МИКРОФОН Российский патент 2023 года по МПК H04R17/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к области технологии акустической передачи и, в частности, к микрофону.

Уровень техники

Микрофон (например, микрофон с костной проводимостью или микрофон с воздушной проводимостью) может создавать на выходе сигнал в широкой полосе частот, основываясь на внешнем звуковом сигнале. Выходной сигнал в широкой полосе частот на выходе микрофона может обрабатываться в последующих процессах распознавании речи, шумоподавления, улучшения сигнала и других процессах обработки сигналов, после обработки посредством разделения диапазона частот на поддиапазоны (далее упоминается как процесс разделения на поддиапазоны). Технология процесса разделения частот на поддиапазоны может широко использоваться в областях электроакустики, связи, кодирования изображений, эхоподавления, радиолокационной привязки и т.д. Существующая технология процесса разделения частот на поддиапазоны обычно использует аппаратные схемы (например, электронный элемент) и программные алгоритмы (например, цифровая технология) для выполнения процесса разделения частот на поддиапазоны для широкополосного сигнала. С одной стороны, поскольку электронный элемент определяется его характеристиками, чем лучше характеристики фильтра, тем более сложным является проектирование схем. С другой стороны, использование алгоритмов программного обеспечения для процесса разделения частот широкополосного сигнала на поддиапазоны требует относительно больших вычислительных ресурсов и может дополнительно вызывать искажение звукового сигнала и появление шумов во время обработки, что может влиять на качество звука.

Поэтому желательно обеспечить микрофон, который может упростить процесс разделения частот на поддиапазоны для широкополосного сигнала, реализовать поддиапазоны со стороны устройства, уменьшить зависимость от сложных аппаратных схем и программных алгоритмов и дополнительно улучшить качество окончательного звукового сигнала.

Раскрытие сущности изобретения

Микрофон, содержащий: конструкцию оболочки; узел датчика вибрации, причем узел датчика вибрации может быть размещен в конструкции оболочки и создает вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал, передаваемый структуре оболочки; и по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут быть выполнены с возможностью соответствующего приема вибрации от узла вибрации для формирования электрического сигнала, при этом указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут иметь различные частотные характеристики в ответ на вибрацию узла датчика вибрации.

В некоторых вариантах осуществления частотная характеристика, соответствующая каждому элементу акустоэлектрического преобразования, может содержать по меньшей мере одну резонансную частоту, причем по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих по указанным меньшей мере двум элементам акустоэлектрического преобразования, могут быть в диапазоне 20 Гц - 16000 Гц.

В некоторых вариантах осуществления количество поддиапазонов, соответствующих указанным по меньшей мере двум элементам акустоэлектрического преобразования, может быть не менее 5.

В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации и конструкция оболочки могут ограничивать по меньшей мере одну акустическую полость, причем указанная по меньшей мере одна акустическая полость может содержать первую акустическую полость; конструкция оболочки может содержать по меньшей мере одно отверстие, указанное по меньшей мере одно отверстие может быть расположено в первой акустической полости, и указанное по меньшей мере одно отверстие может направлять внешний звуковой сигнал в первую акустическую полость, при этом узел датчика вибрации может вибрировать в ответ на звуковой сигнал в первой акустической полости, и указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут соответственно принимать вибрацию от узла датчика вибрации для формирования электрического сигнала.

В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации может соединяться с конструкцией оболочки через периферийную сторону узла датчика вибрации, при этом по меньшей мере часть конструкции узла датчика вибрации может формировать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал.

В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации может содержать первый узел датчика вибрации, и по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут прямо или косвенно соединяться с первым узлом датчика вибрации.

В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации может содержать первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации, последовательно расположенные сверху вниз, причем первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации могут соединяться с конструкцией оболочки через периферийную сторону, при это по меньшей мере часть конструкции первого узла датчика вибрации и второго узла датчика вибрации могут формировать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал.

В некоторых вариантах осуществления между первым узлом датчика и вторым узлом датчика может быть расположен узел передачи вибрации в трубчатой конструкции, причем узел передачи вибрации, первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации могут ограничивать полость.

В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации может содержать первый узел датчика вибрации, второй узел датчика вибрации и третий узел датчика вибрации, причем первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации могут быть установлены друг напротив друга, узел передачи вибрации в трубчатой конструкции может быть расположен между первым узлом датчика вибрации и вторым узлом датчика вибрации, при этом узел передачи вибрации, первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации могут ограничивать полость; третий узел датчика вибрации может быть присоединен между узлом передачи вибрации и внутренней стенкой конструкции оболочки, причем третий узел датчика вибрации может создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал.

В некоторых вариантах осуществления каждый элемент акустоэлектрического преобразования может содержать конструкцию консольной балки, один конец конструкции консольной балки может быть соединен с внутренней стенкой узла передачи вибрации, а другой конец конструкции консольной балки может быть подвешен в полости, причем конструкция консольной балки может деформироваться на основе сигнала вибрации для преобразования сигнала вибрации в электрический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления различные конструкции консольной балки могут распределяться с интервалами по внутренней стенке узла передачи вибрации.

В некоторых вариантах осуществления размер или материал консольной балки, соответствующей по меньшей мере двум элементам акустоэлектрического преобразования, могут отличаться.

В некоторых вариантах осуществления указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут содержать первую конструкцию консольной балки и вторую конструкцию консольной балки, причем длина первой консольной балки в направлении, перпендикулярном направлению вибрации первой консольной балки, может быть больше, чем длина второй консольной балки в направлении, перпендикулярном направлению вибрации второй консольной балки, и резонансная частота, соответствующая первой консольной балке, может быть ниже, чем резонансная частота, соответствующая второй консольной балке.

В некоторых вариантах осуществления конструкция консольной балки может содержать слой первого электрода, пьезоэлектрический слой, слой второго электрода, упругий слой и слой подложки, причем слой первого электрода, пьезоэлектрический слой и слой второго электрода могут быть расположены последовательно, упругий слой может быть расположен на верхней поверхности слоя первого электрода или на нижней поверхности слоя второго электрода, и слой подложки может быть расположен на верхней поверхности или на нижней поверхности упругого слоя.

В вариантах осуществления конструкция консольной балки может содержать по меньшей мере один упругий слой, слой электродов и пьезоэлектрический слой, причем указанный по меньшей мере один упругий слой может быть расположен на поверхности слоя электродов; слой электродов может содержать первый электрод и второй электрод, причем первый электрод может быть изогнут в первую гребенчатую конструкцию, второй электрод может быть изогнут во вторую гребенчатую конструкцию, при этом первая гребенчатая конструкция может действовать совместно со второй гребенчатой конструкцией для формирования слоя электродов, который может располагаться на верхней поверхности или на нижней поверхности пьезоэлектрического слоя; первая гребенчатая конструкция и вторая гребенчатая конструкция могут быть проходить вдоль длины конструкции консольной балки.

