TW202301882A - 振動感測器 - Google Patents

Abstract

本說明書實施例揭示了一種振動感測器，該振動感測器包括殼體結構和聲學換能器，其中，至少部分所述殼體結構與聲學換能器形成聲學腔體；振動單元，將所述聲學腔體分隔為包含第一聲學腔體的多個聲學腔體，第一聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通，振動單元包括至少一個彈性元件和質量元件，至少一個彈性元件和所述質量元件位於所述聲學腔體中；至少一個彈性元件在第一方向上分佈在所述質量元件的相反兩側，使得目標頻率以下範圍內，振動單元對第一方向上的殼體結構振動的回應靈敏度高於振動單元對第二方向上的殼體結構振動的回應靈敏度，第二方向垂直於第一方向。

Description

振動感測器

本申請案涉及感測器領域，特別涉及一種振動感測器。

本申請案主張於2021年6月18日提交之申請號為202110677119.2的中國專利申請案的優先權，以及於2021年6月18日提交之申請號為202121366390.6的中國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。

振動感測器是一種將振動信號轉換為電信號的能量轉換器件。在一些情況下，振動感測器可以用作骨傳導麥克風。在骨傳導麥克風中，振動感測器可以檢測人說話時的經皮膚傳遞的振動信號，將人皮膚傳遞來的振動信號轉換為電信號，從而達到傳聲的效果。骨傳導麥克風可以減少外界環境中通過空氣傳播的雜訊對目標聲源的干擾，達到更好的傳聲效果。振動感測器（例如，骨傳導麥克風）在實際的應用場景中可能接收目標聲源以外的其他振動信號（例如，耳機中振動揚聲器的振動信號、耳機的振動信號等），從而影響振動感測器的傳聲效果。

基於上述問題，本說明書提供一種振動感測器，可以用來降低非目標振動信號的影響，從而提高振動感測器對目標振動信號的傳聲效果。

本說明書實施例的一個方面提供一種振動感測器，包括：殼體結構和聲學換能器，所述聲學換能器與所述殼體結構實體連接，其中，至少部分所述殼體結構與所述聲學換能器形成聲學腔體；振動單元，將所述聲學腔體分隔為包含第一聲學腔體的多個聲學腔體，所述第一聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通；所述振動單元包括至少一個彈性元件和質量元件，所述至少一個彈性元件和所述質量元件位於所述聲學腔體中，所述質量元件與所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述至少一個彈性元件連接；所述殼體結構被配置為基於外部振動信號產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的所述振動使所述第一聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述第一聲學腔體體積的改變產生電信號，其中，所述至少一個彈性元件在第一方向上分佈在所述質量元件的相反兩側，使得目標頻率範圍內，所述振動單元對所述第一方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度高於所述振動單元對第二方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度，所述第二方向垂直於所述第一方向。

在一些實施例中，所述振動單元在所述第二方向上振動的諧振頻率與所述振動單元在所述第一方向上振動的諧振頻率的比值大於或等於2，所述振動單元對所述第二方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度與所述振動單元對所述第一方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度的差值為-20 dB~-40 dB。

在一些實施例中，所述第一方向為所述質量元件的厚度方向，所述至少一個彈性元件的形心與所述質量元件的重心在第一方向上的距離不大於所述質量塊厚度的1/3，所述至少一個彈性元件的形心與所述質量元件的重心在第二方向上的距離不大於所述質量塊的邊長或半徑的1/3。

在一些實施例中，所述至少一個彈性元件包括第一彈性元件和第二彈性元件，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件和與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器連接；所述第一彈性元件和所述第二彈性元件在所述第一方向上相對於所述質量元件呈近似對稱分佈，其中，所述第一方向為所述質量元件的厚度方向，所述質量元件的上表面與所述第一彈性元件連接，所述質量元件的下表面與所述第二彈性元件連接。

在一些實施例中，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件為膜狀結構，所述質量元件的上表面或下表面的尺寸小於所述第一彈性元件和所述第二彈性元件的尺寸。

在一些實施例中，在所述第一彈性元件、所述第二彈性元件、所述質量元件與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器之間具有間隙，所述間隙中具有用於調節所述振動感測器的品質因數的填充物。

在一些實施例中，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件為柱狀結構，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件分別沿著所述質量元件的厚度方向延伸並與所述殼體結構連接。

在一些實施例中，在所述第一彈性元件的外側、所述第二彈性元件的外側、所述質量元件的外側與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器之間具有間隙，所述間隙中具有用於調節所述振動感測器的品質因數的填充物。

在一些實施例中，所述第一彈性元件包括第一子彈性元件和第二子彈性元件，所述第一子彈性元件與所述聲學腔體對應的殼體結構或聲學換能器通過所述第二子彈性元件連接，所述第一子彈性元件與所述質量元件的上表面連接；所述第二彈性元件包括第三子彈性元件和第四子彈性元件，所述第三子彈性元件與所述聲學腔體對應的殼體結構或聲學換能器通過所述第四子彈性元件連接，所述第三子彈性元件與所述質量元件的下表面連接。

本說明書實施例提供另一種振動感測器，該振動感測器包括殼體結構和聲學換能器，所述聲學換能器與所述殼體結構實體連接，其中，至少部分所述殼體結構與所述聲學換能器形成聲學腔體；振動單元，將所述聲學腔體分隔為包含第一聲學腔體的多個聲學腔體，所述第一聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通；所述振動單元包括至少一個彈性元件和質量元件，所述至少一個彈性元件和所述質量元件位於所述聲學腔體中，所述質量元件與所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述至少一個彈性元件連接；所述殼體結構被配置為基於外部振動信號產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的所述振動使所述第一聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述第一聲學腔體的所述體積的改變產生電信號；其中，所述至少一個質量元件在第一方向上分佈在所述彈性元件的相反兩側，使得目標頻率範圍內，所述振動單元對所述第一方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度高於所述振動單元對第二方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度，所述第二方向垂直於所述第一方向。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

相反，本發明涵蓋任何由申請專利範圍定義的在本發明的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法且方案。進一步，為了使公眾對本發明有更好的瞭解，在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。

本發明實施例涉及振動感測器。振動感測器可以包括殼體結構、振動單元和聲學換能器，殼體結構與聲學換能器通過實體方式連接，至少部分殼體結構與聲學換能器形成聲學腔體，振動單元位於殼體結構與聲學換能器形成的聲學腔體中。在一些實施例中，振動單元可以包括至少一個彈性元件和質量元件，至少一個彈性元件和質量元件位於聲學腔體中。殼體結構被配置為基於外部信號而產生振動，當殼體結構基於外部信號產生振動時，振動單元回應於殼體結構的振動而同時振動，從而使第一聲學腔體的體積改變，進而聲學換能器產生電信號。在一些實施例中，至少一個彈性元件在第一方向上分佈在質量元件的相反兩側，或者至少一個質量元件在第一方向上分佈在質量元件的相反兩側，使得目標頻率範圍內（例如，3000 Hz以下），振動單元對第一方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度高於振動單元對第二方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度，其中，第二方向垂直於第一方向。例如，至少一個彈性元件包括第一彈性元件和第二彈性元件，第一彈性元件和第二彈性元件分別位於質量元件的上表面和下表面，其中，第一彈性元件和第二彈性元件可以近似視為一個整體，該整體的形心與質量元件的重心近似重合。以振動感測器應用於耳機（例如，骨傳導耳機）中作為示例，振動感測器可以作為骨傳導麥克風採集使用者說話時面部肌肉產生振動信號，並將振動信號轉化為包含語音資訊的電信號。振動感測器集成在耳機中時，振動感測器在接收使用者講話時的面部肌肉振動信號的同時也會接收其他振動信號（例如，揚聲器的振動信號、耳機殼體的振動信號、外界空氣中的雜訊信號等），不同的振動信號具有不同的振動方向。本說明書實施例中將彈性元件的形心與質量元件的重心近似重合設置可以使得振動單元對第一方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度高於振動單元對第二方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度。在一些應用場景中，振動感測器用於採集使用者講話時的振動信號，第一方向對應使用者講話時的面部肌肉振動信號，第二方向對應其他振動信號（例如，揚聲器的振動信號）的振動方向。在其他應用場景中，振動感測器用於採集外部環境的雜訊信號時，第一方向對應外部環境的雜訊信號的振動方向，第二方向對應其他振動信號（例如，揚聲器的振動信號）的振動方向，進而提高振動感測器的方向選擇性，降低其他振動信號對振動感測器所要採集的目標信號造成的干擾。

在一些實施例中，本說明書實施例中的振動感測器可以應用於移動設備、可穿戴設備、虛擬實境設備、擴增實境設備等，或其任意組合。在一些實施例中，移動設備可以包括智慧手機、平板電腦、個人數位助理（PDA）、遊戲裝置、導航設備等，或其任何組合。在一些實施例中，可穿戴設備可以包括智慧手環、耳機、助聽器、智慧頭盔、智能手錶、智能服裝、智慧背包、智慧配件等，或其任意組合。在一些實施例中，虛擬實境設備和/或擴增實境設備可以包括虛擬實境頭盔、虛擬實境眼鏡、虛擬實境眼罩、擴增實境頭盔、擴增實境眼鏡、擴增實境眼罩等或其任何組合。例如，虛擬實境設備和/或擴增實境設備可以包括Google Glass、Oculus Rift、Hololens、Gear VR等。

圖1是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的應用場景圖。以振動感測器應用於耳機（例如，骨傳導耳機）作為示例，如圖1所示，耳機100可以包括振動揚聲器110和振動感測器120。當使用者佩戴圖1所示的耳機100時，耳機100與使用者頭部皮膚區域相接觸，耳機100在工作狀態時，一方面，振動揚聲器110基於音訊信號產生振動信號，該振動信號通過耳機100的殼體或其他結構（例如，振動板）傳遞至使用者頭部皮膚，該振動信號通過頭部的骨骼或肌肉傳遞至使用者的聽覺神經。另一方面，使用者在通話狀態或錄音時，使用者講話時聲帶發出的聲音經過骨骼傳導到皮膚表面，並帶動耳機100的殼體產生振動信號，振動感測器120可以基於採集該振動信號，並將該振動信號轉化為包含語音資訊的電信號。在一些應用場景中，例如，使用者在使用耳機100進行通話或輸入語音資訊時，振動感測器120要採集的振動信號是使用者講話時面部肌肉產生的振動信號，這裡的振動信號可以視為目標信號（目標振動信號的振動方向為圖1中所示的雙向箭頭E），目標信號是振動感測器120所要採集的振動信號。耳機100的振動揚聲器110在工作狀態時也會產生振動信號，外部空氣振動也會作用於耳機100產生振動信號，這些振動信號可以視為雜訊信號。為了防止雜訊信號對目標信號雜訊影響，可以將耳機100中振動揚聲器110與振動感測器120垂直或近似垂直設置，這裡振動揚聲器110與振動感測器120垂直或近似垂直設置是指振動揚聲器110的振動方向（圖1中所示的雙向箭頭N）與振動感測器120的振動方向（圖1中所示的第一方向）相垂直或近似垂直。這裡的近似垂直可以是指振動揚聲器110的法線與振動感測器120的法線具有一定角度範圍內的夾角。在一些實施例中，該夾角的範圍可以為75°-115°。優選地，該夾角的範圍可以為80°-100°。進一步優選地，該夾角的範圍可以為85°-95°。在一些實施例中，為了減少耳機100與使用者面部皮膚接觸產生的振動對目標信號的影響，振動揚聲器110的振動方向可以與使用者皮膚接觸區域所在的平面以一定夾角θ（例如，小於90°）進行設置。

