с определенными характеристиками. Например, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может иметь определенное значение модуля Юнга. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 равно 10 кПа – 10 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 равно 20 кПа – 8 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 равно 50 кПа – 5 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 равно 80 кПа – 2 МПа. В некоторых вариантах осуществления значение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 равно 100 кПа – 1 МПа. Для датчика 210 различных типов и/или размеров отношение или разность между модулем Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 и модулем Юнга упругой пленки 221 могут быть в пределах определенного диапазона. В некоторых вариантах осуществления отношение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к модулю Юнга упругой пленки 221 может быть в пределах 0,005 - 1. В некоторых вариантах осуществления отношение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к модулю Юнга упругой пленки 221 может быть в пределах 0,01 - 1. В некоторых вариантах осуществления отношение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к модулю Юнга упругой пленки 221 может быть в пределах 0,05 – 0,8. В некоторых вариантах осуществления отношение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к модулю Юнга упругой пленки 221 может быть в пределах 0,1 – 0,6. В некоторых вариантах осуществления отношение модуля Юнга по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 к модулю Юнга упругой пленки 221 может быть в пределах 0,2 – 0,4.

В некоторых вариантах осуществления материалы для изготовления по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 могут содержать одно или более из числа кварцевых гелей, силиконовых гелей, силиконовой резины, PDMS и блочных сополимеров стиролбутадиенстирола (styrene butadiene styrene, SBS), чтобы гарантировать, что по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 будет иметь высокую упругость и повышенную упругую деформацию, когда подвергается воздействию одной и той же внешней силы, так чтобы изменение объема ΔV₂ измерительной полости 250 могло быть больше.

В некоторых вариантах осуществления изменение объема ΔV₂ измерительной полости 250 может также быть связано с формами по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. В некоторых вариантах осуществления формы по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 могут быть различными формами. На фиг. 4-6 показаны три различные формы по меньшей мере одной выпуклой конструкции, соответственно. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 423 на фиг. 4 имеет форму пирамиды, которая распределяется на внутренней поверхности упругого компонента 420 в форме точечной матрицы. Форма по меньшей мере одной выпуклой конструкции 523 на фиг. 5 является полусферической формой, которая распределяется на внутренней поверхности упругого компонента 520 в форме точечной матрицы. Форма по меньшей мере одной выпуклой конструкции 623 на фиг. 6 является линейной формой, которая распределяется на внутренней поверхности упругого компонента 620 в форме линейной матрицы. Следует понимать, что это делается только с целью объяснения и не предназначено ограничивать форму по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223. Выпуклая конструкция 223 может также иметь другие возможные формы. Например, сформированную лестничную структуру, цилиндрическую, эллипсоидальную и т.д.

Как показано на фиг. 4, форма по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 является пирамидальной, по сравнению с другими формами (например, полусферической), когда по меньшей мере на одну выпуклую конструкцию 223 влияют внешние силы, пирамидальная выпуклая конструкция 223 может создавать концентрацию напряжений на вершине. Для других форм по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, если их модуль Юнга является таким же, эквивалентная жесткость пирамидальной выпуклой конструкции 223 может быть ниже, коэффициент упругости может быть ниже, и упругая деформация может быть больше, который может делать изменение объема ΔV₂ измерительной полости 50 больше, и усиление чувствительности датчика 210 больше.

В некоторых вариантах осуществления чувствительность датчика 210 относится к резонансной частоте ω₀ (то есть, f₀ в уравнении (3)) системы, образованной массивным блоком 260 и упругим компонентом 220. Конкретно, для ω₀α√К/М, когда уменьшается, изменение звукового давления Δр измерительной полости 250 датчика 210 могут стать больше и резонансная частота системы можно понизиться. Резонансная частота ω₀ может влиять на чувствительность датчика 210 в пределах определенного диапазона частот до и после резонансной частоты. Поэтому, в процессе регулирования чувствительности датчика 210, регулируя резонансную частоту датчика 210, влияние диапазона частот на чувствительность датчика 210 необходимо учитывать. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота датчика 210 может быть в пределах 1500 Гц – 6000 Гц. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота датчика 210 может быть в пределах 1500 Гц – 5000 Гц. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота датчика 210 может быть в пределах 1500 Гц – 4000 Гц. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота датчика 210 может быть в пределах 1500 Гц – 3000 Гц.