В некоторых вариантах осуществления каждый элемент акустоэлектрического преобразования может содержать первую конструкцию консольной балки и вторую конструкцию консольной балки, причем первая конструкция консольной балки может быть расположена напротив второй конструкции консольной балки, и между первой конструкцией консольной балки и второй конструкцией консольной балки может иметься первое расстояние, причем первое расстояние между первой конструкцией консольной балки и второй конструкцией консольной балки может изменяться на основе сигнала вибрации для преобразования сигнала вибрации в электрический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления первая конструкция консольной балки и вторая конструкция консольной балки, соответствующие каждому элементу акустоэлектрического преобразования, могут быть распределены с промежутками по внутренней стенке периферийной стороны узла передачи вибрации.

В некоторых вариантах осуществления жесткость первой конструкции консольной балки может отличаться от жесткости второй конструкции консольной балки.

В некоторых вариантах осуществления микрофон может содержать по меньшей мере одну мембранную конструкцию, причем указанная по меньшей мере одна мембранная конструкция может быть расположена на верхней поверхности и/или на нижней поверхности элементов акустоэлектрического преобразования.

В некоторых вариантах осуществления указанная по меньшей мере одна мембранная конструкция может полностью или частично покрывать собой верхнюю и/или нижнюю поверхность элементов акустоэлектрического преобразования.

В некоторых вариантах осуществления микрофон может содержать по меньшей мере одну опорную конструкцию, один конец указанной по меньшей мере одной опорной конструкции может быть соединен с первым узлом датчика вибрации узла датчика вибрации, а другой конец указанной по меньшей мере одной опорной конструкции может быть соединен со вторым узлом датчика вибрации узла датчика вибрации, и между свободным концом указанных по меньшей мере двух элементов акустоэлектрического преобразования и опорной конструкцией может иметься второе расстояние.

В некоторых вариантах осуществления микрофон может дополнительно содержать по меньшей мере один модуль дискретизации, выполненный с возможностью преобразования электрических сигналов с выхода различных элементов акустоэлектрического преобразования в цифровые сигналы, где модуль дискретизации может использовать различные частоты дискретизации для дискретизации электрических сигналов, выводимых различными элементами акустоэлектрического преобразования.

Краткое описание чертежей

Настоящее раскрытие далее проиллюстрировано в отношении примерных вариантов осуществления и эти примерные варианты осуществления описаны подробно со ссылкой на чертежи. Эти варианты осуществления не являются ограничивающими. В этих вариантах осуществления один и тот же номер указывает одну и ту же конструкцию, где:

фиг. 1 - блок-схема последовательности выполнения операций примерного процесса выполнения разделения частот на поддиапазоны в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 2 - блок-схема последовательности выполнения операций примерного процесса выполнения разделения частот на поддиапазоны в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 3 - система пружина-масса-демпфер элемента акустоэлектрического преобразования, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 4 - примерная нормализация резонансной кривой смещения системы пружина-масса-демпфер, соответствующей некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 5 - структурная схема микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 6A - вид микрофона в разрезе по линии A-A на фиг. 5;

фиг. 6B - вид микрофона в разрезе в направлении, перпендикулярном линии A-A на фиг. 5;

фиг. 7A - конструкция консольной балки, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 7B - конструкция консольной балки, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

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

фиг. 9 - частотная характеристика микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 10 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 11 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 12 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 13 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 14 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 15 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 16A - вид в разрезе микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 16B - вид в разрезе микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 17A - вид в разрезе микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 17B - вид в разрезе микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 18 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 19 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 20 - микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

Осуществление изобретения

Чтобы более ясно представить технические решения, связанные с вариантами осуществления настоящего раскрытия, ниже приводится краткое введение в чертежи, относящиеся к описанию вариантов осуществления. Очевидно, что сопроводительные чертежи в последующем описании являются просто некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего раскрытия и для специалистов в данной области техники настоящее раскрытие без каких-либо творческих усилий может быть дополнительно применено в других аналогичных ситуациях в соответствии с чертежами. Если из контекста явно не следует или контекст указывает иное, одна и та же цифра на чертежах соответствует одной и той же конструкции или операции.

Следует понимать, что термин “система”, “устройство”, “блок” и/или “модуль”, используемый здесь, является одним из способов различия разных компонентов, элементов, частей, секций или узлов разных уровней в порядке возрастания. Однако, если той же цели можно достигнуть другими словами, слова могут быть заменены другими выражениями.

Как используется в раскрытии и приложенной формуле изобретения, формы единственного числа включают в себя множественное число, если содержание явно не указывает иное. Вообще говоря, термины “содержать” и “включать” подразумевают только то, что включены явно определенные этапы и элементы, и эти этапы и элементы не могут составлять эксклюзивный список и способ или устройство могут дополнительно содержать другие этапы или элементы.

Блок-схемы последовательности выполнения операций, используемые в настоящем раскрытии, демонстрируют этапы, которые система реализует в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что предыдущая операция или последующая операция на блок-схеме последовательности выполнения операций необязательно могут реализовываться точно в указанном порядке. Вместо этого, многие этапы могут обрабатываться в обратном порядке или одновременно. Кроме того, к этим процедурам могут быть дополнительно добавлены другие операции или один или более этапов могут быть удалены из этих процедур.

Настоящее раскрытие описывает микрофон. Микрофон может быть преобразователем, который может преобразовывать звуковой сигнал в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления микрофон может быть микрофоном с подвижной катушкой, ленточным микрофоном, конденсаторным микрофоном, пьезоэлектрическим микрофоном, электретным микрофоном, электромагнитным микрофоном, угольным микрофоном или любым их сочетанием. В некоторых вариантах осуществления, отличающихся способом получения звука, микрофон может содержать микрофон с костной проводимостью и микрофон с воздушной проводимостью. Микрофон, описанный в этом варианте осуществления настоящего раскрытия, может содержать конструкцию оболочки, узел датчика вибрации и по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования. Конструкция оболочки может быть выполнена с возможностью установки в нее узла датчика вибрации и по меньшей мере двух элементов акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления конструкция оболочки может иметь форму куба, цилиндра или другую неправильную форму. В некоторых вариантах осуществления конструкция оболочки может быть конструкцией с полой внутренней частью, независимо формирующей акустическую полость, и узел датчика вибрации и по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут быть расположены в акустической полости. В некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации может быть соединен с боковой стенкой конструкции оболочки и узел датчика вибрации может формировать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал, передаваемый структуре оболочки. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования могут быть прямо или косвенно соединены со узлом датчика вибрации, чтобы принимать вибрацию узла датчика вибрации и преобразовывать принятый сигнал вибрации в электрический сигнал для вывода.