圖2是根據圖1所示的振動感測器的示例性振動信號的示意圖。結合圖1和圖2，振動感測器120中振動單元的振動方向為第一方向；振動揚聲器120產生的振動信號為SN，其中，振動揚聲器110的振動方向與使用者皮膚接觸區域不垂直時，振動揚聲器110產生的振動信號SN在第一方向上具有信號分量Se，該信號分量Se也可以視為雜訊信號；使用者講話時面部肌肉產生的振動信號（目標信號）為SE，其中，Se為目標信號SE在第一方向上的信號分量，該信號分量可以被振動感測器120拾取。本說明書實施例提供的振動感測器120中的振動單元中，將彈性元件的形心或重心與質量元件的重心近似重合設置可以使得振動單元對第一方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度高於振動單元對第二方向上的殼體結構的振動的回應靈敏度，使得振動感測器120可以對使用者講話時面部肌肉產生的振動信號（目標信號SE）在第一方向的有效分量Se更好的進行接收，同時使得振動揚聲器110在第二方向上的振動信號Sn對於振動感測器120的影響較小，從而可以提高振動感測器的方向選擇性，降低非目標振動信號對振動感測器所要採集的目標信號造成的干擾。需要注意的是，這裡彈性元件的形心與質量元件的重心近似重合可以理解彈性元件為密度均勻的規則幾何結構（例如，圓柱狀結構、環狀結構、長方體結構等）的形心與質量元件的重心近似重合，此時彈性元件的形心可以視為彈性元件的重心。在一些實施例中，彈性元件為不規則結構體時或密度不均勻時，則可視為彈性元件的實際重心與質量元件的重心近似重合。

圖3是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖3所示，振動感測器300可以包括殼體結構310、聲學換能器、振動單元320。在一些實施例中，振動感測器300的形狀可以是長方體、圓柱體或其他不規則結構體。在一些實施例中，殼體結構310可以為具有一定硬度的材料製成，從而使得殼體結構310對振動感測器300及其內部元件（例如，振動單元320）進行保護。在一些實施例中，殼體結構310的材質可以包括但不限於金屬、合金材料、高分子材料（例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯等）等中的一種或多種。在一些實施例中，殼體結構310與聲學換能器連接，這裡的方式連接可以包括但不限於焊接、卡接、黏接或一體成型等連接方式。在一些實施例中，殼體結構310和聲學換能器可以形成聲學腔體，其中，振動單元320可以位於該聲學腔體內。振動單元320可以將聲學腔體分隔為第一聲學腔體360和第二聲學腔體370。聲學換能器可以將殼體結構310內部聲學腔體的振動信號轉換為電信號。具體地，振動感測器300工作時，外部振動信號可以通過殼體結構310傳遞到振動單元320，振動單元330回應於殼體結構310的振動而發生振動。由於振動單元320的振動相位與殼體結構310和聲學換能器的振動相位不同，振動單元320的振動可以引起殼體結構310中第一聲學腔體360的體積變化，進而引起第一聲學腔體360的聲壓變化，聲學換能器360可以檢測第一聲學腔體360的聲壓變化並轉換為電信號。在一些實施例中，聲學換能器可以包括基板340，殼體結構310可以通過基板340與聲學換能器連接。在一些實施例中，基板340可以為剛性電路板（例如，PCB）和/或撓性電路板（例如，FPC）。在一些實施例中，基板340可以包括至少一個進聲孔330，第一聲學腔體360可以通過進聲孔330與聲學換能器連通。在一些實施例中，聲學換能器還可以包括至少一個振膜（圖3中未示出），振膜可以設置於進聲孔330處，當外部振動信號作用於殼體結構310時，第一聲學腔體360的聲壓發生變化，振膜回應於第一聲學腔體360的聲壓變化而發生機械振動，聲學換能器的磁路系統基於振膜的機械振動產生電信號。

在一些實施例中，振動單元320可以包括彈性元件3202和質量元件3201，質量元件3201和彈性元件3202位於聲學腔體內，質量元件3201與殼體結構310通過彈性元件3202連接。具體地，彈性元件3202的周側與殼體結構310的內壁連接，質量元件3201可以位於彈性元件3202的上表面或下表面。質量元件3201可以增大彈性元件3202相對於殼體結構310的振動幅度，使得第一聲學腔體360的體積變化值可以在不同聲壓級和頻率的外部振動信號的作用下發生明顯變化，進而提高振動感測器300的靈敏度。在一些實施例中，彈性元件3202的結構可以是膜狀結構。在一些實施例中，質量元件3201可以為長方體、圓柱體等規則結構體或不規則結構體。在一些實施例中，質量元件3201的材質可以金屬材料或非金屬材料。金屬材料可以包括但不限於鋼材（例如，不銹鋼、碳素鋼等）、輕質合金（例如，鋁合金、鈹銅、鎂合金、鈦合金等）等，或其任意組合。非金屬材料可以包括但不限於聚氨酯發泡材料、玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、碳化矽纖維等。在一些實施例中，彈性元件3202的材質可以包括但不限於海綿、橡膠、矽膠、塑膠、泡沫、聚二甲基矽氧烷（PDMS）、聚醯亞胺（PI）等，或其任意組合。在一些實施例中，彈性元件3202的厚度可以為0.1 um~500 um。優選地，彈性元件3202的厚度可以為0.5 um~300 um。更為優選地，彈性元件3202的厚度可以為1 um~50 um。在一些實施例中，質量元件3201的厚度可以為10 um~1000 um。優選地，質量元件3201的厚度可以為20 um~800 um。進一步優選地，質量元件3201的厚度可以為50 um~500 um。在一些實施例中，質量元件3201可以位於彈性元件3202的中心位置。在一些實施例中，質量元件3201的尺寸（例如，長度和寬度）可以小於彈性元件3202的尺寸，其中，質量元件3201的周側與殼體結構310的內壁具有間距，該間距可以防止質量元件3201相對於殼體結構310振動時發生碰撞。在一些實施例中，質量元件3201的周側與殼體結構310內壁的間距可以為1 um~1000 um。優選地，質量元件3201的周側與殼體結構310內壁的間距20 um~800 um。進一步優選地，質量元件3201的周側與殼體結構310內壁的間距50 um~500 um。在一些實施例中，通過調整質量元件3201的尺寸（例如，長度、寬度）可以改變振動感測器在第二方向的諧振頻率與第一方向的諧振頻率的比值（也被稱為相對橫向靈敏度），使得振動感測器300在目標頻率範圍內，在保證振動感測器300在第一方向上的靈敏度不發生較大變化的前提下，降低振動感測器300在第二方向上的靈敏度。在一些實施例中，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值可以大於1。優選地，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值也可以大於1.5。進一步優選地，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值也可以大於2。在一些實施例中，質量元件3201的尺寸（例如，長度或寬度）與彈性元件3202的尺寸的比值可以為0.2~ 0.9。優選地，質量元件3201的尺寸與彈性元件3202的尺寸的比值可以為0.3~0.7。進一步優選地，質量元件3201的尺寸與彈性元件3202的尺寸的比值可以為0.5-0.7。僅作為具體示例，例如，質量元件3201的尺寸（例如，長度或寬度）可以是彈性元件3202的尺寸的1/2。又例如，質量元件3201的尺寸（例如，長度或寬度）可以是彈性元件3202的尺寸的3/4。在一些實施例中，第一方向可以是指質量元件3201的厚度方向，第二方向與第一方向垂直。在本實施例中，彈性元件3202相比於殼體結構310更容易發生彈性形變，使得振動單元320可以相對殼體結構310發生相對運動。當外界的振動的作用於到殼體結構310時，殼體結構310、聲學換能器、振動單元320等部件同時產生振動，由於振動單元320的振動相位與殼體結構310、聲學換能器的振動相位不相同，從而引起了聲學腔體的體積變化，導致聲學腔體的聲壓產生變化，並由聲學換能器將其轉化為電信號，實現了對聲音的拾取。

需要說明的是，彈性元件3202的形狀不限於圖3中所示的膜狀結構，還可以為其它可以發生彈性形變的結構，例如，彈簧結構、金屬環片、膜狀結構、柱狀結構等。

圖4是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖4所示的振動感測器400可以包括殼體結構410、聲學換能器、振動單元420。圖4中的振動感測器400可以與圖3中的振動感測器300相同或相似。例如，振動感測器400的殼體結構410可以與振動感測器300的殼體結構300相同或相似，再例如，振動感測器400的基板結構440可以與振動感測器300的基板結構340相同或相似。又例如，振動感測器400的第一聲學腔體460可以與振動感測器300的第一聲學腔體360相同或相似。關於振動感測器400的更多結構（例如，第二聲學腔體470、進聲孔430、質量元件421等）可以參考圖4及相關描述。

在一些實施例中，振動單元可以包括質量元件421和彈性元件422，彈性元件422位於質量元件421在第一方向上的一側，例如，質量元件421可以位於彈性元件422的上表面。在其他實施例中，質量元件421還可以位於彈性元件422的下表面。

在一些實施例中，圖4中的振動感測器400與圖3中的振動感測器300的主要區別之處在於，彈性元件422可以包括第一彈性元件4221和第二彈性元件4222，第一彈性元件4221和第二彈性元件4222位於質量元件421的同一側，如圖4所示，質量元件421通過第二彈性元件4222與第一彈性元件4221連接，第一彈性元件4221與聲學換能器400的基板結構440連接。具體地，質量元件421、第二彈性元件4222、第一彈性元件4221由上至下依次連接，其中，第一彈性元件4221的下表面與聲學換能器400的基板結構440連接，第一彈性元件4221的上表面與第二彈性元件4222的上表面連接，質量元件421位於第二彈性元件的上表面。

