TW202242846A - 傳感裝置 - Google Patents

Abstract

本說明書公開一種傳感裝置。該傳感裝置包括感測器，用於將聲音信號轉化為電信號，傳感器具有第一諧振頻率；和諧振系統，諧振系統包括拾振單元，被配置為回應於傳感裝置的殼體振動而產生振動，拾振單元至少包括彈性振動膜與質量塊，彈性振動膜通過其周側與傳感裝置的殼體連接，質量塊至少由高分子材料製成；彈性振動膜和感測器之間的限制空間形成第一聲學腔體，當傳感裝置的殼體回應於外部聲音信號產生振動，彈性振動膜和質量塊回應於傳感裝置的殼體振動而產生振動，彈性振動膜在振動過程中引起第一聲學腔體的聲壓發生變化，感測器基於聲學腔體的聲壓變化將外部聲音信號轉換為電信號；其中，諧振系統為傳感裝置提供至少一個第二諧振頻率，第二諧振頻率低於第一諧振頻率。

Description

傳感裝置

本申請涉及電子裝置，尤其涉及一種傳感裝置。

本申請主張於2021年4月23日提交之申請號為202110445739.3的中國專利申請案的優先權和2021年8月11日提交之申請號為PCT/CN2021/112014的國際專利申請案的優先權，其全部內容通過引用的方式併入本文。

感測器（例如，麥克風）接收外部的振動信號，在感測器的諧振頻率附近，由於諧振作用，振動信號會產生較大的振幅。因此，感測器對外部振動的回應會表現為頻率響應曲線在諧振頻率附近產生諧振峰，在諧振頻率附近，其靈敏度較高。然而，對於部分感測器（例如，氣傳導麥克風），其諧振頻率較大（例如，超過10000Hz），而當外部聲音信號的頻率在感測器的非諧振頻率時，感測器的靈敏度較低。使用者對於聲音的敏感區域相對感測器在較低頻率範圍內，此時在該較低頻率範圍內，該較低頻率範圍遠小於感測器的諧振頻率，因此對於人耳敏感頻段的聲音，感測器拾取的聲音信號較小，靈敏度過低。

因此，希望提供一種能夠調節器件在較寬頻率範圍內的靈敏度，同時具有穩定輸出增益、高抗衝擊可靠性的傳感裝置。

本說明書實施例提供一種傳感裝置。該傳感裝置包括感測器，用於將聲音信號轉化為電信號，所述傳感器具有第一諧振頻率；和諧振系統，所述諧振系統包括拾振單元，被配置為回應於所述傳感裝置的殼體振動而產生振動，所述拾振單元至少包括彈性振動膜與質量塊，所述彈性振動膜通過其周側與所述傳感裝置的殼體連接，所述質量塊至少由高分子材料製成；所述彈性振動膜和所述感測器之間限制形成第一聲學腔體，當所述傳感裝置的殼體回應於外部聲音信號產生振動，所述彈性振動膜和所述質量塊回應於所述傳感裝置的殼體振動而產生振動，所述彈性振動膜在振動過程中引起所述第一聲學腔體的聲壓發生變化，所述感測器基於所述聲學腔體的聲壓變化將所述外部聲音信號轉換為電信號；其中，所述諧振系統為所述傳感裝置提供至少一個第二諧振頻率，所述第二諧振頻率低於所述第一諧振頻率。

在一些實施例中，所述彈性振動膜為至少由高分子材料製成的膜結構。

在一些實施例中，所述彈性振動膜與所述質量塊的材質相同。

在一些實施例中，所述彈性振動膜的楊氏模量為1 MPa ~ 10 GPa。

在一些實施例中，所述彈性振動膜的拉伸強度為0.5 MPa ~ 100 MPa。

在一些實施例中，所述彈性振動膜的伸長率為10 % ~ 600 %。

在一些實施例中，所述彈性振動膜的硬度shore A小於200。

在一些實施例中，所述彈性振動膜為多層複合膜結構。

在一些實施例中，所述多層複合膜結構中的至少兩層膜結構的剛度不同。

在一些實施例中，所述質量塊與所述彈性振動膜接觸的面積小於所述質量塊在所述彈性振動膜上的投影面積。

為了更清楚地說明本說明書實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些示例或實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖將本說明書應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明，圖中相同標號代表相同結構或操作。

應當理解，本文使用的「系統」、「裝置」、「單元」和/或「模組」是用於區分不同級別的不同元件、元件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。

如本說明書和申請專利範圍中所示，除非上下文明確提示例外情形，「一」、「一個」、「一種」和/或「該」等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語「包括」與「包含」僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。

本說明書實施例中提供一種傳感裝置。在一些實施例中，所述傳感裝置包括感測器和與感測器耦合的諧振系統。其中，感測器可以用於將外界信號（例如，聲音信號、振動信號、壓力信號）轉化為目標信號（例如，電信號）。所述感測器可以具有第一諧振頻率，該第一諧振頻率與感測器本身的屬性（例如，形狀、材料、結構等）有關。諧振系統可以為所述傳感裝置提供至少一個第二諧振頻率，其中，第二諧振頻率可以低於第一諧振頻率。在一些實施例中，所述感測器可以與一個拾振單元連接，該拾振單元至少可以包括彈性振動膜與質量塊，拾振單元會影響所述感測器對外界信號的回應，形成諧振系統。在其他實施例中，感測器可以封裝在包含液體的腔體（例如，由傳感裝置殼體圍成的腔體）內，該液體和腔體內預留的氣體（如果有的話）會影響所述感測器對外界信號的回應，形成諧振系統。

在一些實施例中，通過調整感測器和/或諧振系統本身的屬性，例如，調節形成諧振系統的液體黏度、材料或者調節拾振單元的結構、材料等，可以對第二諧振頻率和第一諧振頻率之間的關係進行調節，使得第二諧振頻率低於第一諧振頻率，從而提高傳感裝置在較低頻段的靈敏度。在一些實施例中，為了提高傳感裝置在不同頻段範圍的靈敏度，可以通過調整感測器和/或諧振系統本身的屬性，使得第二諧振頻率與第一諧振頻率的差值在200 Hz ~ 15000 Hz的範圍內，進而使傳感裝置的靈敏度相較於感測器的靈敏度在所需頻段內具有較為顯著的提升。

本說明書實施例中的傳感裝置在感測器的基礎上加入了諧振系統，諧振系統提供了第二諧振頻率，當外界信號的頻率在第二諧振頻率附近時，傳感裝置也能夠具有較高的靈敏度，解決了傳感結構（例如，氣傳導麥克風）自身的第一諧振頻率較高，其僅在第一諧振頻率處靈敏度較高，而其他頻率範圍內（例如，中低頻段）靈敏度較低的問題，使得傳感裝置在特定頻段（例如，第二諧振頻率附近）內相較於傳感結構也能具有較高的靈敏度，達到穩定輸出增益的目的。

在一些實施例中，諧振系統可以包括拾振單元，該拾振單元被配置為回應於傳感裝置的殼體振動而產生振動，拾振單元至少包括彈性振動膜與質量塊，彈性振動膜通過其周側與傳感裝置的殼體連接。在一些實施例中，質量塊至少由高分子材料製成。高分子材料質量塊的彈性特質可以對外界衝擊載荷進行吸收，進而有效減小彈性振動膜與感測器的殼體連接處的應力集中，以減少傳感裝置因外界衝擊而損壞的可能性。在一些實施例中，質量塊和彈性振動膜可以由同一種高分子材料製成。這裡由高分子材料製成的質量塊的力學參數與彈性振動膜的力學參數（例如，楊氏模量、剛度等）相同或接近時，質量塊和彈性振動膜對於振動信號的頻率響應相近，可以進一步減小彈性振膜與殼體的連接處在振動過程中的應力集中問題。

下面將結合附圖對本說明書實施例提供的傳感裝置以及傳感裝置中的一個或多個元件（例如，感測器、諧振系統）進行詳細說明。

圖1A是根據本說明書一些實施例提供的示例性感測器的示意圖。感測器100可以用於將聲音信號轉化為電信號，並具有第一諧振頻率。具體地，感測器100可以基於聲音信號產生機械振動信號，機械振動信號可以通過感測器100的換能部件（例如，傳感元件120）進一步轉化為電信號。在一些實施例中，感測器100還可以基於除聲音信號以外的外部信號，例如力學信號（如壓力、機械振動）、電信號、光信號、熱信號等，產生形變和/或位移。所述形變和/或位移可以通過感測器100的換能部件進一步轉換為目標信號。在一些實施例中，目標信號可以包括但不限於電信號、力學信號（如機械振動）、聲信號（如聲波）、電信號、光信號、熱信號等中的一種或多種。在一些實施例中，感測器100可以是麥克風（例如，氣傳導麥克風或骨傳導麥克風）、加速度計、壓力感測器、水聽器、能量收集器、陀螺儀等。氣傳導麥克風是指聲波通過空氣傳導的麥克風。骨傳導麥克風是指聲波以機械振動的方式在固體（例如，骨骼）中傳導的麥克風。在一些實施例中，感測器100也可以是骨傳導和氣傳導相結合的麥克風。關於骨傳導和氣傳導相結合的麥克風可以參考本身請說明書圖6及其相關描述。

在一些實施例中，感測器100可以包括殼體110和傳感元件120，其中，傳感元件120容納於殼體110內部。殼體110可以為內部具有腔體（即中空部分）的規則或不規則的立體結構，例如，可以是中空的框架結構體，包括但不限於矩形框、圓形框、正多邊形框等規則形狀，以及任何不規則形狀。在一些實施例中，傳感元件120可以位於殼體110的腔體或者至少部分懸空設置於殼體110的腔體。傳感元件120用於將外部信號轉換為目標信號。以骨傳導麥克風（也叫作振動感測器）為例，所述外部信號為機械振動信號。在一些實施例中，傳感元件120可以包括振動單元和換能單元。所述振動單元具有一定彈性。例如，振動單元可以是振動桿（例如懸臂樑）、振膜、振動塊等。所述振動單元回應於所述機械振動信號，產生形變和/或位移。換能單元可以將所述形變和/或位移轉換為目標信號（例如，電信號）。換能單元可以包括壓電換能器、電容式換能器等。

圖1B是根據本說明書一些實施例提供的示例性麥克風的結構圖。

如圖1B所示，麥克風140可以包括印刷電路板（printed-circuit board, PCB）141、殼體142，傳感元件143和處理器144。在一些實施例中，PCB 141可以是酚醛PCB紙基板、複合PCB基板、玻璃纖維PCB基板、金屬PCB基板、積層法多層板PCB基板等中的一種或多種。在一些實施例中，PCB 141可以是環氧玻璃纖維布製成的FR-4等級的玻璃纖維PCB基板。PCB 141上可以設置（例如，通過雷射蝕刻、化學蝕刻等方式）電路及麥克風140的其他元器件。在一些實施例中，PCB 141也可以是柔性印刷電路板（flexible printed-circuit board, FPC）。在一些實施例中，傳感元件143和處理器144分別通過傳感元件固定膠145和處理器固定膠146固定連接於PCB 141上。在一些實施例中，傳感元件固定膠145和/或處理器固定膠146可以為導電膠（例如，導電銀膠、銅粉導電膠、鎳碳導電膠、銀銅導電膠等）。在一些實施例中，導電膠可以是導電膠水、導電膠膜、導電膠圈、導電膠帶等中的一種或多種。傳感元件143和/或處理器144分別通過PCB 141上設置的電路與其他元器件電連接。傳感元件143和處理器144之間可以通過導線147（例如金線、銅線、鋁線等）直接連接。

殼體142可以為內部具有腔體（即中空部分）的規則或不規則的立體結構，例如，可以是中空的框架結構體，包括但不限於矩形框、圓形框、正多邊形框等規則形狀，以及任何不規則形狀。殼體142罩設於PCB 141上方，對傳感元件143，處理器144，和PCB 141及其上設置的電路和其他元器件進行密封。殼體142可以採用金屬（例如，不銹鋼、銅等）、塑膠（例如，聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）及丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚合物（ABS）等）、複合材料（如金屬基複合材料或非金屬基複合材料）等。例如，在一些實施例中，殼體142所用的材料為黃銅。