В некоторых вариантах осуществления различные элементы акустоэлектрического преобразования (например, конструкция консольной балки) могут иметь различные частотные характеристики относительно вибрации узла датчика вибрации. Например, каждый элемент акустоэлектрического преобразования имеет резонансную частоту и высокий отклик на звук вблизи резонансной частоты. В некоторых вариантах осуществления отклик каждого элемента акустоэлектрического преобразования на звуковой сигнал или на сигнал вибрации может быть описан через соответствующую кривую частотной характеристики (например, кривые 920, 930 частотных характеристик, показанные на фиг. 9). В некоторых вариантах осуществления, изменяя конструкцию, размер и материал и т.д. каждого элемента акустоэлектрического преобразования (например, конструкцию консольной балки), могут соответственно быть реализованы различные элементы акустоэлектрического преобразования, имеющие различную ширину полосы частот и различные резонансные частоты частотной характеристики. Например, устанавливая конструкции консольных балок различной длины, резонансные частоты конструкций консольных балок различной длины могут быть в диапазонах частот 300 Гц - 500 Гц, 500 Гц - 700 Гц, 700 Гц - 1000 Гц, 2200 Гц - 3000 Гц, 4700 Гц - 5700 Гц, 7000 Гц - 12000 Гц и т.д., соответственно. В некоторых вариантах осуществления каждый элемент акустоэлектрического преобразования может сохранять высокую чувствительность только около резонансных пиков, т.е. чувствительность элемента акустоэлектрического преобразования на резонансных пиках может быть намного больше, чем чувствительность в других областях (особенно в области, частоты которой далеки от резонансного пика), и таким образом разделение частот на поддиапазоны звукового сигнала может быть реализовано посредством использования множества элементов акустоэлектрического преобразования для выполнения акустоэлектрического преобразования звукового сигнала вблизи соответствующих резонансных пиков элементов акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 5000 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 3000 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 2000 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 1000 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 500 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 200 Гц. В некоторых вариантах осуществления различие между резонансными частотами по меньшей мере двух из различных элементов акустоэлектрического преобразования может быть больше 100 Гц. Для простоты описания и только в качестве примерной иллюстрации микрофон может содержать 100 поддиапазонов в диапазоне 20 Гц - 15000 Гц, где каждый поддиапазон имеет ширину полосы приблизительно 150 Гц, диапазон полосы частот для минимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 20 Гц - 170 Гц, полоса частот максимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 14850 - Гц 15000 Гц, и разница между максимальной резонансной частотой (например, приблизительно 14920 Гц) и минимальной резонансной частотой (например, приблизительно 95 Гц) может составить приблизительно 14825 Гц. Как другой пример, в диапазоне 20 Гц - 10000 Гц микрофон может содержать 40 поддиапазонов, где каждый поддиапазон имеет полосу пропускания 250 Гц, полоса частот для минимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 20 Гц - 270 Гц, полоса частот для максимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 9750 Гц - 10000 Гц и разность между максимальной резонансной частотой (например, приблизительно 14920 Гц) и минимальной резонансной частотой (например, приблизительно 95 Гц) может составлять приблизительно 9730 Гц. В качестве дополнительного примера, в диапазоне 20 Гц - 10000 Гц, микрофон может содержать 10 поддиапазонов, где каждый поддиапазон имеет полосу пропускания 1000 Гц, полоса частот для минимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 20 Гц - 1020 Гц, полоса частот для максимальной резонансной частоты может быть в диапазоне 9000 Гц - 10000 Гц и разность между максимальной резонансной частотой (например, приблизительно 9500 Гц) и минимальной резонансной частотой (например, приблизительно 510 Гц) может составлять приблизительно 9730 Гц. Следует заметить, что вышесказанное является только примерной иллюстрацией и конкретные значения диапазона выбранной полосы, количество поддиапазонов, и ширина полосы пропускания могут адаптироваться в соответствии с различными сценариями применения (например, сценарий вызова внутри помещения, сценарий с наружным шумом и т.д.) и не могут дополнительно ограничиваться. Частотная характеристика микрофона может рассматриваться как более плоская частотная характеристика с более высоким отношением сигнал-шум, сформированная посредством соединения частотных характеристик различных элементов акустоэлектрического преобразования (например, кривая 910 частотной характеристики, показанная на фиг. 9). С одной стороны, микрофон, представленный в варианте осуществления настоящего раскрытия, может выполнять процесс разделения частот на поддиапазоны для широкополосного сигнала за счет конструкции микрофона, не используя аппаратные схемы (например, схемы фильтрации) или программные алгоритмы, что может помочь избежать проблем сложного проектирования аппаратной схемы, относительно высоких вычислительных ресурсов программных алгоритмов, искажения сигнала и появления шумов, уменьшая, таким образом, сложность и стоимость изготовления микрофона. С другой стороны, микрофон, представленный в варианте осуществления настоящего раскрытия, может создать более плоскую кривую частотной характеристики с относительно высоким отношением сигнал-шум для улучшения качества сигнала микрофона. Кроме того, путем установки различных элементов акустоэлектрического преобразования (например, конструкция консольной балки), резонансные пики в различных частотных диапазонах могут быть добавлены к микрофонной системе, что улучшает чувствительность микрофона вблизи множества резонансных пиков, повышая, таким образом, чувствительность микрофона во всей широкой полосе частот.

На фиг. 1 представлена примерная блок-схема последовательности выполнения операций процесса выполнения разделения на поддиапазоны частот в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления микрофон 100 может содержать элемент 110 акустоэлектрического преобразования, модуль 120 дискретизации, модуль 130 разделения частот на поддиапазоны и модуль 140 обработки сигналов.

Микрофон 100 может быть преобразователем, способным преобразовывать звуковой сигнал в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления микрофон 100 может быть микрофоном с подвижной катушкой, ленточным микрофоном, конденсаторным микрофоном, пьезоэлектрическим микрофоном, электретным микрофоном, электромагнитным микрофоном, угольным микрофоном и т.д. или любым их сочетанием. В некоторых вариантах осуществления, различающихся способом получения звука, микрофон 100 может содержать микрофон с костной проводимостью и микрофон с воздушной проводимостью.

Элемент 110 акустоэлектрического преобразования выполнен с возможностью приема вибрации для формирования электрического сигнала. Беря в качестве примера микрофон с костной проводимостью, в некоторых вариантах осуществления микрофон 110 может дополнительно содержать конструкцию оболочки, узел датчика вибрации, где узел датчика вибрации может быть размещен в конструкции оболочки и может формировать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал, передаваемый конструкции оболочки. Беря в качестве примера микрофон с воздушной проводимостью, в некоторых вариантах осуществления узел датчика вибрации и конструкция оболочки могут определить по меньшей мере одну акустическую полость, причем по меньшей мере одна акустическая полость может содержать первую акустическую полость, конструкция оболочки может содержать одно или более отверстий, одно или более отверстий могут быть расположены на первой акустической полости и одно или более отверстий могут направлять внешний звуковой сигнал в первую акустическую полость, где узел датчика вибрации может формировать вибрацию в ответ на звуковой сигнал, передаваемый конструкции оболочки, и дополнительно вводить его в первую акустическую полость, и элемент 110 акустоэлектрического преобразования может принимать вибрацию узла датчика вибрации для формирования электрического сигнала.

