WO2023015485A1 - 一种传声器 - Google Patents

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黄雨佳
袁永帅
邓文俊
齐心
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Abstract

本申请公开了一种传声器，包括：壳体结构和振动拾取部，所述振动拾取部响应于所述壳体结构的振动而产生振动；振动传递部，被配置为传递所述振动拾取部产生的振动；以及声电转换元件，被配置为接收所述振动传递部传递的振动而产生电信号；其中，所述振动拾取部的至少部分结构与所述振动传递部之间限制形成真空腔体，所述声电转换元件位于所述真空腔体中。

Description

一种传声器 技术领域
本申请涉及传声装置技术领域，特别涉及一种传声器。
背景技术
传声器是一种将声音信号转换为电信号的换能器。以气导麦克风为例，外部声音信号通过壳体结构上的孔部进入气导麦克风的声学腔体并传递至声电转换元件，声电转换元件基于该声音信号产生振动并将振动信号转换为电信号输出。传声器的声学腔体内部具有一定气压的气体(例如，空气)，会使得声音信号经传声器的声学腔体传递至声电转换元件的过程中产生较大的噪声，降低传声器输出的声音质量。另一方面，传声器的声电转换元件在接收到声音信号产生振动的过程中，声电转换元件会与声学腔体中的气体进行摩擦，增大传声器的声学腔体的空气阻尼，从而降低传声器的Q值。
因此，希望提供一种具有低底噪、高Q值的传声器。
发明内容
本申请实施例提供一种传声器，该传声器包括：壳体结构和振动拾取部，所述振动拾取部响应于所述壳体结构的振动而产生振动；振动传递部，被配置为传递所述振动拾取部产生的振动；以及声电转换元件，被配置为接收所述振动传递部传递的振动而产生电信号；其中，所述振动拾取部的至少部分结构与所述振动传递部之间限制形成真空腔体，所述声电转换元件位于所述真空腔体中。
在一些实施例中，所述真空腔体内部的真空度小于100Pa。
在一些实施例中，所述真空腔体内部的真空度为10 -6Pa-100Pa。
在一些实施例中，所述振动拾取部与所述壳体结构限制形成至少一个声学腔体，所述至少一个声学腔体包括第一声学腔体；所述壳体结构包括至少一个孔部，所述至少一个孔部位于所述第一声学腔体对应的所述壳体结构的侧壁处，所述至少一个孔部将所述第一声学腔体与外部连通；其中，所述振动拾取部响应于通过所述至少一个孔部处传递的所述外部声音信号而产生振动，所述声电转换元件分别接收所述振动拾取部的振动而产生电信号。
在一些实施例中，所述振动拾取部包括由上至下依次设置的第一振动拾取部和第二振动拾取部，所述第一振动拾取部与所述第二振动拾取部之间设有呈管状结构的振动传递部；所述振动传递部、所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部之间限制形成所述真空腔体，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部通过其周侧与所述壳体结构连接；其中，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的至少部分结构响应于所述外部声音信号产生振动。
在一些实施例中，所述第一振动拾取部或所述第二振动拾取部包括弹性部和固定部，所述第一振动拾取部的固定部和所述第二振动拾取部的固定部和所述振动传递部之间限制形成所述真空腔体，所述弹性部连接于所述固定部和所述壳体结构的内壁之间；其中，所述弹性部响应于所述外部声音信号产生振动。
在一些实施例中，所述固定部的刚度大于所述弹性部的刚度。
在一些实施例中，所述固定部的杨氏模量大于50Gpa。
在一些实施例中，所述传声器还包括加固件，所述加固件位于所述真空腔体对应的第一振动拾取部和第二振动拾取部的上表面或下表面。
在一些实施例中，所述振动拾取部包括第一振动拾取部、第二振动拾取部和第三振动拾取部，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部呈上下相对设置，所述第一振动拾取部与所述第二振动拾取部之间设有呈管状结构的振动传递部，所述振动传递部、所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部之间限制形成所述真空腔体；所述第三振动拾取部连接于所述振动传递部和所述壳体结构的内壁之间；其中，所述第三振动拾取部响应于所述外部声音信号产生振动。
在一些实施例中，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的刚度大于所述第三振动拾取部的刚度。
在一些实施例中，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的杨氏模量大于50Gpa。
在一些实施例中，所述声电转换元件包括一个悬臂梁结构，所述悬臂梁结构的一端与所述 声所述振动传递部的内壁连接，所述悬臂梁结构的另一端悬空设置于所述真空腔体中；其中，所述悬臂梁结构基于所述振动信号发生形变，以将所述振动信号转化为电信号。
在一些实施例中，所述悬臂梁结构包括第一电极层、压电层、第二电极层、弹性层、基底层，所述第一电极层、所述压电层和所述第二电极层由上至下依次设置，所述弹性层位于所述第一电极层的上表面或所述第二电极层的下表面，所述基底层位于所述弹性层的上表面或下表面。
在一些实施例中，所述悬臂梁结构包括至少一个弹性层、电极层和压电层；所述至少一个弹性层位于所述电极层的表面；所述电极层包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极弯折成第一梳齿状结构，所述第二电极弯折成第二梳齿状结构，所述第一梳齿状结构与所述第二梳齿状结构相配合形成所述电极层，所述电极层位于所述压电层的上表面或下表面；所述第一梳齿状结构和所述第二梳齿状结构沿所述悬臂梁结构的长度方向延伸。
在一些实施例中，所述声电转换元件包括第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构，所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构相对设置，且所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构具有第一间距；其中，所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构的第一间距基于所述振动信号发生变化，以将所述振动信号转换为电信号。
在一些实施例中，所述声电转换元件对应的所述第一悬臂梁结构和所述第二悬臂梁结构的一端与所述振动传递部周侧的内壁连接，所述第一悬臂梁结构和所述第二悬臂梁结构的另一端悬空设置于所述真空腔体中。
在一些实施例中，所述第一悬臂梁结构的刚度与所述第二悬臂梁结构的刚度不同。
在一些实施例中，所述传声器包括至少一个膜结构，所述至少一个膜结构位于所述声电转换元件的上表面和/或下表面。
在一些实施例中，所述至少一个膜结构全部或局部覆盖所述声电转换元件的上表面和/或下表面。
在一些实施例中，所述传声器包括至少一个支撑结构，所述至少一个支撑结构的一端与所述振动拾取部的第一振动拾取部连接，所述支撑结构的另一端与所述振动拾取部的第二振动拾取部连接，所述至少两个声电转换元件中的自由端与所述支撑结构具有第二间距。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的另一种传声器的结构示意图；
图3是根据本申请一些实施例所示的声电转换元件的弹簧-质量-阻尼系统的示意图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的弹簧-质量-阻尼系统的位移共振曲线的示例性归一化的示意图；
图5是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图6是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图7是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图8A是图5中传声器沿A-A方向的截面示意图；
图8B是图5传声器沿垂直于A-A方向的截面示意图；
图9A是根据本申请一些实施例所示的悬臂梁结构分布示意图；
图9B是根据本申请一些实施例所示的悬臂梁结构分布示意图；
图10是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图11是根据本申请一些实施例所示的传声器的频响曲线示意图；
图12是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图13是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图14是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图15是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图16是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图17是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图18A是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图；
图18B是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图；
图19A是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图；
图19B是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图；