傳感元件143可以將外部振動信號轉換為電信號。以骨傳導麥克風為例，傳感元件143可以包括基體結構、疊層結構和至少一個阻尼結構層。在一些實施例中，疊層結構的至少部分結構與基體結構通過物理方式進行連接。本申請所述的「連接」可以理解為同一結構上不同部位之間的連接，或者在分別製備不同部件或結構後，將各獨立部件或結構通過焊接、鉚接、卡接、螺栓連接、膠黏劑粘合等方式固定連接，或者在製備過程中，通過物理沉積（例如，物理氣相沉積）或者化學沉積（例如，化學氣相沉積）的方式將第一部件或結構沉積在第二部件或結構上。在一些實施例中，疊層結構的至少部分結構可以固定於基體結構的上表面或下表面，疊層結構的至少部分結構也可以固定於基體結構的側壁。例如，疊層結構可以為懸臂樑，該懸臂樑可以為板狀結構體，懸臂樑的一端與基體結構的上表面、下表面或基體結構的腔體所在的側壁連接，懸臂樑的另一端不與基體結構連接或接觸，使得懸臂樑的另一端懸空設置於基體結構的腔體。又例如，骨傳導麥克風可以包括振膜層（也稱為懸膜結構），懸膜結構與基體結構固定連接，疊層結構設置於懸膜結構的上表面或下表面。再例如，疊層結構可以包括質量元件和一個或多個支撐臂，質量元件通過一個或多個支撐臂與基體結構固定連接，該支撐臂的一端與基體結構連接，支撐臂的另一端與質量元件連接，使得質量元件和支撐臂的部分區域懸空設置於基體結構腔體。需要知道的是，本申請中所說的「位於腔體」或「懸空設置於腔體」可以表示懸空設置於腔體的內部、下部或者上方。

在一些實施例中，疊層結構可以包括振動單元和聲學換能單元。振動單元是指疊層結構中受到外力容易發生形變的部分，振動單元可以用於將外力導致的形變傳遞至聲學換能單元。聲學換能單元是指疊層結構中將振動單元的形變轉換為電信號的部分。具體地，基體結構可以基於外部振動信號產生振動，振動單元回應於基體結構的振動發生形變；聲學換能單元基於振動單元的形變產生電信號。需要知道的是，這裡對振動單元和聲學換能單元的描述只是出於方便介紹疊層結構工作原理的目的，並不限制疊層結構的實際組成和結構。事實上，振動單元可以不是必須的，其功能完全可以由聲學換能單元實現。例如，對聲學換能單元的結構做一定改變後可以由聲學換能單元直接回應於基體結構的振動而產生電信號。

在一些實施例中，振動單元和聲學換能單元重疊形成疊層結構。聲學換能單元可以位於振動單元的上層，聲學換能單元也可以位於振動單元的下層。

在一些實施例中，聲學換能單元可以包括至少兩個電極層（例如，第一電極層和第二電極層）壓電層，壓電層可以位於第一電極層和第二電極層之間。壓電層是指受到外力作用時可以在其兩端面產生電壓的結構。在一些實施例中，壓電層可以在振動單元的形變應力作用下產生電壓，第一電極層和第二電極層可以將該電壓（電信號）進行採集。

阻尼結構層可以是指具有阻尼特性的結構體。在一些實施例中，阻尼結構層可以是膜狀結構或板狀結構。進一步地，阻尼結構層的至少一側可以與基體結構連接。在一些實施例中，阻尼結構層可以位於疊層結構的上表面和/或下表面或疊層結構的多層層狀結構之間。例如，疊層結構為懸臂樑時，阻尼結構層可以位於懸臂樑的上表面和/或下表面。又例如，疊層結構為支撐臂和質量元件時，質量元件相對於支撐臂向下凸出時，阻尼結構層可以位於質量元件的下表面和/或支撐臂的上表面。在一些實施例中，對於宏觀尺寸的疊層結構和基體結構，可以直接將阻尼結構層粘接在基體結構或疊層結構處。在一些實施例中，對於微機電系統（micro electro mechanical system, MEMS）器件，可利用半導體工藝，例如，蒸鍍、旋塗、微裝配等方式，將阻尼結構層與疊層結構和基體結構連接。在一些實施例中，阻尼結構層的形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、四邊形、六邊形、八邊形等規則或不規則形狀。在一些實施例中，可以通過選擇阻尼結構層的材料、尺寸、厚度等提高骨傳導麥克風的電信號的輸出效果。

在一些實施例中，基體結構和疊層結構可以位於骨傳導麥克風的殼體142內，基體結構與殼體142內壁固定連接，疊層結構承載於基體結構。關於疊層結構的具體結構，可以參考本申請說明書其他的描述，如圖1C及其描述。

當骨傳導麥克風的殼體142受到外力振動時（例如，人體說話時臉部的振動帶動殼體142振動），殼體142振動帶動基體結構振動，由於疊層結構與殼體結構（或基體結構）各自的屬性不同，使得疊層結構與殼體142之間無法保持完全一致的移動，從而產生相對運動，進而使疊層結構的振動單元產生形變。進一步地，當振動單元發生形變時，聲學換能單元的壓電層受到振動單元的形變應力產生電勢差（電壓），聲學換能單元中分別位於壓電層上表面和下表面的至少兩個電極層（例如，第一電極層和第二電極層）可以採集該電勢差，從而將外部振動信號轉化為電信號。

阻尼結構層的阻尼在不同應力（形變）狀態下不同，例如，在高應力或大振幅時呈現較大的阻尼。因而可以利用疊層結構在非諧振區振幅小、諧振區振幅大的特點，通過增加阻尼結構層可以在保證不降低非諧振區域骨傳導傳聲器靈敏度的同時，降低諧振區域的品質因子Q值，使得骨傳導麥克風的頻率響應在整個頻率段均較為平坦。所述骨傳導麥克風可以應用於耳機（例如，骨傳導耳機或空氣傳導耳機）、眼鏡、虛擬實境設備、頭盔等，骨傳導麥克風可以放置於人體頭部（例如，面部）、脖子、耳朵附近以及頭頂等位置，骨傳導麥克風可以拾取人說話時骨骼的振動信號，並轉換為電信號，實現聲音的採集。需要注意的是，基體結構不限於相對骨傳導麥克風的殼體142獨立的結構，在一些實施例中，基體結構還可以為骨傳導麥克風殼體142的一部分。

以氣傳導麥克風為例，氣傳導麥克風可以包括動圈式麥克風、電容式麥克風等。動圈式麥克風的傳感元件143可以包括振膜、線圈以及磁體。磁體用於產生磁場。當存在氣傳導聲音時，振膜可以產生振動，振膜振動可以帶動線圈在所述磁場中運動，切割磁感線，從而產生電信號，實現聲音的採集。電容式麥克風的傳感元件143可以包括振膜、背板以及電源。所述振膜和背板平行放置且距離較近，分別構成電容器的兩極。電源為電容器的兩極提供電壓。當存在氣傳導聲音時，所述振膜可以產生振動，從而改變電容器兩極的距離，以此改變電容器的電容。電壓維持不變的情況下，電容器內的電量發生變化，從而產生電信號，實現聲音的採集。

處理器144可以從傳感元件230獲取所述電信號並進行信號處理。在一些實施例中，所述信號處理可以包括調頻處理、調幅處理、濾波處理、降噪處理等。處理器144可以包括微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（application-specific integrated circuit, ASIC）、特殊應用指令集處理器（application-specific instruction set processor, ASIP）、中央處理單元（central processing unit, CPU）、物理運算處理單元（physics processing unit, PPU）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、現場可程式閘陣列（field programmable gate array, FPGA）、高級精簡指令集電腦（advanced reduced machine, ARM）、可程式邏輯器件（programable logic device, PLD），或其他類型的處理電路或處理器。

圖1C是根據本說明書一些實施例提供的骨傳導麥克風的傳感元件的示例性結構示意圖。

在本實施例中，傳感元件143包括基體181和懸臂樑182。基體181的下方固定連接於PCB 141，懸臂樑182的一端固定於基體181，另一端懸空設置於殼體142的腔體中。懸臂樑182可以包括前述疊層結構。所述疊層結構包括振動單元和聲學換能單元。振動單元可以包括至少一個彈性層。聲學換能單元可以包括由上至下依次設置的第一電極層、壓電層和第二電極層，彈性層位於第一電極層或第二電極層的表面，彈性層可以在振動過程中發生形變，壓電層基於彈性層的形變產生電信號，第一電極層和第二電極層可以對該電信號進行採集。僅作為示例性說明，振動單元可以包括由上至下依次設置的第一彈性層和第二彈性層。第一彈性層和第二彈性層可以為採用半導體材料製成的板狀結構。在一些實施例中，半導體材料可以包括二氧化矽、氮化矽、氮化鎵、氧化鋅、碳化矽等。在一些實施例中，第一彈性層和第二彈性層的材料可以相同或不同。

在一些實施例中，壓電層可以是半導體的沉積工藝（例如磁控濺射、MOCVD）獲得的壓電聚合物薄膜。在一些實施例中，壓電層的材料可以包括壓電晶體材料和壓電陶瓷材料。壓電晶體是指壓電單晶體。在一些實施例中，壓電晶體材料可以包括水晶、閃鋅礦、方硼石、電氣石、紅鋅礦、GaAs、鈦酸鋇及其衍生結構晶體、KH ₂PO ₄、NaKC ₄H ₄O ₆·4H ₂O（羅息鹽）等，或其任意組合。壓電陶瓷材料是指由不同材料粉粒之間的固相反應和燒結而獲得的微細晶粒無規則集合而成的壓電多晶體。在一些實施例中，壓電陶瓷材料可以包括鈦酸鋇（BT）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈮酸鉛鋇鋰（PBLN）、改性鈦酸鉛（PT）、氮化鋁（AIN）、氧化鋅（ZnO）等，或其任意組合。在一些實施例中，壓電層材料還可以為壓電聚合物材料，例如，聚偏氟乙烯（PVDF）等。在一些實施例中，第一電極層和第二電極層為導電材質結構。示例性的導電材質可以包括金屬、合金材料、金屬氧化物材料、石墨烯等，或其任意組合。在一些實施例中，金屬與合金材料可以包括鎳、鐵、鉛、鉑、鈦、銅、鉬、鋅，或其任意組合。在一些實施例中，合金材料可以包括銅鋅合金、銅錫合金、銅鎳矽合金、銅鉻合金、銅銀合金等，或其任意組合。在一些實施例中，金屬氧化物材料可以包括RuO ₂、MnO ₂、PbO ₂、NiO等，或其任意組合。

在一些實施例中，懸臂樑182還可以包括其他結構層，例如，種子層、阻尼層等，本說明書不作具體限定。僅僅作為示例，如圖1C所示，懸臂樑182可以從上到下依次由彈性層1431、上電極1432、功能層1433、底電極1434、以及種子層1435組成。在一些實施例中，種子層1435的材料與功能層1433的材料可一致。在一些實施例中，用於支撐所述懸臂樑182的基體181可採用Si等半導體材料。

圖2A是根據本說明書一些實施例提供的示例性傳感裝置的力學等效示意圖。如圖2A所示，傳感裝置100可以包括感測器100和諧振系統210。在一些實施例中，傳感裝置200可以視為在感測器100的基礎上加入諧振系統210。示例性地，在本實施例中，諧振系統210可以為彈簧（K _m4）–質量（M _m4）–阻尼（R _m4）系統。以圖1A所示的感測器100為例，諧振系統210可以耦合於感測器100的殼體110和傳感元件120之間。由於諧振系統210的作用，殼體110接收到外部振動信號（例如，聲音信號）時，所述外部振動信號將分別通過與傳感元件120連接的殼體區域、以及與諧振系統210連接的殼體區域傳遞至傳感元件220。因此，傳感裝置200的力學回應使感測器100發生改變。相應的，傳感裝置200的電學、聲學和/或熱學回應使感測器100發生改變。

在一些實施例中，諧振系統210可以由連接於傳感元件120且具有一定品質的彈性結構（例如，彈性桿、彈性片、彈性振動膜、彈性塊、彈性網狀支架、彈性連接結構（例如，輕質彈簧）與質量元件（例如，質量塊）的複合結構等形成。在一些實施例中，諧振系統210可以包括至少一根彈性桿。所述至少一根彈性桿的兩端分別固定連接於殼體110和傳感元件120。在一些實施例中，諧振系統210可以是至少一組彈性連接結構（例如，輕質彈簧、輕質彈性桿、彈性振動膜等）與質量元件的組合。例如，彈性連接結構可以包括彈性振動膜，彈性振動膜的兩端連接於殼體110，質量塊固定連接或者放置於彈性振動膜上。關於由彈性振動膜和質量塊組合形成諧振系統210的更多描述，可以在本說明書其他地方（例如，圖6及其相關描述）找到。在一些實施例中，諧振系統210也可以是與傳感元件120一體化製造成型。例如，彈性桿形式的諧振系統210可以與傳感元件120通過注塑的方式、或者物理生長的方式一體化製造成型。

在一些實施例中，諧振系統210還可以由液體形成。例如，所述液體充滿殼體110內的空腔，傳感元件120被包裹在所述液體中。圖2B是根據本說明書一些實施例提供的內部充滿液體的傳感裝置的示意圖。所述液體可以選用具備安全性能（如不易燃不易爆）、穩定性能（如不易揮發、不發生高溫變質等）的液體。例如，所述液體可以包括油（例如矽油、甘油、蓖麻油、機油、潤滑油、液壓油（例如航空液壓油）等）、水（包括純水、其他無機物或有機物的水溶液等（例如鹽水））、油水乳化液、或其他滿足其性能要求的液體，或其中一種或多種的組合。