В некоторых вариантах осуществления элемент 110 акустоэлектрического преобразования 110 может преобразовывать звуковой сигнал в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления элемент 110 акустоэлектрического преобразования может содержать конденсаторный элемент акустоэлектрического преобразования или пьезоэлектрический элемент. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический элемент преобразования может быть элементом, который может преобразовывать изменение измеренной неэлектрической величины (например, давления, смещение и т.д.) в изменение напряжения. Например, пьезоэлектрический элемент преобразования может содержать конструкцию консольной балки, которая может деформироваться под действием вибрации узла датчика вибрации и пьезоэлектрический эффект, вызванный деформированной консольной конструкцией, может создавать электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления конденсаторный элемент акустоэлектрического преобразования может быть элементом, который может преобразовывать изменение измеренной неэлектрической величины (например, смещения, давления, интенсивности света, ускорения и т.д.) в изменение емкости. Например, конденсаторный элемент акустоэлектрического преобразования может содержать первую конструкцию консольной балки и вторую конструкцию консольной балки и первая конструкция консольной балки и вторая конструкция консольной балки могут деформироваться в различной степени посредством вибрации узла датчика вибрации и, таким образом, расстояние между первой конструкцией консольной балки и второй конструкцией консольной балки может изменяться. Расстояние между первой конструкцией консольной балки и второй конструкцией консольной балки может быть преобразовано в изменение емкости, чтобы реализовывать преобразование из сигнала вибрации в электрический сигнал. Дополнительную информацию о конкретной структуре элемента 110 акустоэлектрического преобразования можно найти на фиг. 5, фиг. 8 и в связанных с ними описаниях.

Модуль 120 дискретизации может выбирать (и сохранять), квантовать и кодировать электрический сигнал на основе частоты дискретизации для преобразования электрического сигнала в цифровой сигнал. В некоторых вариантах осуществления модуль 120 дискретизации может содержать схему дискретизации, аналого-цифровой преобразователь и т.д. Конкретно, схема дискретизации может делать дискретизации непрерывного электрического сигнала, вводимого на модуль 120 дискретизации, т.е. непрерывный электрический сигнал может дискретизироваться на основе частоты дискретизации для получения последовательности дискретных значений дискретизации (т.е. дискретизированных сигналов).

Модуль 130 разделения частот на поддиапазоны может разлагать цифровой сигнал на множество сигналов после с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления модуль 130 разделения частот на поддиапазоны может содержать электронный элемент (например, фильтр, модуль разделения частот). В некоторых вариантах осуществления фильтр может выбирать электрический сигнал в определенном частотном диапазоне и ослаблять электрический сигнал в других диапазонах частот согласно частотным характеристикам. Частотные характеристики фильтра могут быть получены путем подборки параметров резистора, конденсатора, индуктивности и других элементов в схеме фильтра. В некоторых вариантах осуществления модуль 130 разделения частот на поддиапазоны может содержать множество фильтров с различными частотными характеристиками, которые могут отдельно формировать резонанс в диапазоне резонансной частоты и, соответственно, выбирать электрический сигнал в соответствующем диапазоне резонансной частоты для разложения широкополосного электрического сигнала на множество сигналов с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления сигнал может дополнительно обрабатываться в соответствии с процессом разделения частот на поддиапазоны через серверный алгоритм. В некоторых вариантах осуществления серверный алгоритм может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более алгоритмов из числа таких как кодирование с линейным предсказанием (Linear Predictive Coding, LPC), коэффициенты линейного прогнозирования косинусного преобразования Фурье (Linear Predictive Cepstral Coefficients, LPCC), коэффициенты косинусного преобразования Фурье (Mel-Frequency Cepstral Coefficients, MFCC) и т.д.

Модуль 140 обработки сигналов может обрабатывать сигнал с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления модуль 140 обработки сигналов может содержать один или несколько эквалайзеров, контроллеров динамического диапазона, фазовых процессоров и т.д. В некоторых вариантах осуществления эквалайзер может быть выполнен с возможностью усиления и/или ослабления выходного сигнала с разделением частот на поддиапазоны модулем 130 разделения частот на поддиапазоны, соответствующим определенной полосе частот (например, полосе частот, соответствующей сигналу с разделением частот на поддиапазоны). Усиление сигнала с разделением частот на поддиапазоны может относиться к увеличению усиления сигнала; ослабление сигнала с разделением частот на поддиапазоны может относиться к уменьшению усиления сигнала. В некоторых вариантах осуществления контроллер динамического диапазона может быть выполнен с возможностью сжатия и/или усиления сигнала с разделением частот на поддиапазоны. Сжатие и/или усиление электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны может относиться к уменьшению и/или увеличению отношения между входным сигналом и выходным сигналом в микрофоне 100. В некоторых вариантах осуществления фазовый процессор может быть выполнен с возможностью регулирования фазы сигнала с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления модуль 140 обработки сигналов может быть расположен в микрофоне 100. Например, модуль 140 обработки сигналов может быть расположен в акустической полости, сформированной независимо конструкцией оболочки микрофона 100. В некоторых вариантах осуществления модуль 140 обработки сигналов дополнительно может быть расположен в других электронных устройствах, например, в любом из следующих: наушник, мобильное устройство, планшет, ноутбук и т.д. или в любом их сочетании. В некоторых вариантах осуществления домашнее смарт-устройство может содержать устройство управления смарт-устройства, смарт-устройство мониторинга, смарт-телевизор, смарт- камера и т.д. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления мобильное смарт-устройство может содержать смартфон, персонального цифрового секретаря (personal digital assistant, PDA), игровое устройство, навигационное устройство, POS- устройство и т.д. или любое их сочетание.