在一些實施例中，第一彈性元件4221可以為膜狀結構，第二彈性元件4222為圓環狀結構，第一彈性元件4221的內側、第二彈性元件4222的下表面和聲學換能器的基板結構440形成第一聲學腔體460，第一聲學腔體460與基板結構440處的進聲孔430連通。第一彈性元件4221和第二彈性元件4222可以由相同或不同的材料製成，關於第一彈性元件4221和/或第二彈性元件4222的材料可以參考圖3中彈性元件3202的描述，在此不做贅述。在一些實施例中，第一彈性元件4221和第二彈性元件4222可以作為一體結構或相互獨立的結構。在一些實施例中，通過調整質量元件421的尺寸（例如，長度、寬度）可以改變振動感測器在第二方向的諧振頻率與第一方向的諧振頻率的比值（也被稱為相對橫向靈敏度），使得振動感測器400在目標頻率範圍內，在保證振動感測器400在第一方向上的靈敏度不發生較大變化的前提下，降低振動感測器400在第二方向上的靈敏度。關於質量元件421的尺寸和彈性元件422的具體內容可以參考本說明書中其它地方的描述，例如，圖3及其相關描述。

圖5是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖5所示，振動感測器500可以包括殼體結構510、聲學換能器、振動單元520。圖5中所示的振動感測器與圖4中所示的振動感測器400相同或相似。例如，振動感測器500的殼體結構510與振動感測器400的殼體結構410相同或類似。又例如，振動感測器500的第一聲學腔體560與振動感測器400的第一聲學腔體460相同或類似。再例如，振動感測器500的基板結構540和進聲孔530與振動感測器400的基板結構440和進聲孔430相同或類似。

在一些實施例中，如圖5所示，振動感測器500與振動感測器400的主要區別之處在於，振動單元包括質量元件521和彈性元件522，質量元件521通過彈性元件522與基板結構540連接，彈性元件522與聲學換能器500的基板結構540連接。具體地，質量元件521、彈性元件522和基板結構540由上到下依次連接，其中，質量元件521的下表面與彈性元件522的上表面連接，彈性元件522的下表面與聲學換能器500基板結構540連接。

在一些實施例中，彈性元件522為一個圓環狀結構，彈性元件522的內側、質量元件521的下表面與基板結構540形成第一聲學腔體560，第一聲學腔體560與基板結構540處的進聲孔530連通。關於彈性元件522的材料可以參考圖3中彈性元件3202的描述，在此不做贅述。在一些實施例中，彈性元件522和質量元件521可以作為一體結構或相互獨立的結構。在一些實施例中，通過調整質量元件521的尺寸（例如，長度、寬度）可以改變振動感測器在第二方向的諧振頻率與第一方向的諧振頻率的比值（也被稱為相對橫向靈敏度），使得振動感測器500在目標頻率範圍內，在保證振動感測器500在第一方向上的靈敏度不發生較大變化的前提下，降低振動感測器500在第二方向上的靈敏度。關於質量元件521的尺寸和彈性元件522的具體內容可以參考本說明書中其它地方的描述，例如，圖3及其相關描述。

圖6是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器在第一方向的振動模態圖；圖7是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器在第二方向的振動模態圖。如圖6和圖7所示，振動感測器600在接收不同振動方向的振動信號時，振動單元620的振動情況也有所不同。如圖6所示，在一些實施例中，振動感測器600在接收來自第一方向的振動信號時，振動單元620的質量元件621沿第一方向振動，同時彈性元件622在質量元件621的作用下產生在第一方向的彈性形變，這裡質量元件621左側和右側在第一方向的位移相同，彈性元件622的左側和右側在第一方向的彈性形變量也相同。如圖7所示，振動感測器600在接收來自第二方向的振動信號時，質量元件621和彈性元件622產生類似波浪狀的運動，比如，質量元件621和彈性元件622左側的振動和右側的振動幅度不同。由此可知，振動感測器600在接收目標信號時，其他振動信號（例如，與目標信號振動方向不同的信號）會對目標信號造成干擾。在一些實施例中，為了使得振動感測器在接收目標信號時盡可能降低其他信號的干擾，可以通過對振動單元620（例如，彈性元件622和質量元件621）進行調整。例如，通過在振動感測器中設置相對於質量元件在第一方向上呈近似對稱分佈的至少一個彈性元件，或者設置相對於彈性元件在第一方向上呈近似對稱分佈的至少一個質量元件，使得質量元件的重心與至少一個彈性元件的形心之間的距離限定在特定範圍（例如，至少一個彈性元件的形心與質量元件的重心在第一方向上的距離不大於質量塊厚度的1/3）內，從而可以降低振動感測器在第二方向上的靈敏度，進而提高振動感測器的方向選擇性，增強振動感測器的抗雜訊干擾能力。在關於進一步提高振動感測器在第一方向的靈敏度的同時降低第二方向的靈敏度的內容可以參考圖8-圖17及其相關描述。

圖8是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖8所示，振動感測器800可以包括殼體結構810、聲學換能器820和振動單元830。在一些實施例中，殼體結構810的形狀可以是長方體、圓柱體或其他規則結構體或不規則結構體。在一些實施例中，殼體結構810可以為具有一定硬度的材料製成，從而使得殼體結構810對振動感測器800及其內部元件（例如，振動單元830）進行保護。在一些實施例中，殼體結構810的材質可以包括但不限於金屬、合金材料、高分子材料（例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯等）等中的一種或多種。在一些實施例中，殼體結構810和聲學換能器820通過實體方式連接，這裡的實體方式連接可以包括但不限於焊接、卡接、黏接或一體成型等連接方式。在一些實施例中，至少部分殼體結構810和聲學換能器820可以形成聲學腔體。在一些實施例中，殼體結構810可獨立形成具有聲學腔體的封裝結構，其中，聲學換能器820可以位於該封裝結構的聲學腔體內。在一些實施例中，殼體結構810可以是內部中空且其一端具有開放式敞口的結構，聲學換能器820與殼體結構810的敞口端實體連接實現封裝，從而形成聲學腔體。在一些實施例中，振動單元830可以位於聲學腔體內，振動單元830可以將聲學腔體分隔為第一聲學腔體840和第二聲學腔體850。在一些實施例中，第一聲學腔體840與聲學換能器820聲學連通，第二聲學腔體850可以為聲學密封的腔體結構。需要說明的是，振動單元830將聲學腔體分隔為的多個聲學腔體不限於第一聲學腔體840、第二聲學腔體850，還可以包括更多個聲學腔體，例如，第三聲學腔體、第四聲學腔體等。

振動感測器800可以將外部振動信號轉換為電信號。在一些實施例中，外部振動信號可以包括人說話時的振動信號、皮膚隨人體運動或隨靠近皮膚的揚聲器工作等原因產生的振動信號、與振動感測器接觸的物體或空氣產生的振動信號等，或其任意組合。進一步地，振動感測器產生的電信號可以輸入外部電子設備。在一些實施例中，外部電子設備可以包括移動設備、可穿戴設備、虛擬實境設備、擴增實境設備等，或其任意組合。在一些實施例中，移動設備可以包括智慧手機、平板電腦、個人數位助理（PDA）、遊戲裝置、導航設備等，或其任何組合。在一些實施例中，可穿戴設備可以包括智慧手環、耳機、助聽器、智慧頭盔、智能手錶、智能服裝、智慧背包、智慧配件等，或其任意組合。在一些實施例中，虛擬實境設備和/或擴增實境設備可以包括虛擬實境頭盔、虛擬實境眼鏡、虛擬實境眼罩、擴增實境頭盔、擴增實境眼鏡、擴增實境眼罩等或其任何組合。例如，虛擬實境設備和/或擴增實境設備可以包括Google Glass、Oculus Rift、Hololens、Gear VR等。具體地，振動感測器800工作時，外部振動信號可以通過殼體結構810傳遞到振動單元830，振動單元830回應於殼體結構810的振動而發生振動。由於振動單元830的振動相位與殼體結構810和聲學換能器820的振動相位不同，振動單元830的振動可以引起第一聲學腔體840的體積變化，進而引起第一聲學腔體840的聲壓變化。聲學換能器820可以檢測第一聲學腔體840的聲壓變化並轉換為電信號，通過焊點（圖8中未示出）傳遞到外部電子設備。這裡的焊點可以與耳機、助聽器、輔聽器、擴增實境眼鏡、擴增實境頭盔、虛擬實境眼鏡等設備的內部元件（例如，處理器）通過資料線電連接，所述內部元件獲取的電信號可以通過有線或無線的方式傳遞到外部電子設備。在一些實施例中，聲學換能器820可以包括至少一個通孔811，通孔811與第一腔體840連通，在通孔811的位置處設有振膜（圖8中未示出），第一聲學腔體840的聲壓發生變化時，第一聲學腔體840內部的空氣發生振動並通過通孔811而作用於振膜，使振膜發生形變，聲學換能器820將振膜的振動信號轉化為電信號。

在一些實施例中，振動單元830可以包括質量元件831和至少一個彈性元件832，質量元件831和至少一個彈性元件832位於殼體結構810和聲學換能器820形成的聲學腔體中。在一些實施例中，至少一個彈性元件832可以在第一方向上分佈在質量元件831的相反兩側。第一方向可以是指質量元件831的厚度方向。例如，第一方向可以為圖8中箭頭所示的“第一方向”。在一些實施例中，質量元件831可以與殼體結構810和/或聲學換能器820通過至少一個彈性元件832連接。例如，至少一個彈性元件832可以包括第一彈性元件8321和第二彈性元件8322，第一彈性元件8321位於質量元件831背離聲學換能器820的一側，也可以理解為，第一彈性元件8231位於質量元件831的上表面，其中，第一彈性元件8321的一端與殼體結構810連接，第一彈性元件8321的另一端與質量元件831連接。第二彈性元件8232可以位於質量元件831靠近聲學換能器820的一側，也可以理解為，第二彈性元件8232位於質量元件831的下表面，其中，第二彈性元件8232的一端與聲學換能器820連接，第二彈性元件8232的另一端與質量元件831連接。在其它的實施例中，至少一個彈性元件832還可以位於質量元件831的周側，其中，至少一個彈性元件832的內側與質量元件831的周側連接，至少一個彈性元件832的外側與殼體結構810和/或聲學換能器820連接。這裡所說的質量元件831的周側是相對於質量元件831的振動方向（例如，第一方向）而言，為方便起見，可以認為質量元件831相對於殼體結構810振動的方向為軸線方向，此時，質量元件831的周側表示質量元件831上環繞所述軸線設置的一側。在一些實施例中，質量元件831可以為長方體、圓柱體等規則結構體或不規則結構體。在一些實施例中，質量元件831的材質可以金屬材料或非金屬材料。金屬材料可以包括但不限於鋼材（例如，不銹鋼、碳素鋼等）、輕質合金（例如，鋁合金、鈹銅、鎂合金、鈦合金等）等，或其任意組合。非金屬材料可以包括但不限於聚氨酯發泡材料、玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、碳化矽纖維等。在一些實施例中，彈性元件832的形狀可以為圓管狀、方管狀、異形管狀、環狀、平板狀等。在一些實施例中，至少一個彈性元件832可以具有較容易發生彈性形變的結構（例如，彈簧結構、金屬環片、膜狀結構、柱狀結構等），其材質可以是容易發生彈性形變能力的材料，例如，矽膠、橡膠等。在本說明書的實施例中，至少一個彈性元件832相比於殼體結構810更容易發生彈性形變，使得振動元件830可以相對殼體結構810發生相對運動。需要注意的是，在一些實施例中，質量元件831和至少一個彈性元件832中的任一彈性元件832可以是由相同或不同的材料所組成，再通過組裝在一起形成振動單元830。在一些實施例中，質量元件831和至少一個彈性元件832中的任一彈性元件832也可以是由同種材料組成，再通過一體成型形成振動單元830。至少一個彈性元件832與質量元件831、聲學換能器820、殼體結構810之間可以採用黏結劑進行黏接，也可以採用本領域技術人員熟知的其它連接方式（例如，焊接、卡接等），對此不作限制。