图20是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图21是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图；
图22是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本说明书描述了一种传声器。传声器是一种将声音信号转换成电信号的换能器。在一些实施例中，传声器可以是动圈式传声器、带式传声器、电容式传声器、压电式传声器、驻极体式传声器、电磁式传声器、碳粒式传声器等，或其任意组合。在一些实施例中，以声音采集的方式进行区分，传声器可以包括骨传导传声器和气传导传声器。本说明书实施例描述的传声器可以包括壳体结构、振动拾取部、振动传递部和声电转换元件。其中，壳体结构可以被配置为承载振动拾取部、振动传递部和声电转换元件。在一些实施例中，壳体结构可以为内部中空的结构体，壳体结构可以独立形成声学腔体，振动拾取部、振动传递部和声电转换元件可以位于壳体结构的声学腔体内。在一些实施例中，振动拾取部可以与壳体结构的侧壁连接，振动拾取部可以响应于传递到壳体结构的外部声音信号而产生振动。在一些实施例中，振动传递部可以与振动拾取部连接，振动传递部可以接收振动拾取部的振动，并将振动信号传递至声电转换元件，声电转换元件将振动信号转换为电信号。在一些实施例中，振动传递部与振动拾取部的至少部分结构(例如，固定部)之间可以限制形成真空腔体，声电转换元件位于真空腔体中。本说明书实施例提供的传声器中声电转换元件位于振动拾取部和振动传递部形成的真空腔体中，外部声音信号通过孔部进入壳体结构的声学腔体中，使声学腔体中的空气产生振动，振动拾取部和振动传递部将振动传递至处于真空腔体中的声电转换元件，避免了声电转换元件与声学腔体的空气相接触，进而解决了声电转换元件在声电转换工作过程中声学腔体的空气振动带来的影响，也就是说解决了传声器底噪较大的问题。另一方面，声电转换元件位于真空腔体中，可以避免声电转换元件在振动的过程中与气体进行摩擦，从而减小传声器的真空腔体内部的空气阻尼，提高传声器的Q值。
图1是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图1所示，传声器100可以包括壳体结构110、声电转换元件120和处理器130。传声器100可以基于外部信号，例如，声音信号(如声波)、机械振动信号等，产生形变和/或位移。所述形变和/或位移可以通过传声器100的声电转换元件120进一步转换为电信号。在一些实施例中，传声器100可以是气传导麦克风或骨传导麦克风等。气传导麦克风是指声波通过空气传导的麦克风。骨传导麦克风是指声波以机械振动的方式在固体(例如，骨骼)中传导的麦克风。
壳体结构110可以为内部中空的结构体，壳体结构110可以独立形成声学腔体140，声电转换元件120和处理器130位于声学腔体140内。在一些实施例中，壳体结构110的材质可以包括但不限于金属、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)等中的一种或多种。在一些实施例中，壳体结构110的侧壁上可以开设有一个或多个孔部111，一个或多个孔部111可以将外部声音信号导入声学腔体140。在一些实施例中，外部声音信号可以从孔部111进入传声器100的声学腔体140，并引起声学腔体140内的空气产生振动，声电转换元件120可以接收该振动信号并将振动信号转换为电信号输出。
声电转换元件120用于将外部信号转换为目标信号。在一些实施例中，声电转换元件120可以为叠层结构。在一些实施例中，叠层结构的至少部分结构与壳体结构通过物理方式进行连接。本申请所述的“连接”可以理解为同一结构上不同部位之间的连接，或者在分别制备不同部件或结构后，将各独立部件或结构通过焊接、铆接、卡接、螺栓连接、胶黏剂粘合等方式固定连接，或者在制备过程中，通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)的方式将第一部件或结构沉积在第二部件或结构上。在一些实施例中，叠层结构的至少部分结构可以固定于壳体结构的侧壁。例如，叠层结构可以为悬臂梁，该悬臂梁可以为板状结构体，悬臂梁的一端与壳体结构的腔体所在的侧壁连接，悬臂梁的另一端不与基体结构连接或接触，使得悬臂梁的另一端悬空设置于壳体结构的腔体。又例如，传声器可以包括振膜层(也称为振动拾取部)，振动拾取部与壳体结构固定连接，叠层结构设置于振动拾取部结构的上表面或下表面。需要知道的是，本申请中所说的“位于腔体”或“悬空设置于腔体”可以表示悬空设置于腔体的内部、下部或者上方。在一些实施例中，声电转换元件120也可以通过其他部件(例如，振动拾取部、振动传递部)与壳体结构110连接。
在一些实施例中，叠层结构可以包括振动单元和声学换能单元。振动单元是指叠层结构中受到外力容易发生形变的部分，振动单元可以用于将外力导致的形变传递至声学换能单元。声学换能单元是指叠层结构中将振动单元的形变转换为电信号的部分。具体地，外部声音信号通过进声孔111进入声学腔体140，使得声学腔体140内的空气产生振动，振动单元响应于声学腔体140内部空气的振动发生形变；声学换能单元基于振动单元的的形变产生电信号。需要知道的是，这里对振动单元和声学换能单元的描述只是出于方便介绍叠层结构工作原理的目的，并不限制叠层结构的实际组成和结构。事实上，振动单元可以不是必须的，其功能完全可以由声学换能单元实现。例如，对声学换能单元的结构做一定改变后可以由声学换能单元直接响应于基体结构的振动而产生电信号。
在一些实施例中，振动单元和声学换能单元重叠形成叠层结构。声学换能单元可以位于振动单元的上层，声学换能单元也可以位于振动单元的下层。
在一些实施例中，声学换能单元可以包括至少两个电极层(例如，第一电极层和第二电极层)和压电层，压电层可以位于第一电极层和第二电极层之间。压电层是指受到外力作用时可以在其两端面产生电压的结构。在一些实施例中，压电层可以在振动单元的形变应力作用下产生电压，第一电极层和第二电极层可以将该电压(电信号)进行采集。
处理器130可以从声电转换元件120获取电信号并进行信号处理。在一些实施例中，处理器130可以通过导线150(例如金线、铜线、铝线等)与声电转换元件120直接连接。在一些实施例中，所述信号处理可以包括调频处理、调幅处理、滤波处理、降噪处理等。在一些实施例中，处理器130可以包括但不限于微控制器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理器(CPU)、物理运算处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级精简指令集计算机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)等，或其他类型的处理电路或处理器。
在一些实施例中，传声器100作为气传导传声器(例如，气传导麦克风)时，声学腔体140通过孔部111可以与传声器100外部声学连通，使得声学腔体140中具有一定气压的气体(例如，空气)。声学腔体140内部的气体会使得声音信号从孔部111经声学腔体140传递至声电转换元件120的过程中，声学腔体140内部的空气产生振动，该振动作用于声电转换元件120产生振动的同时，会给传声器100带来较大的底噪。另一方面，声电转换元件120在接收到声音信号产生振动的过程中，声电转换元件120会与声学腔体140内部的气体进行摩擦，增大声学腔体140内的空气阻尼，从而减低传声器100的Q值。为了解决上述问题，本申请说明书的实施例中提供一种传声器，关于传声器的具体内容可以参见以下内容。
图2是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图2所示，传声器200可以 包括壳体结构210、声电转换元件220和处理器230。图2所示的传声器200可以与图1所示的传声器100相同或相似。例如，传声器200的壳体结构210与传声器100的壳体结构110相同或相似。又例如，传声器200的声电转换元件220与传声器100的声电转换元件120相同或相似。关于传声器200的更多结构(例如，处理器230、导线270等)可以参考图1及其相关描述。
在一些实施例中，传声器200与传声器100的区别之处在于，传声器200还可以包括振动拾取部260。振动拾取部260位于壳体结构210的声学腔体内，振动拾取部260的周侧可以与壳体结构210的侧壁连接，从而将所述声学腔体分隔为第一声学腔体240和第二声学腔体250。在一些实施例中，传声器200可以包括一个或多个孔部211，孔部211可以位于第一声学腔体240对应的壳体结构210的侧壁处，孔部211可以将第一声学腔体240与传声器200外部连通。外部的声音信号可以通过孔部211进入第一声学腔体240，并引起第一声学腔体240内的空气产生振动。振动拾取部260可以拾取第一声学腔体240内的空气振动并将振动信号传递至声电转换元件220。声电转换元件220接收振动拾取部260的振动信号并将振动信号转换成电信号。
在一些实施例中，振动拾取部260的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。在一些实施例中，振动拾取部260的结构可以是板状结构、柱状结构等。
在一些实施例中，声电转换元件220和处理器230可以位于第二声学腔体250内。其中，第二声学腔体250为真空腔体。在一些实施例中，声电转换元件220位于第二声学腔体250中，避免了声电转换元件220与第二声学腔体250中的空气相接触，进而解决了声电转换元件220在声电转换过程中第二声学腔体250内部空气振动带来的影响，也就是说解决了传声器200底噪较大的问题。另一方面，声电转换元件220位于第二声学腔体250中，可以避免声电转换元件220在振动的过程中与第二声学腔体250内部的空气进行摩擦，从而降低第二声学腔体250内部的空气阻尼，提高传声器200的Q值。在一些实施例中，第二声学腔体250内部的真空度可以小于100Pa。在一些实施例中，第二声学腔体250内部的真空度可以为10 -6Pa-100Pa。在一些实施例中，第二声学腔体250内部的真空度可以为10 -7Pa-100Pa。