На фиг. 7 схематично представлен примерный датчик, соответствующий некоторым другим вариантам осуществления настоящего раскрытия. Подобно датчику 210, датчик 710 может содержать компонент 230 преобразования энергии, оболочку 240, измерительную полость 250, массивный блок 260, герметизирующий блок 270 и упругий компонент 720. Оболочка 240 может покрывать компонент 230 преобразования энергии, чтобы сформировать пространство 241 размещения. Упругий компонент 720, массивный блок 260 и герметизирующий блок 270 могут быть размещены в пространстве 241 размещения. Внешний край упругого компонента 720 может быть жестко соединен с компонентом 230 преобразования энергии через герметизирующий блок 270. Упругий компонент 720, компонент 230 преобразования энергии и герметизирующий блок 270 вместе могут образовывать измерительную полость 250. Массивный блок 260 может быть расположен на стороне упругого компонента 720 вдали от измерительной полости 250, чтобы увеличить амплитуду вибрации упругого компонента 720.

В некоторых вариантах осуществления датчик 710, показанный на фиг. 7, может быть применен в области микрофонов как датчик вибрации, таких как микрофон с костной проводимостью. Например, при применении к микрофону с костной проводимостью, измерительная полость 250 может также упоминаться как акустическая полость, а компонент 230 преобразования энергии может быть акустическим преобразователем. Акустический преобразователь может получать изменение звукового давления в акустической полости и преобразовывать изменение звукового давления в акустической полости в электрический сигнал.

В отличие от датчика 210, показанного на фиг. 2, в датчике 710, показанном на фиг. 7, упругий компонент 720 может содержать упругую пленку 721 и упругий микроструктурный слой 725. Одна сторона упругого микроструктурного слоя 725 может быть соединена с упругой пленкой 721, а поверхность другой стороны можно быть снабжена по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 223. Например, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может быть изготовлена двумя способами. Способ (1) состоит в вытравливании канавки на кремниевой подложке и форма канавки может соответствовать форме по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, которая должна быть изготовлена. Далее материал (например, PDMS) для изготовления по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может наноситься на кремниевую подложку. PDMS может заполнять канавку в кремниевой подложки и формировать пленку из PDMS на поверхности кремниевой подложки. Затем, прежде чем PDMS в канавке и пленка из PDMS на поверхности кремниевой подложки отвердеют, материал для того, чтобы создать упругую пленку 721, такой как PI, может быть нанесен на поверхность пленки PDMS. Наконец, пленка PDMS, упругая пленка 721 и по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 могут быть извлечены после отвердевания. Способ (2) также состоит в вытравливании канавки на кремниевой подложке. Затем материал (например, PDMS) для изготовления по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223 может быть нанесен на кремниевую подложку. После того, как PDMS в канавке и пленка PDMS на поверхности кремниевой подложки отвердеют, материал (например, PI) для изготовления упругой пленки 721 может быть нанесен на поверхность пленки PDMS или перед нанесением может быть добавлен связующий компонент. Наконец, ожидают, когда упругая пленка 721 отвердеет и извлекают ее. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 и упругая пленка 721, изготовленные описанными выше двумя способами, могут содержать слой пленки PDMS, который может быть упругим микроструктурным слоем 725.

В некоторых вариантах осуществления упругий микроструктурный слой 725 может быть изготовлен из того же самого материала, что и упругая пленка 721. Например, как упругий микроструктурный слой 725, так и упругая пленка 721 могут быть изготовлены из PDMS. Конкретно, при изготовлении по меньшей мере одной выпуклой конструкции 223, пленка PDMS может наноситься на поверхность пленки PDMS (то есть, упругого микроструктурного слоя 725) в качестве упругой пленки 721. В некоторых вариантах осуществления упругий микроструктурный слой 725 может изготавливаться из материала, отличного от упругой пленки 721. Например, упругий микроструктурный слой 725 может быть изготовлен из PDMS, тогда как упругая пленка 721 может быть изготовлена из PI. Как другой пример, упругий микроструктурный слой 725 может быть изготовлен из PDMS, а упругая пленка 721 может быть изготовлена из PTFE.