在一些實施例中，傳感裝置還可以包括多個諧振系統。例如，每個諧振系統中可以由一組彈性振動膜和質量塊組合而成。又例如，多個諧振系統中的每個可以分別由不同種類的液體、不同密度、運動黏度等的液體形成。在一些實施例中，當填充在殼體110的空腔內的液體為非完全填充時，殼體110存在氣泡，其中，液體和氣泡可以作為一個諧振系統。關於傳感裝置包括多個諧振系統的更多描述，可以在本說明書其他地方（例如，圖18及其相關描述）找到。

在一些實施例中，本說明書實施例提供的傳感裝置中的諧振系統可以等效為振動模型。圖3是根據本說明書一些實施例提供的諧振系統的等效振動模型的示意圖。如圖3所示，諧振系統（例如，圖2A中所示的諧振系統210）可簡化等效為質量–彈簧–阻尼系統。質量–彈簧–阻尼系統在激振力F作用下做受迫振動，其振動規律符合質量–彈簧–阻尼系統的規律。對於諧振系統，其中，本說明書實施例中的彈性振動膜（例如，圖6所示的彈性振動膜621）為諧振系統210提供彈簧和阻尼作用，本說明書實施例中的質量塊（例如，圖6所示的質量塊622）提供質量。

該諧振系統的運動可用以下微分方程進行描述：

，      （1） 其中， M為諧振系統質量， R為諧振系統阻尼， K為諧振系統彈性係數， F為驅動力幅值， x為諧振系統位移， ω為外力圓頻率。求解上述方程穩態位移可得：

，              （2） 其中，

。

結合圖1A、圖2A和圖3，傳感裝置200實際工作時， x對應感測器100中的傳感元件120的振動–電信號轉換部分的變形量， x的大小最終對應電信號輸出的大小。位移振幅比值（正規化）為：

，       （3） 其中，

，為力學品質因子；

為靜態位移振幅（或稱ω=0時的位移振幅）。

具有不同參數（彈性係數、質量、阻尼）的諧振系統構成的傳感裝置200，其正規化後位移共振曲線如圖4所示。其中，橫軸對應外力（或振動）的頻率與系統諧振頻率的比值

，縱軸對應公式（3）的 A值。可以看到，對於不同的傳感裝置200，其諧振系統不同，具備不同的力學品質因子 Q _m 值，對應圖中不同的曲線，其位移A不同。在外力（或振動）的頻率與系統諧振頻率的比值

為1處，系統發生共振，此時位移變化最大。 Q _m 值越大的諧振系統， A值越大，曲線越陡峭；而 Q _m 值越小的諧振系統， A值越小，曲線越平坦，因此可以通過調整諧振系統的品質因子 Q _m 值（例如改變其結構），調節Q值。

感測器產生電壓信號的原理為振動–電信號轉換器件（例如，傳感元件120）與傳感裝置殼體（例如，殼體110）產生相對位移（例如駐極體傳聲器通過振膜變形，改變與基板之間距離形成電壓信號；懸臂樑式骨傳導感測器通過懸臂振動器件變形，產生逆壓電效應，從而形成電信號），且位移越大，輸出信號也越大。顯然感測器的振動–電信號轉換模組完全符合如圖4的位移共振曲線。

在一些實施例中，諧振系統還可以包括彈性支撐部件，彈性振動膜與彈性支撐部可以共同作為等效彈簧，整體彈性係數K值更低，可以起到放大形變的作用，從而使傳感裝置200的靈敏度更高。在本實施例中，在具體的振動形態上，當質量塊在慣性作用下上下運動時，在拉動彈性振動膜彎曲形變的同時，也會拉動彈性支撐部件在縱向和橫向兩個方向發生變形，從而放大質量塊的位移量。

基於上述方程，諧振系統210的諧振頻率（即第二諧振頻率）為：

，            （4） 其中，

為系統諧振頻率。

傳感裝置的諧振頻率與諧振系統210的諧振頻率之間的關係為：

（5） 其中，

為傳感裝置的諧振頻率。

結合上述公式（4）和（5），當減小

時，諧振系統的諧振頻率降低。當改變諧振頻率時，諧振頻率之前信號的靈敏度提高，但在諧振頻率之後，有一段頻率信號的靈敏度下降。在通過調整傳感裝置200的諧振頻率（例如，調整諧振系統210提供的第二諧振頻率）來調整靈敏度時，需兼顧頻率範圍。在一些實施例中，傳感裝置200的諧振頻率在1500 Hz ~ 6000 Hz之間。在一些實施例中，傳感裝置200的諧振頻率在1500 Hz ~ 3000 Hz之間。在一些實施例中，傳感裝置200的諧振頻率在2000 Hz ~ 2500 Hz之間。

在一些實施例中，傳感裝置200的頻率響應曲線包括至少兩個諧振峰。所述至少兩個諧振峰包括第一諧振峰和第二諧振峰。第一諧振峰為感測器100對應的諧振峰，其對應的諧振頻率主要與傳感元件120的屬性（例如，形狀、材料、結構等）有關。第二諧振峰為感測器100的附加系統（對於傳感裝置200，附加系統為諧振系統210）作用產生的諧振峰，其對應的諧振頻率主要與附加系統的一個或多個力學參數（例如，諧振系統等效的彈簧（K _m4）、質量（M _m4）、阻尼（R _m4）等）有關。為了使傳感裝置200能夠適用於不同的場景，第一諧振峰對應的諧振頻率（也叫作第一諧振頻率）和第二諧振峰對應的諧振頻率（也叫作第二諧振頻率）之間可以滿足不同的關係。例如，第二諧振頻率可以小於、等於或大於第一諧振頻率。在一些實施例中，為了提高傳感裝置200在較低頻段的靈敏度，第二諧振頻率可以小於第一諧振頻率。例如，第一諧振頻率與第二諧振頻率的差值可以在200 Hz ~ 15000 Hz的範圍內。又例如，第一諧振頻率與第二諧振頻率的差值可以在500 Hz ~ 8000 Hz的範圍內。再例如，第一諧振頻率與第二諧振頻率的差值可以在1000 Hz ~ 5000 Hz的範圍內。

僅僅出於說明的目的，由於諧振系統210對應的第二諧振峰的存在，傳感裝置200的頻率響應曲線，尤其是在語音資訊較為豐富的中低頻段，會有所提升，使得其靈敏度較感測器100會有所提高。另外，由於諧振系統210作用於傳感元件120，感測器100的振動特性較沒有諧振系統210時會有所改變。具體地，諧振系統210作用於傳感元件120，可以影響感測器100的質量、剛度和/或阻尼等，其效果相當於使得傳感裝置200的第一諧振峰的Q值相對於不連接第一諧振系統210的感測器100的Q值有所改變（例如，Q值減小）。下面將結合圖5A以及圖5B對傳感裝置200的頻率響應曲線以及第一諧振峰、第二諧振峰進行更為具體的介紹。

圖5A是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置200的示例性頻率響應曲線。如圖5A所示，虛線表示的頻率響應曲線510為感測器100的頻率響應曲線，實線表示的頻率響應曲線520為傳感裝置200的頻率響應曲線。橫坐標表示頻率，單位為赫茲Hz，縱坐標表示靈敏度，單位為伏特分貝dBV。頻率響應曲線510包括諧振峰511，諧振峰511對應感測器100的諧振頻率。頻率響應曲線520包括第一諧振峰521和第二諧振峰522。對於傳感裝置200，第一諧振峰521對應的頻率為第一諧振頻率，第二諧振峰522是由諧振系統210作用而形成的，對應的頻率為第二諧振頻率。

需要說明的是，圖中所示第二諧振峰522在第一諧振峰521左側，即第二諧振峰522對應的頻率小於第一諧振峰對應的頻率。在一些實施例中，還可以通過改變感測器100或諧振系統210中力學參數，使得第二諧振峰522對應的頻率（即第一諧振頻率）大於第一諧振峰521對應的頻率（即第二諧振頻率），即第二諧振峰522在第一諧振峰521右側。在一些實施例中，當諧振系統210包括由彈性振動膜與質量塊組合而成的拾振單元時，第二諧振峰522可以在第一諧振峰521的左側，即第二諧振頻率低於第一諧振頻率。例如，在一些實施例中，第二諧振頻率與第一諧振頻率的差值在200 Hz ~ 15000 Hz之間。又例如，在一些實施例中，第二諧振頻率與第一諧振頻率的差值在1000 Hz ~ 8000 Hz之間。再例如，在一些實施例中，第二諧振頻率與第一諧振頻率的差值在2000 Hz ~ 6000 Hz之間。在一些實施例中，第二諧振峰522的位置與彈性振動膜（例如，圖6所示的彈性振動膜621）和/或質量塊（例如，圖6所示的質量塊622）的力學參數相關。例如，質量塊的質量越大，第二諧振頻率就越小，第二諧振峰522會往低頻偏移，或者彈性振動膜的彈性越好，第二諧振頻率就越大，第二諧振峰522會往高頻偏移。在一些實施例中，對於內部填充液體作為諧振系統的傳感裝置200，其第二諧振峰522在第一諧振峰521的左側，其位置可以與填充的液體的屬性（例如，密度、運動黏度、體積等）以及彈性振動膜屬性相關。隨著液體的密度變小或運動黏度變大，其諧振峰會往高頻偏移。

在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在100 Hz ~ 18000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在100 Hz ~ 10000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在500 Hz ~ 10000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在1000 Hz ~ 7000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在1500 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在2000 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在2000 Hz ~ 4000 Hz範圍內。在一些實施例中，諧振峰511所對應的頻率在3000 Hz ~ 4000 Hz範圍內。

在一些實施例中，第一諧振峰521對應的頻率（即第一諧振頻率）與諧振峰511對應的諧振頻率可以相同。例如，諧振系統包括彈性振動膜和質量塊組合形成的拾振單元時，諧振系統對感測器自身的剛度、質量、阻尼幾乎沒有影響，所以傳感裝置200中的感測器100的第一諧振頻率相對於感測器100自身的諧振頻率（即諧振峰511對應的諧振頻率）沒有發生變化。

在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在100 Hz ~ 18000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在500 Hz ~ 10000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在1000 Hz ~ 10000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在1500 Hz ~ 7000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在1500 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在2000 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在2000 Hz ~ 4000 Hz範圍內。在一些實施例中，第一諧振峰521所對應的頻率在3000 Hz ~ 4000 Hz範圍內。

在一些實施例中，第一諧振峰521對應的諧振頻率（第一諧振頻率）與諧振峰511對應的諧振頻率不同。例如，對於圖2B所示的殼體110腔體內填充滿液體的傳感裝置200，所述液體作為諧振系統210，由於液體不可壓縮，導致系統自身剛度變大，則第一諧振峰521對應的第一頻率較諧振峰511對應的諧振頻率變大，即第一諧振峰521相對於諧振峰511右移。

在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在50 Hz ~ 15000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在50 Hz ~ 10000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在50 Hz ~ 6000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在100 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在500 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二（諧振峰522所對應的頻率在1000 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在1000 Hz ~ 5000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在1000 Hz ~ 2000 Hz範圍內。在一些實施例中，第二諧振峰522所對應的頻率在1500 Hz ~ 2000 Hz範圍內。在一些實施例中，可以通過調節感測器的結構、材料以及諧振系統中給一個或多個力學參數（例如，圖6所示的質量塊622的質量、彈性振動膜621的剛度、第一聲學腔體630的尺寸等），使得頻率響應曲線520上的兩個諧振峰521和522之間較為平坦，從而提高傳感裝置200的輸出品質。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於50 dBV。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於20 dBV。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於15 dBV。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於10 dBV。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於8 dBV。在一些實施例中，第一諧振頻率對應的第一諧振峰521和第二諧振頻率對應的第二諧振峰522之間的低谷與二者中較高諧振峰的峰值的靈敏度差值不高於5 dBV。

相應地，第一諧振峰521和第二諧振峰522對應的諧振頻率的差值（第一諧振峰521對應的第一諧振頻率以f0表示（與諧振峰511接近），第二諧振峰522的第二諧振頻率以f1表示，以頻率差△f1表示第一諧振峰521和第二諧振峰522對應的諧振頻率的差值，即第一諧振頻率f0和第二諧振頻率f1的差值）在一定範圍內，可以使得諧振峰521和522之間的頻率響應曲線較為平坦。在一些實施例中，頻率差△f1在200 Hz ~ 15000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.03 ~ 8範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 Hz ~ 12000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.3 ~ 6範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 Hz ~ 8000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.3 ~ 3範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 ~ 3000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.2 ~ 0.7範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 ~ 2000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.2 ~ 0.65範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在500 ~ 2000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.25 ~ 0.65範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在500 ~ 1500 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.25 ~ 0.6範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在800 ~ 1500 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.3 ~ 0.6範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在1000 ~ 1500 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.35 ~ 0.6範圍內。