为了便于理解声电转换元件，在一些实施例中，传声器的声电转换元件可以近似等效于弹簧-质量-阻尼系统。当传声器工作时，弹簧-质量-阻尼系统可能会在激励源(例如，振动拾取部的振动)的作用下发生振动。图3是根据本申请的一些实施例所示的声电转换元件的弹簧-质量-阻尼系统的示意图。如图3所示，弹簧-质量-阻尼系统可以根据微分方程(1)进行移动：
Figure PCTCN2021112056-appb-000001
其中M表示弹簧-质量-阻尼系统的质量、x表示弹簧-质量-阻尼系统的位移、R表示弹簧-质量-阻尼系统的阻尼、K表示弹簧-质量-阻尼的弹性系数、F表示驱动力的振幅、ω表示外力的圆形频率。
可以求解微分方程(1)以获得稳态(2)下的位移：
x＝x acos(ωt-θ)，  (2)
其中，x表示传声器工作时弹簧-质量-阻尼系统的变形等于输出电信号的值、
Figure PCTCN2021112056-appb-000002
Figure PCTCN2021112056-appb-000003
中x a表示输出位移、Z表示机械阻抗、θ表示振荡相位。
位移振幅之比A的归一化可描述为方程式(3)：
Figure PCTCN2021112056-appb-000004
其中，
Figure PCTCN2021112056-appb-000005
中x a0表示稳态下的位移幅度(或当ω＝0时的位移幅度)、
Figure PCTCN2021112056-appb-000006
中
Figure PCTCN2021112056-appb-000007
表示外力频率与固有频率之比、ω 0＝K/M中ω 0表示振动的圆周频率、
Figure PCTCN2021112056-appb-000008
中Q m表示机械品质因数。
图4是根据本申请的一些实施例所示的弹簧-质量-阻尼系统的位移共振曲线的示例性归一化的示意图。横轴可以表示弹簧-质量-阻尼系统的实际振动频率与其固有频率的比值，纵轴可以表 示弹簧-质量-阻尼系统归一化位移。可以理解的是，图4中的各个曲线可以分别表示具有不同参数的弹簧-质量-阻尼系统的位移共振曲线。在一些实施例中，传声器可以通过声电转换元件和壳体结构之间的相对位移来产生电信号。例如，驻极体传声器可以根据变形的振膜与基板之间的距离的变化来产生电信号。作为另一示例，悬臂梁骨传导传声器可以根据由变形的悬臂梁结构引起的逆压电效应来产生电信号。在一些实施例中，悬臂梁结构变形的位移越大，传声器输出的电信号就越大。如图4所示，当弹簧-质量-阻尼系统的实际振动频率与其固有频率相同或近似相同时(即弹簧-质量-阻尼系统的实际振动频率与其固有频率的比值ω/ω 0等于或近似等于1时)，弹簧-质量-阻尼系统的归一化位移越大，并且位移共振曲线中谐振峰的3dB带宽(这里可以理解为谐振频率范围)越窄。结合上述方程式(3)可知，弹簧-质量-阻尼系统的归一化位移越大，传声器的Q值越大。
图5是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图5所示，传声器500可以包括壳体结构510、声电转换元件520、振动拾取部522和振动传递部523。其中，壳体结构510可以被配置为承载振动拾取部522、振动传递部523和声电转换元件520。在一些实施例中，壳体结构510可以是长方体、圆柱体、圆台等规则结构体或其他不规则结构体。在一些实施例中，壳体结构510为内部中空的结构体，壳体结构510可以独立形成声学腔体，振动拾取部522、振动传递部523和声电转换元件520可以位于该声学腔体内。在一些实施例中，壳体结构510的材质可以包括但不限于金属、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)等中的一种或多种。在一些实施例中，振动拾取部522的周侧可以与壳体结构510的侧壁连接，从而将壳体结构510形成的声学腔体分隔形成多个腔体，包括第一声学腔体530和第二声学腔体540。
在一些实施例中，壳体结构510与第一声学腔体530对应的侧壁上可以开设有一个或多个孔部511，一个或多个孔部511可以位于第一声学腔体530处并将外部声音信号导入第一声学腔体530。在一些实施例中，外部声音信号可以从孔部511进入传声器500的第一声学腔体530并引起第一声学腔体530内的空气产生振动。振动拾取部522可以拾取空气振动信号并将振动信号传递至声电转换元件520，声电转换元件520接收该振动信号并将振动信号转换为电信号输出。
在一些实施例中，振动拾取部522可以包括由上至下依次设置的第一振动拾取部5221和第二振动拾取部5222。第一振动拾取部5221和第二振动拾取部5222可以通过其周侧与壳体结构510连接，第一振动拾取部5221和第二振动拾取部5222的至少部分结构可以响应于通过孔部511进入传声器500的声音信号产生振动。在一些实施例中，振动拾取部522的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。在一些实施例中，振动拾取部522的结构可以是板状结构、柱状结构等。
在一些实施例中，振动拾取部522可以包括弹性部和固定部。仅作为示例，图6是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图6所示，第一振动拾取部5221可以包括第一弹性部52211和第一固定部52212。第一弹性部52211的一端与壳体结构510的侧壁连接，第一弹性部52211的另一端与第一固定部52212连接，使得第一弹性部52211连接于第一固定部52212和壳体结构510的内壁之间。第二振动拾取部5222可以包括第二弹性部52221和第二固定部52222。第二弹性部52221的一端与壳体结构510的侧壁连接，第二弹性部52221的另一端与第二固定部52222连接，使得第二弹性部52221连接于第二固定部52222与壳体结构510的内壁之间。
在一些实施例中，振动传递部523可以位于第一振动拾取部5221和第二振动拾取部5222之间。振动传递部523的上表面与第一振动拾取部5221的下表面连接，振动传递部523的下表面与第二振动拾取部5222的上表面连接。具体地，振动传递部523、第一振动拾取部5221的第一固定部52212、第二振动拾取部5222的第二固定部52222之间可以限制形成真空腔体550，声电转换元件520可以位于真空腔体550内。具体地，声电转换元件520的一端可以与振动传递部523的内壁连接，声电转换元件520的另一端可以悬空设置于真空腔体550中。在一些实施例中，振动拾取部522(例如，第一振动拾取部5221的第一弹性部52211、第二振动拾取部5222的第二弹性部52221)拾取的振动可以通过振动传递部523传递至声电转换元件520。在一些实施例中，振动传递部523的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，振动传递部523的材料与振动拾取部522的材料可以相同或不同。在一些实施例中，振 动传递部523与振动拾取部522可以是一体成型的结构。在一些实施例中，振动传递部523与振动拾取部522也可以是相对独立的结构。在一些实施例中，振动传递部523可以是管状结构、环形结构、四边形、五边形等规则和/或不规则多边形结构。
声电转换元件520设置于真空腔体550中，可以避免声电转换元件520与真空腔体550内的空气相接触，解决了声电转换元件520在振动过程中真空腔体550内部空气振动带来的影响，进而解决了传声器500底噪较大的问题。另一方面，声电转换元件520位于真空腔体550中，可以避免声电转换元件520与真空腔体550内部的空气进行摩擦，从而降低真空腔体550内部的空气阻尼，提高传声器500的Q值。为了提高传声器500的输出效果，在一些实施例中，真空腔体550内部的真空度可以小于100Pa。在一些实施例中，真空腔体550内部的真空度可以为10 -6Pa-100Pa。在一些实施例中，真空腔体550内部的真空度可以为10 -7Pa-100Pa。
在一些实施例中，第一固定部52212、第二固定部52222的材料可以与第一弹性部52211、第二弹性部52221的材料不同。例如，在一些实施例中，振动拾取部522的固定部的刚度可以大于弹性部的刚度，即第一固定部52212的刚度可以大于第一弹性部52211的刚度和/或第二固定部52222的刚度可以大于第二弹性部52221的刚度。第一弹性部52211和/或第二弹性部52221可以响应于外部声音信号产生振动，并将振动信号传递至声电转换元件520。第一固定部52212和第二固定部52222具有较大的刚度，以保证第一固定部52212、第二固定部52222和振动传递部523之间限制形成的真空腔体550可以不受外部气压的影响。在一些实施例中，为保证真空腔体550可以不受外部气压的影响，振动拾取部522的固定部(例如，第一固定部52212、第二固定部52222)的杨氏模量可以大于60GPa。在一些实施例中，振动拾取部522的固定部(例如，第一固定部52212、第二固定部52222)的杨氏模量可以大于50GPa。在一些实施例中，振动拾取部522的固定部(例如，第一固定部52212、第二固定部52222)的杨氏模量可以大于40GPa。
在一些实施例中，为保证真空腔体可以不受外部气压的影响，传声器还可以包括加固件，加固件可以位于真空腔体对应的振动拾取部的上表面或下表面，从而提高真空腔体对应的部分振动拾取部的刚度。仅作为示例，图7是根据本申请一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图7所示，传声器500还可以包括加固件560。加固件560可以位于真空腔体550对应的振动拾取部522的上表面或下表面。具体地，加固件560可以分别位于第一振动拾取部5221的下表面、第二振动拾取部5222的上表面，加固件560的周侧与振动传递部523的内壁连接。在一些实施例中，加固件560的结构可以是板状结构、柱状结构等，加固件560的结构可以根据振动传递部523的形状和结构进行适应性调整。需要注意的是，加固件560的位置不限于图7所示的真空腔体550的内部，还可以位于其他位置。例如，加固件560还可以位于真空腔体550的外部。具体地，加固件560可以位于第一振动拾取部5221的上表面、第二振动拾取部5222的下表面。又例如，加固件560还可以同时位于真空腔体550的内部和外部。具体地，加固件560可以位于第一振动拾取部5221的上表面、第二振动拾取部5222的上表面，或者加固件560可以位于第一振动拾取部5221的上表面、第二振动拾取部5222的下表面，或者加固件560可以位于第一振动拾取部5221的下表面、第二振动拾取部5222的下表面，或者加固件560可以位于第一振动拾取部5221的下表面、第二振动拾取部5222的上表面，又或者加固件560可以位于第一振动拾取部5221的上表面和下表面、第二振动拾取部5222的上表面和下表面。关于加固件560的位置不限于上述的描述，能够起到保证真空腔体不受外部气压的影响的作用均在本说明书的保护范围内。