В некоторых вариантах осуществления толщина упругой пленки 721 может быть такой же или отличной от толщины упругой пленки 221 в предшествующем варианте осуществления. Толщина упругого микроструктурного слоя 725 относится к размеру упругого микроструктурного слоя 725 в первом направлении, который может быть представлен как H5 на фиг. 7. В некоторых вариантах осуществления толщина H5 упругого уровня микроструктуры 725 может быть в пределах 1 мкм – 1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H5 упругого микроструктурного слоя 725 может быть в пределах 10 мкм - 200 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина H5 упругого микроструктурного слоя 725 может быть в пределах 20 мкм - 100 мкм.

В некоторых вариантах осуществления, сравнивая датчик 210 различных типов и/или размеров, отношение толщины H5 упругого микроструктурного слоя 725 к толщине упругого компонента 720 (то есть, к сумме H5 и H3) может быть в пределах 0,5 -1. В некоторых вариантах осуществления, отношении толщины H5 упругого микроструктурного слоя 725 к толщине упругого компонента 720 может быть в пределах 0,8 - 1. В некоторых вариантах осуществления отношении толщины H5 упругого микроструктурного слоя 725 к толщине упругого компонента 720 может быть в пределах 0,9 - 1.

На фиг. 8 схематично представлен примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 8, датчик 810 может содержать компонент 230 преобразования энергии, оболочку 240, измерительную полость 250, массивный блок 260 и упругий компонент 820. В некоторых вариантах осуществления, за исключением различных способов герметизации измерительной полости 250, датчик 810, показанный на фиг. 8, может быть подобен датчику 710, показанному на фиг. 7. Внешний край упругого компонента 820 датчика 810 может напрямую и жестко соединяться с оболочкой 240 и затем измерительная полость 250 может быть образована компонентом 230 преобразования энергии, оболочкой 240 и упругим компонентом 820. В некоторых вариантах осуществления упругий компонент 820 может содержать упругую пленку 821 и упругий микроструктурный слой 825. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может быть частью упругого микроструктурного слоя 825. Упругий микроструктурный слой 825 может быть соединен с упругой пленкой 821 на стороне, дальней от измерительной полости 250. Одна сторона упругого микроструктурного слоя 825, ближняя к измерительной полости 250, может быть расположена по меньшей мере на одной выпуклой конструкции 223. Упругая пленка 821 и/или упругий микроструктурный слой 825 могут быть напрямую соединены с оболочкой 240 и способ соединения может содержать соединение склеиванием, зажимным соединением, соединение клепкой и соединение гвоздями и т.д. Например, как показано на фиг. 8, край упругой пленки 821 может быть напрямую заделан встроен в боковую стенку оболочки 240, упругий микроструктурный слой 825 может находиться вблизи внутренней стенки оболочки 240, чтобы гарантировать характеристики герметизации измерительной полости 250. В варианте осуществления упругий компонент 820 может напрямую соединяться с оболочкой 240. С одной стороны, соединение упругого компонента 820 с оболочкой 240 может гарантировать, что измерительная полость 250 обладает хорошими характеристиками герметизации. С другой стороны, соединение упругого компонента 820 с оболочкой 240 может исключить герметизирующий блок, упростить конструкцию датчика 810 и упростить производственный процесс изготовления датчика 810.

В некоторых вариантах осуществления, когда упругий компонент 820 напрямую соединяется с оболочкой 240, площадь проекции массивного блока 260 в первом направлении меньше, чем площадь проекции измерительной полости 250 в первом направлении. Конкретно, если упругий компонент 820 (например, упругая пленка 821 и упругий микроструктурный слой 825 упругого компонента 820) напрямую и жестко соединяется с оболочкой 240, область проекции измерительной полости 250 в первом направлении, возможно, должна быть больше, чем область проекции массивного блока 260 в первом направлении, так чтобы край массивного блока 260 мог иметь некоторый зазор с оболочкой 240 и массивный модуль 260 мог вибрировать в первом направлении. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,05 – 0,95. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,1 -0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,2 - 0,9. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах диапазона 0,3 – 0,8. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,4 -0,7. В некоторых вариантах осуществления отношение площади проекции массивного блока 260 в первом направлении к площади проекции измерительной полости 250 в первом направлении может быть в пределах 0,5 – 0,6.