繼續參見圖5A所示，頻率響應曲線520相比頻率響應曲線510，頻率響應曲線520在第二諧振峰522對應的諧振頻率f1以內的頻率範圍內靈敏度的提升（即差值，以△V1表示）較高且較穩定。在一些實施例中，所述提升△V1在10 dBV ~ 60 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在10 dBV ~ 50 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在15 dBV ~ 50 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在15 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在20 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在25 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V1在30 dBV ~ 40 dBV範圍內。

在一些實施例中，諧振系統210的存在會對傳感裝置200中感測器100對應的諧振峰產生抑制作用，使得頻率響應曲線520的第一諧振峰521處Q值相對較低，在所需頻段內（例如，中低頻）頻率響應曲線更加平坦化，整體頻率響應曲線520的最高峰的峰值與最低谷的谷值之間差值（又稱峰谷值，以△V2表示）在一定範圍內。在一些實施例中，所述峰谷值不超過30 dBV。在一些實施例中，所述峰谷值不超過20 dBV。在一些實施例中，所述峰谷值不超過10 dBV。在一些實施例中，所述峰谷值不超過8 dBV。在一些實施例中，所述峰谷值不超過5 dBV。

在一些實施例中，傳感裝置200的頻率響應可以通過曲線520的相關參量，例如第一諧振峰521的峰值、頻率、第二諧振峰522的峰值、頻率、Q值、△f1、△V1、△V2、△f1與f0的比值、峰谷值與最高峰的峰值的比值，通過擬合頻率響應曲線確定的方程的一階係數、二階係數、三階係數等中的一個或多個描述。在一些實施例中，當諧振系統210包括諧振單元211時，傳感裝置200的頻率響應可以與質量塊和彈性振動膜的力學參數相關（例如，質量、阻尼、剛度等）。在一些實施例中，當諧振系統210由液體形成時，例如圖2B所示的傳感裝置200的頻率響應可以與填充的液體的屬性和/或感測器100的參數相關。液體的屬性可以包括，例如，液體密度、液體運動黏度、液體體積、是否有氣泡、氣泡體積、氣泡位置、氣泡數量等。感測器100的參數可以包括，例如，殼體110的內部結構、尺寸、剛度，感測器100的質量，和/或傳感元件120（例如懸臂樑）的尺寸、剛度等。

圖5B是根據本說明書一些實施例提供的另一種傳感裝置的示例性頻率響應曲線。如圖5B所示，虛線表示的頻率響應曲線560為感測器100的頻率響應曲線，實線表示的頻率響應曲線570為傳感裝置200的頻率響應曲線。頻率響應曲線560包括諧振峰561，諧振峰561對應感測器100的諧振頻率。在一些實施例中，感測器100對應較高的諧振頻率不在所需的頻率段（例如，100 ~ 5000 Hz，500 ~ 7000 Hz等）。在一些實施例中，感測器100對應的諧振頻率可以在較高的頻率段。例如，在一些實施例中，感測器100對應的諧振頻率高於7000 Hz。在一些實施例中，感測器100對應的諧振頻率高於10000 Hz。在一些實施例中，感測器100對應的諧振頻率高於12000 Hz。在一些實施例中，感測器100對應的諧振頻率高於15000 Hz。相應地，由於傳感裝置200具有額外的諧振系統，傳感裝置200可以具有較高的剛度，使得傳感裝置200具有較高的抗衝擊強度和可靠性。

頻率響應曲線570包括第一諧振峰（圖中未示出）和第二諧振峰572。在一些實施例中，第一諧振峰所對應的頻率與頻率響應曲線560中感測器100對應的諧振頻率接近或相同。在一些實施例中，頻率響應曲線570與圖5A中的頻率響應曲線520，除第一諧振峰右移外，大致相同。第二諧振峰572所對應的頻率與圖5A中第二諧振峰522對應的頻率範圍相同或相近。

在一些實施例中，在所需頻率範圍內（例如，2000 Hz以內、3000 Hz以內、5000 Hz以內等），頻率響應曲線570中的靈敏度最大值和最小值的差值應保持在一定範圍，以保證傳感裝置200的穩定。在一些實施例中，在所需頻率範圍（例如，第二諧振頻率範圍）內，第二諧振頻率以內的頻率範圍內的靈敏度最小值與所述第二諧振頻率對應的第二諧振峰572的峰值的靈敏度之間的差值不高於40 dBV。在一些實施例中，在所需頻率範圍內（例如，第二諧振頻率範圍）內，第二諧振頻率以內的頻率範圍內的靈敏度最小值與所述第二諧振頻率對應的第二諧振峰572的峰值的靈敏度之間的差值不高於30 dBV。在一些實施例中，在所需頻率範圍內（例如，第二諧振頻率範圍）內，第二諧振頻率以內的頻率範圍內的靈敏度最小值與所述第二諧振頻率對應的第二諧振峰572的峰值的靈敏度之間的差值不高於20 dBV。在一些實施例中，在所需頻率範圍內（例如，第二諧振頻率範圍）內，第二諧振頻率以內的頻率範圍內的靈敏度最小值與所述第二諧振頻率對應的第二諧振峰572的峰值的靈敏度之間的差值不高於10 dBV。

在一些實施例中，第一諧振峰和第二諧振峰572對應的諧振頻率的差值（第一諧振峰的頻率以f0表示（與諧振峰561接近），第二諧振峰572的頻率以f1表示，以頻率差△f2表示兩個諧振峰對應的諧振頻率的差值）在一定範圍內。在一些實施例中，頻率差△f2在200 ~15000 Hz範圍內，所述頻率差△f2與f0的比值在0.03 ~ 8範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 Hz ~ 12000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.3 ~ 6範圍內。在一些實施例中，頻率差△f1在200 Hz ~ 8000 Hz範圍內，所述頻率差△f1與f0的比值在0.3 ~ 3範圍內。在一些實施例中，頻率差△f2在1000 ~ 6000 Hz範圍內，所述頻率差△f2與f0的比值在0.2 ~ 0.65範圍內。在一些實施例中，頻率差△f2在2000 ~ 6000 Hz範圍內，所述頻率差△f2與f0的比值在0.3 ~ 0.65範圍內。在一些實施例中，頻率差△f2在3000 ~ 5000 Hz範圍內，所述頻率差△f2與f0的比值在0.3 ~ 0.5範圍內。在一些實施例中，頻率差△f2在3000 ~ 4000 Hz範圍內，所述頻率差△f2與f0的比值在0.3 ~ 0.4範圍內。

進一步地，頻率響應曲線570相比頻率響應曲線560，頻率響應曲線570在第二諧振峰572對應的諧振頻率f1以內的頻率範圍內的靈敏度的提升（即差值，以△V3表示）較高且較穩定。在一些實施例中，所述提升△V3在10 dBV ~ 60 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在10 dBV ~ 50 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在15 dBV ~ 50 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在15 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在20 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在25 dBV ~ 40 dBV範圍內。在一些實施例中，所述提升△V3在30 dBV ~ 40 dBV範圍內。

在一些實施例中，傳感裝置200的頻率響應可以通過曲線570的相關參量，例如初級諧振峰的峰值、頻率、次級諧振峰572的峰值、頻率、Q值、△f2、△V3、△f2與f0的比值、所需頻率範圍內最大靈敏度與最小靈敏度的比值、通過擬合頻率響應曲線確定的方程的一階係數、二階係數、三階係數等中的一個或多個描述。在一些實施例中，傳感裝置200的頻率響應可以與填充的液體的屬性和/或感測器100的參數相關。在一些實施例中，為獲得傳感裝置200的理想的輸出頻率響應（例如，頻率響應曲線570），可以通過電腦仿真、模擬實驗等方式確定以上列舉的影響頻率響應的各參數（又稱頻率響應影響因素，包括拾振單元211和/或感測器100的參數）的範圍，與圖5A中所述的方法相同或相近，此處不再贅述。

在一些實施例中，當諧振系統210由液體形成時，例如在多個彈性振動膜之間填充液體作為諧振系統210（如圖20所示）時，傳感裝置200的頻率響應可以與填充的液體的屬性和/或感測器100以及彈性振動膜的參數相關。在一些實施例中，液體的屬性可以包括但不限於液體密度、液體運動黏度、液體體積、是否有氣泡、氣泡體積、氣泡位置、氣泡數量等中的一種或多種。在一些實施例中，感測器100的參數可以包括但不限於殼體110的內部結構、尺寸、剛度，感測器100的質量，和/或傳感元件120（例如懸膜）的尺寸、剛度等。在一些實施例中，彈性振動膜的參數可以包括但不限於尺寸、楊氏模量、剛度、阻尼、伸長率、硬度等。

在一些實施例中，為獲得理想的傳感裝置200的輸出頻率響應（例如，頻率響應曲線520），可以通過電腦仿真、模擬實驗等方式確定以上列舉的影響頻率響應的各參數（又稱頻率響應影響因素，包括諧振系統（例如，圖6所示的拾振單元620）和/或感測器100）的參數範圍。在一些實施例中，可以基於模擬仿真，通過控制變數的方式，逐個確定各因素分別對傳感裝置200的影響。例如，在彈性振動膜不變的情況下，測試不同質量的質量塊所對應的傳感裝置的性能。又例如，在相同液體且均充滿前提下，測試具有不同腔體結構特徵的傳感裝置的性能。

在一些實施例中，部分因素與其他因素對傳感裝置200頻率響應的影響存在關聯，因此可以以相應的參數對或者參數組的方式，確定參數對或參數組對傳感裝置200頻率響應的影響。例如，對於圖6所示的諧振系統，改變質量塊622的形狀時，質量塊622的質量發生變化、體積發生變化、與彈性振動膜621的接觸面積也會發生變化，因此可以以質量塊的形狀、質量、體積、與彈性振動膜621的接觸面積（或其中任意兩參數比值、或至少兩參數的乘積等）作為參數組，測試具有不同參數對對參數組特徵的傳感裝置的性能。

示例性地，對於包括不同質量的質量塊的傳感裝置200，質量塊的質量越大，傳感裝置200頻率響應的Q值越小。

需要注意的是，以上對於傳感裝置200的頻率響應曲線的描述，僅為示例性描述，並不能把本說明書限制在所舉實施例範圍之內。可以理解，對於本領域的技術人員來說，在瞭解該系統的原理後，可能在不背離這一原理的情況下，對其結構、組成進行任意調整。諸如此類的變形，均在本說明書的保護範圍之內。

在一些實施例中，諧振系統210可以減小傳感元件受到的外界衝擊以保護傳感元件。例如，諧振系統210包括彈性結構（例如，彈性振動膜），彈性結構的彈性能夠對外界衝擊載荷進行吸收，減少傳感裝置因外界衝擊而損壞的可能性。又例如，諧振系統210還可以包括由高分子材料製成的質量塊，高分子材料質量塊的彈性特質也能夠對外界衝擊載荷進行吸收，進而有效減小彈性振動膜與感測器100的殼體110連接處的應力集中，以減少傳感裝置因外界衝擊而損壞的可能性。再例如，若諧振系統210為充滿感測器100腔體的液體，由於液體具有粘滯作用，同時液體的自身剛度相對器件材料小很多，當傳感裝置200接收外界衝擊載荷時（例如骨傳導麥克風要求可以抗擊10000g加速度的衝擊而不會損壞）的衝擊可靠性。具體地，由於液體的粘滯作用，可以吸收並消耗部分衝擊能量，使得其中傳感元件120受到的衝擊載荷大大減小。

需要說明的是，上述實施例中的傳感裝置200可以看作是在感測器100的基礎上加入了諧振系統210，而諧振系統210耦合於感測器100的殼體110和傳感元件120之間，這裡感測器100的殼體110可以被看作為傳感裝置200的殼體。在一些其它實施例中，用於容納諧振系統210的殼體還可以是與感測器100的殼體110相獨立的殼體結構，該殼體結構與感測器100的殼體110連接，且二者的空腔相連通。

下文將以由彈性結構（例如，彈性振動膜和質量塊組合的結構）形成的諧振系統作為示例對傳感裝置600進行詳細說明。

圖6是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖。如圖6所示，傳感裝置600可以包括感測器610和諧振系統。在一些實施例中，感測器610可以包括殼體611、印刷電路板（PCB）612、處理器613和傳感元件614。殼體611可以為內部具有腔體（即中空部分）的規則或不規則的立體結構，例如，可以是中空的框架結構體，包括但不限於矩形框、圓形框、正多邊形框等規則形狀，以及任何不規則形狀。在一些實施例中，傳感元件614和處理器613分別連接於PCB 612的上表面，PCB 612位於殼體611內部的空腔中，殼體611對傳感元件614、處理器613、PCB 612及其上設置的電路和其他元器件進行密封，PCB 612將殼體611內部的空腔分隔為呈上下設置的兩個腔室。關於殼體611、PCB 612、處理器613以及傳感元件614的具體內容，可以參考本說明書圖1B中關於印刷電路板（PCB）141、殼體142、傳感元件143和處理器144的描述，在此不做贅述。