在一些實施例中，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322可以在第一方向上相對於質量元件831呈近似對稱分佈。在一些實施例中，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322可以與殼體結構810或聲學換能器820連接。例如，第一彈性元件8321可以位於質量元件831背離聲學換能器820的一側，第一彈性元件8321的一端與殼體結構810連接，第一彈性元件8321的另一端與質量元件831的上表面連接。第二彈性元件8322可以位於質量元件831朝向聲學換能器820的一側，第二彈性元件8322的一端與聲學換能器820連接，第二彈性元件8322的另一端與質量元件831的下表面連接。在一些實施例中，通過在振動感測器800中設置相對於質量元件831在第一方向上呈近似對稱分佈的第一彈性元件8231和第二彈性元件8232，使得質量元件831的重心與至少一個彈性元件832的形心近似重合，進而使得振動單元830在回應於殼體結構810的振動而產生振動時，可以降低質量元件831在第二方向上的振動，從而降低振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器800的方向選擇性。這裡的第二方向垂直於第一方向。在一些實施例中，至少一個彈性元件832的形心可以是指彈性元件832的幾何中心。彈性元件832的形心與彈性元件832的形狀和尺寸相關。例如，至少一個彈性元件832的長方形板狀結構時，至少一個彈性元件832的形心可以在長方形板狀結構的兩條對角線的交點位置。在一些實施例中，彈性元件832可以近似視為密度均勻的結構體，此時彈性元件832的形心可以近似視為彈性元件832的重心。

在一些實施例中，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322的尺寸、形狀、材質、或厚度等可以相同。在一些實施例中，第一彈性元件8321的結構和第二彈性元件8322的結構可以是膜狀結構、柱狀結構、管狀結構等，或其任意組合結構。在一些實施例中，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322的材質可以包括但不限於海綿、橡膠、矽膠、塑膠、泡沫、聚二甲基矽氧烷（PDMS）、聚醯亞胺（PI）等，或其任意組合。在一些實施例中，塑膠可以包括但不限於聚四氟乙烯（PTFE）、高分子聚乙烯、吹塑尼龍、工程塑料等或其任意組合。橡膠，可以是指能達到同樣性能的其他單一或複合材料，可以包括但不限於通用型橡膠和特種型橡膠。在一些實施例中，通用型橡膠可以包括但不限於天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等或其任意組合。在一些實施例中，特種型橡膠可以包括但不限於丁腈橡膠、矽橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠、環氧丙烷橡膠等或其任意組合。其中，丁苯橡膠可以包括但不限於乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。在一些實施例中，複合材料可以包括但不限於玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維、纖維、石墨烯纖維、碳化矽纖維或芳綸纖維等增強材料。

僅作為示例性說明，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322均為膜狀結構、採用相同材質（例如，聚四氟乙烯）、尺寸和厚度均相同時，由於第一彈性元件8321和第二彈性元件8322在第一方向上相對於質量元件831呈近似對稱分佈，可以使得至少一個彈性元件832的形心與質量元件8321的重心重合或近似重合，進而使得振動單元830回應於殼體結構810的振動而產生振動時，可以降低質量元件831在第二方向上的振動，從而降低振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器800在接收振動信號時的方向選擇性。

在一些實施例中，第一彈性元件8321和第二彈性元件8322在第一方向上分佈在質量元件831的相反兩側，這裡第一彈性元件8321和第二彈性元件8322可以近似視為一個彈性元件，該彈性元件的形心與質量元件的重心近似重合，可以使得目標頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度高於振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度。在一些實施例中，振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度與振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度的差值可以為-20 dB~-60 dB。在一些實施例中，振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度與振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度的差值可以為-25 dB~-50 dB。在一些實施例中，振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度與振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度的差值可以為-30 dB~-40 dB。在一些實施例中，目標頻率範圍可以指小於或等於3000 Hz的頻率範圍。

在一些實施例中，振動單元830回應於殼體結構810的振動在第一方向產生振動。第一方向上的振動可以視為振動感測器800所期待拾取的聲音信號，第二方向上的振動可以視為雜訊信號。因此，在振動感測器800工作過程中，可以通過降低振動單元830在第二方向上產生的振動，從而降低振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器800的方向選擇性，降低雜訊信號對聲音信號的干擾。

在一些實施例中，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心可以重合或者近似重合。在一些實施例中，振動單元830回應於殼體結構810的振動而產生振動時，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心重合或者近似重合，可以在振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度基本不變的前提下，降低質量元件831在第二方向上的振動，從而降低振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器800的方向選擇性。在一些實施例中，可以通過調整彈性元件832的厚度、彈性係數、質量元件831的質量、尺寸等改變（例如，提高）振動單元830對第一方向上殼體結構810振動的回應靈敏度。

關於至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心可以重合或者近似重合可以理解為彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上和第二方向上滿足特定條件。在一些實施例中，特定條件可以為至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件831厚度的1/4，且至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第二方向上的距離不大於質量元件831的邊長或半徑的1/4。在一些實施例中，特定條件可以為至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件831厚度的1/3，且至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第二方向上的距離不大於質量元件831的邊長或半徑的1/3。在一些實施例中，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件831的厚度的1/2，且至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第二方向上的距離不大於質量元件831的邊長或半徑的1/2。例如，質量元件831為正方體時，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上的距離不大於質量元件831的厚度（邊長）的1/3，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第二方向上的距離不大於質量元件831的邊長的1/3。又例如，質量元件831為圓柱體時，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第一方向上的距離不大於質量元件831的厚度（高度）的1/4，至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心在第二方向上的距離不大於質量元件831的上表面（或者下表面）的圓形半徑的1/4。

在一些實施例中，當至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心重合或者近似重合時，可以使得振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率向高頻偏移，而不改變振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率。在一些實施例中，當至少一個彈性元件832的形心與質量元件831的重心重合或者近似重合時，振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率可以保持基本不變，例如，振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率可以為人耳感知相對較強的頻率範圍（例如，20 Hz-2000 Hz、2000 Hz-3000 Hz等）內的頻率。振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率可以向高頻偏移而位於人耳感知相對較弱的頻率範圍（例如，5000 Hz-9000 Hz、1 kHz-14 kHz等）內的頻率。基於振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率向高頻偏移，振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率保持基本不變，可以使得振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率的比值大於或等於2。在一些實施例中，振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率的比值也可以大於或等於其他數值。例如，振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率的比值也可以大於或等於1.5。

在一些實施例中，振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率的比值的大小可以反映振動感測器800拾取的雜訊信號對聲音信號的影響。例如，振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元830在第一方向上振動的諧振頻率的比值越大，則振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率越高，此時，振動單元830對第一方向上較低頻段（例如，2000 Hz以下）的聲音的靈敏度較高，振動單元830對第二方向上較高頻段（例如，2000 Hz以上）的聲音的靈敏度較高，而人耳對較高頻段（例如，大於2000 Hz）的聲音信號不敏感，而對較低頻段（例如，2000 Hz以下）的聲音信號敏感，振動單元830拾取的第二方向的較高頻段範圍內的雜訊信號對第一方向上拾取的目標聲音信號的干擾較小。

在一些實施例中，調整質量元件831的尺寸也可以降低振動單元830對第二方向上殼體結構810振動的回應靈敏度。例如，在不改變質量元件831的質量的條件下，可以通過降低質量元件831的厚度（或者增加質量元件831的上表面和/或下表面的面積），使得振動單元830在第二方向上振動的諧振頻率位於高頻頻率範圍（例如，大於3000 Hz），從而降低目標頻率範圍（例如，小於3000 Hz）內振動單元830對第二方向上的振動的回應靈敏度。

圖9是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖9所示的振動感測器900可以包括殼體結構910、聲學換能器、振動單元930。在一些實施例中，殼體結構910的形狀可以是長方體、圓柱體或其他規則結構體或不規則結構體。在一些實施例中，殼體結構910可以為具有一定硬度的材料製成，從而使得殼體結構910對振動感測器900及其內部元件（例如，振動單元930）進行保護。在一些實施例中，殼體結構910的材質可以包括但不限於金屬、合金材料、高分子材料等中的一種或多種。在一些實施例中，殼體結構910可以與聲學換能器上表面的基板結構920連接，這裡的連接的方式可以包括但不限於焊接、卡接、黏接或一體成型等連接方式。在一些實施例中，基板結構920可以為剛性電路板（例如，PCB）和/或撓性電路板（例如，FPC）。在一些實施例中，至少部分殼體結構910和聲學換能器上表面的基板結構920可以形成聲學腔體。在一些實施例中，殼體結構910可獨立形成具有聲學腔體的封裝結構，其中，聲學換能器可以位於封裝結構的聲學腔體內。在一些實施例中，殼體結構910可以是內部中空且其一端具有開放式敞口的結構，聲學換能器上表面的基板結構920與殼體結構910的敞口端實體連接實現封裝，從而形成聲學腔體。在一些實施例中，振動單元930可以位於聲學腔體內。振動單元930可以將聲學腔體分隔第一聲學腔體940和第二聲學腔體950。在一些實施例中，第一聲學腔體940可以通過位於基板結構920上的通孔921與聲學換能器聲學連通，第二聲學腔體950可以為聲學密封的腔體結構。需要說明的是，振動單元930將聲學腔體分隔為的多個聲學腔體不限於第一聲學腔體940、第二聲學腔體950，還可以包括更多個聲學腔體，例如，第三聲學腔體、第四聲學腔體等。