На фиг. 9 схематично представлен примерный датчик, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Датчик 910, показанный на фиг. 9, подобен датчику 210, показанному на фиг. 2, за исключением того, что упругий компонент 920 датчика 910 может содержать первый упругий компонент 920-1 и второй упругий компонент 920-2. Первый упругий компонент 920-1 и второй упругий компонент 920-2 могут, соответственно, быть расположены с двух сторон массивного блока 260 в первом направлении, соответственно. Первый упругий компонент 920-1 может быть расположен на стороне массивного блока 260 ближе к компоненту 230 преобразования энергии, а второй упругий компонент 920-2 может быть расположен на стороне массивного блока 260 дальше от компонента 230 преобразования энергии. Аналогично упругому компоненту 220, показанному на фиг. 2, первый упругий компонент 920-1 может содержать первую упругую пленку 221-1 и по меньшей мере одну первую выпуклую конструкцию 223-1, расположенную на поверхности (также известной как внутренняя поверхность) первой упругой пленки 221-1, обращенной к измерительной полости 250. Край по меньшей мере одной первой выпуклой конструкции 223-1 может быть герметично соединен с компонентом 230 преобразования энергии через первый герметизирующий блок 270-1, так чтобы первая упругая пленка 221-1, по меньшей мере одна первая выпуклая конструкция 223-1, первый герметизирующий блок 270-1 и компонент 230 преобразования энергии могли вместе образовать измерительную полость 250. Второй упругий компонент 920-2 может содержать вторую упругую пленку 221-2 и по меньшей мере одну выпуклую вторую конструкцию 223-2, расположенную на стороне второй упругой пленки 221-2 вдали от измерительной полости 250. Край по меньшей мере одной выпуклой второй конструкции 223-2 может быть герметично соединен с верхней стенкой (то есть, стороной оболочки 240, дальней от компонента 230 преобразования энергии) оболочки 240 через второй герметизирующий блок 270-2.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один первый упругий компонент 920-1 или второй упругий компонент 920-2 могут содержать упругий микроструктурный слой (не показан на чертеже). Беря первый упругий компонент 920-1 как пример, первый упругий компонент 920-1 может содержать первую упругую пленку 221-1 и первый упругий микроструктурный слой, который может быть расположен на стороне первой упругой пленки 221-1, обращенной к компоненту 230 преобразования энергии. Сторона первого упругого микроструктурного слоя, обращенная к компоненту 230 преобразования энергии, может содержать по меньшей мере одну первую выпуклую конструкцию 223-1. По меньшей мере одна первая выпуклая конструкция 223-1 может быть частью первого упругого микроструктурного слоя. Упругий микроструктурный слой может быть таким же или подобным упругому микроструктурному слою (например, упругому микроструктурному слою 725, показанному на фиг. 7) в одном или более предшествующих вариантах осуществления, описания которых не будут здесь повторяться.

Как показано на фиг. 9, первый упругий компонент 920-1 и второй упругий компонент 920-2 распределяются по противоположным сторонам массивного блока 260 в первом направлении. Первый упругий компонент 920-1 и второй упругий компонент 920-2 могут приближенно расцениваться как упругий компонент 920. Для удобства описания упругий компонент 920, сформированный первым упругим компонентом 920-1 и вторым упругим компонентом 920-2 в целом, может упоминаться как третий упругий компонент. Центроида третьего упругого компонента может совпадать или приблизительно совпадать с центром тяжести массивного блока 260 и второй упругий компонент 920-2 может быть герметично соединен с верхней стенкой (то есть, стороной оболочки 240, дальней от компонента 230 преобразования энергии) оболочки 240, так что внутри целевого диапазона частот (например, ниже 3 000 Гц), чувствительность реакции третьего упругого компонента на вибрацию оболочки 240 в первом направлении может быть более высокой, чем чувствительность реакции третьего упругого компонента на вибрацию оболочки 240 во втором направлении.

В некоторых вариантах осуществления третий упругий компонент (то есть, упругий компонент 920) может формировать вибрацию в первом направлении в ответ на вибрацию оболочки 240. Вибрация в первом направлении может расцениваться как целевой сигнал, полученный датчиком 910 (например, датчиком вибрации), и вибрация во втором направлении может расцениваться как шумовой сигнал. Во время работы датчика 910 чувствительность реакции третьего упругого компонента на вибрацию оболочки 240 во втором направлении можно понизить, снижая вибрацию, формируемую третьим упругим компонентом во втором направлении, чтобы улучшить избирательность направления датчика 910 и понизить помеху шумового сигнала для звукового сигнала.