諧振系統位於PCB 612下表面對應的腔室中，在一些實施例中，諧振系統可以包括拾振單元620，拾振單元620可以回應於殼體611振動而產生振動，使得傳感裝置600在特定頻段（例如，人聲頻段範圍）內形成小於感測器對應的第一諧振頻率的第二諧振頻率，從而提高感測器裝置600在特定頻段範圍的靈敏度。在一些實施例中，拾振單元620至少可以包括彈性振動膜621和質量塊622。彈性振動膜621可以通過其周側與殼體611連接，例如，彈性振動膜621可以通過膠接、卡接等方式與殼體220的內壁連接。質量塊622設置在彈性振動膜621上。具體地，質量塊622可以設置在彈性振動膜621的上表面或下表面上。彈性振動膜621的上表面可以是指彈性振動膜621朝向PCB 612的一面，彈性振動膜621的下表面可以是指彈性振動膜621背離PCB 612的一面。在一些實施例中，質量塊622的數量可以為多個，多個質量塊622可以同時位於彈性振動膜621的上表面或下表面質量塊622。在一些實施例中，多個質量塊622中的部分可以設置於彈性振動膜621的上表面，另一部分質量塊622可以位於彈性振動膜621的下表面。在一些實施中，質量塊622還可以嵌於彈性振動膜621中。

在一些實施例中，彈性振動膜621和感測器610之間可以限制形成第一聲學腔體630。具體地，彈性振動膜621的上表面、PCB 612和殼體611可以限制形成第一聲學腔體630，彈性振動膜621的下表面和殼體611可以限制形成第二聲學腔體640。當傳感裝置600的殼體（例如，感測器610的殼體611）響應於外部聲音信號產生振動時，由於拾振單元620（彈性振動膜621和質量塊622）與殼體611的自身特性不同，拾振單元620的彈性振動膜621和質量塊622會相對於殼體611而運動，彈性振動膜621和質量塊622在相對於殼體611的振動過程中會引起第一聲學腔體630內的聲壓發生變化，感測器610便可以基於第一聲學腔體內630內的聲壓變化將外部聲音信號轉換為電信號。具體而言，彈性振動膜621和質量塊622的振動會引起第一聲學腔體630內的空氣振動，空氣振動可以通過PCB 612上設置的至少一個進聲孔6121作用於傳感元件614，傳感元件614可以將空氣振動轉換為電信號或基於第一聲學腔體630內的聲壓變化生成電信號，再通過處理器613對電信號進行信號處理。在本說明書的實施例中，通過在感測器610的基礎上引入諧振系統，諧振系統提供的第二諧振頻率可以使得傳感裝置600在不同於感測器610的第一諧振頻率的其他頻段（例如，第二諧振頻率附近）內，產生新諧振峰（例如，第二諧振峰），從而使得傳感裝置600相較於感測器能夠在更寬的頻段範圍內具有較高的靈敏度。在一些實施例中，可以通過調節諧振系統的力學參數（例如，剛度、質量、阻尼等）來調節第二諧振頻率，從而可以對傳感裝置600的靈敏度進行調節。需要注意的是，本說明書實施例中將傳感裝置的靈敏度與感測器610的靈敏度進行對比，可以理解為感測器610在引入諧振系統之後和未引入諧振系統之前的靈敏度對比。

在本實施例中，彈性振動膜621可以為諧振系統提供剛度與阻尼，質量塊622可以為諧振系統提供質量與阻尼。彈性振動膜621和質量塊622的組合可以等效於一個彈簧–質量–阻尼系統（例如，圖2A中所示的彈簧（K _m4）–質量（M _m4）–阻尼（R _m4）系統或圖3中所示的質量–彈簧–阻尼系統），從而構成諧振系統。因此，可以通過調整彈性振動膜621和/或質量塊622的結構、材料等，來調節諧振系統的剛度、質量與阻尼，從而可以調節諧振系統提供的第二諧振頻率，進而可以使傳感裝置在所需頻段（例如，第二諧振頻率附近）內產生新的諧振峰，提高靈敏度。使得對於外界信號中頻率不在感測器610的第一諧振頻率附近的部分，傳感裝置600也能具有較高的靈敏度。

進一步地，傳感裝置600的靈敏度可以與彈性振動膜621的剛度、質量塊622質量以及彈性振動膜621與感測器610之間的腔體（即第一聲學腔體630）的空間體積相關。在一些實施例中，彈性振動膜621的剛度越小、質量塊622質量越大或第一聲學腔體630空間體積越小，傳感裝置的靈敏度就越高。

在一些實施例中，可以通過調節調整質量塊622的力學參數（例如，材料、尺寸、形狀等），以使傳感裝置600獲得較為理想的頻率響應，從而能夠調節傳感裝置600的諧振頻率、靈敏度以及保證傳感裝置600的可靠性。在一些實施例中，質量塊622可以是長方體、圓柱體、球體、橢圓體等三角形等規則或不規則的形狀。

在一些實施例中，質量塊622可以由聚氨酯（Poly urethane, PU）、聚醯胺（Poly amide, PA）（俗稱尼龍）、聚四氟乙烯（Poly tetra fluoro ethylene, PTFE）、酚醛塑料（Phenol Formaldehyde, PF）等高分子材料製成。高分子材料質量塊622的彈性特質可以對外界衝擊載荷進行吸收，進而有效減小彈性振動膜與感測器的殼體連接處的應力集中，以進一步減少傳感裝置因外界衝擊而損壞的可能性。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜621的力學參數（例如，楊氏模量、拉伸強度、伸長率以及硬度shore A）來調整彈性振動膜621的剛度，以使傳感裝置600獲得較為理想的頻率響應，從而能夠調節傳感裝置600的諧振頻率和靈敏度。在一些實施例中，為了使傳感裝置600的靈敏度相對於感測器610有較好的提升，可以使諧振系統所提供的第二諧振頻率低於感測器610具有的第一諧振頻率。例如，第二諧振頻率比第一諧振頻率低1000 Hz ~ 10000 Hz，可使傳感裝置600相較於感測器610提升3 dB ~ 30 dB的靈敏度。

在一些實施例中，彈性振動膜621可以由柔性高分子材料製成，其中，柔性高分子材料可以包括但不限於聚醯亞胺（Polyimide, PI）、聚對二甲苯（Parylene）、聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane, Pdms）、水凝膠等。在一些實施例中，彈性振動膜621還可以由無機剛性材料製成，其中，無機剛性材料可以包括但不限於矽（Si）、二氧化矽（SiO2）等半導體材料或者銅、鋁、鋼、金等金屬材料。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜621的楊氏模量參數，提高傳感裝置600在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）內的靈敏度。在一些實施例中，彈性振動膜621的楊氏模量越大，剛度就越大，傳感裝置600的靈敏度就越高。在一些實施例中，彈性振動膜621的楊氏模量可以為1 MPa ~ 10 GPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的楊氏模量可以為100 MPa ~ 8 GPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的楊氏模量可以為1 GPa ~ 8 GPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的楊氏模量可以為2 GPa ~ 5 GPa。需要注意的是，上述的特定頻段範圍可以是指小於10000 Hz的頻段範圍。例如，特定頻段範圍可以為20 Hz ~ 9000 Hz。又例如，特定頻段範圍可以為500 Hz ~ 6000 Hz。再例如，特定頻段範圍可以為500 Hz ~ 2000 Hz。特定頻段範圍可以根據傳感裝置600在不同的應用場景進行適應調整。例如，傳感裝置600應用於拾取使用者說話時的聲音信號時，特定頻段範圍可以為人聲頻段範圍。又例如，傳感裝置600應用於外部環境的聲音信號時，特定頻段範圍可以為20 Hz ~ 10000 Hz。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜621的拉伸強度，提高傳感裝置600在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）內的靈敏度。其中，彈性振動膜621的拉伸強度可以是彈性振動膜621在出現縮頸現象（即產生集中變形）時所能承受的最大拉應力。在一些實施例中，彈性振動膜621的拉伸強度越大，傳感裝置600在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）內的靈敏度就越高。除此之外，彈性振動膜621的拉伸強度越大，諧振系統以及整個傳感裝置的穩定性就越好。在一些實施例中，彈性振動膜621的拉伸強度可以為0.5 MPa ~ 100 MPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的拉伸強度可以為5 MPa ~ 90 MPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的拉伸強度可以為10 MPa ~ 80 MPa。在一些實施例中，彈性振動膜621的拉伸強度可以為20 MPa ~ 70 MPa。彈性振動膜621的拉伸強度可以為30 MPa ~ 60 MPa。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜621的伸長率，提高傳感裝置在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）內的靈敏度。其中，彈性振動膜621的伸長率是指彈性振動膜621在拉伸過程中的最大伸長長度與原始伸長長度的比值。在一些實施例中，彈性振動膜621的伸長率越大，傳感裝置600在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）的靈敏度就越高，穩定性也越好。在一些實施例中，彈性振動膜621的伸長率可以為10 % ~ 600 %。在一些實施例中，彈性振動膜621的伸長率可以為20 % ~ 500%。在一些實施例中，彈性振動膜621的伸長率可以為50 % ~ 400 %。在一些實施例中，彈性振動膜621的伸長率可以為80 % ~ 200 %。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜621的硬度，提高傳感裝置在特定頻段範圍（例如，人聲頻段範圍）內的靈敏度。其中，彈性振動膜621的硬度可以是指彈性振動膜621的邵氏硬度（即硬度Shore A）。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度越小，傳感裝置的靈敏度就越高。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於200。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於150。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於100。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於60。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於30。在一些實施例中，彈性振動膜621的硬度Shore A小於10。

在一些實施例中，質量塊622的材料和彈性振動膜621的材料可以相同。例如，質量塊622和彈性振動膜621可以採用同一種高分子材料製成。在一些實施例中，當質量塊622和彈性振動膜621由同一種材料製成時，質量塊622和彈性振動膜621可以採用一體成型的方式（例如，3D列印、注塑）製造。當質量塊622和彈性振動膜621的材質由相同的高分子材料時，高分子材料製成的質量塊622的力學參數與高分子材料製成的彈性振動膜621的力學參數（例如，楊氏模量、剛度等）相同或相近，質量塊622和彈性振動膜621對於振動信號的頻率響應相近，可以進一步減小彈性振膜與殼體的連接處在振動過程中的應力集中問題。

在一些實施例中，質量塊622的材料和彈性振動膜621的材料可以不同。例如，質量塊622和彈性振動膜621中可以分別由不同種類的高分子材料或金屬製成，或者質量塊622和彈性振動膜621中的一種由高分子材料製成，而另一種由金屬製成。在一些實施例中，當質量塊622和彈性振動膜621由不同材料製成時，質量塊622可以通過膠接、卡接或者焊接等方式與彈性振動膜621連接。

在一些實施例中，質量塊622的厚度可以在一定範圍內。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~ 5000 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~ 3000 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~1000 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~500 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~ 200 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度為1 μm ~50 μm。在一些實施例中，質量塊622的厚度對傳感裝置200的頻率響應曲線的諧振峰（例如第二諧振峰）和靈敏度有較大影響。同等面積下質量塊622越厚，其總質量越大，第二諧振頻率就越小，傳感裝置400的諧振峰（例如第二諧振峰）前移，靈敏度上升。

在一些實施例中，質量塊622的面積在一定範圍內。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 100 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 50 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 10 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 6 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 3 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積為0.1 mm ²~ 1 mm ²。在一些實施例中，質量塊622的面積對傳感裝置600的頻率響應曲線的諧振峰（例如第二諧振峰）和靈敏度有較大影響。

在一些實施例中，為了便於調節彈性振動膜的力學參數，實現對諧振系統的剛度調整，從而使傳感裝置的頻率響應曲線具有較好的頻率響應，改善傳感裝置的諧振頻率和靈敏度，彈性振動膜還可以是多層複合膜結構。在一些實施例中，彈性振動膜可以包括至少兩層膜結構。其中，多層複合膜結構中的至少兩層膜結構的剛度不同。

圖7是根據本說明書一些實施例提供的彈性振動膜為多層複合膜結構的傳感裝置的結構示意圖。其中，傳感裝置700的結構與圖6所示的傳感裝置600的結構大致相同，區別之處在於彈性振動膜的不同。圖7所示的殼體711、PCB 712、處理器713、傳感元件714、進聲孔7121、質量塊722、第一聲學腔體730和第二聲學腔體740等結構，分別與圖6所示的殼體611、PCB 612、處理器613、傳感元件714、進聲孔6121、質量塊622、第一聲學腔體630和第二聲學腔體640等結構相類似，在此不再贅述。

進一步地，如圖7所示，彈性振動膜721為多層複合振動膜，其包括第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212。在一些實施例中，第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212可以採用相同或不同材料製成。例如，在一些實施例中，第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212可以採用同一種材料（例如，聚醯亞胺）製成。又例如，在一些實施例中，第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212中的一個可以採用高分子材料製成，另一個可以由另一種高分子材料或金屬材料製成。在一些實施例中，第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212的剛度不同，例如，第一彈性振動膜7211的剛度可以大於或小於第二彈性振動膜7212的剛度。在本實施例中，以第一彈性振動膜7211的剛度大於第二彈性振動膜7212為例，第二彈性振動膜7212可以為諧振系統提供所需的阻尼，而第一彈性振動膜7211剛度較高，則可以保證彈性振動膜621具有較高的強度，從而保證諧振系統甚至整個傳感裝置700的可靠性。