在一些實施例中，振動單元930可以包括質量元件931和彈性元件932，其中，彈性元件932可以包括第一彈性元件9321和第二彈性元件9322。在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322可以為膜狀結構。在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322可以在第一方向上相對於質量元件931呈近似對稱分佈。第一彈性元件9321和第二彈性元件9322可以與殼體結構910連接。例如，第一彈性元件9321可以位於質量元件931背離基板結構920的一側，第一彈性元件9321的下表面可以和質量元件931的上表面連接，第一彈性元件9321的周側可以和殼體結構910的內壁連接。第二彈性元件9322可以位於質量元件931朝向基板結構920的一側，第二彈性元件9322的上表面可以和質量元件931的下表面連接，第二彈性元件9322的周側可以和殼體結構910的內壁連接。需要說明的是，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的膜狀結構可以為矩形、圓形等規則和/或不規則結構，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的形狀可以根據殼體結構910的截面形狀進行適應性調整。

在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322為膜狀結構時，質量元件931的上表面或下表面的尺寸小於第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的尺寸，質量元件931的側表面和殼體結構910的內壁形成間距相等的環形或矩形。在一些實施例中，質量元件931的厚度可以為10 um~1000 um。在一些實施例中，質量元件931的厚度可以為6 um~500 um。在一些實施例中，質量元件931的厚度可以為800 um~1400 um。在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的厚度可以為0.1 um~500 um。在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的厚度可以為0.05 um~200 um。在一些實施例中，第一彈性元件9321和第二彈性元件9322的厚度可以為300 um~800 um。在一些實施例中，每個彈性元件（例如，第一彈性元件9321或第二彈性元件9322）與質量元件931的厚度比可以為2~100。在一些實施例中，每個彈性元件與質量元件931的厚度比可以為10~50。在一些實施例中，每個彈性元件與質量元件931的厚度比可以為20~40。在一些實施例中，質量元件931與每個彈性元件（例如，第一彈性元件9321或第二彈性元件9322）的厚度差值可以為9 um~500 um。在一些實施例中，質量元件931與每個彈性元件的厚度差值可以為50 um~400 um。在一些實施例中，質量元件931與每個彈性元件的厚度差值可以為100 um~300 um。

在一些實施例中，在第一彈性元件9321、第二彈性元件9322、質量元件931與聲學腔體對應的殼體結構910或聲學換能器之間可以形成間隙960。如圖9所示，在一些實施例中，間隙960可以位於質量元件931的周側，當質量元件931回應於外部振動信號時，質量元件931在相對於殼體結構910振動時，間隙960可以防止質量元件931振動時與殼體結構910發生碰撞。在一些實施例中，間隙960中可以包括填充物，通過在間隙960中設置填充物可以對振動感測器900的品質因數進行調整。優選地，間隙960中設置填充物可以使得振動感測器900的品質因數為0.7~10。較為優選地，間隙960中設置填充物可以使得振動感測器900的品質因數為1~5。在一些實施例中，填充物可以是氣體、液體（例如，矽油）、彈性材料等中的一種或多種。示例性的氣體可以包括但不限於空氣、氬氣、氮氣、二氧化碳等中的一種或多種。示例性的彈性材料可以包括但不限於矽凝膠、矽橡膠等。

在一些實施例中，在第一彈性元件9321與聲學腔體對應的殼體結構910之間形成的聲學腔體（例如，第二聲學腔體950）的體積可以大於或等於在第二彈性元件9322與聲學腔體對應的殼體結構910、基板結構920之間形成的第一聲學腔體940的體積，使得第一聲學腔體940的體積與第二聲學腔體950的體積相等或近似相等，從而提高振動感測器900的對稱性。具體地，第一聲學腔體940和第二聲學腔體950內部具有空氣，當振動單元930相對於殼體振動時，振動單元930壓縮兩個聲學腔體內部的空氣，第一聲學腔體940和第二聲學腔體950可以近似視為兩個空氣彈簧，第二聲學腔體950的體積大於或等於第一聲學腔體940的體積，使得振動單元930在振動時壓縮空氣帶來的空氣彈簧的係數近似相等，從而進一步提高質量元件931上下兩側彈性元件（包含空氣彈簧）的對稱性。在一些實施例中，第一聲學腔體940的體積和第二聲學腔體950的體積可以為10 um3~1000 um3。優選地，第一聲學腔體940的體積和第二聲學腔體950的體積可以為50 um3~500 um3。

圖10是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的頻率響應曲線圖。如圖10所示，橫軸表示頻率，單位為Hz，縱軸表示振動感測器的靈敏度，單位為dB。曲線1010表示包括一個彈性元件的振動感測器（例如，圖3的振動感測器300）在第一方向上的靈敏度。曲線1020表示包括兩個近似對稱的彈性元件（例如，圖9所示的第一彈性元件9321和第二彈性元件9322）的振動感測器在第一方向上的靈敏度。曲線1030表示包括一個彈性元件的振動感測器（例如，圖3的振動感測器300）在第二方向上的靈敏度。曲線1040表示包括兩個近似對稱的彈性元件（例如，圖9所示的第一彈性元件9321和第二彈性元件9322）的振動感測器在第二方向上的靈敏度。曲線1010（或曲線1030）中對應的振動感測器的彈性元件與曲線1020（或曲線1040）中對應的振動感測器的兩個彈性元件的材質和形狀相同，區別之處在於曲線1010（或曲線1030）中對應的振動感測器的彈性元件的厚度近似等於曲線1020（或曲線1040）中對應的振動感測器的兩個彈性元件的總厚度。需要注意的是，這裡近似等於的誤差不超過50%。

對比曲線1010和曲線1020可以看出，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，具有一個彈性元件的振動感測器在第一方向上的靈敏度（圖10中曲線1010）與具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第一方向上的靈敏度（圖10中曲線1020）近似相等。也可以理解為，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，振動感測器包括的彈性元件的數量及分佈情況對振動感測器在第一方向上的靈敏度的影響較小。另外，在曲線1010和曲線1020中，f1是具有一個彈性元件的振動感測器在第一方向上的諧振峰的諧振頻率，f2是具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第一方向上諧振峰的諧振頻率，其中，具有一個彈性元件的振動感測器在第一方向上的諧振峰的諧振頻率f1與具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第一方向上諧振峰的諧振頻率f2近似相等。也就是說，在特定頻率範圍內，具有一個彈性元件的振動感測器在第一方向的靈敏度與具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第一方向的靈敏度近似相等。考慮到振動感測器為非理想性器件，導致振動感測器中第一方向的諧振頻率在第二方向中具有映射（也被稱為分量），相應地，在曲線1030中，f3用於表徵具有一個彈性元件的振動感測器中第一方向的諧振頻率在第二方向頻率響應曲線中的映射（也可以理解為第一方向的諧振頻率在第二方向頻率響應曲線中的分量），f5是具有一個彈性元件的振動感測器在第二方向的諧振頻率，在曲線1040中，f4用於表徵包括兩個彈性元件的振動感測器中第一方向的諧振頻率在第二方向頻率響應曲線中的映射，f6是具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向的諧振頻率。由於映射關係的存在，第三曲線1030中的諧振頻率f3與第一曲線1010中的諧振頻率f1近似相等，第四曲線1040中的諧振頻率f4與第二曲線1020中的諧振頻率f2近似相等。對比曲線1030和曲線1040可以看出，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，包括一個彈性元件的振動感測器中在第二方向上的靈敏度（圖10中曲線1030）大於包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的靈敏度（圖10中曲線1040）。也可以理解為，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，振動感測器包括的彈性元件的數量及分佈情況對振動感測器在第二方向上的靈敏度的影響較大。另外，結合曲線1030和曲線1040可以看出，f1與f2近似相等（或者，f3與f4近似相等）時，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，具有一個彈性元件的振動感測器中在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f5明顯小於包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6。在一些實施例中，通過在振動感測器中設置兩個近似對稱的彈性元件，可以使得振動感測器在第二方向上的諧振峰的諧振頻率位於更高頻範圍，從而降低振動感測器在距離諧振頻率較遠位置的中低頻範圍內的靈敏度。進一步地，在特定頻率範圍（3000 Hz）內，包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的靈敏度（圖10中曲線1040）相對於包括一個彈性元件的振動感測器在第二方向上的靈敏度（圖10中曲線1030）更加平坦。

基於上述的曲線分析，可以知道，通過在振動感測器中設置近似對稱的第一彈性元件和第二彈性元件，可以實現在特定頻段（例如，3000 Hz以下），在基本不改變振動感測器在第一方向上的靈敏度的同時降低振動感測器在第二方向上的靈敏度的前提下，進而增大振動感測器在第二方向上的靈敏度與振動感測器在第一方向上的靈敏度的差值，提高振動感測器的方向選擇性，增強振動感測器的抗雜訊干擾能力。在一些實施例中，為了進一步降低第二方向的靈敏度，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器中在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與具有一個彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f5的比值可以大於2。在一些實施例中，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器中在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與具有一個彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f5的比值可以大於3.5。在一些實施例中，在特定頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器中在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f5的比值可以大於5。在一些實施例中，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與其在第一方向上的諧振峰對應的諧振頻率f2可以大於1。優選地，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與其在第一方向上的諧振峰對應的諧振頻率f2可以大於1.5。進一步優選地，具有兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振峰對應的諧振頻率f6與其在第一方向上的諧振峰對應的諧振頻率f2可以大於2。

圖11是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的動態類比圖；圖12是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的動態類比圖。圖11中的（a）示出了包括一個彈性元件的振動感測器中質量元件在第一方向上振動的位移，其中，振動感測器在第一方向上的諧振頻率為1678.3 Hz。圖11中的（b）示出了包括一個彈性元件的振動感測器中質量元件在第二方向上振動的位移，其中振動感測器在第二方向上的諧振頻率為2372.2 Hz。圖12中的（a）示出了包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器中質量元件在第一方向上振動的位移，其中，振動感測器在第一方向上的諧振頻率為1678 Hz。圖12中的（b）示出了包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器中質量元件在第二方向上振動的位移，其中振動感測器在第二方向上的諧振頻率為14795 Hz。需要說明的是，在圖11和圖12中，除彈性元件的厚度不同外，彈性元件的長度、寬度及質量元件的長度、寬度、厚度均相同。

參照圖11，包括一個彈性元件的振動感測器在第一方向上的諧振頻率（1678.3 Hz）與包括一個彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振頻率（2372.2 Hz）均位於目標頻率範圍（例如，0 Hz-3000 Hz）內。因此，質量元件在第二方向上的振動信號對振動感測器最終輸出的電信號的影響較大。參照圖12，包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第一方向上的諧振頻率（1678 Hz）位於目標頻率範圍（例如，0 Hz-3000 Hz）內，包括兩個近似對稱的彈性元件的振動感測器在第二方向上的諧振頻率（14795 Hz）遠高於目標頻率。因此，質量元件在第二方向上的振動信號對振動感測器最終輸出的電信號的影響較小。