В некоторых вариантах осуществления, когда третий упругий компонент вибрирует в ответ на вибрацию оболочки 240, если центроида третьего упругого компонента совпадает или приблизительно совпадает с центром тяжести массивного блока 260, и второй упругий компонент 920-2 герметично соединяется с максимальной стенкой (то есть, сторона оболочки 240 удалена от компонента 230 преобразования энергии) оболочки 240, это может быть реализовано, исходя из того, что чувствительность реакции третьего упругого компонента на вибрацию оболочки 240 в первом направлении, в основном, неизменна, вибрацию массивного блока 260 во втором направлении можно понизить, чтобы понизить чувствительность реакции третьего упругого компонента на вибрацию оболочки 240 во втором направлении, и затем улучшить направленную избирательность датчика 910. Следует заметить, что центроида третьего упругого компонента приблизительно совпадает с центром тяжести массивного блока 260, что может пониматься как то, что третий упругий компонент является правильной геометрической конструкцией с универсальной плотностью, поэтому центроида третьего упругого компонента приблизительно совпадает с его центром тяжести. Центр тяжести третьего упругого компонента может расцениваться как центр тяжести массивного блока 260. В этом случае, центроида третьего упругого компонента может расцениваться как приблизительно совпадающая с центром тяжести массивного блока 260. В некоторых вариантах осуществления, когда третий упругий компонент обладает неправильной конструкцией или неравномерной плотностью, это может расцениваться как то, что фактический центр тяжести третьего упругого компонента приблизительно совпадает с центром тяжести массивного блока 260. Приблизительное совпадение может означать, что расстояние между фактическим центром тяжести третьего упругого компонента или центроидой третьего упругого компонента и центром тяжести массивного блока 260 находится в пределах определенного диапазона, например, меньше 100 мкм, меньше 500 мкм, меньше 1 мм, меньше 2 мм, меньше 3 мм, меньше 5 мм, меньше 10 мм и т.д.

Когда центроида третьего упругого компонента совпадает или приблизительно совпадает с центром тяжести массивного блока 260, резонансная частота третьего упругого компонента, вибрирующего во втором направлении, может быть смещаться в сторону высоких частот без изменения резонансной частоты третьего упругого компонента, вибрирующего в первом направлении. Резонансная частота третьего упругого компонента, вибрирующего в первом направлении, может, в основном, остаться неизменной, например, резонансная частота третьего упругого компонента, вибрирующего в первом направлении, может быть частотой в пределах диапазона частот (например, 20 Гц – 2000 Гц, 2000 Гц – 3000 Гц и т.д.), который легко воспринимается человеческим ухом. Резонансная частота третьего упругого компонента, вибрирующего во втором направлении, может быть смещена в сторону высоких частот и располагаться в диапазоне частот (например, 5000 Гц – 9000 Гц, 1 кГц - 14 кГц и т.д.), в котором восприятие звука человеческим ухом относительно слабое.

На фиг. 10 схематично представлено примерное соединение между датчиком и оболочкой, соответствующее некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Датчик 1010 может быть независимым компонентом. Датчик 1010 может формировать датчик высокой чувствительности (например, датчик 10, датчик 210) в сборе (например, склеивая или скрепляя или другими разъемными средствами) с конкретным типом компонента преобразования энергии (не показан на чертеже). Конкретный тип компонента преобразования энергии может формировать требуемый сигнал (например, электрический сигнал) в ответ на изменение объема первой измерительной полости 1050. Конкретный тип компонента преобразования энергии может содержать, например, акустический компонент преобразования энергии, такой как микрофон с воздушной проводимостью.

Как показано на фиг. 10, датчик 1010 может содержать оболочку 240, массивный модуль 260, первую измерительную полость 1050 и упругий компонент 820. Упругий компонент 820, массивный модуль 260 и оболочка 240, показанные на фиг. 10, могут быть такими же или подобными соответствующим компонентам или блокам датчика 810, показанного на фиг. 8, описание которых здесь повторяться не будет. Упругий компонент 820 может использоваться в качестве первой боковой стенки первой измерительной полости, чтобы образовывать первую измерительную полость 1050 вместе с оболочкой 240. Первая измерительная полость 1050 может иметь полузакрытую конструкцию. Кроме того, первая измерительная полость 1050 датчика 1010 может быть не закрытой и поэтому пыль и грязь могут проникать в первую измерительную полость 1050 во время транспортировки и установки, влияя на характеристики датчика 1010. Поэтому в некоторых вариантах осуществления может обеспечиваться пылезащищенная конструкция для открывания незакрытого датчика 1010, то есть, открытой стороны первой измерительной полости 1050. Примерная пылезащищенная конструкция может содержать пылезащитную пленку, пылезащитное покрытие и т.п.