需要注意的是，圖7以及相關描述中關於彈性振動膜中的膜結構的層數僅用於示例性描述，並不能把本說明書限制在所舉實施例範圍之內。在一些實施例中，本實施例中的彈性振動膜也可以包括兩層以上的膜結構，例如膜結構的數量可以為三層、四層、五層或者更多。僅作為示例性說明，彈性振動膜可以包括由上至下依次連接的第一彈性振動膜、第二彈性振動膜和第三彈性振動膜，其中第一彈性振動膜的材料、力學參數、尺寸可以和第三彈性振動膜的材料、力學參數、尺寸相同，第二彈性振動膜的材料、力學參數、尺寸可以和第一彈性振動膜或第三彈性振動膜的材料、力學參數、尺寸不同。例如，第一彈性振動膜或第三彈性振動膜的剛度大於第二彈性振動膜的剛度。在一些實施例中，可以通過調整第一彈性振動膜、第二彈性振動膜和/或第三彈性振動膜的材料、力學參數、尺寸等調節彈性振動膜的力學參數，從而保證傳感裝置700的穩定性。

通過將彈性振動膜721設置為多層彈性振動膜，便於實現彈性振動膜721的剛度調節，例如，可以通過增加或減少彈性振動膜（例如，第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212）的數量，來實現對諧振系統的剛度和阻尼調節從而可以調節第二諧振頻率，進而可以使傳感裝置在所需頻段（例如，第二諧振頻率附近）內產生新的諧振峰，提高傳感裝置在特定頻段範圍的靈敏度。在一些實施例中，多層複合膜結構中的相鄰兩層膜結構（例如，第一彈性振動膜7211和第二彈性振動膜7212）可以通過膠接的方式以形成彈性振動膜721。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜（第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212）的力學參數（例如，材料、楊氏模量、拉伸強度、伸長率以及硬度shore A）來調整彈性振動膜721的剛度，以使傳感裝置700獲得較為理想的頻率響應，從而能夠調節傳感裝置700的諧振頻率和靈敏度。在一些實施例中，為了使傳感裝置700的靈敏度相對於感測器710有較好的提升，可以使諧振系統所提供的第二諧振頻率低於感測器710具有的第一諧振頻率。例如，第二諧振頻率比第一諧振頻率低1000 Hz ~ 10000 Hz，可以使傳感裝置700相較於感測器710提升3 dB ~ 30 dB的靈敏度。

在一些實施例中，彈性振動膜721中一層彈性振動膜可以柔性高分子材料製成，其中，柔性高分子材料可以包括但不限於聚醯亞胺（Polyimide, PI）、聚對二甲苯（Parylene）、聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane, Pdms）、水凝膠等，而另外一層彈性振動膜可以由無機剛性材料製成，其中，無機剛性材料可以包括但不限於矽（Si）、二氧化矽（SiO2）等半導體材料或者銅、鋁、鋼、金等金屬材料。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜的拉伸強度，使得彈性振動膜721的整體拉伸強度在一定範圍內，來提高傳感裝置700在特定頻段範圍內的靈敏度。在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721的第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212的材料、厚度或尺寸，使得彈性振動膜721整體的拉伸強度為0.5 MPa ~ 100 MPa。在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721的第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212的材料或尺寸，使得彈性振動膜721整體的拉伸強度為5 MPa ~ 90 MPa。在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721的第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212的材料或尺寸，使得彈性振動膜721整體的拉伸強度為10 MPa ~ 80 MPa。在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721的第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212的材料或尺寸，使得彈性振動膜721整體的拉伸強度為20 MPa ~ 70 MPa。在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721的第一彈性振動膜7211和/或第二彈性振動膜7212的材料、厚度或尺寸，使得彈性振動膜721整體的拉伸強度為30 MPa ~ 60 MPa。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜的伸長率，使得彈性振動膜721的整體伸長率在一定範圍內，來提高傳感裝置700在特定頻段範圍內的靈敏度。在一些實施例中，彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜的伸長率越大，傳感裝置700的靈敏度就越高，穩定性也越好。在一些實施例中，彈性振動膜721整體的伸長率可以為10 % ~ 600 %。在一些實施例中，彈性振動膜721整體的伸長率可以為20 % ~ 500 %。在一些實施例中，彈性振動膜721整體的伸長率可以為50 % ~ 400%。在一些實施例中，彈性振動膜721整體的伸長率可以為80 % ~ 200%。

在一些實施例中，可以通過調整彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜的硬度，使得彈性振動膜721的整體硬度在一定範圍內，來提高傳感裝置700在特定頻段範圍內的靈敏度。在一些實施例中，彈性振動膜721中的至少一層彈性振動膜的硬度越小，傳感裝置700的靈敏度就越高。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於200。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於150。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於100。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於60。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於30。在一些實施例中，彈性振動膜721的整體硬度Shore A小於10。

在一些實施例中，也可以通過調整質量塊722的力學參數（例如，材料、尺寸、形狀等）來調節傳感裝置700的靈敏度。關於如何調整質量塊722的力學參數來實現對傳感裝置700的靈敏度調節可以參考圖6中關於調整質量塊622的力學參數來實現對傳感裝置600的靈敏度調節的相關描述。

在一些實施例中，在彈性振動膜的參數（例如，楊氏模量、拉伸強度、硬度、伸長率等）以及質量塊的體積或質量一定時，通過提高彈性振動膜的彈性形變的效率可以增大傳感裝置輸出的電信號，從而提高傳感裝置的聲電轉換效果。在一些實施例中，可以減小質量塊與彈性振動膜接觸的面積來提高彈性振動膜的彈性形變的效率，進而增大傳感裝置輸出的電信號。

圖8是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖。其中，傳感裝置800的結構，與圖6所示的傳感裝置600的結構、圖7所示的傳感裝置700大致相同，其中的區別之處在於質量塊的不同。其中，圖8所示的殼體811、PCB 812、處理器813、傳感元件814、進聲孔8121、彈性振動膜821、第一聲學腔體830和第二聲學腔體840等結構，分別與圖6所示的殼體611、PCB 612、處理器613、傳感元件714、進聲孔6121、彈性振動膜621、第一聲學腔體630和第二聲學腔體640等結構相類似，另外，彈性振動膜821的結構也可以與圖7所示的傳感裝置700中的彈性振動膜721的結構相類似，在此不再贅述。

如圖8所示，質量塊822可以為橢圓球體，其與彈性振動膜821的接觸面積小於其在彈性振動膜821的投影面積，這樣可以保證質量塊822在同等體積或質量下，質量塊822與彈性振動膜具有較小的接觸面積，當傳感裝置的殼體220振動帶動質量塊822振動時，彈性振動膜821與質量塊822的接觸區域的可以近似視為不發生變形，通過減小彈性振動膜821與質量塊822的接觸區域可以增大彈性振動膜821不與質量塊822接觸的區域面積，從而增大彈性振動膜821在振動過程發生變形的區域面積（也就是彈性振動膜821不與質量塊822接觸的區域面積），從而可以增大第一聲學腔體830內被壓縮的空氣量，使得感測器810的傳感元件814可以輸出更大的電信號，進而提高傳感裝置800的聲電轉換效果。在一些實施例中，質量塊822還可以為梯形體，其中，梯形體的面積較小的一面與彈性振動膜821連接，這樣也能實現質量塊822與彈性振動膜接觸的面積小於質量塊822在彈性振動膜821的投影面積。在一些實施例中，質量塊822還可以是拱形結構，當質量塊822為拱形結構時，拱形結構的兩個拱腳與彈性振動膜822的上表面或下表面連接，其中兩個拱腳與彈性振動膜821的接觸面積小於拱腰在彈性振動膜821上的投影面積，即拱形結構的質量塊822與彈性振動膜821的接觸面積小於其在彈性振動膜821上的投影面積。需要說明的是，在本實施例中，任何能夠滿足質量塊822與彈性振動膜接觸的面積小於質量塊822在彈性振動膜821的投影面積的規則或不規則形狀或結構，均屬於本說明書實施例變化範圍內，本說明書不再一一列舉。

在一些實施例中，質量塊可以為實心結構體。例如，質量塊822可以為實心圓柱體、實心長方體、實心橢圓球體、實心三角形體等規則或不規則的結構體。在一些實施例中，為了保證質量塊822在質量不變時，減小質量塊822與彈性振動膜821的接觸面積，提高傳感裝置在特定頻段範圍的靈敏度，質量塊還可以為局部掏空的結構體。例如，如圖9所示，質量塊922為環形柱體。又例如，如圖10所示，質量塊1022為矩形筒狀的結構體。

在一些實施例中，質量塊可以包括多個相互分離的子質量塊，且多個子質量塊位於彈性振動膜的不同區域。在一些實施例中，質量塊可以包括兩個或以上相互分離的子質量塊，例如，3個、4個、5個等。在一些實施例中，多個相互分離的子質量塊的質量、尺寸、形狀、材料等可以相同或不同。在一些實施例中，多個相互分離的子質量塊可以在彈性振動膜上等間距分佈、不等間距分佈、對稱分佈或非對稱分佈。在一些實施例中，多個相互分離的子質量塊可以設置在彈性振動膜的上表面和/或下表面上。通過在彈性振動膜的中部區域設置多個相互分離的子質量塊，不僅可以增加彈性振動膜在殼體帶動振動下的變形區域的面積，提高彈性振動膜的變形效率，以提高傳感裝置的靈敏度，而且還可以提高諧振系統以及傳感裝置的可靠性。在一些實施例中，還可以通過調整多個質量塊的質量、尺寸、形狀、材料等參數，使得多個子質量塊具有不同的頻率響應，從而進一步提高傳感裝置在不同頻段範圍內的靈敏度。

圖11是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖。如圖11所示，質量塊1122可以包括兩個在尺寸上呈一定比值的矩形筒狀的子質量塊1122a、1122b。在一些實施例中，子質量塊1122a和子質量塊1122b的厚度（即筒壁厚度）相同。在一些實施例中，子質量塊1122a的長度和寬度分別與子質量塊1122b的長度和寬度比值相同。在一些實施例中，子質量塊1122a與子質量塊1122b的長度和/或寬度比值在0.1 ~ 0.8的範圍內。在一些實施例中，子質量塊1122a與子質量塊1122b的長度和/或寬度比值在0.2 ~ 0.6的範圍內。在一些實施例中，子質量塊1122a與子質量塊1122b的長度和/或寬度比值在0.25 ~ 0.5的範圍內。在一些實施例中，兩個矩形筒狀的子質量塊1122a、1122b均位於彈性振動膜1121的中部區域，且幾何中心均與彈性振動膜1121的幾何中心重合。在一些實施例中，矩形筒狀的子質量塊1122a和子質量塊1122b的幾何中心也可以不重合。

需要注意的是，子質量塊的數量不限於圖11所述的兩個，還可以為三個、四個或者更多。另外，子質量塊的形狀也不限於圖11所示的矩形筒狀，還可以為其它形狀的結構體。例如，在一些實施例中，質量塊1122可以包括兩個內徑不同的環形子質量塊，兩個環形子質量塊均位於彈性振動膜1121的中部區域，且圓心均與彈性振動膜1121的幾何中心重合。又例如，質量塊1122可以包括兩個不同形狀的子質量塊（比如，環形子質量塊和長方形子質量塊），尺寸較大的子質量塊圍繞尺寸較小的子質量塊。另外，多個子質量塊可以位於彈性振動膜1121的不同表面上，例如，一部分位於彈性振動膜1121的上表面，另一部分位於彈性振動膜1121的下表面。

圖12是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖。如圖12所示，質量塊1222可以包括四個子質量塊1222c、1222d、1222e、1222f，子質量塊1222c、1222d、1222e、1222f在彈性振動膜1221的中部區域呈矩陣分佈。其中，子質量塊1222c、1222d、1222e、1222f可以具有矩形、圓形、橢圓形等任何規則或不規則形狀。在一些實施例中，子質量塊1222c、1222d、1222e、1222f的形狀、尺寸、材料等可以相同或不同。

圖13是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖。如圖13所示，質量塊1322可以包括四個子質量塊1322g、1322h、1322i、1222j，子質量塊1322g、1322h、1322i、1322j在彈性振動膜1321的中部區域上呈環形等間距分佈，並且環形圓心與彈性振動膜1321的幾何中心重合。

需要注意的是，圖11~13所示的子質量塊的數量、形狀以及分佈方式等僅用於示例性描述，並不旨在限制本說明書。例如，圖11中的矩形筒狀的子質量塊以及圖13中的子質量塊的數量可以在兩個以上（例如，3個、4個、5個）等。又例如，圖12中的子質量塊的數量可以是6個呈2x3的矩陣分佈，或是8個呈4x4的矩陣分佈等。