在一些實施例中，質量元件的位移與振動感測器在第一方向和/或第二方向的諧振頻率相關。具體地，質量元件的位移與振動感測器在第一方向和/或第二方向的諧振頻率的平方成反比。也就是說，振動感測器在第一方向和/或第二方向的諧振頻率越高，質量元件在第一方向和/或第二方向的位移越小。在一些實施例中，質量元件在第一方向和/或第二方向的位移越小，對振動感測器的輸出電信號的影響越小。因此，為了降低質量元件在第二方向上的振動信號對振動感測器輸出電信號的影響，可以減小質量元件在第二方向上的位移，即提高振動感測器在第二方向上的諧振頻率。對比圖11和圖12，圖12中的振動感測器的質量元件在第二方向上的位移小於圖11中的振動感測器的質量元件在第二方向上的位移。因此，圖12中的振動感測器在第二方向上的靈敏度相對於圖11中的振動感測器在第二方向上的靈敏度更低，即，通過在振動感測器中設置近似對稱的兩個彈性元件，可以降低振動感測器在第二方向上的靈敏度，從而提高振動感測器的方向選擇性，增強振動感測器的抗雜訊干擾能力。

在一些實施例中，通過調整質量元件的尺寸（例如，長度、寬度）可以調整振動感測器在第一方向和第二方向上的諧振頻率。在一些實施例中，通過調整質量元件的尺寸（例如，長度、寬度）可以改變振動感測器在第二方向的諧振頻率與第一方向的諧振頻率的比值。在一些實施例中，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值可以為1-2.5。優選地，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值也可以為1.3-2.2。進一步優選地，振動感測器在第二方向上的振動頻率與第一方向上的振動頻率的比值也可以為1.5-2。關於通過調整質量元件的尺寸來調整振動感測器在第一方向和第二方向上的諧振頻率及其比值的內容可以參考圖13及其相關描述。

圖13是根據本說明書的一些實施例所示的振動單元的諧振頻率圖。如圖13所示，橫軸表示質量元件的長度，單位為mm，縱軸表示不同長度的質量元件對應的頻率，單位為Hz。這裡以圖3中的振動感測器300作為示例性說明，這裡振動單元320中的質量元件3201的寬度為1.5 mm、厚度為0.3 mm，振動單元320彈性元件3202的長度為3 mm、寬度為2 mm、厚度為0.01 mm。曲線1310表示振動感測器300在第一方向上的諧振頻率，曲線1320表示振動感測器300在第二方向上的諧振頻率。參照圖13中的曲線1310，質量元件3201的長度在0.6 mm-0.8 mm的範圍內時，振動感測器300在第一方向上的諧振頻率隨質量元件3201的長度的增大而降低。參照圖13中的曲線1320，質量元件3201的長度在0.6 mm-1.2 mm的範圍內時，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率，隨質量元件931的長度的增大而降低。質量元件3201的長度在1.2 mm-2.4 mm的範圍內時，振動感測器300在第一方向上的諧振頻率隨質量元件3201的長度的增大而增大。質量元件3201的長度在1.4 mm-2.4 mm的範圍內時，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率隨質量元件3201的長度的增大而增大。在一些實施例中，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值，可以隨質量元件3201的長度而改變，也就是說，通過調整質量元件3201的尺寸（例如，長度、寬度），可以改變振動感測器300在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值（也被稱為相對橫向靈敏度）。在一些實施例中，振動感測器在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值可以為1-2.5。優選地，振動感測器在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值可以為1.5-2.5。進一步優選地，振動感測器在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值可以大於2。例如，圖13中，當質量元件3201的長度約為0.2 mm時，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率約為2200 Hz，振動感測器300在第一方向上的諧振頻率約為1000 Hz，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值約為2.2。進一步地，當質量元件3201的長度約為0.8 mm時，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率約為2000 Hz，振動感測器300在第一方向上的諧振頻率約為800 Hz，振動感測器300在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值約為2。

通過改變質量元件的尺寸（長度或寬度）時，振動感測器在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率的比值發生變化，這裡，質量元件的質量與彈性元件的剛性也會同時發生變化，從而對振動感測器在第二方向上的諧振頻率與第一方向上的諧振頻率產生影響。在一些實施例中，為了在目標頻率範圍內，保證振動感測器在第一方向上的靈敏度不發生較大變化的前提下，降低振動感測器在第二方向上的靈敏度，質量元件的尺寸（例如，長度或寬度）與彈性元件的尺寸的比值可以為0.2~0.9。優選地，質量元件的尺寸與彈性元件的尺寸的比值可以為0.3~0.7。進一步優選地，質量元件的尺寸與彈性元件的尺寸的比值可以為0.5-0.7。僅作為具體示例，例如，質量元件的尺寸（例如，長度或寬度）可以是彈性元件的尺寸的1/2。又例如，質量元件的尺寸（例如，長度或寬度）可以是彈性元件的尺寸的3/4。

圖14是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖14所示，振動感測器1400可以包括殼體結構1410、聲學換能器、振動單元1430。圖14中所示的振動感測器1400可以與圖9中所示的振動感測器900相同或相似。例如，振動感測器1400的殼體結構1410可以與振動感測器900的殼體結構910相同或相似。又例如，振動感測器1400的第一聲學腔體1440可以與振動感測器900的第一聲學腔體940相同或相似。再例如，振動感測器1400的基板結構1420可以與振動感測器900的基板結構920相同或相似。關於振動感測器1400的更多結構（例如，第二聲學腔體1450、通孔1421、質量元件1431等）可以參考圖9及其相關描述。

在一些實施例中，圖14中所示的振動感測器與圖9所示的振動感測器900的主要區別之處在於，振動感測器1400的第一彈性元件14321和第二彈性元件14322可以為柱狀結構，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322可以分別沿著質量元件1431的厚度方向延伸並與殼體結構1410或聲學換能器上表面的基板結構1420連接。在一些實施例中，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322可以在第一方向上相對於質量元件1431呈近似對稱分佈。在一些實施例中，第一彈性元件14321可以位於質量元件1431背離基板結構1420的一側，第一彈性元件14321的下表面可以和質量元件1431的上表面連接，第一彈性元件9321的上表面可以和殼體結構1410的內壁連接。在一些實施例中，第二彈性元件14322可以位於質量元件1431朝向基板結構1420的一側，第二彈性元件14322的上表面可以和質量元件1431的下表面連接，第二彈性元件14322的下表面可以和聲學換能器上表面的基板結構1420連接。需要說明的是，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322的柱狀結構可以為圓柱形、方柱形等規則和/或不規則結構，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322的形狀可以根據殼體結構1410的截面形狀進行適應性調整。

在一些實施例中，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322為柱狀結構時，質量元件1431的厚度可以為10 um~1000 um。在一些實施例中，質量元件1431的厚度可以為4 um~500 um。在一些實施例中，質量元件1431的厚度可以為600 um~1400 um。在一些實施例中，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322的厚度可以為10 um~1000 um。在一些實施例中，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322的厚度可以為4 um~500 um。在一些實施例中，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322的厚度可以為600 um~1400 um。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件（例如，第一彈性元件14321和第二彈性元件14322）的厚度與質量元件1431的厚度的差值可以為0 um~500 um。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件的厚度與質量元件1431的厚度的差值可以為20 um~400 um。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件的厚度與質量元件1431的厚度的差值可以為50 um~200 um。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件的厚度與質量元件1431的厚度的比值可以為0.01~100。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件的厚度與質量元件1431的厚度的比值可以為0.5~80。在一些實施例中，彈性元件1432中的每個彈性元件的厚度與質量元件1431的厚度的比值可以為1~40。在一些實施例中，在第一彈性元件14321的外側、第二彈性元件14322的外側、質量元件1431的外側與聲學腔體對應的殼體結構1410或聲學換能器之間可以具有間隙1460。如圖14所示，在一些實施例中，間隙1460可以位於質量元件1431的周側，當質量元件1431回應於殼體結構1410的振動而振動時，間隙1460可以防止質量元件1431振動時與殼體結構1410發生碰撞。在一些實施例中，間隙1460中可以包括填充物，關於填充物的更多描述可以參考圖9及其相關描述，在此不做贅述。

圖15是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖15所示，振動感測器1500可以包括殼體結構1510、聲學換能器、振動單元1530。圖15中所示的振動感測器1500可以與圖9中所示的振動感測器900相同或相似。例如，振動感測器1500的殼體結構1510可以與振動感測器900的殼體結構910相同或相似。又例如，振動感測器1500的第一聲學腔體1540可以與振動感測器900的第一聲學腔體940相同或相似。再例如，振動感測器1500的基板結構1520可以與振動感測器900的基板結構920相同或相似。關於振動感測器1500的更多結構（例如，第二聲學腔體1550、通孔1521、質量元件1531等）可以參考圖9及其相關描述。

在一些實施例中，與振動感測器900不同的是，振動感測器1500的第一彈性元件15321可以包括第一子彈性元件153211和第二子彈性元件153212。第一子彈性元件153211和聲學腔體對應的殼體結構1510通過第二子彈性元件153212連接，第一子彈性元件153211與質量元件1531的上表面連接。如圖15所示，質量元件1531的上表面與第一子彈性元件153211的下表面連接，第一子彈性元件153211的上表面與第二子彈性元件153212的下表面連接，第二子彈性元件153212的上表面與殼體結構1510的內壁連接。在一些實施例中，第一子彈性元件153211的周側與第二子彈性元件153212的周側可以重合或近似重合。在一些實施例中，振動感測器1500的第二彈性元件15322可以包括第三子彈性元件153221和第四子彈性元件153222。第三子彈性元件153221和聲學腔體對應的聲學換能器通過第四子彈性元件153222連接，第三子彈性元件153221與質量元件1531的下表面連接。如圖15所示，質量元件1531的下表面與第三子彈性元件153221的上表面連接，第三子彈性元件153221的下表面與第四子彈性元件153222的上表面連接，第四子彈性元件153222的下表面通過聲學換能器上表面的基板結構1520與聲學換能器連接。在一些實施例中，第三子彈性元件153221的周側與第四子彈性元件153222的周側可以重合或近似重合。

在一些實施例中，第一子彈性元件153211的周側與第二子彈性元件153212的周側（或者第三子彈性元件153221的周側與第四子彈性元件153222的周側）也可以不重合。例如，當第一子彈性元件153211為膜狀結構、第二子彈性元件153212為柱狀結構時，第一子彈性元件153211的周側可以與殼體結構1510的內壁連接，在第二子彈性元件153212的周側與殼體結構1510的內壁之間可以具有間隙。