在一些实施例中，为保证真空腔体550可以不受外部气压的影响，加固件560的刚度大于振动拾取部522的刚度。在一些实施例中，加固件560的杨氏模量可以大于60GPa。在一些实施例中，加固件560的杨氏模量可以大于50GPa。在一些实施例中，加固件560的杨氏模量可以大于40GPa。在一些实施例中，加固件560的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。
真空腔体550的内部气压远低于真空腔体550的外部气压，通过在真空腔体550对应的第一振动拾取部5221和/或第二振动拾取部5222处设置加固件560，可以保证真空腔体550不受外部气压影响。这里也可以理解为，通过设置加固件560可以提高真空腔体550对应的第一振动拾取部5221和第二振动拾取部5222的刚度，以避免真空腔体550对应的振动拾取部522在外部气压和真 空腔体550内部的气压差作用下产生变形，从而保证传声器500工作时真空腔体550的体积基本保持恒定，进而保证真空腔体550内部的声电转换元件520正常工作。需要说明的是，传声器500的各部件(例如，第一振动拾取部5221、第二振动拾取部5222、振动传递部523、声电转换元件520)在生产过程中需要封装设备提供所需的真空度，以使得真空腔体550内部的真空度在所需范围内。
需要注意的是，在可替代实施例中，振动拾取部522可以只包括第一振动拾取部5221，第一振动拾取部5221通过其周侧与壳体结构510连接，声电转换元件520可以与第一振动拾取部5221直接连接或间接连接。例如，声电转换元件520可以位于第一振动拾取部5221的上表面或下表面。又例如，声电转换元件520可以通过其他结构(例如，振动传递部523)与第一振动拾取部5221实现连接。第一振动拾取部5221可以响应于通过孔部511进入传声器500的声音信号产生振动，声电转换元件520可以将第一振动拾取部5221或振动传递部523的振动转换为电信号。
在一些实施例中，声电转换元件520可以包括一个或多个声电转换元件。在一些实施例中，多个声电转换元件520可以间隔分布于振动传递部523的内壁。需要注意的是，这里的间隔分布可以是指水平方向(垂直于图5中所示的A-A方向)或竖直方向(图5中所示的A-A方向)。例如，振动传递部523为环形管状结构时，在竖直方向上，多个声电转换元件520可以由上至下依次间隔分布。图8A是图5中传声器沿A-A方向的截面示意图。如图8A所示，多个声电转换元件520可以依次间隔分布振动传递部523的内壁上，并且在水平方向上，呈间隔分布的多个声电转换元件520在同一平面上或近似平行。图8B是图5传声器沿垂直于A-A方向的截面示意图。如图8B所示，在水平方向上，每个声电转换元件520中与振动传递部530的固定端可以间隔分布于振动传递部523的环形内壁上，声电转换元件520的固定端与振动传递部523可以近似垂直，声电转换元件520的另一端(也被称为自由端)向振动传递部523的中心方向延伸并悬空于真空腔体550中，使得声电转换元件520在水平方向上呈环形分布。在一些实施例中，振动传递部523为多边形管状结构(例如，三角形、五边形、六边形等)时，在水平方向上，多个声电转换元件520固定端也可以沿振动传递部523的各侧壁间隔分布。图9A是根据本申请一些实施例所示的声电转换元件在水平方向的分布示意图。如图9A所示，振动传递部523为四边形结构，多个声电转换元件520可以交替分布在振动传递部523的四个侧壁上。图9B是根据本申请一些实施例所示的声电转换元件分布示意图。如图9B所示，振动传递部523为六边形结构，多个声电转换元件520可以交替分布在振动传递部523的六个侧壁上。在一些实施例中，多个声电转换元件520间隔分布在振动传递部523的内壁处可以提高真空腔体550空间的利用率，从而降低传声器500的整体体积。
需要注意的是，在水平方向或竖直方向上，多个声电转换元件520不限于在振动传递部523的所有内壁间隔分布，多个声电转换元件520还可以设置于振动传递部523的一个侧壁或部分侧壁上，或者多个声电转换元件520在同一水平面上。例如，振动传递部523为长方体结构，多个声电转换元件520可以同时设置于长方体结构的一个侧壁上、相对或相邻的两个侧壁上或任意三个侧壁上。关于多个声电转换元件520的分布方式可以根据其数量或真空腔体550的大小进行适应性调整，在此不做进一步限定。
在一些实施例中，声电转换元件520可以包括一个悬臂梁结构，悬臂梁结构的一端可以与振动传递部523的内壁连接，悬臂梁结构的另一端可以悬空设置于真空腔体550中。
在一些实施例中，悬臂梁结构可以包括第一电极层、压电层、第二电极层、弹性层和基底层。其中，第一电极层、压电层、第二电极层可以由上至下依次设置，弹性层可以位于第一电极层的上表面或第二电极层的下表面，基底层可以位于弹性层的上表面或下表面。在一些实施例中，外部声音信号通过孔部511进入传声器500的第一声学腔体530并引起第一声学腔体530内的空气产生振动。振动拾取部522(例如，第一弹性部52211)可以拾取空气振动信号并将振动信号通过振动传递部523传递至声电转换元件520(例如，悬臂梁结构)，从而使得悬臂梁结构中的弹性层在振动信号的作用下发生形变。在一些实施例中，压电层可以基于弹性层的形变产生电信号，第一电极层和第二电极层可以对该电信号进行采集。在一些实施例中，压电层可以基于压电效应，在弹性层的形变应力作用下产生电压(电势差)，第一电极层和第二电极层可以将该电压(电信号)导出。
在一些实施例中，悬臂梁结构也可以包括至少一个弹性层、电极层和压电层，其中，弹性层可以位于电极层的表面，电极层可以位于压电层的上表面或下表面。在一些实施例中，电极层可以包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极可以弯折成第一梳齿状结构，第一梳齿状结构和第二梳齿状结构可以包括多个梳齿结构，第一梳齿状结构的相邻梳齿结构之间和第一梳齿状结构的相邻梳齿结构之间均具有一定间距，该间距可以相同或不同。其中，第一梳齿状结构与第二梳齿状 结构相配合形成电极层，进一步地，第一梳齿状结构的梳齿结构可以伸入第二梳齿状结构的间距处，第二梳齿状结构的梳齿结构可以伸入第一梳齿状结构的间距处，从而相互配合形成电极层。第一梳齿状结构和第二梳齿状结构互相配合，使得第一电极和第二电极排列紧凑，但不相交。在一些实施例中，第一梳齿状结构和第二梳齿状结构沿悬梁臂的长度方向(例如，从固定端到自由端的方向)延伸。
在一些实施例中，弹性层可以为一种或多种半导体材料支撑的膜状结构或块状结构。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。在一些实施例中，压电层的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体材料是指压电单晶体。在一些实施例中，压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、GaAs、钛酸钡及其衍生结构晶体、KH 2PO 4、NaKC 4H 4O 6·4H 2O(罗息盐)等，或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中，压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)等，或其任意组合。在一些实施例中，压电层材料还可以为压电聚合物材料，例如聚偏氟乙烯(PVDF)等。在一些实施例中，第一电极层和第二电极层可以为导电材质结构。示例性的导电材质可以包括金属、合金材料、金属氧化物材料、石墨烯等，或其任意组合。在一些实施例中，金属与合金材料可以包括镍、铁、铅、铂、钛、铜、钼、锌，或其任意组合。在一些实施例中，合金材料可以包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍硅合金、铜铬合金、铜银合金等，或其任意组合。在一些实施例中，金属氧化物材料可以包括RuO 2、MnO 2、PbO 2、NiO等，或其任意组合。
在一些实施例中，悬臂梁结构还可以包括绑线电极层(PAD层)，绑线电极层可以位于第一电极层和第二电极层上，通过外部绑线(例如，金线、铝线等)的方式将第一电极层和第二电极层与外部电路联通，从而将第一电极层和第二电极层之间的电压信号引出至后端处理电路。在一些实施例中，绑线电极层的材料可以包括铜箔、钛、铜等。在一些实施例中，绑线电极层与第一电极层(或第二电极层)的材料可以相同。在一些实施例中，绑线电极层与第一电极层(或第二电极层)的材料可以不同。
在一些实施例中，可以通过设置悬臂梁结构的参数(例如，悬臂梁结构的长度、宽度、高度、材料等)，使得不同悬臂梁结构分别具有不同的谐振频率，从而对振动传递部523的振动信号产生不同的频率响应。例如，可以通过设置不同长度的悬臂梁结构，使得不同长度的悬臂梁结构具有不同的谐振频率。不同长度的悬臂梁结构对应的多个谐振频率可以在100Hz-12000Hz的范围内。由于悬臂梁结构对在其谐振频率附近的振动敏感，可以认为悬臂梁结构对振动信号具有频率选择特性，也就是说，悬臂梁结构会主要将振动信号中在其谐振频率附近的子带振动信号转化为电信号。因此，在一些实施例中，通过设置成不同长度，可以使得不同的悬臂梁结构具有不同的谐振频率，从而在每个谐振频率附近分别形成子带。例如，可以通过多个悬臂梁结构在人声频率范围内设定11个子带，11个子带分别对应的悬臂梁结构的谐振频率可以分别位于500Hz-700Hz、700Hz-1000Hz、1000Hz-1300Hz、1300Hz-1700Hz、1700Hz-2200Hz、2200Hz-3000Hz、3000Hz-3800Hz、3800Hz-4700Hz、4700Hz-5700Hz、5700Hz-7000Hz、7000Hz-12000Hz。需要说明的是，通过悬臂梁结构在人声频率范围内设定的子带个数可以传声器500的应用场景进行调整，在此不做进一步限定。