В качестве независимого компонента датчик 1010 может быть соединен с определенным типом компонента преобразования энергии, чтобы образовать датчик (например, датчик 10, датчик 210). Например, датчик 1010 может быть снабжен компонентом преобразования энергии (например, содержащим акустический преобразователь) и компонент преобразования энергии может быть установлен относительно упругого компонента 820, чтобы образовывать закрытую измерительная полость. Компонент преобразования энергии может преобразовывать изменение объема закрытой измерительной полости в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления компонент преобразования энергии может быть соединен с соединительной платой 1031. Например, компонент преобразования энергии может быть подключен на стороне соединительной платы 1031, дальней от датчика 1010. Соединительная плата 1031 может быть печатной платой (printed circuit board, PCB), например, фенольная бумажная подложка для изготовления PCB, композитная подложка для изготовления PCB, оптоволоконная подложка для изготовления PCB, металлическая подложка для изготовления PCB, многослойная подложка для изготовления PCB и т.д. В некоторых вариантах осуществления соединительной платой 1031 может быть оптоволоконная подложка для изготовления PCB класса FR-4, изготовленная из эпоксидной стекловолоконной ткани. В некоторых вариантах осуществления соединительная плата 1031 может также быть гибкой печатной платой (flexible printed circuit board, FPC). Соединительная плата 1031 может иметь (например, посредством лазерного травления лазера, химического травления, встраивания и т.д.) схемы и другие компоненты, такие как процессоры, память и т.д. В некоторых вариантах осуществления компонент преобразования энергии может быть жестко связан с соединительной платой 1031 через связующий клей фиксации или металлическую направляющую раму. В некоторых вариантах осуществления связующий клей может быть проводящим клеем (например, серебряным проводящим клеем, проводящим клеем на основе порошка двухвалентной меди, проводящим карбон-никелевым клеем, серебряно-медным проводящим клеем и т.д.). Проводящий клей может быть проводящим клеем, проводящей адгезивной пленкой, электропроводящим резиновым кольцом резины, проводящей изоляционной лентой, и т.д. Соединительная плата 1031 может содержать по меньшей мере одно отверстие 1033. Элемент (например, диафрагма микрофона с воздушной проводимостью) для получения измеряемого сигнала в компоненте преобразования энергии, который может быть соединен с первой измерительной полостью 1050 через отверстие 1033.

Соединяя оболочку 240 датчика 1010 с соединительной платой 1031, датчик 1010, соединительная плата 1031 и компонент преобразования энергии, соединенный с соединительной платой 1031, могут образовывать датчик. Способ соединения между оболочкой 240 и соединительной платой 1031 может содержать соединение склеиванием, зажимное соединение, сварное соединение, соединение клепкой, соединение гвоздями и т.д. В этом случае упругий компонент 820, оболочка 240, соединительная плата 1031 и элемент компонента преобразования энергии для получения измеряемого сигнала могут совместно образовывать закрытую измерительную полость (такую как измерительная полость 250). Первая измерительная полость 1050 может быть частью (например, субполостью) закрытой измерительной полости. Соединительная плата 1031 и элемент для получения измеряемого сигнала компонента преобразования энергии могут образовывать вторую боковую стенку закрытой измерительной полости.

Первая боковая стенка, образованная упругим компонентом 820, может быть снабжена по меньшей мере одной выпуклой конструкцией 823. По меньшей мере одна выпуклая конструкция 823 может уменьшить объем измерительной полости или части первой измерительной полости 1050, чтобы повысить чувствительность датчика. В некоторых вариантах осуществления, когда датчик 1010 образует датчик с компонентом преобразования энергии, по меньшей мере одна выпуклая конструкция может быть выполнена с возможностью упора во вторую боковую стенку измерительной полости. Когда датчик 1010 находится в рабочем состоянии, упругий компонент 820 может приводить в движение по меньшей мере одну выпуклую конструкцию 223, чтобы вибрировать, и сжимается второй боковой стенкой измерительной полости, приводя в результате к упругой деформации. Когда по меньшей мере одна выпуклая конструкция упруго деформируется, изменение объема измерительной полости может быть улучшено, чтобы повысить чувствительность датчика 1010. Кроме того, наличие по меньшей мере одной выпуклой конструкции может эффективно снижать площадь контакта между упругим компонентом 820 и второй боковой стенкой измерительной полости, предотвратить слипание со второй боковой стенкой, образующей измерительная полость, и повысить стабильность и надежность датчика 1010.