在一些實施例中，第一子彈性元件153211與第三子彈性元件153221可以在第一方向上相對於質量元件1531呈近似對稱分佈。第一子彈性元件153211與第三子彈性元件153221的尺寸、形狀、材質、或厚度可以相同。在一些實施例中，第二子彈性元件153212和第四子彈性元件153222可以在第一方向上相對於質量元件1531呈近似對稱分佈。第二子彈性元件153212和第四子彈性元件153222的尺寸、形狀、材質、或厚度可以相同。在一些實施例中，第一子彈性元件153211與第二子彈性元件153212（或者第三子彈性元件153221和第四子彈性元件153222）的尺寸、形狀、材質、或厚度可以相同。例如，第一子彈性元件153211與第二子彈性元件153212的材質均為聚四氟乙烯材料。在一些實施例中，第一子彈性元件153211與第二子彈性元件153212（或者第三子彈性元件153221和第四子彈性元件153222）的尺寸、形狀、材質、或厚度可以不同。例如，第一子彈性元件153211為膜狀結構，第二子彈性元件153212為柱狀結構。

在一些實施例中，振動感測器1500還可以包括固定片1570。固定片1570可以沿質量元件1531的周側分佈，固定片1570位於第一子彈性元件153211與第三子彈性元件153221之間，且固定片1570的上表面和下表面可以分別與第一子彈性元件153211和第三子彈性元件153221連接。在一些實施例中，固定片1570可以是獨立的結構。例如，固定片1570可以是厚度與質量元件1531近似相同的柱狀結構，固定片1570的上表面可以與第一子彈性元件153211的下表面連接，固定片1570的下表面可以與第三子彈性元件153221的上表面連接。在一些實施例中，固定片1570也可以是與其他結構一體成型的結構。例如，固定片1570可以是與第一子彈性元件153211和/或第三子彈性元件153221一體成型的柱狀結構。在一些實施例中，固定片1570也可以為貫穿第一子彈性元件153211和/或第三子彈性元件153221的柱狀結構。例如，固定片1570可以貫穿第一子彈性元件153211與第二子彈性元件153212連接。在一些實施例中，固定片1570的結構除了柱狀結構，也可以是其他類型結構，例如，環狀結構等。在一些實施例中，固定片1570為環狀結構時，固定片1570均勻的分佈在質量元件1531的周側，固定片1570的上表面與第一子彈性元件153211的下表面連接，固定片1570的下表面與第三子彈性元件153221的上表面連接。

在一些實施例中，固定片1570的厚度與質量元件1531的厚度可以相同。在一些實施例中，固定片1570的厚度與質量元件1531的厚度可以不同。例如，固定片1570的厚度可以大於質量元件1531的厚度。在一些實施例中，固定片1570的材料可以為彈性材料，例如，泡沫、塑膠、橡膠、矽膠等。在一些實施例中，固定片1570的材料也可以為剛性材料，例如，金屬、金屬合金等。優選地，固定片1570的材料可以與質量元件1531的材料相同。在一些實施例中，固定片1570可以實現間隙1560的固定作用，固定片1570還可以作為附加質量元件，從而調節振動感測器的諧振頻率，進而調節（例如，降低）振動感測器在第二方向上的靈敏度與振動感測器在第一方向上的靈敏度的差值。

在一些實施例中，在固定片1570、質量元件1531、第一子彈性元件153211、第二子彈性元件153212之間可以具有間隙1560。在一些實施例中，在彈性元件1532的周側、固定片1570的周側、殼體結構1510的內壁、聲學換能器之間也可以具有間隙1560。在一些實施例中，當質量元件1531回應於殼體結構1510的振動而振動時，間隙1560可以防止質量元件1531振動時與殼體結構1510發生碰撞。在一些實施例中，間隙1560可以包括填充物，關於填充物的更多描述可以參考圖9及其相關描述，在此不做贅述。

圖16是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖16所示，振動感測器1600可以包括殼體結構1610、聲學換能器和振動單元1630。圖16中所示的振動感測器1600可以與圖9中所示的振動感測器900相同或相似。例如，振動感測器1600的殼體結構1610可以與振動感測器900的殼體結構910相同或相似。又例如，振動感測器1600的第一聲學腔體1640可以與振動感測器900的第一聲學腔體940相同或相似。再例如，振動感測器1600的基板結構1620可以與振動感測器900的基板結構920相同或相似。關於振動感測器1600的更多結構（例如，第二聲學腔體1650、通孔1621、聲學換能器等）可以參考圖9及其相關描述。

在一些實施例中，振動感測器1600與振動感測器900的不同之處在於振動單元的結構不同。振動感測器1600的振動單元1630可以包括至少一個彈性元件1632和兩個質量元件（例如，第一質量元件16311和第二質量元件16312）。在一些實施例中，質量元件1631可以包括第一質量元件16311和第二質量元件16312。第一質量元件16311和第二質量元件16312在第一方向上相對於至少一個彈性元件1632呈對稱設置。在一些實施例中，第一質量元件16311可以位於至少一個彈性元件1632背離基板結構1620的一側，第一質量元件16311的下表面與至少一個彈性元件1632的上表面連接。第二質量元件16312可以位於至少一個彈性元件1632朝向基板結構1620的一側，第二質量元件16312的上表面與至少一個彈性元件1632的下表面連接。在一些實施例中，第一質量元件16311和第二質量元件16312的尺寸、形狀、材質、或厚度可以相同。在一些實施例中，第一質量元件16311和第二質量元件16312在第一方向上相對於至少一個彈性元件1632呈對稱設置，可以使得質量元件1631的重心與至少一個彈性元件1632的形心近似重合，進而使得振動單元1630在回應與殼體結構1610的振動而產生振動時，可以降低質量元件1631在第二方向上的振動，從而降低振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器1600的方向選擇性。

在一些實施例中，第一質量元件16311和第二質量元件16312在第一方向上分佈在至少一個彈性元件1632的相反兩側，這裡的第一質量元件16311和第二質量元件16312可以近似視為一個整體的質量元件，該整體的質量元件的重心與至少一個彈性元件1632的形心近似重合，可以使得目標頻率範圍（例如，3000 Hz以下）內，振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度高於振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度。在一些實施例中，振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度與振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度的差值可以為-20 dB~-60 dB。在一些實施例中，振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度與振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度的差值可以為-25 dB~-50 dB。在一些實施例中，振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度與振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度的差值可以為-30 dB~-40 dB。

在一些實施例中，在振動感測器1600工作過程中，可以通過降低振動單元1630在第二方向上產生的振動，從而降低振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器1600的方向選擇性，降低雜訊信號對聲音信號的干擾。

在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心可以重合或者近似重合。在一些實施例中，振動單元1630回應於殼體結構1610的振動而產生振動時，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心重合或者近似重合，可以在振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度基本不變的前提下，降低質量元件1631在第二方向上的振動，從而降低振動單元1630對第二方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度，進而提高振動感測器1600的方向選擇性。在一些實施例中，可以通過調整彈性元件1632的厚度、彈性係數、質量元件1631的質量、尺寸等改變（例如，提高）振動單元1630對第一方向上殼體結構1610振動的回應靈敏度。

在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件1631的厚度的1/3。在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件1631的厚度的1/2。在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第一方向上的距離可以不大於質量元件1631的厚度的1/4。在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第二方向上的距離不大於質量元件1631的邊長或半徑的1/3。在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第二方向上的距離不大於質量元件1631的邊長或半徑的1/2。在一些實施例中，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第二方向上的距離不大於質量元件1631的邊長或半徑的1/4。例如，質量元件1631為正方體時，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第二方向上的距離不大於質量元件1631的邊長的1/3。又例如，質量元件1631為圓柱體時，至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心在第二方向上的距離不大於質量元件1631的上表面（或者下表面）的圓形半徑的1/3。

在一些實施例中，當至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心重合或者近似重合時，可以使得振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率向高頻偏移，而不改變振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率。在一些實施例中，當至少一個彈性元件1632的形心與質量元件1631的重心重合或者近似重合時，振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率可以保持基本不變，例如，振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率可以為人耳感知相對較強的頻率範圍（例如，20 Hz-2000 Hz、2000 Hz-3000 Hz等）內的頻率。振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率可以向高頻偏移而位於人耳感知相對較弱的頻率範圍（例如，5000 Hz-9000 Hz、1 kHz-14 kHz等）內的頻率。基於振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率向高頻偏移，振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率保持基本不變，可以使得振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率的比值大於或等於2。在一些實施例中，振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率的比值也可以大於或等於其他數值。例如，振動單元1630在第二方向上振動的諧振頻率與振動單元1630在第一方向上振動的諧振頻率的比值也可以大於或等於1.5。

圖17是根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。如圖17所示，振動感測器1700可以包括殼體結構1710、聲學換能器、振動單元1730。圖17中所示的振動感測器1700可以與圖16中所示的振動感測器1600相同或相似。例如，振動感測器1700的殼體結構1710可以與振動感測器1600的殼體結構1610相同或相似。又例如，振動感測器1700的第一聲學腔體1740可以與振動感測器1600的第一聲學腔體1640相同或相似。再例如，振動感測器1700的聲學換能器可以與振動感測器1600的聲學換能器相同或相似。關於振動感測器1700的更多結構（例如，第二聲學腔體1750、通孔1721、質量元件1731、第一質量元件17311、第二質量元件17312等）可以參考圖16及其相關描述。

與振動感測器1600不同的是，振動感測器1700的彈性元件1732還可以包括第二彈性元件17322和第三彈性元件17323。在一些實施例中，第一彈性元件17321可以分別通過第二彈性元件17322和第三彈性元件17323與殼體結構1710和/或聲學換能器連接。如圖17所示，第一彈性元件17321為膜狀結構，第二彈性元件17322和第三彈性元件17323為柱狀結構。第一彈性元件17321的上表面與第二彈性元件17322的下表面連接，第二彈性元件17322的上表面與殼體結構1710的內壁連接。第一彈性元件17321的下表面與第三彈性元件17323的上表面連接，第三彈性元件17323的下表面通過聲學換能器上表面的基板結構1720與聲學換能器連接。在一些實施例中，第一彈性元件17321、第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的周側可以重合或近似重合。在一些實施例中，第一彈性元件17321、第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的周側可以不重合。例如，第一彈性元件17321為膜狀結構，第二彈性元件17322和第三彈性元件17323為柱狀結構時，第一彈性元件17321的周側可以與殼體結構1710的內壁連接，而在第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的周側與殼體結構1710的內壁之間存在空隙。

在一些實施例中，第一彈性元件17321與第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的結構也可以相同。例如，第一彈性元件17321與第二彈性元件17322和第三彈性元件17323均為膜狀結構。在一些實施例中，第一彈性元件17321與第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的材質可以相同。在一些實施例中，第一彈性元件17321與第二彈性元件17322和第三彈性元件17323的材質可以不同。