图10是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图10所示，传声器1000可以包括壳体结构1010、声电转换元件1020、振动拾取部1022和振动传递部1023。图10中所示的传声器1000可以与图5和图6中所示的传声器500相同或相似。例如，传声器1000的壳体结构1010可以与传声器500的壳体结构510相同或相似。又例如，传声器1000的第一声学腔体1030、第二声学腔体1040、真空腔体1050可以分别与传声器500的第一声学腔体530、第二声学腔体540、真空腔体550相同或相似。再例如，传声器1000的振动拾取部1022(例如，第一振动拾取部10221(例如，第一弹性部102211、第一固定部102212)、第二振动拾取部10222(例如，第二弹性部102221、第二固定部102222))可以与传声器500的振动拾取部522(例如，第一振动拾取部5221(例如，第一弹性部52211、第一固定部52212)、第二振动拾取部5222(例如，第二弹性部52221、第二固定部52222))相同或相似。关于传声器1000的更多结构(例如，孔部1011、振动传递部1023等)可以参考图5和图6及其相关描述。
在一些实施例中，图10中所示的传声器1000与图5所示的传声器500的主要区别之处在于，传声器1000的声电转换元件1020可以包括第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212， 这里的第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212相对于两块电极板。声电转换元件1020对应的第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212的固定端可以与振动传递部1023的内壁连接，第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212的另一端(也叫自由端)悬空设置于真空腔体1050中。在一些实施例中，第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212可以相对设置，且第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212具有正对面积。在一些实施例中，第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212呈竖直排布，此时正对面积可以理解为，第一悬臂梁结构10211的下表面与第二悬臂梁结构10212的上表面相对的面积。在一些实施例中，第一悬臂梁结构10211与第二悬臂梁结构10212可以具有第一间距d1。第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212接收振动传递部1023的振动信号后，可以分别在其振动方向(第一间距d1的延长方向)上产生不同程度的形变，从而使得第一间距d1发生变化。第一悬臂梁结构10211和第二悬臂梁结构10212可以基于第一间距d1的变化，将接收到的振动传递部1023的振动信号转换为电信号。
为了使第一悬臂梁结构10211与第二悬臂梁结构10212在其振动方向上产生不同程度的形变，在一些实施例中，第一悬臂梁结构10211的刚度与第二悬臂梁结构10212的刚度可以不同。在振动传递部1023的振动信号的作用下，刚度较小的悬臂梁结构可以产生一定程度的形变，刚度较大的悬臂梁结构可以近似认为不产生形变或小于刚度较小的悬臂梁结构产生的形变量。在一些实施例中，传声器1000处于工作状态时，具有较小刚度的悬臂梁结构(例如，第二悬臂梁结构10212)可以响应于振动传递部1023的振动而产生形变，具有较大刚度的悬臂梁结构(例如，第一悬臂梁结构10211)可以与振动传递部1023一起振动而不产生形变，使得第一间距d1发生变化。
在一些实施例中，声电转换元件1020中具有较小刚度的悬臂梁结构的谐振频率可以位于人耳听觉范围内的频率范围(例如，12000Hz内)。在一些实施例中，声电转换元件1020中具有较大刚度的悬臂梁结构的谐振频率可以位于人耳不敏感的频率范围(例如，大于12000Hz)。在一些实施例中，声电转换元件1020中第一悬臂梁结构10211(或者第二悬臂梁结构10212)的刚度可以通过调整第一悬臂梁结构10211(或者第二悬臂梁结构10212)的材料、长度、宽度或厚度等来实现。在一些实施例中，通过调整声电转换元件1020对应的每组悬臂梁结构的参数(例如，悬臂梁结构的材料、厚度、长度、宽度等)，以获取不同对应不同谐振频率的频率响应。
图11是根据本申请的一些实施例所示的传声器的频响曲线示意图。如图11所示，横轴表示频率，单位是Hz，纵轴表示传声器输出的声音信号的频率响应，单位是dB。这里的传声器可以是指传声器500、传声器1000、传声器1200、传声器1300、传声器1500、传声器1600、传声器1700、传声器2000、传声器2100、传声器2200等。图11中的各虚线可以表示传声器的各声电转换元件分别对应的频率响应曲线。根据图11中的各频率响应曲线可知，每个声电转换元件均具有自身的谐振频率(例如，频率响应曲线1120的谐振频率约为350Hz，频率响应曲线1130的谐振频率约为1500Hz)，当外部声音信号传递至传声器时，不同声电转换元件均对自身谐振频率附近的振动信号更加敏感，因而各个声电转换元件输出的电信号主要包括与其谐振频率对应的子带信号。在一些实施例中，各个声电转换元件谐振峰处的输出远大于其自身的平坦区输出，通过选取各个声电转换部件的频率响应曲线中靠近谐振峰的频段，可以实现对声音信号对应的全频带信号进行子带分频。在一些实施例中，将图11中的各频率响应曲线融合后可以得到信噪比高、且更加平坦的传声器的频率响应曲线1110。此外，通过设置不同声电转换元件(悬臂梁结构)，可以在传声器系统中增加不同频率范围的谐振峰，提升了传声器在多个谐振峰附近的灵敏度，进而提升传声器在整个宽频带的灵敏度。
通过在传声器中设置多个声电转换元件，利用声电转换元件(例如，悬臂梁结构)具有不同谐振频率的特性，可以实现对振动信号的滤波和频带分解，避免了传声器中滤波电路的复杂性和以及软件算法占用计算资源较高、带来信号失真、噪声引入的问题，进而降低了传声器的复杂度和生产成本。
图12是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图12所示，传声器1200可以包括壳体结构1210、声电转换元件1220、振动传递部1223和振动拾取部1222。图12中所示的传声器1200可以与图5和图6中所示的传声器500相同或相似。例如，传声器1200的壳体结构1210可以与传声器500的壳体结构510相同或相似。又例如，传声器1200的第一声学腔体1230、第二声学腔体1240、真空腔体1250可以分别与传声器500的第一声学腔体530、第二声学腔体540、真空腔体550相同或相似。再例如，传声器1200的振动拾取部1222(例如，第一振动拾取部12221(例如，第一弹性部122211、第一固定部122212)、第二振动拾取部12222(例如，第二弹性部122221、第二固定部122222))可以与传声器500的振动拾取部522(例如，第一振动拾取部5221 (例如，第一弹性部52211、第一固定部52212)、第二振动拾取部5222(例如，第二弹性部52221、第二固定部52222))相同或相似。关于传声器1200的更多结构(例如，孔部1211、振动传递部1223、声电转换元件1220等)可以参考图5和图6及其相关描述。
在一些实施例中，图12中所示的传声器1200与图5所示的传声器500的主要区别之处在于，传声器1200还可以包括一个或多个膜结构1260。在一些实施例中，膜结构1260可以位于声电转换元件1220的上表面和/或下表面。例如，膜结构1260可以是单层膜结构，膜结构1260可以位于声电转换元件1220的上表面或下表面。又例如，膜结构1260可以为双层膜，膜结构1260可以包括第一膜结构和第二膜结构，第一膜结构位于声电转换元件1220的上表面，第二膜结构位于声电转换元件1220的下表面。通过在声电转换元件1220的表面设置膜结构1260可以调整声电转换元件1220的谐振频率，在一些实施例中，通过调整膜结构1260的材料、尺寸(如长度、宽度)、厚度等可以影响声电转换元件1220的谐振频率。一方面，可以通过调整膜结构1260的参数信息(例如，材料、尺寸、厚度等)和声电转换元件1220(例如，悬臂梁结构)，使得各声电转换元件1220在所需的频率范围内产生谐振。另一方面，在声电转换元件1220表面设置膜结构1260，可以规避传声器1200在过载情况下对声电转换元件1220造成的损坏，从而提高传声器1200的可靠性。
在一些实施例中，膜结构1260可以全部或局部覆盖声电转换元件1220的上表面和/或下表面。例如，每个声电转换元件1220的上表面或下表面覆盖有相对应的膜结构1260，膜结构1260可以全部覆盖对应的声电转换元件1220的上表面或下表面，或膜结构1260可以局部覆盖对应的声电转换元件1220的上表面或下表面。又例如，在水平方向上看，当多个声电转换元件1220同时位于同一水平面时，一个膜结构1260可以同时全部覆盖多个在同一水平面的声电转换元件1220的上表面或下表面，例如，这里的膜结构1260通过其周侧与振动传递部1223的内壁连接，从而将真空腔体1250分隔为上下两个相互独立的真空腔体。再例如，膜结构1260的形状可以与振动传递部1223的横截面形状相同，膜结构1260通过其周侧与振动传递部1223的内壁连接，膜结构1260的中间部分可以包括一个孔部(图12中未示出)，膜结构1260可以同时局部覆盖多个在同一水平面的声电转换元件1220的上表面或下表面，并使得真空腔体1250被膜结构1260可以分隔成的上下两个连通的真空腔体。