Следует заметить, что соединительная плата 1031 может также быть частью датчика 1010, конкретный тип компонента преобразования энергии вместе с чувствительным элементом 1010 может формировать датчик, соединяясь с соединительной платой 1031. В этом случае упругий компонент, оболочка 240 и соединительная плата 1031 могут образовывать компонент первой измерительной полости 1050.

Приведенное выше описание конструкции датчика 1010 является только определенным примером и не должно рассматриваться как единственно реализуемый вариант осуществления. Очевидно, что специалистами в данной области техники после понимания основного принципа громкоговорителя с костной проводимостью могут быть сделаны различные модификации и изменения в форме и деталях конкретных способов и этапов реализации датчика 1010, не отступая от этого принципа, но эти модификации и изменения продолжают оставаться в рамках объема защиты, описанного выше. Например, датчик 1010 может не включать в себя массивный блок 260. В качестве другого примера, когда датчик 1010 соединяется с соединительной платой 1031 акустического преобразователя, по меньшей мере одна выпуклая конструкция 223 может не упираться во вторую боковую стенку, сформированную соединительной платой 1031.

Выше были описаны базовые концепции. Очевидно, что для специалистов в данной области техники раскрытие изобретения служит просто для примера и не составляет ограничение на настоящее раскрытие. Хотя здесь явно не утверждается, специалисты в данной области техники могут делать различные модификации, улучшения и дополнения к существующему раскрытию. Эти модификации, улучшения и изменения предназначены для предложения настоящим раскрытием и находятся в рамках сущности и объема примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия.

Кроме того, для описания вариантов осуществления настоящего раскрытия использовалась определенная терминология. Например, термины «один из вариантов осуществления», «вариант осуществления» и/или «некоторые варианты осуществления» означают, что определенный признак, конструкция или характеристика, описанные в сочетании с вариантом осуществления, включаются по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего раскрытия. Поэтому подчеркивается и следует понимать, что две или больше ссылки на «вариант осуществления» или «один из вариантов осуществления» или «альтернативный вариант осуществления» в различных частях настоящего описания не обязательно во всем относится к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, некоторые признаки, конструкции или признаки в настоящем раскрытии одного или более вариантов осуществления могут соответственно объединяться.

Кроме того, специалисты в данной области техники должны понимать, что различные подходы настоящего раскрытия могут иллюстрироваться и описываться через множество патентоспособных категорий или ситуаций, включая любые новые и полезные процессы, машины, изделия или сочетания материалов или любые новые и полезные их улучшения. Соответственно, все подходы настоящего раскрытия могут быть полностью выполняться аппаратными средствами, программным обеспечением (в том числе, встроенным микропрограммным обеспечением, резидентным программным обеспечением, микрокодами и т.д.) или сочетанием аппаратного и программного обеспечения. Вышеупомянутые аппаратные средства или программное обеспечение могут упоминаться как «блок данных», «модуль», «механизм», «блок», «компонент» или «система». Кроме того, подходы настоящего раскрытия могут представляться в виде компьютерного продукта, расположенного на одном или более считываемых компьютером носителях, продукте, содержащем считываемую компьютером управляющую программу.

Кроме того, описанный порядок обработки элементов или последовательностей или использование номеров, букв или других обозначений, следовательно, не предназначены никоим образом ограничивать заявленные процессы и способы, за исключением того, что может быть указано в формуле изобретения. Хотя представленное выше раскрытие через различные примеры обсуждает то, что в настоящий момент считается множеством полезных вариантов осуществления раскрытия, следует понимать, что такие подробности предназначены исключительно для этой цели и что приложенная формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а, напротив, предназначены охватывать модификации и эквивалентные конструкции, которые находятся в рамках сущности и объема раскрытых вариантов осуществления. Например, хотя реализация различных компонентов, описанных выше, может быть осуществлена аппаратном в устройстве, она может также быть реализована только как программное решение, например, путем установки на существующем сервере или мобильном устройстве.