В рабочем процессе микрофона 100, упомянутого выше, с одной стороны, когда модуль 130 разделения частот на поддиапазоны является электронным элементом, конструкция схемы фильтра модуля 130 разделения частот на поддиапазоны может обычно быть более сложной для достижения лучшего эффекта фильтрации частот из-за влияния электронных характеристик элемента. С другой стороны, модуль 130 разделения частот на поддиапазоны может реализовать разделение частот на поддиапазоны через серверный алгоритм, который требует, чтобы были использованы относительно высокие вычислительные ресурсы серверного алгоритма и обработан большой объем данных, приводя в результате к длительному времени вычислений, и далее, реализация разделения частот на поддиапазоны через серверный алгоритм может вызывать искажение звукового сигнала и появление дополнительного шума во время обработки, что может влиять на качество звука. Поэтому для решения проблем, существующих при вышеупомянутом способе разделения частот на поддиапазоны, настоящее раскрытие может обеспечить микрофон для решения проблем сложной конструкции схемы фильтра и большого объема вычисления по серверному алгоритму в микрофоне, чтобы при этом улучшить значение Q и чувствительность микрофона. Дополнительная информации о микрофоне может быть получена на фиг. 2-20 и в сопутствующих описаниях.

Следует заметить, что компоненты микрофона 100 не могут ограничиваться элементом 110 акустоэлектрического преобразования, модулем 120 дискретизации, модулем 130 разделения частот на поддиапазоны и модулем 140 обработки сигналов, показанными на фиг. 1, а могут дополнительно содержать и другие модули. Кроме того, элемент 110 акустоэлектрического преобразования, модуль 120 дискретизации, модуль 130 разделения частот на поддиапазоны и модуль 140 обработки сигналов могут использоваться в качестве системы и микрофон 100, как часть системы, может содержать только элемент 110 акустоэлектрического преобразования. Модуль 120 дискретизации, модуль 130 разделения частот на поддиапазоны и модуль 140 обработки сигналов могут быть установлены вне микрофона 100 и электрический сигнал, создаваемый элементом 110 акустоэлектрического преобразования, может быть передан соответствующему модулю для последующей обработки проводным или беспроводным способом.

На фиг. 2 представлена блок-схема последовательности выполнения операций примерного выполнения разделения частот на поддиапазоны в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления микрофон 200 может содержать по меньшей мере два элемента 210 акустоэлектрического преобразования, модуль 220 дискретизации и модуль 230 обработки сигналов. Микрофон 200 может улавливать внешний звуковой сигнал и передавать внешний звуковой сигнал элементу 210 акустоэлектрического преобразования, который может преобразовывать звуковой сигнал (например, вибрацию) в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления каждый по меньшей мере из двух элементов 210 акустоэлектрического преобразования (например, первый элемент акустоэлектрического преобразования, второй элемент акустоэлектрического преобразования…, n-ый элемент акустоэлектрического преобразования и т.д.) имеет различную частотную характеристику для звукового сигнала, так чтобы электрический сигнал первоначально выводимый каждым элементом акустоэлектрического преобразования, мог соответствовать различному частотному диапазону и различной ширине полосы частот (т.е. электрическому сигналу 1 с разделением частот по поддиапазонам…, электрический сигнал n разделения частот по поддиапазонам и т.д.). Например, элемент акустоэлектрического преобразования может содержать первый элемент акустоэлектрического преобразования, второй элемент акустоэлектрического преобразования, третий элемент акустоэлектрического преобразования, четвертый элемент акустоэлектрического преобразования, которые могут иметь первую частотную характеристику, вторую частотную характеристику, третью частотную характеристику и четвертую частотную характеристику, соответственно. В некоторых вариантах осуществления первая частотная характеристика, вторая частотная характеристика, третья частотная характеристика и четвертая частотная характеристика могут соответствовать различным частотным диапазонам, соответственно. Альтернативно, первая частотная характеристика, вторая частотная характеристика и третья частотная характеристика могут соответствовать частотным диапазонам, отличным друг от друга, в то время как четвертая частотная характеристика может иметь тот же частотный диапазон, что и третья частотная характеристика. В некоторых вариантах осуществления первая частотная характеристика, вторая частотная характеристика, третья частотная характеристика и четвертая частотная характеристика могут соответствовать одним и тем же или различным ширинам полос частот. Например, ширина полосы частот второй частотной характеристики может быть больше, чем ширина полосы частот первой частотной характеристики, и ширина полосы частот третьей частотной характеристики может быть больше, чем ширина полосы частот второй частотной характеристики. Как другой пример, ширина полосы частот четвертой частотной характеристики может быть равна ширине полосы частот третьей частотной характеристики. В некоторых вариантах осуществления частотные диапазоны, соответствующие различным элементам акустоэлектрического преобразования, могут накладываться или не накладываться друг на друга. Например, первая частотная характеристика и вторая частотная характеристика могут соответствовать одному из двух соседних поддиапазонов, соответственно, частотный диапазон второй частотной характеристики может содержать, по меньшей мере, часть частотного диапазона первой частотной характеристики, и частотный диапазон второй частотной характеристики может иметь участок, накладывающийся на частотный диапазон первой частотной характеристики. Как другой пример, первая частотная характеристика и четвертая частотная характеристика могут должным образом соответствовать одному из двух поддиапазонов, которые могут не соседствовать друг с другом, и частотный диапазон четвертой частотной характеристики может не иметь той же самой частоты или частотного диапазона, как первая частотная характеристика, и четвертая частотная характеристика может не накладываться на первую частотную характеристику. В некоторых вариантах осуществления резонансные частоты, соответствующие различным элементам акустоэлектрического преобразования, могут отличаться. Например, резонансные частоты, соответствующие каждой из первых частотных характеристик, второй частотной характеристике, третьей частотной характеристики и четвертой частотной характеристики, могут постепенно увеличиваться. В некоторых вариантах осуществления вторая частотная характеристика и первая частотная характеристика могут пересекаться в месте вблизи или в точке на уровне половинной мощности. Например, резонансная частота второй частотной характеристики может быть больше, чем резонансная частота первой частотной характеристики, и точка на уровне половинной мощности второй частотной характеристики может пересекаться с точкой на уровне половинной мощности первой частотной характеристики. В некоторых вариантах осуществления вторая частотная характеристика и первая частотная характеристика могут пересекаться в месте, не находящемся вблизи точки на уровне половинной мощности.

В некоторых вариантах осуществления, регулируя размеры (например, длину, ширину, толщину и т.д.) или материалы конструкции консольной балки, различные конструкции консольной балки могут формировать резонансы в желаемых частотных диапазонах, соответственно, и дополнительно получать частотные характеристики, соответствующие различным диапазонам резонансных частот. Принимая в качестве примера консольную балку с кубической структурой, в некоторых вариантах осуществления резонансная частота элемента 250 акустоэлектрического преобразования может отрицательно коррелироваться с длиной конструкции консольной балки. Например, элемент 250 акустоэлектрического преобразования может содержать первый элемент акустоэлектрического преобразования и второй элемент акустоэлектрического преобразования, причем первый элемент акустоэлектрического преобразования может содержать первую конструкцию консольной балки, а второй элемент акустоэлектрического преобразования может содержать вторую конструкцию консольной балки, где длина первой конструкции консольной балки может быть больше, чем длина второй конструкции консольной балки, и резонансная частота, соответствующая первому элементу акустоэлектрического преобразования, может быть ниже, чем резонансная частота, соответствующая второму элементу акустоэлектрического преобразования. Следует заметить, что первая конструкция консольной балки и вторая конструкция консольной балки, описанные здесь, имеют одинаковые параметры (например, ширина, толщина, материал), за исключением длины. В других вариантах осуществления длина, ширина, толщина и материал различных конструкций консольных лучей могут корректироваться для регулирования резонансных частот различных конструкций консольных лучей.