在一些实施例中，膜结构1260的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。
图13是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。图13所示的传声器1300可以与图10所示的传声器1000相同或相似。例如，传声器1300的第一声学腔体1330、第二声学腔体1340、真空腔体1350可以分别与传声器1000的第一声学腔体1030、第二声学腔体1040、真空腔体1050相同或相似。又例如，传声器1300的振动拾取部1322(例如，第一振动拾取部13221(例如，第一弹性部132211、第一固定部132212)、第二振动拾取部13222(例如，第二弹性部132221、第二固定部132222))可以与传声器1000的振动拾取部1022(例如，第一振动拾取部10221(例如，第一弹性部102211、第一固定部102212)、第二振动拾取部10222(例如，第二弹性部102221、第二固定部102222))相同或相似。关于传声器1300的更多结构(例如，壳体结构1310、孔部1311、振动传递部1323、声电转换元件1320等)可以参考图10及其相关描述。
在一些实施例中，图13中所示的传声器1300与图10所示的传声器1200的主要区别之处在于，传声器1300还可以包括一个或多个膜结构1360。在一些实施例中，膜结构1360可以位于声电转换元件1320的具有较小刚度的悬臂梁结构(例如，第二悬臂梁结构13212)的上表面和/或下表面。例如，膜结构1360可以是单层膜结构，膜结构1360可以位于第二悬臂梁结构13212的上表面或下表面。又例如，膜结构1360可以为双层膜，膜结构1360可以包括第一膜结构和第二膜结构，第一膜结构位于第二悬臂梁结构13212的上表面，第二膜结构位于第二悬臂梁结构13212的下表面。在一些实施例中，膜结构1360可以全部或局部覆盖第二悬臂梁结构13212的上表面和/或下表面。例如，每个第二悬臂梁结构13212的上表面或下表面覆盖有相对应的膜结构1360，膜结构1360可以全部覆盖对应的第二悬臂梁结构13212的上表面或下表面，或膜结构1360可以局部覆盖对应的第二悬臂梁结构13212的上表面或下表面。关于膜结构1360全部或局部覆盖第二悬臂梁结构13212的上表面和下表面的更多内容可以参考图12及其相关描述。
在一些实施例中，膜结构1360也可以位于声电转换元件1320的具有较大刚度的悬臂梁结构(例如，第一悬臂梁结构13211)的上表面和/或下表面。膜结构1360位于第一悬臂梁结构13211的上表面和/或下表面的方式与膜结构1360位于第二悬臂梁结构13212的上表面和/或下表面的方式类似，在此不做赘述。
在一些实施例中，膜结构1360还可以同时位于声电转换元件1320的具有较小刚度的悬臂梁结构(例如，第二悬臂梁结构13212)的上表面和/或下表面和具有较大刚度的悬臂梁结构(例如，第一悬臂梁结构13211)的上表面和/或下表面。例如，图14是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图，如图14所示，膜结构1360同时位于第一悬臂梁结构13211的上表面和第二悬臂梁结构13212的下表面。在一些实施例中，在具有较大刚度的悬臂梁结构(例如，第一悬臂梁结构13211)的上表面和/或下表面设置膜结构1360，可以使得具有较大刚度的悬臂梁结构相对于振动传递部1323不发生形变，提高传声器1300的灵敏度。
需要说明的是，图10所示的传声器1000、图12所示的传声器1200和图13和图14所示的传声器1300中各自对应的振动拾取部不限于通过设置不同刚度的固定部和弹性部以保证真空腔体的稳定性，在一些实施例中，还可以通过在真空腔体对应的振动拾取部处设置加固件来保证真空腔体的稳定性，关于固定件的描述可以参考图7中及其相关内容，在此不做赘述。
图15是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图15所示，传声器1500可以包括壳体结构1510、声电转换元件1520、振动拾取部1522和振动传递部1523。图15中所示的传声器1500可以与图5中所示的传声器500相同或相似。例如，传声器1500的第一声学腔体1530、第二声学腔体1540、真空腔体1550可以分别与传声器500的第一声学腔体530、第二声学腔体540、真空腔体550相同或相似。关于传声器1500的更多结构(例如，壳体结构1510、孔部1511、振动传递部1523、声电转换元件1520等)可以参考图5及其相关描述。
在一些实施例中，图15中所示的传声器1500与图5所示的传声器500的主要区别之处在于振动拾取部1522。在一些实施例中，振动拾取部1522可以包括第一振动拾取部15221、第二振动拾取部15222和第三振动拾取部15223。在一些实施例中，第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222关于振动传递部1523呈上下相对设置，使得振动传递部1523位于第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222之间。具体地，第一振动拾取部15221的下表面与振动传递部1523的上表面连接，第二振动拾取部15222的上表面与振动传递部1523的下表面连接。在一些实施例中，第一振动拾取部15221、第二振动拾取部15222和振动传递部1523之间可以限制形成真空腔体1550，声电转换元件1520位于真空腔体1550中。在一些实施例中，第三振动拾取部15223连接于振动传递部1523和壳体结构1510的内壁之间。当传声器1500工作时，声音信号可以通过孔部1511进入到第一声学腔体1530并作用于振动拾取部1522，使得第三振动拾取部15223发生振动，第三振动拾取部15223将振动通过振动传递部1523传递至声电转换元件1520。
在一些实施例中，第三振动拾取部15223可以包括一个或多个薄膜结构，该薄膜结构与振动传递部1523和壳体结构1510相适配。例如，壳体结构1510和振动传递部1523均为圆柱状结构时，第三振动拾取部15223可以是一个环形薄膜结构，环形薄膜结构周侧的外壁与壳体结构1510连接，环形薄膜结构周侧的内壁与振动传递部1523连接。又例如，壳体结构1510为圆柱状结构，振动传递部1523为长方体结构时，第三振动拾取部15223可以是一个中心部位具有长方形孔部的圆形薄膜结构，该薄膜结构周侧的外壁与壳体结构1510连接，薄膜结构的内壁与振动传递部1523连接。需要注意的是，第三振动拾取部15223的形状不限于前述的环形和长方形，还可以是其他形状的薄膜结构，例如，五边形、六边形等规则和/或不规则形状，第三振动拾取部15223的形状和结构可以根据壳体结构1510和振动传递部1523的形状进行适应性调整。
在一些实施例中，第三振动拾取部15223的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。
在一些实施例中，第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222的材料与第三振动拾取部15223的材料不同。例如，在一些实施例中，第一振动拾取部15221的刚度和第二振动拾取部15222的刚度可以大于第三振动拾取部15223的刚度。在一些实施例中，第三振动拾取部15223可以响应于外部声音信号产生振动，并将振动信号传递至声电转换元件1520。第一振动拾取部15221 和第二振动拾取部15222具有较大的刚度，以保证第一振动拾取部15221、第二振动拾取部15222和振动传递部1523之间限制形成的真空腔体1550可以不受外部气压的影响。在一些实施例中，为保证真空腔体1550不受外部气压的影响，第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222的杨氏模量可以大于60GPa。在一些实施例中，第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222的杨氏模量可以大于50GPa。在一些实施例中，第一振动拾取部15221和第二振动拾取部15222的杨氏模量可以大于40GPa。
在一些实施例中，为保证真空腔体1550可以不受外部气压的影响，传声器1500还可以包括加固件(图中未示出)，加固件可以位于真空腔体1550对应的振动拾取部1522(例如，第一振动拾取部15221、第二振动拾取部15222)的上表面或下表面。具体地，加固件可以分别位于第一振动拾取部15221的下表面、第二振动拾取部15222的上表面，加固件的周侧与振动传递部1523的内壁连接。关于加固件的结构、位置、材料等的具体内容可以参考图7及其相关描述。另外，加固件也可以用于本说明书的其他实施例中，例如，图16所示的传声器1600、图17所示的传声器1700、图20所示的传声器2000、图21所示的传声器2100、图22所示的传声器2200。
在一些实施例中，传声器1500还可以包括至少一个膜结构(图中未示出)，至少一个膜结构可以位于声电转换元件1520的上表面和/或下表面。关于至少一个膜结构的详细内容可以参考图12及其相关描述，在此不做赘述。
图16是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图16所示，传声器1600可以包括壳体结构1610、声电转换元件1620、振动拾取部1622和振动传递部1623。图16中所示的传声器1600可以与图10中所示的传声器1000相同或相似。例如，传声器1600的第一声学腔体1630、第二声学腔体1640、真空腔体1650可以分别与传声器1000的第一声学腔体1030、第二声学腔体1040、真空腔体1050相同或相似。关于传声器1600的更多结构(例如，壳体结构1610、孔部1611、振动传递部1623、声电转换元件1620等)可以参考图10及其相关描述。