需要注意的是，圖9~13分別所示的傳感裝置900、1000、1100、1200、1300與圖6~8所示的傳感裝置600、700或800在結構上大致相同，傳感裝置900、1000、1100、1200、1300與傳感裝置600、700或800的區別在於質量塊不同。關於圖9~13分別所示的殼體911、1011、1111、1211、1311以及彈性振動膜921、1021、1121、1221、1321的描述可以參考圖6~8中關於殼體和彈性振動膜的相關描述。

請繼續參見圖6所示的傳感裝置600，在一些實施例中，第一聲學腔體630的尺寸（例如，高度，即彈性振動膜621與PCB612之間的距離或水平方向上的面積）對傳感裝置600的靈敏度有較大影響。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 5000 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 3000 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 1000 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 500 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 200 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度為0.1 μm ~ 100 μm。在一些實施例中，第一聲學腔體630的高度越小，在諧振頻率等其它參數一致的前提下，傳感裝置600在特定頻段範圍的靈敏度越高。

在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 100 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 50 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 20 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 10 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 6 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630的水平方向上的面積為1 mm ²~ 3 mm ²。在一些實施例中，第一聲學腔體630水平方向上的面積越小，第一聲學腔體630的空間體積就越小，傳感裝置600在特定頻段範圍的靈敏度越高。

需要注意的是，以上關於第一聲學腔體630的描述，同樣適用於圖7所示的傳感裝置700中的第一聲學腔體730以及圖8所示的傳感裝置800中的第一聲學腔體830。因此，關於第一聲學腔體730以及第一聲學腔體830的相關描述可以參考第一聲學腔體630的描述。

示例性地，圖14是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖。圖14所示的傳感裝置1400與圖6~13分別所示的傳感裝置600、700、800、900、1000、1100、1200、1300在結構上可以大致相同，二者的區別之處在於彈性振動膜的面積不同。因此，關於圖14所示的殼體1411、PCB 1412、處理器1413、傳感元件1414、進聲孔14121、質量塊1422以及第一聲學腔體1430和第二聲學腔體1440等的描述可以參考圖6~13中關於殼體、PCB、處理器、傳感元件、進聲孔、質量塊以及第一聲學腔體和第二聲學腔體等的相關描述，在此不再贅述。

圖14所示的傳感裝置1400的彈性振動膜1421的面積小於PCB的面積，彈性振動膜位於進聲孔相對的位置。相應地，彈性振動膜與殼體1410連接的部分與彈性振動膜的尺寸相適應。通過這樣設置，可以使得彈性振動膜1421在水平方向上的面積減小，即第一聲學腔體1430在水平方向上的面積也減小，第一聲學腔體1430的空間體積所縮小，從而可以提高傳感裝置1400在特定頻段範圍的靈敏度。

圖15是根據本說明書一些實施例提供的彈性振動膜包括第一孔部的傳感裝置的結構示意圖。圖15所示的傳感裝置1500與圖6所示的傳感裝置600的結構上可以大致相同，二者的區別之處在於圖15所示的彈性振動膜1521上設置有第一孔部15211。圖15所示的殼體1511、PCB 1512、處理器1513、傳感元件1514、進聲孔15121、質量塊1522、第一聲學腔體1530和第二聲學腔體1540等結構，分別與圖6中殼體611、PCB612、處理器613、傳感元件614、進聲孔6121、質量塊622、第一聲學腔體630和第二聲學腔體640等結構相類似，在此不再贅述。

在一些實施例中，如圖15所示，彈性振動膜1521上可以包括至少一個第一孔部15211，至少一個第一孔部15211可以連通第一聲學腔體1530和至少一個第二聲學腔體1540，以調節第一聲學腔體1530和第二聲學腔體1540內的氣壓，平衡兩個腔體內的氣壓差，防止傳感裝置1500損壞，同時也可以增大諧振系統的阻尼，降低傳感裝置1500的品質因子Q值，使得傳感裝置1500的頻率響應曲線更加平坦。其中，第二聲學腔體1540可以是指不同於第一聲學腔體1530，彈性振動膜1521和殼體1511之間限制的腔體。

圖16是圖15所示的傳感裝置的截面示意圖。在一些實施例中，如圖16所示，至少一個第一孔部15211可以位於彈性振動膜1521未被質量塊1522覆蓋的區域。在一些實施例中，彈性振動膜1521上的第一孔部21111的數量可以根據實際所需的阻尼進行設置，例如，第一孔部15211的數量可以是4個、8個、16個等。在一些實施例中，多個第一孔部15211可以在彈性振動膜1521未被質量塊1522覆蓋的區域呈矩形等間距分佈或環形等間距分佈。

在一些實施例中，質量塊可以包括至少一個第二孔部，至少一個第二孔部與至少一個第一孔部連通，以調節第一聲學腔體和第二聲學腔體內的氣壓，同時也可以調節諧振系統的阻尼，使得傳感裝置的頻率響應曲線更加平坦。

圖17是根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖。圖17所示的傳感裝置1700與圖15或圖16所示的傳感裝置1500在結構上大致相同，區別在於圖17所示的傳感裝置1700的質量塊1722上設置有第二孔部17221。關於圖17所示的殼體1711以及彈性振動膜1721的描述可以參考圖15或圖16（或者圖6~14）中關於殼體和彈性振動膜的相關描述。

在一些實施例中，如圖17所示，質量塊1722上設有多個第二孔部17221，在彈性振動膜621設有多個第一孔部17211，其中，多個第一孔部17211中的部分設於彈性振動膜1721被質量塊1722覆蓋的區域，並且在位置上與第二孔部17221對應，位於彈性振動膜1721被質量塊1722覆蓋的區域的第一孔部17211能夠與對應的第二孔部17221連通，以保證第一聲學腔體1730和第二聲學腔體1740能夠連通。除此之外，另一部分第一孔部17211設於彈性振動膜1721未被質量塊1722覆蓋的區域，也能實現第一聲學腔體1730和第二聲學腔體1740的連通。

在一些實施例中，第一孔部（例如，圖15所示的第一孔部15211或圖17所示的第一孔部17211）或第二孔部17221的孔徑為0.01 μm ~ 40 μm。在一些實施例中，第一孔部或第二孔部17221的孔徑為0.03 μm ~30 μm。在一些實施例中，第一孔部或第二孔部17221的孔徑為0.05 μm ~ 20 μm。

在一些實施例中，可以不在彈性振動膜設置第一孔部，或者在質量塊上設置第二孔部，而是通過採用含有微孔的薄膜材料來製造彈性振動膜。在本實施例中，彈性振動膜其自帶的微孔能夠起到氣體導通的作用，也能實現聲學腔體內的氣壓調節以及諧振系統的阻尼調節。

在本實施例中，彈性振動膜可以採用聚四氟乙烯（Poly tetra fluoro ethylene, PTFE）、尼龍（Nylon）、聚醚碸（Poly ether sulphone, PES）、聚偏氟乙烯（Poly vinyli dene fluoride, PVDF）、聚丙烯（Poly propylene, PP）等材料製成的微孔薄膜。優選地，彈性振動膜可以採用PTFE微孔薄膜。在一些實施例中微孔薄膜的微孔孔徑為0.01 μm ~ 10 μm。在一些實施例中，微孔薄膜的微孔孔徑為0.05 μm ~ 10 μm。在一些實施例中，微孔薄膜的微孔孔徑為0.1 μm ~ 10 μm。彈性振動膜採用微孔薄膜可以無需在彈性振動膜或者質量塊上進行打孔，簡化了製造工藝，節約了成本。

在一些實施例中，彈性振動膜還可以包括至少一個彈性層（圖中未示出），至少一個彈性層可以位於彈性振動膜未被質量塊覆蓋的區域。至少一個彈性層可以覆蓋彈性振動膜上至少部分第一孔部或微孔，一方面可以調節第一孔部微孔的孔隙率，另一方面還可以調節彈性振膜的剛度，從而調節傳感裝置200的靈敏度和可靠性。在一些實施例中，彈性層的材料可以是矽膠、矽凝膠等。在一些實施例中，彈性層的厚度可以為0.1 μm ~ 500 μm。在一些實施例中，彈性層的厚度可以為0.5 μm ~ 300 μm。在一些實施例中，彈性層的厚度可以為1 μm ~ 100 μm。在一些實施例中，彈性層的厚度可以為50 μm ~ 100 μm。

在一些實施例中，可以在傳感裝置中至少一個不同於第一聲學腔體（例如，圖6~8所示的第一聲學腔體630、730、830等）的第二聲學腔體（例如，圖6~8所示的第二聲學腔體640、740、840等）內設置具有流動性的填充物。以圖6所示的傳感裝置600為例，第二聲學腔體640可以為彈性振動膜621和/或質量塊622與感測器的殼體611之間限制的腔體。通過在第二聲學腔體640內設置具有流對性的填充物，可以調節傳感裝置600的品質因子Q值和靈敏度，並且當傳感裝置600受到衝擊時，流動性的填充物還能對衝擊載荷進行吸收，避免傳感裝置600被損壞。在一些實施例中，填充物的運動黏度越大，傳感裝置600的靈敏度越高。在一些實施例中，填充物的運動黏度為20000 cst內。在一些實施例中，填充物的運動黏度為10000 cst內。在一些實施例中，填充物的運動黏度為5000 cst內。在一些實施例中，填充物的運動黏度為500 cst內。在一些實施例中，填充物的運動黏度為50 cst內。在一些實施例中，第二聲學腔體640內的具有流動性的填充物可以包括液體、氣體、凝膠等柔性材料。優選地，第二聲學腔體640內的具有流動性的填充物的材料為油、蘆薈膠、矽凝膠、聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS）等。在一些實施例中，具有流動性的填充物可以在第二聲學腔體640內完全填充或不完全填充（例如，存在氣泡）。

在一些實施例中，傳感裝置可以包括多個諧振系統，多個諧振系統可以實現傳感裝置多模態振動，提高傳感裝置在更寬頻率範圍的靈敏度。

圖18是根據本說明書一些實施例提供的包括多個諧振系統傳感裝置的結構示意圖。如圖18所示，傳感裝置1900包括感測器1910、第一諧振系統和第二諧振系統。在一些實施例中，第一諧振系統包括第一拾振單元1920和第二拾振單元1930，其中，第一拾振單元1920可以包括第一彈性振動膜1921和第一質量塊1922，第二諧振系統1930可以包括第二彈性振動膜1931和第二質量塊1932。在一些實施例中，感測器1910可以包括殼體1911、印刷電路板（PCB）1912、處理器1913和傳感元件1914。關於殼體1911、PCB 1912、處理器1913以及傳感元件1914的具體內容可以參考本說明書圖1B中關於印刷電路板（PCB）141、殼體142、傳感元件143和處理器144的描述，或者圖6中關於殼體611、PCB 611、傳感元件614和處理器613的相關描述，在此不做贅述。除此之外，本實施例中第一彈性振動膜1921、第二彈性振動膜1931、第一質量塊1922、第二質量塊1932與本說明書其他實施例彈性振動膜、質量塊類似（例如，具有相同的材料、結構、形狀、尺寸、剛度和阻尼等力學參數等），因此，本實施例中第一彈性振動膜1921、第二彈性振動膜1931、第一質量塊1922、第二質量塊1932的更多內容可以參考本說明書其他地方，例如圖6~18中關於彈性振動膜和質量塊的相關描述。

進一步地，第一彈性振動膜1921通過其周側與殼體1911連接，第二彈性振動膜1931通過其周側與殼體1911連接，第一彈性振動膜1921與第二彈性振動膜1931由上至下依次設置。在本實施例中，第一諧振系統可以提供第三諧振頻率，第二諧振系統可以提供第四諧振頻率。當傳感裝置1900的殼體1911因外部信號產生振動時，會同時帶動第一諧振系統和第二諧振系統進行振動，以分別引起第一彈性振動膜1921與第二彈性振動膜1931之間限制的腔體（即第三聲學腔體1940）、第一彈性振動膜1921與感測器1910之間限制的腔體（即第四聲學腔體1950）以及第二彈性振動膜1931與殼體1911之間限制的腔體（即第五聲學腔體1960）內的空氣振動，引起第三聲學腔體1940、第四聲學腔體1950以及第五聲學腔體1960內的聲壓發生變化。在一些實施例中，第一彈性振動膜1921和第二彈性振動膜1931可以為微孔薄膜或具有孔部（例如，圖15~17所示的第一孔部15211或17211）的膜結構，使得第三聲學腔體1940、第四聲學腔體1950以及第五聲學腔體1960內聲壓變化可以通過孔部傳遞至傳感元件1914處。第一拾振單元1920和第二拾振單元1930具有不同的頻率響應，通過設置兩個或者更多的諧振系統可以實現傳感裝置1900的多模態振動，提高傳感裝置在更寬頻率範圍的靈敏度。