В некоторых вариантах осуществления множество электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны может передаваться отдельно через различные параллельные схемы. В некоторых вариантах осуществления множество электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны может дополнительно быть выведено в определенном формате через общую линию согласно правилу конкретного протокола. В некоторых вариантах осуществления правило конкретного протокола может содержать, но не ограничиваясь только этим, одно или более из следующего: прямая передача, амплитудная модуляция, частотная модуляция и т.д. В некоторых вариантах осуществления носитель передачи может содержать, но не ограничиваясь только этим, одно или несколько из следующего: коаксиальный кабель, связной кабель, гибкий кабель, спиральный кабель, кабель в неметаллической оплетке, кабель в металлической оплетке, многожильный кабель, витая пара, ленточный кабель, экранированный кабель, телекоммуникационный кабель, парный кабель, параллельный двухжильный проводник, витая пара, оптоволокно, инфракрасное излучение, электромагнитное излучение, акустическая волна и т.д. В некоторых вариантах осуществления конкретный формат может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более из следующих форматов: CD, WAVE, AIFF, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MIDI, WMA, RealAudio, VQF, AMR, APE, FLAC, AAC, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, протокол управления передачей может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более из следующих протоколов: AES3, EBU, АДАТА, I2S, TDM, MIDI, CobraNet, Ethernet AVB, Dante, ITU-T G.728, ITU-T G.711, ITU-T G.722, ITU-T G.722.1, ITU-T G.722.1 Приложение C, AAC-LD и т.д.

В некоторых вариантах осуществления каждый элемент акустоэлектрического преобразования (например, первый элемент акустоэлектрического преобразования, …, n-ый элемент акустоэлектрического преобразования) из числа элементов 210 акустоэлектрического преобразования может соответственно обеспечивать на выходе соответствующий электрический сигнал с разделением частот на поддиапазоны (например, электрический сигнал 1 с разделением частот на поддиапазоны, …, электрический сигнал n с разделением частот на поддиапазоны) и передавать электрический сигнал с разделением частот на поддиапазоны соответствующему модулю 220 дискретизации (например, первому модулю 1 дискретизации, …, модулю n дискретизации и т.д.) для преобразования электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны (например, электрический сигнал 1 с разделением частот на поддиапазоны 1, …, электрический сигнал n с разделением частот на поддиапазоны) в соответствующий цифровой сигнал (например, цифровой сигнал 1, …, цифровой сигнал n, и т.д.), соответственно. Например, первый модуль дискретизации может дискретизировать электрический сигнал 1 с разделением частот на поддиапазоны для преобразования электрического сигнала 1 с разделением частот на поддиапазоны в цифровой сигнал 1. Следует заметить, что электрический сигнал с разделением частот на поддиапазоны может в дальнейшем упоминаться как поддиапазонный сигнал. В некоторых вариантах осуществления количество модулей 220 дискретизации может отличаться от количества элементов 210 акустоэлектрического преобразования. Например, электрические сигналы с разделением частот на поддиапазоны, создаваемые множеством элементов акустоэлектрического преобразования, могут дискретизироваться через один и тот же модуль дискретизации с одной и той же частотой дискретизации. В некоторых вариантах осуществления частотный диапазон электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны, полученных на выходе двух или более соседних элементов акустоэлектрического преобразования, может быть теснее. Один и тот же модуль дискретизации может дискретизировать электрические сигналы с разделением частот на поддиапазоны с выхода двух или более соседних элементов акустоэлектрического преобразования для повышения эффективности преобразования электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны. Для уменьшения частоты дискретизации, объема данных дискретизации и сложностей дискретизации в некоторых вариантах осуществления частота дискретизации модуля 220 дискретизации может быть определена на основе частотных диапазонов различных электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны, причем следует понимать, что различные электрические сигналы с разделением частот на поддиапазоны имеют различные частотные диапазоны и модуль дискретизации может обрабатывать различные электрические сигналы с разделением частот на поддиапазоны в соответствии с различными частотами дискретизации. Например, относительно низкая частота дискретизации может использоваться для электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны в диапазоне низких частот для обеспечения более низкой частоты среза. Как другой пример, относительно высокая частота дискретизации может использоваться для электрических сигналов с разделением частот на поддиапазоны в середине высокочастотного диапазона для обеспечения относительно высокой частоты среза. Модуль дискретизации может обрабатывать различные электрические сигналы с разделением частот на поддиапазоны в соответствии с различными частотами дискретизации, чтобы уменьшить объем данных дискретизации и дополнительно уменьшить трудности и затраты на дискретизации. Кроме того, проблем, таких как искажение сигнала и добавление шума во время разделения частот на поддиапазоны и процесса дискретизации можно избежать посредством обработки сигналов в поддиапазонах с различными частотами дискретизации. В некоторых вариантах осуществления частота среза дискретизации модуля дискретизации, соответствующего каждому электрическому сигналу с разделением частот на поддиапазоны, может быть больше, чем максимальная частота в диапазоне резонансных частот (дополнительно упоминаемый далее как “ширина полосы”), соответствующем электрическому сигналу с разделением частот на поддиапазоны, на определенное значение. Диапазон резонансных частот, соответствующий сигналу с разделением частот на поддиапазоны, может быть полосой частот на уровне минус 3 дБ электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны, который может дополнительно пониматься как частотный диапазон, определенный, когда амплитуда характеристики падает до 1/2 резонансного пика. В некоторых вариантах осуществления диапазон определенного значения может быть больше, чем 500 Гц. В некоторых вариантах осуществления диапазон определенного значения может быть больше 600 Гц. В некоторых вариантах осуществления диапазон определенного значения может быть больше 800 Гц. Для повышения качества преобразования электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны в некоторых вариантах осуществления частота дискретизации может быть не менее чем в два раза выше наибольшей частоты ширины полосы электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления частота дискретизации может быть не менее чем в три раза выше наибольшей частоты ширины полосы электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны. В некоторых вариантах осуществления частота дискретизации может быть не менее, чем в два раза выше наибольшей частоты полосы пропускания электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны, и не более, чем в четыре раза выше наибольшей частоты полосы пропускания электрического сигнала с разделением частот на поддиапазоны.