在一些實施例中，在第一彈性元件17321的外側、第二彈性元件17322的外側、第三彈性元件17323的外側與聲學腔體對應的殼體結構1710或聲學換能器之間可以具有間隙1760。在一些實施例中，當質量元件1731回應於殼體結構1710的振動而振動時，間隙1760可以防止質量元件1731與殼體結構1710發生碰撞。在一些實施例中，間隙1760中可以包括填充物，關於填充物的具體描述可以參考圖9及其相關內容，在此不做贅述。

需要說明的是，本說明書實施例所示的振動感測器的振動單元（例如，圖8所示的振動單元830、圖9所示的振動單元930、圖14所示的振動單元1430等）的設置方向為橫向設置，在一些實施例中，振動單元的設置方向也可以為其他方向設置（例如，縱向設置或斜向設置），相應地，第一方向和第二方向隨質量元件（例如，圖8所示的質量元件831、圖9所示的質量元件931、圖14所示的質量元件1431等）的變化而改變。例如，振動感測器800的振動單元830（的質量元件831）縱向處置時，這裡可以近似視為圖8所示的振動單元830整體沿順時針（或逆時針）方向旋轉90°，相應地，第一方向和第二方向也隨振動單元830的旋轉而發生變化。振動單元縱向設置時的振動感測器的工作原理與振動單元橫向設置時的振動感測器的工作原理相似，在此不做贅述。

本說明書實施例可能帶來的有益效果包括但不限於：（1）通過在振動感測器中設置相對於質量元件在第一方向上呈近似對稱分佈的至少一個彈性元件，或者設置相對於彈性元件在第一方向上呈近似對稱分佈的至少一個質量元件，使得在質量元件的重心與至少一個彈性元件的形心之間的距離限定在特定範圍（例如，至少一個彈性元件的形心與質量元件的重心在第一方向上的距離不大於質量塊厚度的1/3）內，從而可以降低振動感測器在第二方向上的靈敏度，進而提高振動感測器的方向選擇性，增強振動感測器的抗雜訊干擾能力；（2）通過在振動感測器中設置相對於質量元件在第一方向上呈近似對稱分佈的至少一個彈性元件，使得質量元件受到至少一個彈性元件的作用力可以近似對稱，從而提高振動感測器的穩定性和可靠性，進而提高振動感測器的抗衝擊能力。需要說明的是，不同實施例可能產生的有益效果不同，在不同的實施例裡，可能產生的有益效果可以是以上任意一種或幾種的組合，也可以是其他任何可能獲得的有益效果。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

100:耳機 110:振動揚聲器 120:振動感測器 300:振動感測器 310:殼體結構 320:振動單元 330:振動單元 340:基板 360:第一聲學腔體 370:第二聲學腔體 400:振動感測器 410:殼體結構 420:振動單元 421:質量元件 422:彈性元件 430:進聲孔 440:基板結構 460:第一聲學腔體 470:第二聲學腔體 500:振動感測器 510:殼體結構 520:振動單元 521:質量元件 522:彈性元件 530:進聲孔 540:基板結構 560:第一聲學腔體 600:振動感測器 620:振動單元 621:質量元件 622:彈性元件 800:振動感測器 810:殼體結構 811:聲學換能器 820:聲學換能器 830:振動單元 831:質量元件 832:彈性元件 840:第一聲學腔體 850:第二聲學腔體 900:振動感測器 910:殼體結構 920:基板結構 921:通孔 930:振動單元 931:質量元件 932:彈性元件 940:第一聲學腔體 950:第二聲學腔體 960:間隙 1400:振動感測器 1410:殼體結構 1420:基板結構 1421:通孔 1430:振動單元 1431:質量元件 1432:彈性元件 1440:第一聲學腔體 1450:第二聲學腔體 1460:間隙 1500:振動感測器 1510:殼體結構 1520:基板結構 1530:振動單元 1531:質量元件 1532:彈性元件 1540:第一聲學腔體 1550:第二聲學腔體 1560:間隙 1570:固定片 1600:振動感測器 1610:殼體結構 1620:基板結構 1621:通孔 1630:振動單元 1631:質量元件 1632:彈性元件 1640:第一聲學腔體 1650:第二聲學腔體 1700:振動感測器 1710:殼體結構 1720:基板結構 1721:通孔 1730:振動單元 1731:質量元件 1732:彈性元件 1740:第一聲學腔體 1750:第二聲學腔體 1760:間隙 3201:質量元件 3202:彈性元件 4221:第一彈性元件 4222:第二彈性元件 8321:第一彈性元件 8322:第二彈性元件 9321:第一彈性元件 9322:第二彈性元件 14321:第一彈性元件 14322:第二彈性元件 15321:第一彈性元件 15322:第二彈性元件 16311:第一質量元件 16312:第二質量元件 17311:第一質量元件 17312:第二質量元件 17321:第一彈性元件 17322:第二彈性元件 17323:第三彈性元件 153211:第一子彈性元件 153212:第二子彈性元件 153221:第三子彈性元件 153222:第四子彈性元件

本說明書將以示例性實施例的方式進一步描述，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，相同的元件符號表示相同的結構，其中：

[圖1]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的應用場景圖；

[圖2]係根據圖1所示的振動感測器的振動信號的示意圖；

[圖3]係根據本說明書一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖4]係根據本說明書一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖5]係根據本說明書一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖6]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器在第一方向的振動模態圖；

[圖7]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器在第二方向的振動模態圖；

[圖8]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖9]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖10]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的頻率響應曲線圖；

[圖11]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的動態類比圖；

[圖12]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的動態類比圖；

[圖13]係根據本說明書的一些實施例所示的振動單元的諧振頻率圖；

[圖14]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖15]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖16]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖；

[圖17]係根據本說明書的一些實施例所示的振動感測器的結構示意圖。

800:振動感測器

810:殼體結構

811:聲學換能器

820:聲學換能器

830:振動單元

831:質量元件

832:彈性元件

840:第一聲學腔體

850:第二聲學腔體

8321:第一彈性元件

8322:第二彈性元件

Claims (10)

1. 一種振動感測器，所述振動感測器包括： 殼體結構和聲學換能器，所述聲學換能器與所述殼體結構實體連接，其中，至少部分所述殼體結構與所述聲學換能器形成聲學腔體； 振動單元，將所述聲學腔體分隔為包含第一聲學腔體的多個聲學腔體，所述第一聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通，所述振動單元包括至少一個彈性元件和質量元件，所述至少一個彈性元件和所述質量元件位於所述聲學腔體中，所述質量元件與所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述至少一個彈性元件連接； 所述殼體結構被配置為基於外部振動信號產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的所述振動使所述第一聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述第一聲學腔體的所述體積的改變產生電信號，其中， 所述至少一個彈性元件在第一方向上分佈在所述質量元件的相反兩側，使得目標頻率範圍內，所述振動單元在所述第一方向上對所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度高於所述振動單元在第二方向上對所述殼體結構的所述振動的所述回應靈敏度，所述第二方向垂直於所述第一方向。
2. 如請求項1之振動感測器，其中，所述振動單元在所述第二方向上振動的諧振頻率與所述振動單元在所述第一方向上振動的所述諧振頻率的比值大於或等於2，所述振動單元對所述第二方向上的所述殼體結構的所述振動的所述回應靈敏度與所述振動單元對所述第一方向上的所述殼體結構的所述振動的所述回應靈敏度的差值為-20 dB~-40 dB。
3. 如請求項1之振動感測器，其中，所述第一方向為所述質量元件的厚度方向，所述至少一個彈性元件的形心與所述質量元件的重心在所述第一方向上的距離不大於所述質量塊厚度的1/3，所述至少一個彈性元件的形心與所述質量元件的重心在所述第二方向上的距離不大於所述質量塊的邊長或半徑的1/3。
4. 如請求項1之振動感測器，其中，所述至少一個彈性元件包括第一彈性元件和第二彈性元件，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器連接； 所述第一彈性元件和所述第二彈性元件在所述第一方向上相對於所述質量元件呈近似對稱分佈，其中，所述第一方向為所述質量元件的厚度方向，所述質量元件的上表面與所述第一彈性元件連接，所述質量元件的下表面與所述第二彈性元件連接。
5. 如請求項4之振動感測器，其中，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件為膜狀結構，所述質量元件的所述上表面或所述下表面的尺寸小於所述第一彈性元件和所述第二彈性元件的尺寸。
6. 如請求項5之振動感測器，其中，在所述第一彈性元件、所述第二彈性元件、所述質量元件與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器之間具有間隙，所述間隙中具有用於調節所述振動感測器的品質因數的填充物。
7. 如請求項4之振動感測器，其中，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件為柱狀結構，所述第一彈性元件和所述第二彈性元件分別沿著所述質量元件的厚度方向延伸並與所述殼體結構連接。
8. 如請求項7之振動感測器，其中，在所述第一彈性元件的外側、所述第二彈性元件的外側、所述質量元件的外側與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器之間具有間隙，所述間隙中具有用於調節所述振動感測器的品質因數的填充物。
9. 如請求項4之振動感測器，其中，所述第一彈性元件包括第一子彈性元件和第二子彈性元件，所述第一子彈性元件與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述第二子彈性元件連接，所述第一子彈性元件與所述質量元件的上表面連接； 所述第二彈性元件包括第三子彈性元件和第四子彈性元件，所述第三子彈性元件與所述聲學腔體對應的所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述第四子彈性元件連接，所述第三子彈性元件與所述質量元件的下表面連接。
10. 一種振動感測器，所述振動感測器包括： 殼體結構和聲學換能器，所述聲學換能器與所述殼體結構實體連接，其中，至少部分所述殼體結構與所述聲學換能器形成聲學腔體； 振動單元，將所述聲學腔體分隔為包含第一聲學腔體的多個聲學腔體，所述第一聲學腔體與所述聲學換能器聲學連通，所述振動單元包括至少一個彈性元件和質量元件，所述至少一個彈性元件和所述質量元件位於所述聲學腔體中，所述質量元件與所述殼體結構或所述聲學換能器通過所述至少一個彈性元件連接； 所述殼體結構被配置為基於外部振動信號產生振動，所述振動單元回應於所述殼體結構的所述振動使所述第一聲學腔體的體積改變，所述聲學換能器基於所述第一聲學腔體的所述體積的改變產生電信號； 其中，所述至少一個質量元件在第一方向上分佈在所述彈性元件的相反兩側，使得目標頻率範圍內，所述振動單元對所述第一方向上的所述殼體結構的所述振動的回應靈敏度高於所述振動單元對第二方向上的所述殼體結構的所述振動的所述回應靈敏度，所述第二方向垂直於所述第一方向。

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