Аналогично, следует понимать, что в предшествующем описании вариантов осуществления настоящего раскрытия, различные признаки иногда группируются вместе в единый вариант осуществления, чертеж или его описание с целью упрощения в помощь раскрытию одного или более различных вариантов осуществления. Однако, это раскрытие не означает, что существующий объект раскрытия требует большего количества функций, чем количество функций, упомянутых в формуле изобретения. Скорее заявленный предмет изобретения может укладываться не во все признаки единого вышеупомянутого раскрытого варианта осуществления.

В некоторых вариантах осуществления, числа, выражающие количества компонентов, свойств и т.д., используемых для описания и по п. определенных вариантов осуществления заявки, должны пониматься как модифицируемые в некоторых случаях термином «примерно», «приблизительно», или «по существу». Если иное не заявляется, «примерно», «приблизительно», или «по существу» может указывать на изменение в пределах ±20% от описываемого значения. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, численные параметры, приведенные в описании и приложенной формуле изобретения, являются приближениями, которые могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, получения которых добиваются определенным вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые данные должны учитывать указанные значащие цифры и использовать алгоритм, зарезервированный для общепринятых цифр. Несмотря на то, что диапазоны чисел и параметры, выполненные с возможностью пояснения широкого контекста некоторых вариантов осуществления настоящего раскрытия, являются приближениями, численные значения в конкретных примерах могут быть настолько точными, насколько возможно в рамках практического контекста.

Наконец, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящем раскрытии, являются просто иллюстрацией принципов вариантов осуществления настоящего раскрытия. Другие изменения, которые могут использоваться, могут попадать в рамки настоящего раскрытия. Таким образом, для примера, но не для ограничения, альтернативные конфигурации вариантов осуществления настоящего раскрытия могут использоваться в соответствии с представленными здесь принципами. Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия не ограничиваются точно тем, что показано и описано.

Claims (15)

1. Датчик, содержащий:

упругий компонент;

измерительную полость, причем упругий компонент образует первую боковую стенку измерительной полости; и

компонент преобразования энергии, выполненный с возможностью получения измеряемого сигнала и преобразования измеряемого сигнала в электрический сигнал, причем компонент преобразования энергии осуществляет связь с измерительной полостью, и измеряемый сигнал связан с изменением объема измерительной полости,

при этом c одной стороны упругого компонента, обращенной к измерительной полости, расположена по меньшей мере одна выпуклая конструкция, причем упругий компонент выполнен с возможностью перемещать указанную по меньшей мере одну выпуклую конструкцию в ответ на внешний сигнал, перемещение указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции изменяет объем измерительной полости, и указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция упирается во вторую боковую стенку измерительной полости, причем вторая боковая стенка расположена напротив первой боковой стенки.

2. Датчик по п. 1, в котором указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция обладает упругостью, причем при перемещении указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция выполнена с возможностью создавать упругую деформацию, и упругая деформация изменяет объем измерительной полости.

3. Датчик по п. 1 или 2, в котором указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция расположена по меньшей мере на части поверхности упругого компонента в виде матрицы.

4. Датчик по любому из пп. 1-3, в котором форма указанной по меньшей мере одной выпуклой конструкции содержит по меньшей мере форму пирамиды, полусферическую форму или линейную форму.

5. Датчик по п. 1, в котором упругий компонент содержит упругую пленку и упругий микроструктурный слой, причем указанная по меньшей мере одна выпуклая конструкция расположена на упругом микроструктурном слое.

6. Датчик по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащий:

массивный блок, расположенный на поверхности другой стороны упругого компонента, причем массивный блок и упругий компонент выполнены с возможностью вибрировать вместе в ответ на внешний сигнал; и

оболочку, в которой размещен упругий компонент, массивный модуль, измерительная полость и компонент преобразования энергии.

7. Датчик по п. 6, в котором компонент преобразования энергии является акустическим преобразователем, причем упругий компонент расположен над акустическим преобразователем, при этом измерительная полость образуется между упругим компонентом и акустическим преобразователем.

8. Датчик по п. 7, в котором внешний край упругого компонента жестко соединен с акустическим преобразователем через герметизирующий компонент, причем упругий компонент, герметизирующий компонент и акустический преобразователь совместно образуют измерительную полость.

9. Датчик по п. 7, в котором внешний край упругого компонента жестко соединен с оболочкой, причем упругий компонент, оболочка и акустический преобразователь совместно образуют измерительную полость.