在一些實施例中，通過調整第一諧振系統和第二諧振系統的部件（例如，第一彈性振動膜1921、第二彈性振動膜1931、第一質量塊1922和第二質量塊1932）的力學參數（例如，質量、材料、形狀、尺寸、剛度、阻尼等），以使第一諧振系統的第三諧振頻率和第二諧振系統的第四諧振頻率不同。在一些實施例中，第三諧振頻率和第四諧振頻率的差值可以小於2000 Hz。在一些實施例中，第三諧振頻率和第四諧振頻率的差值小於1000 Hz。在一些實施例中，第三諧振頻率和第四諧振頻率的差值小於800 Hz。在一些實施例中，第三諧振頻率和第四諧振頻率的差值小於500 Hz。

需要說明的是，圖18中的諧振系統的數量僅用於示例性描述，並不對其構成限制。在一些實施例中，傳感裝置中的諧振系統數量可以在兩個以上，例如，傳感裝置還可以包括第三諧振系統、第四諧振系統等。其中，當傳感裝置包括多個諧振系統時，各諧振系統中的彈性振動膜可以為具有孔部的膜結構或是微孔薄膜，以便於能夠對各個腔體內的聲壓變化傳遞至傳感元件中，多個諧振系統具有不同的頻率響應，通過設置兩個或者更多的諧振系統可以實現傳感裝置的多模態振動，提高傳感裝置在更寬頻率範圍的靈敏度。

在一些實施例中，傳感裝置中的多個諧振系統也可以由填充在傳感裝置（或感測器）殼體內的液體和/或氣泡組成。例如，可以在傳感裝置（或感測器）殼體內的填充不同種類、密度、運動黏度等的液體，各種液體或各種不同密度、運動黏度的液體可以單獨形成一個諧振系統。又例如，可以在傳感裝置（或感測器）殼體內不完全填充液體，使得其中存在氣泡，其中，液體可以作為一個諧振系統，而氣泡可以作為另一個諧振系統。

通過設置傳感裝置包括多個諧振系統，可以使傳感裝置的頻率響應曲線在多個頻段內（例如，第三諧振頻率附近或第四諧振頻率附近）產生新的諧振峰，從而提高傳感裝置在特定頻段範圍的靈敏度，並且可以擴大傳感裝置高靈敏對應的頻率範圍。

上文已對基本概念做了描述，顯然，對於本領域技術人員來說，上述詳細披露僅僅作為示例，而並不構成對本申請的限定。雖然此處並沒有明確說明，本領域技術人員可能會對本申請進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本申請中被建議，所以該類修改、改進、修正仍屬於本申請示範實施例的精神和範圍。

同時，本申請使用了特定詞語來描述本申請的實施例。如「一個實施例」、「一實施例」、和/或「一些實施例」意指與本申請至少一個實施例相關的某一特徵、結構或特點。因此，應強調並注意的是，本說明書中在不同位置兩次或多次提及的「一實施例」或「一個實施例」或「一個替代性實施例」並不一定是指同一實施例。此外，本申請的一個或多個實施例中的某些特徵、結構或特點可以進行適當的組合。

此外，本領域技術人員可以理解，本申請的各方面可以通過若干具有可專利性的種類或情況進行說明和描述，包括任何新的和有用的工序、機器、產品或物質的組合，或對他們的任何新的和有用的改進。相應地，本申請的各個方面可以完全由硬體執行、可以完全由軟體（包括韌體、常駐軟體、微碼等）執行、也可以由硬體和軟體組合執行。以上硬體或軟體均可被稱為「資料塊」、「模組」、「引擎」、「單元」、「元件」或「系統」。此外，本申請的各方面可能表現為位於一個或多個電腦可讀取媒體中的電腦產品，該產品包括電腦可讀取程式碼。

電腦儲存媒體可能包含一個內含有電腦程式編碼的傳播資料信號，例如在基帶上或作為載波的一部分。該傳播信號可能有多種表現形式，包括電磁形式、光形式等，或合適的組合形式。電腦儲存媒體可以是除電腦可讀取儲存媒體之外的任何電腦可讀取媒體，該媒體可以通過連接至一個指令執行系統、裝置或設備以實現通訊、傳播或傳輸供使用的程式。位於電腦儲存媒體上的程式編碼可以通過任何合適的介質進行傳播，包括無線電、電纜、光纖電纜、RF、或類似介質，或任何上述介質的組合。

此外，除非請求項中明確說明，本申請所述處理元素和序列的順序、數位字母的使用、或其他名稱的使用，並非用於限定本申請流程和方法的順序。儘管上述披露中通過各種示例討論了一些目前認為有用的發明實施例，但應當理解的是，該類細節僅起到說明的目的，附加的請求項並不僅限於披露的實施例，相反，請求項旨在覆蓋所有符合本申請實施例實質和範圍的修正和等價組合。例如，雖然以上所描述的系統元件可以通過硬體設備實現，但是也可以只通過軟體的解決方案得以實現，如在現有的伺服器或移動設備上安裝所描述的系統。

同理，應當注意的是，為了簡化本申請披露的表述，從而幫助對一個或多個發明實施例的理解，前文對本申請實施例的描述中，有時會將多種特徵歸併至一個實施例、附圖或對其的描述中。但是，這種披露方法並不意味著本申請物件所需要的特徵比請求項中提及的特徵多。實際上，實施例的特徵要少於上述披露的單個實施例的全部特徵。

一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數位，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞「大約」、「近似」或「大體上」來修飾。除非另外說明，「大約」、「近似」或「大體上」表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和請求項中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中，數值參數應考慮規定的有效數位並採用一般位數保留的方法。儘管本申請一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。

針對本申請引用的每個專利、專利申請、專利申請公開物和其他材料，如文章、書籍、說明書、出版物、文檔等，特此將其全部內容併入本申請作為參考。與本申請內容不一致或產生衝突的申請歷史檔案除外，對本申請請求項最廣範圍有限制的檔案（當前或之後附加於本申請中的）也除外。需要說明的是，如果本申請附屬材料中的描述、定義、和/或術語的使用與本申請所述內容有不一致或衝突的地方，以本申請的描述、定義和/或術語的使用為準。

最後，應當理解的是，本申請中所述實施例僅用以說明本申請實施例的原則。其他的變形也可能屬於本申請的範圍。因此，作為示例而非限制，本申請實施例的替代配置可視為與本申請的教導一致。相應地，本申請的實施例不僅限於本申請明確介紹和描述的實施例。

100:感測器 110:殼體 120:傳感元件 141:印刷電路板（PCB） 142:殼體 143:傳感元件 144:處理器 145:傳感元件固定膠 146:處理器固定膠 147:導線 181:基體 182:懸臂樑 210:諧振系統 510:頻率響應曲線 511:諧振峰 520:頻率響應曲線 521:第一諧振峰 522:第二諧振峰 560:頻率響應曲線 561:諧振峰 570:頻率響應曲線 572:第二諧振峰 610:感測器 611:殼體 612:印刷電路板（PCB） 613:處理器 614:傳感元件 620:拾振單元 621:彈性振動膜 622:質量塊 630:第一聲學腔體 640:第二聲學腔體 710:感測器 711:殼體 712:PCB 713:處理器 714:傳感元件 721:彈性振動膜 722:質量塊 730:第一聲學腔體 740:第二聲學腔體 810:感測器 811:殼體 812:PCB 813:處理器 814:傳感元件 821:彈性振動膜 822:質量塊 830:第一聲學腔體 840:第二聲學腔體 911:殼體 921:彈性振動膜 922:質量塊 1011:殼體 1021:彈性振動膜 1022:質量塊 1111:殼體 1121:彈性振動膜 1122:質量塊 1122a:子質量塊 1122b:子質量塊 1211:殼體 1221:彈性振動膜 1222c:子質量塊 1222d:子質量塊 1222e:子質量塊 1222f:子質量塊 1311:殼體 1321:彈性振動膜 1322g:子質量塊 1322h:子質量塊 1322i:子質量塊 1322j:子質量塊 1410:彈性振動膜 1411:殼體 1412:PCB 1413:處理器 1414:傳感元件 1421:彈性振動膜 1422:質量塊 1430:第一聲學腔體 1431:彈性層 1432:上電極 1433:功能層 1434:底電極 1435:種子層 1440:第二聲學腔體 1511:殼體 1512:PCB 1513:處理器 1514:傳感元件 1521:彈性振動膜 1522:質量塊 1530:第一聲學腔體 1540:第二聲學腔體 1711:殼體 1721:彈性振動膜 1722:質量塊 1910:感測器 1911:殼體 1912:PCB 1913:處理器 1914:傳感元件 1920:第一拾振單元 1921:第一彈性振動膜 1922:第一質量塊 1930:第二拾振單元 1931:第二彈性振動膜 1932:第二質量塊 1940:第三聲學腔體 1950:第四聲學腔體 1960:第五聲學腔體 6121:進聲孔 7121:進聲孔 7211:第一彈性振動膜 7212:第二彈性振動膜 8121:進聲孔 14121:進聲孔 15121:進聲孔 15211:第一孔部 17211:第一孔部 17221:第二孔部

本申請將以示例性實施例的方式進一步說明，這些示例性實施例將通過附圖進行詳細描述。這些實施例並非限制性的，在這些實施例中，相同的編號表示相同的結構，其中：

[圖1A]係根據本說明書一些實施例提供的示例性感測器的示意圖；

[圖1B]係根據本說明書一些實施例提供的示例性麥克風的結構圖；

[圖1C]係根據本說明書一些實施例提供的骨傳導麥克風的傳感元件的示例性結構示意圖；

[圖2A]係根據本說明書一些實施例提供的示例性傳感裝置的力學等效示意圖；

[圖2B]係根據本說明書一些實施例提供的內部充滿液體的傳感裝置的示意圖；

[圖3]係根據本說明書一些實施例提供的拾振單元的等效振動模型的示意圖；

[圖4]係根據本說明書一些實施例提供的具有不同參數的拾振單元正規化後位移共振曲線的示意圖；

[圖5A]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的示例性頻率響應曲線；

[圖5B]係根據本說明書一些實施例提供的另一傳感裝置的示例性頻率響應曲線；

[圖6]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖；

[圖7]係根據本說明書一些實施例提供的彈性振動膜為多層複合膜結構的傳感裝置的結構示意圖；

[圖8]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖；

[圖9]係根據本說明書一些實施例提供的質量塊為環形的傳感裝置的截面圖；

[圖10]係根據本說明書一些實施例提供的質量塊為矩形筒狀的傳感裝置的截面圖；

[圖11]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖；

[圖12]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖；

[圖13]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖；

[圖14]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的結構示意圖；

[圖15]係根據本說明書一些實施例提供的彈性振動膜包括第一孔部的傳感裝置的結構示意圖；

[圖16]係圖15所示的傳感裝置的截面示意圖；

[圖17]係根據本說明書一些實施例提供的傳感裝置的截面示意圖；

[圖18]係根據本說明書一些實施例提供的包括多個諧振系統的傳感裝置的結構示意圖。

610:感測器

611:殼體

612:印刷電路板(PCB)

6121:進聲孔

613:處理器

614:傳感元件

620:拾振單元

621:彈性振動膜

622:質量塊

630:第一聲學腔體

640:第二聲學腔體

Claims (10)

1. 一種傳感裝置，其包括 感測器，用於將聲音信號轉化為電信號，所述傳感器具有第一諧振頻率；和 諧振系統，所述諧振系統包括拾振單元，被配置為回應於所述傳感裝置的殼體振動而產生振動，所述拾振單元至少包括彈性振動膜與質量塊，所述彈性振動膜通過其周側與所述傳感裝置的殼體連接，所述質量塊至少由高分子材料製成； 所述彈性振動膜和所述感測器之間限制形成第一聲學腔體，當所述傳感裝置的所述殼體回應於外部聲音信號產生振動，所述彈性振動膜和所述質量塊回應於所述傳感裝置的所述殼體振動而產生振動，所述彈性振動膜在振動過程中引起所述第一聲學腔體的聲壓發生變化，所述感測器基於所述第一聲學腔體的聲壓變化將所述外部聲音信號轉換為所述電信號； 其中，所述諧振系統為所述傳感裝置提供至少一個第二諧振頻率，所述第二諧振頻率低於所述第一諧振頻率。
2. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜為至少由高分子材料製成的膜結構。
3. 根據請求項2所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜與所述質量塊的材質相同。
4. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜的楊氏模量為1 MPa ~ 10 GPa。
5. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜的拉伸強度為0.5 MPa ~ 100 MPa。
6. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜的伸長率為10 % ~ 600 %。
7. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜的硬度shore A小於200。
8. 根據請求項4至7任一項所述的傳感裝置，其中所述彈性振動膜為多層複合膜結構。
9. 根據請求項8所述的傳感裝置，其中所述多層複合膜結構中的至少兩層膜結構的剛度不同。
10. 根據請求項1所述的傳感裝置，其中所述質量塊與所述彈性振動膜接觸的面積小於所述質量塊在所述彈性振動膜上的投影面積。

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