В некоторых вариантах осуществления цифровой сигнал (например, цифровой сигнал 1, …, цифровой сигнал n и т.д.) с выхода каждого модуля 220 дискретизации может дополнительно передаваться модулю 230 обработки сигналов для обработки сигналов. В некоторых вариантах осуществления множество цифровых сигналов могут передаваться раздельно модулю 230 обработки сигналов через различные параллельные схемы. В некоторых вариантах осуществления множество цифровых сигналов могут дополнительно совместно использовать общую схему для передачи модулю 230 обработки сигналов в определенном формате согласно правилу определенного протокола.

В некоторых вариантах осуществления, устанавливая в микрофон элементы акустоэлектрического преобразования (например, конструкцию консольной балки) с различными амплитудно-частотными характеристиками, с помощью элементов акустоэлектрического преобразования можно реализовать прямое разложение широкополосного звукового сигнала на поддиапазоны, что может помочь избежать сложного проектирования аппаратных средств, вызванного использованием аппаратных средств или программных алгоритмов, относительно высоких вычислительных ресурсов программных алгоритмов, искажения сигнала и появления шума, уменьшая, таким образом, сложность и стоимость изготовления микрофонов.

Следует заметить, что компоненты микрофона 200 могут не ограничиваться элементом 210 акустоэлектрического преобразования, модулем 220 дискретизации и модулем 230 обработки сигналов, показанными на фиг. 2, но могут дополнительно содержать другие модули, такие как узел датчика вибрации, узел передачи вибрации, схемный модуль и т.д. или любое их сочетание. Дополнительно следует понимать, что n, указанное на фиг. 2 (например, n-ый элемент акустоэлектрического преобразования, n-ый модуль дискретизации и т.д.), может быть целым числом, большим или равным 2, конкретное значение n может регулироваться в соответствии со сценариями реального применения.

Для упрощения понимания работы элемента акустоэлектрического преобразования в некоторых вариантах осуществления элемент акустоэлектрического преобразования микрофона может быть приблизительно эквивалентен системе пружина- масса-демпфер. Когда микрофон работает, система пружина-масса-демпфер может под действием источника возбуждения формировать вибрацию (например, вибрацию узла датчика вибрации). На фиг. 3 схематично представлена система пружина-масса-демпфер элемента акустоэлектрического преобразования, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 3, система пружина-масса-демпфер может смещаться в соответствии с дифференциальной формулой (1):

где М - масса системы пружина-масса-демпфер, х - смещение системы пружина-масса-демпфер, R - затухание в системе пружина-масса-демпфер, К - коэффициент упругости системы пружина-масса-демпфер, F - амплитуда возбуждающей силы и ω - круговая частота внешней силы.

Дифференциальная формула (1) может быть решена для получения смещения в устойчивом состоянии (2):

где x - значение деформации системы пружина-масса-демпфер, которое равно выходному электрическому сигналу, когда микрофон работает, x_a в выражении - выходное смещение, Z - механический импеданс и θ - фаза колебаний.

Нормализация отношения амплитуды А смещения может быть описана формулой (3):

где х_а0 в выражении х_а0=F/K - амплитуда смещения в устойчивом состоянии (или когда ω=0), f/f₀ в выражении f/f₀=ω/ω₀ - отношение частоты внешней силы к собственной частоте, ω₀ в ω₀=К/М - круговая частота вибрации, Q_m в Q_m=ω₀M/R - механическая добротность.

На фиг. 4 схематично представлена примерная нормализация резонансной кривой смещения системы пружина-масса-демпфер в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия. По горизонтальной оси указывают отношение фактической частоты вибрации системы пружина-масса-демпфер к собственной частоте системы пружина-масса-демпфер, а по вертикальной оси указывают смещение нормализации системы пружина-масса-демпфер. Отдельные кривые на фиг. 4 соответственно обозначают резонансные кривые смещения системы пружина-масса-демпфер с различными параметрами. В некоторых вариантах осуществления микрофон может формировать электрический сигнал через относительное смещение между элементом акустоэлектрического преобразования и конструкцией оболочки. Например, электретный микрофон может формировать электрический сигнал на основе изменения расстояния между деформированной диафрагмой и подложкой. Как другой пример, консольный микрофон с костной проводимостью на основе консольной балки может формировать электрический сигнал на основе пьезоэлектричества, создаваемого деформированной конструкцией консольной балки, или изменения емкости за счет изменения расстояния между консольными балками. В некоторых вариантах осуществления, чем больше смещение из-за деформации конструкции консольной балки, тем больше электрический сигнал, создаваемый микрофоном. Как показано на фиг. 4, когда фактическая частота вибрации системы пружина-масса-демпфер может быть такой же, как собственная частота системы пружина-масса-демпфер (т.е. когда отношение между фактической частотой вибрации системы пружина-масса-демпфер и собственной частотой системы пружина-масса-демпфер равно или приблизительно равно 1), то чем больше смещение нормализации системы пружина-масса-демпфер, тем более узкой является ширина полосы на уровне -3 дБ от резонансного пика на резонансной кривой смещения (должно здесь пониматься как диапазон резонансных частот). Объединяясь с вышеупомянутой формулой (3), чем больше смещение нормализации системы пружина-масса-демпфер, тем больше значение Q микрофона.

На фиг. 5 представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Микрофон 500 может содержать конструкцию 510 оболочки, по меньшей мере два элемента 520 акустоэлектрического преобразования и узел 522 датчика вибрации. Конструкция 510 оболочки может быть выполнена с возможностью установки в нее узла 522 датчика вибрации и элемента 520 акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления конструкция 510 оболочки может быть обычным структурным телом, таким как куб, цилиндр, усеченный конус или конструкция другой неправильной формы. В некоторых вариантах осуществления конструкция 510 оболочки может быть полым внутри структурным телом и конструкция 510 оболочки может независимо образовывать акустическую полость, в котором могут быть расположены узел 522 датчика вибрации и по меньшей мере два элемента 520 акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления материал 510 конструкции оболочки может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более металлов, сплавов и полимеров (например, сополимер стирола бутадиена акрилонитрила, поливинилхлорид, поликарбонат, полипропилен, и т.д.). В некоторых вариантах осуществления узел 522 датчика вибрации может быть соединен с боковой стенкой конструкции 510 оболочки, так чтобы акустическая полость, сформированная конструкцией 510 оболочки, могла быть разделена на множество полостей, которые могут содержать первую акустическую полость 530 и вторую акустическую полость 540.