在一些实施例中，图16中所示的传声器1600与图10所示的传声器1000的主要区别之处在于振动拾取部1622。在一些实施例中，振动拾取部1622可以包括第一振动拾取部16221、第二振动拾取部16222和第三振动拾取部16223。在一些实施例中，第一振动拾取部16221和第二振动拾取部16222可以关于振动传递部1623呈上下相对设置，使得振动传递部1623位于第一振动拾取部16221和第二振动拾取部16222之间。具体地，第一振动拾取部16221的下表面与振动传递部1623的上表面连接，第二振动拾取部16222的上表面与振动传递部1623的下表面连接。在一些实施例中，第一振动拾取部16221、第二振动拾取部16222和振动传递部1623之间可以限制形成真空腔体1650，声电转换元件1620(例如，第一悬臂梁结构16211、第二悬臂梁结构16212)位于真空腔体1650中。
在一些实施例中，第三振动拾取部16223连接于振动传递部1623和壳体结构1610的内壁之间。当传声器1600工作时，声音信号可以通过孔部1611进入到第一声学腔体1630并作用于第三振动拾取部16223发生振动，第三振动拾取部16223将振动通过振动传递部1623传递至声电转换元件1620。关于第三振动拾取部16223的详细内容可以参考图15及其相关描述，在此不做赘述。
在一些实施例中，传声器1600还可以包括至少一个膜结构(图中未示出)，至少一个膜结构可以位于声电转换元件1620的上表面和/或下表面。关于至少一个膜结构的详细内容可以参考图12-图14及其相关描述，在此不做赘述。
图17是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图17所示，传声器1700可以包括壳体结构1710、声电转换元件1720、振动拾取部1722和振动传递部1723。图17中所示的传声器1700可以与图15中所示的传声器1500相同或相似。例如，传声器1700的第一声学腔体1730、第二声学腔体1740、真空腔体1750可以分别与传声器1500的第一声学腔体1530、第二声学腔体1540、腔体1550相同或相似。又例如，传声器1700的振动拾取部1722(例如，第一振动拾取部17221、第二振动拾取部17222、第三振动拾取部17223)可以与传声器1500的振动拾取部1522(例如，第一振动拾取部15221、第二振动拾取部15222、第三振动拾取部15223)相同或相似。关于传声器1700的更多结构(例如，壳体结构1710、孔部1711、振动传递部1723、声电转换元件1720等)可以参考图15及其相关描述。
在一些实施例中，图17所示的传声器1700与图15所示的传声器1500的主要区别之处在于，传声器1700还可以包括一个或多个支撑结构1760。在一些实施例中，支撑结构1760可以设置于真空腔体1750中，支撑结构1760的上表面可以与第一振动拾取部17221的下表面连接，支撑结 构1760的下表面可以与第二振动拾取部17222的上表面连接。一方面，通过在真空腔体1750中设置支撑结构1760，支撑结构1760分别与第一振动拾取部17221和第二振动拾取部17222连接，进一步提高第一振动拾取部17221和第二振动拾取部17222的刚度，可以使得第一振动拾取部17221和第二振动拾取部17222不受第一声学腔体1730内空气振动的影响而产生形变，进而减少传声器1700内部器件(如，第一振动拾取部17221、第二振动拾取部17222)的振动模态。同时，支撑结构1760提高第一振动拾取部17221和第二振动拾取部17222的刚度，也可以进一步保证真空腔体1750的体积基本保持恒定，从而使得真空腔体1750内部的真空度在所需范围内(例如，小于100Pa),进而降低真空腔体1750内的空气阻尼对声电转换元件1720的影响，提高传声器1700的Q值。另一方面，支撑结构1760分别与第一振动拾取部17221和第二振动拾取部17222连接，也可以提高传声器1700在过载情况下的可靠性。
在一些实施例中，支撑结构1760的形状可以是板状结构、圆柱体、圆台、长方体、棱台、六面体等规则和/或不规则结构。在一些实施例中，支撑结构1760的材料可以包括但不限于半导体材料、金属材料、金属合金、有机材料等中的一种或多种。在一些实施例中，半导体材料可以包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，金属材料可以包括但不限于铜、铝、铬、钛、金等。在一些实施例中，金属合金可以包括但不限于铜铝合金、铜金合金、钛合金、铝合金等。在一些实施例中，有机材料可以包括但不限于聚酰亚胺、派瑞林、PDMS、硅凝胶、硅胶等。
参照图17，在一些实施例中，声电转换元件1720中的自由端(即悬空于真空腔体1750中的端部)与支撑结构1760之间的第二间距d2不小于2um，以防止声电转换元件1720在振动过程中与支撑结构1760发生碰撞。同时，当第二间距d2较小时(例如，第二间距d2不大于20um)，可以有效减小传声器1700整体的体积。在一些实施例中，不同声电转换元件1720(例如，不同长度的悬臂梁结构)中的自由端与支撑结构1760具有的第二间距d2可以是不同的。在一些实施例中，通过设计不同形状、尺寸的支撑结构1760以及调整支撑结构1760的位置，可以使得多个声电转换元件1720(例如，悬臂梁结构)紧密排布在真空腔体1750中，从而使得传声器1700的具有较小的整体尺寸。图18A和图18B是根据本申请的一些实施例所示的传声器在不同方向的截面示意图，如图18A和图18B所示，支撑结构1760为椭圆柱体时，支撑结构1760、振动传递部1723和振动拾取部1722在真空腔体1750中限制形成环形或类似环形的腔体，多个声电转换元件1720位于该腔体中，并沿支撑结构1760的周侧间隔分布。
在一些实施例中，支撑结构1760可以位于真空腔体1750的中心位置。例如，图19A是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图，如图19A所示，支撑结构1760位于真空腔体1750的中心位置。这里的中心位置可以是真空腔体1750的几何中心。在一些实施例中，支撑结构1760也可以设置在真空腔体1750中靠近振动传递部1723任一端的位置。例如，图19B是根据本申请的一些实施例所示的传声器的截面示意图，如图19B所示，支撑结构1760位于真空腔体1750中靠近振动传递部1723的侧壁L的位置。需要说明的是，关于支撑结构1750的形状、排布方式、位置、材料等可以根据声电转换元件1720的长度、数量和分布方式等进行适应调整，在此不做进一步限定。
在一些实施例中，传声器1700还可以包括至少一个膜结构(图中未示出)，至少一个膜结构可以设置在声电转换元件1720的上表面和/或下表面。在一些实施例中，膜结构的中部位置可以设有供支撑结构1760穿过的孔部，该孔部可以与支撑结构的截面形状相同或不同。在一些实施例中，支撑结构1760的周侧侧壁可以与膜结构中孔部的周侧部分连接，或者不与膜结构中孔部的周侧部分连接。关于膜结构的形状、材质、结构等更多描述可以参考图12及其相关描述。
需要注意的是，支撑结构还可以应用于其它实施例中的传声器中，例如，可以应用于图5所示的传声器500、图10所示的传声器1000、图12所示的传声器1200、图13所示的传声器1300、图14所示的传声器1200中，支撑结构应用于其他传声器时，支撑结构的形状、位置、材料可以根据具体情况进行适应性调整。
图20是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图20所示，传声器2000可以包括壳体结构2010、声电转换元件2020、振动拾取部2022和振动传递部2023。图20中所示的传声器2000可以与图16中所示的传声器1600相同或相似。例如，传声器2000的第一声学腔体2030、第二声学腔体2040、真空腔体2050可以分别与传声器1600的第一声学腔体1630、第二声学腔体1640、真空腔体1650相同或相似。又例如，传声器2000的振动拾取部2022(例如，第一振动拾取部20221、第二振动拾取部20222、第三振动拾取部20223)可以与传声器1600的振动拾取部 1622(例如，第一振动拾取部16221、第二振动拾取部16222、第三振动拾取部16223)相同或相似。关于传声器2000的更多结构(例如，壳体结构2010、孔部2011、振动传递部2023、声电转换元件2020等)可以参考图16及其相关描述。
在一些实施例中，图20中所示的传声器2000与图16所示的传声器1600的主要区别之处在于，传声器2000还可以包括支撑结构2060。在一些实施例中，支撑结构2060的上表面可以与第一振动拾取部20221的下表面连接，支撑结构2060的下表面可以与第二振动拾取部20222的上表面连接。在一些实施例中，声电转换元件2020(例如，第一悬臂梁结构20211、第二悬臂梁结构20212)的自由端(即，悬空于真空腔体2050中的端部)可以与支撑结构2060具有第二间距d2。关于支撑结构2060的更多描述可以参考图17及其相关描述。
在一些实施例中，传声器2000还可以包括至少一个膜结构(图中未示出)，包括支撑结构2060的传声器2000的至少一个膜结构的详细描述可以参考图13、图14、图17及其相关描述。
图21是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。在一些实施例中，传声器可以为骨传导传声器，如图21所示，骨传导传声器2100可以包括壳体结构2110、声电转换元件2120、振动拾取部2122和振动传递部2123。图21所示的骨传导传声器2100的部件可以与图17所示的传声器1700的部件相同或相似，例如，声电转换元件2120、第一声学腔体2130、第二声学腔体2140、真空腔体2150、振动拾取部2122(例如，第一振动拾取部21221、第二振动拾取部21222)、振动传递部2123、支撑结构2160等。
在一些实施例中，骨传导传声器2100与图17所示的传声器1700的区别之处在于振动拾取方式不同，传声器1700的振动拾取部1722(例如，第三振动拾取部17223)拾取通过孔部1711传递至第一声学腔体1730内的空气的振动信号，而骨传导传声器2100的壳体结构2110不包括孔部，骨传导传声器2100则是通过振动拾取部2122(例如，第三振动拾取部21223)响应于壳体结构2110的振动而产生振动信号。具体地，壳体结构2110可以基于外部声音信号产生振动，第三振动拾取部21223可以响应于壳体结构2110的振动而产生振动信号，并将振动信号通过振动传递部2123传递至声电转换元件2120，声电转换元件2120将振动信号转换为电信号并进行输出。
图22是根据本申请的一些实施例所示的传声器的结构示意图。如图22所示，骨传导传声器2200可以包括壳体结构2210、声电转换元件2220、振动拾取部2222和振动传递部2223。图22所示的骨传导传声器2200的部件可以与图20所示的传声器2000的部件相同或相似，例如，声电转换元件2220、第一声学腔体2230、第二声学腔体2240、真空腔体2250、振动拾取部2222(例如，第一振动拾取部22221、第二振动拾取部22222)、振动传递部2223、支撑结构2260等。
在一些实施例中，骨传导传声器2200与图20所示的传声器2000的区别之处在于振动拾取方式不同，传声器2000的振动拾取部2022(例如，第三振动拾取部20223)拾取通过孔部2011传递至第一声学腔体2030内的空气的振动信号，而骨传导传声器2200的壳体结构2210不包括孔部，骨传导传声器2200则是通过振动拾取部2222(例如，第三振动拾取部22223)响应于壳体结构2210的振动而产生振动信号。在一些实施例中，壳体结构2210可以基于外部声音信号产生振动，第三振动拾取部22223可以响应于壳体结构2210的振动而产生振动信号，并将振动信号通过振动传递部2223传递至声电转换元件2220(例如，第一悬臂梁结构22211、第二悬臂梁结构22212)，声电转换元件2220将振动信号转换为电信号并进行输出。
需要注意的是，图5所示的传声器500、图10所示的传声器1000、图12所示的传声器1200、图13所示的传声器1300也可以作为骨传导传声器进行使用，例如，这里的传声器可以不设置孔部，壳体结构可以基于外部声音信号产生振动，第一振动拾取部或第二振动拾取部可以响应于壳体结构的振动而产生振动信号，并将振动通过振动传递部传递至声电转换元件，声电转换元件将振动信号转换为电信号并进行输出。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例” 并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (21)

  1. 一种传声器，其特征在于，包括：
    壳体结构；
    振动拾取部，所述振动拾取部响应于所述壳体结构的振动而产生振动；
    振动传递部，被配置为传递所述振动拾取部产生的振动；以及
    声电转换元件，被配置为接收所述振动传递部传递的振动而产生电信号；
    其中，所述振动拾取部的至少部分结构与所述振动传递部之间限制形成真空腔体，所述声电转换元件位于所述真空腔体中。
  2. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述真空腔体内部的真空度小于100Pa。
  3. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述真空腔体内部的真空度为10 -6Pa-100Pa。
  4. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述振动拾取部与所述壳体结构限制形成至少一个声学腔体，所述至少一个声学腔体包括第一声学腔体；
    所述壳体结构包括至少一个孔部，所述至少一个孔部位于所述第一声学腔体对应的所述壳体结构的侧壁处，所述至少一个孔部将所述第一声学腔体与外部连通；
    其中，所述振动拾取部响应于通过所述至少一个孔部处传递的所述外部声音信号而产生振动，所述声电转换元件分别接收所述振动拾取部的振动而产生电信号。
  5. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述振动拾取部包括由上至下依次设置的第一振动拾取部和第二振动拾取部，所述第一振动拾取部与所述第二振动拾取部之间设有呈管状结构的振动传递部；
    所述振动传递部、所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部之间限制形成所述真空腔体，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部通过其周侧与所述壳体结构连接；
    其中，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的至少部分结构响应于所述外部声音信号产生振动。
  6. 根据权利要求5所述的传声器，其特征在于，所述第一振动拾取部或所述第二振动拾取部包括弹性部和固定部，所述第一振动拾取部的固定部和所述第二振动拾取部的固定部和所述振动传递部之间限制形成所述真空腔体，所述弹性部连接于所述固定部和所述壳体结构的内壁之间；
    其中，所述弹性部响应于所述外部声音信号产生振动。
  7. 根据权利要求6所述的传声器，其特征在于，所述固定部的刚度大于所述弹性部的刚度。
  8. 根据权利要求7所述的传声器，其特征在于，所述固定部的杨氏模量大于50GPa。
  9. 根据权利要求5所述的传声器，其特征在于，所述传声器还包括加固件，所述加固件位于所述真空腔体对应的第一振动拾取部和第二振动拾取部的上表面或下表面。
  10. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述振动拾取部包括第一振动拾取部、第二振动拾取部和第三振动拾取部，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部呈上下相对设置，所述第一振动拾取部与所述第二振动拾取部之间设有呈管状结构的振动传递部，所述振动传递部、所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部之间限制形成所述真空腔体；
    所述第三振动拾取部连接于所述振动传递部和所述壳体结构的内壁之间；
    其中，所述第三振动拾取部响应于所述外部声音信号产生振动。
  11. 根据权利要求10所述的传声器，其特征在于，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的刚度大于所述第三振动拾取部的刚度。
  12. 根据权利要求11所述的传声器，其特征在于，所述第一振动拾取部和所述第二振动拾取部的杨氏模量大于50GPa。
  13. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述声电转换元件包括一个悬臂梁结构，所述悬臂梁结构的一端与所述声所述振动传递部的内壁连接，所述悬臂梁结构的另一端悬空设置于所述真空腔体中；
    其中，所述悬臂梁结构基于所述振动信号发生形变，以将所述振动信号转化为电信号。
  14. 根据权利要求13所述的传声器，其特征在于，所述悬臂梁结构包括第一电极层、压电层、第二电极层、弹性层、基底层，所述第一电极层、所述压电层和所述第二电极层由上至下依次设置，所述弹性层位于所述第一电极层的上表面或所述第二电极层的下表面，所述基底层位于所述弹性层的上表面或下表面。
  15. 根据权利要求13所述的传声器，其特征在于，所述悬臂梁结构包括至少一个弹性层、电极层和压电层；所述至少一个弹性层位于所述电极层的表面；所述电极层包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极弯折成第一梳齿状结构，所述第二电极弯折成第二梳齿状结构，所述第一梳齿状结构与所述第二梳齿状结构相配合形成所述电极层，所述电极层位于所述压电层的上表面或下表面；所述第一梳齿状结构和所述第二梳齿状结构沿所述悬臂梁结构的长度方向延伸。
  16. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述声电转换元件包括第一悬臂梁结构和第二悬臂梁结构，所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构相对设置，且所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构具有第一间距；
    其中，所述第一悬臂梁结构与所述第二悬臂梁结构的第一间距基于所述振动信号发生变化，以将所述振动信号转换为电信号。
  17. 根据权利要求16所述的传声器，其特征在于，所述声电转换元件对应的所述第一悬臂梁结构和所述第二悬臂梁结构的一端与所述振动传递部周侧的内壁连接，所述第一悬臂梁结构和所述第二悬臂梁结构的另一端悬空设置于所述真空腔体中。
  18. 根据权利要求16所述的传声器，其特征在于，所述第一悬臂梁结构的刚度与所述第二悬臂梁结构的刚度不同。
  19. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述传声器包括至少一个膜结构，所述至少一个膜结构位于所述声电转换元件的上表面和/或下表面。
  20. 根据权利要求19所述的传声器，其特征在于，所述至少一个膜结构全部或局部覆盖所述声电转换元件的上表面和/或下表面。
  21. 根据权利要求1所述的传声器，其特征在于，所述传声器包括至少一个支撑结构，所述至少一个支撑结构的一端与所述振动拾取部的第一振动拾取部连接，所述支撑结构的另一端与所述振动拾取部的第二振动拾取部连接，所述至少两个声电转换元件中的自由端与所述支撑结构具有第二间距。
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