В некоторых вариантах осуществления на боковой стенке конструкции 510 оболочки, соответствующей первой акустической полости 530, могут обеспечиваться одно или более отверстий 511 и одно или более отверстий 511 могут быть расположены в первой акустической полости 530 и направлять внешний звуковой сигнал в первую акустическую полость 530. В некоторых вариантах осуществления внешний звуковой сигнал может входить в первую акустическую полость 530 микрофона 500 через отверстия 511 и направлять воздух в первую акустическую полость 530 для вибрирования. Узел 522 датчика вибрации может улавливать сигнал вибрации воздуха и передавать сигнал вибрации воздуха элементу 520 акустоэлектрического преобразования, и элемент 520 акустоэлектрического преобразования может принимать сигнал вибрации воздуха и преобразовывать сигнал вибрации воздуха в выходной электрический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления узел 522 датчика вибрации может содержать первый узел 5221датчика вибрации и второй узел 5222 датчика вибрации, последовательно расположенный сверху вниз. Первый узел датчика вибрации и второй узел датчика вибрации могут соединяться с конструкцией оболочки через периферийную сторону и, по меньшей мере, частичная конструкция первого узла 5221 датчика вибрации и второго узла 5222 датчика вибрации могут создавать вибрацию в ответ на акустический сигнал, вводимый микрофоном 500 через отверстия 511. В некоторых вариантах осуществления материал узла 5222 датчика вибрации может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или несколько полупроводниковых материалов, металлические материалы, металлические сплавы, органические материалы и т.д. В некоторых вариантах осуществления, полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, карбид кремния и т.д. В некоторых вариантах осуществления металлические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медь, алюминий, хром, титан, золото и т.д. В некоторых вариантах осуществления металлические сплавы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медно-алюминиевый сплав, медно-золотой сплав, титановый сплав, алюминиевый сплав, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, органический материал может содержать, но не ограничиваясь только этим, полиимид, парилен, PDMS, силиконовый гель, силикон, и т.д. В некоторых вариантах осуществления узел 522 датчика вибрации может иметь плоскую конструкцию, призматическую конструкцию и т.д.

В некоторых вариантах осуществления различные участки узла 522 датчика вибрации могут быть изготовлены из различных материалов. Например, материал участка узла 522 датчика вибрации, который может контактировать со узлом 523 передачи датчика вибрации, и материал участка узла 522 датчика вибрации, соответствующего полости 550, может быть твердым материалом и жесткость его может быть больше, чем жесткость других участков узла 522 датчика вибрации, например, жесткость граничного участка, который может перемещаться относительно конструкции 510 оболочки, прежде всего, в ответ на вибрацию воздуха. В некоторых вариантах осуществления участок конструкции, изготовленный из твердых материалов в узле датчика 522 вибрации, может незначительно деформироваться под действием вибрации воздуха в первой акустической полости 530, что позволяет сохранять объем полости 550, в основном, постоянным, избегать влияния изменения объема полости 550 на элемент 1320 акустоэлектрического преобразования и дополнительно гарантировать, что элемент 520 акустоэлектрического преобразования может преобразовывать полученный от узла 522 датчика вибрации сигнал вибрации в электрический сигнал в желаемом частотном диапазоне. В некоторых вариантах осуществления полость 550 может быть вакуумной полостью. Элемент 520 акустоэлектрического преобразования может быть расположен в вакуумной полости, что позволяет избежать контакта между элементом 510 акустоэлектрического преобразования и воздухом акустической полости и уменьшить влияние вибрации воздуха в акустической полости во время процесса акустоэлектрического преобразования элементом 520 акустоэлектрического преобразования, т.е. может быть решена проблема большого уровня фонового шума микрофона. С другой стороны, элемент 520 акустоэлектрического преобразования может быть расположен в вакуумной полости, что может помочь избежать трения между элементом 520 акустоэлектрического преобразования и воздухом во время процесса вибрации, чтобы уменьшить воздушное затухание в вакуумной полости микрофона 500 и улучшить значение Q микрофона 500. В некоторых вариантах осуществления степень вакуума в полости 550 может составлять менее 100 Па. В некоторых вариантах осуществления степень вакуума в полости 550 может составлять 10^-6 Па - 100 Па. В некоторых вариантах осуществления степень вакуума в полости 550 может составлять 10^-3 Па - 100 Па. В некоторых вариантах осуществления степень вакуума в полости 550 может составлять 1 Па - 100 Па.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 500 может содержать узел 523 передачи вибрации. Узел 523 передачи вибрации может быть расположен между первым узлом 5221 датчика вибрации и вторым узлом 5222 датчика вибрации. Верхняя поверхность узла 523 передачи вибрации может соединяться с нижней поверхностью первого узла 5221 датчика вибрации, а нижняя поверхность узла 523 передачи вибрации может соединяться с верхней поверхностью второго узла 5222 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления полость 550 может быть сформирована между узлом 523 передачи вибрации, первым узлом 5221 датчика вибрации, вторым узлом 5222 датчика вибрации и элемент 520 акустоэлектрического преобразования может быть расположен в полости 550. А именно, один конец элемента 520 акустоэлектрического преобразования может быть соединен с внутренней стенкой узла 523 передачи вибрации, а другой конец элемента 520 акустоэлектрического преобразования может быть подвешен в полости 550. В некоторых вариантах осуществления узел 522 датчика вибрации (например, первый узел 5221 датчика вибрации, второй узел 5222 датчика вибрации) может передавать сигнал вибрации элементу 520 акустоэлектрического преобразования через узел 523 передачи вибрации. В некоторых вариантах осуществления материал узла передачи вибрации 523 может содержать, но не ограничен, один или несколько полупроводниковых материалов, металлических материалов, металлических сплавов, органических материалов и т.д. В некоторых вариантах осуществления, материал узла 523 передачи вибрации может быть таким же или отличающимся от материала узла 522 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления узел 523 передачи вибрации и узел 522 датчика вибрации могут быть интегрированной конструкцией. В некоторых вариантах осуществления узел 523 передачи вибрации и узел 522 датчика вибрации могут дополнительно обладать быть относительно независимыми конструкциями. В некоторых вариантах осуществления узел 523 передачи вибрации может быть регулярной и/или неправильной многоугольной структурой, такой как трубчатая конструкция, кольцевая конструкция, четырехсторонняя конструкция и пятигранная конструкция.

Следует заметить, что в альтернативных вариантах осуществления узел 522 датчика вибрации может содержать только первый узел 5221 датчика вибрации 5221, первый узел 5221 датчика вибрации может быть соединен с конструкцией 510 оболочки 510 через периферийную сторону, и один или несколько элементов 520 акустоэлектрического преобразования 520 могут быть прямо или косвенно соединены с первым узлом 5221 датчика вибрации. Например, элементы 520 акустоэлектрического преобразования могут быть расположены на верхней или на нижней поверхности первого узла 5221 датчика вибрации и один или несколько элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут быть распределены с промежутками на верхней или на нижней поверхности первого узла 5221 датчика вибрации, где один или несколько элементов 520 акустоэлектрического преобразования не могут контактировать друг с другом. Как другой пример, элемент 520 акустоэлектрического преобразования может быть соединен с первым узлом 5221 датчика вибрации через другие конструкции (например, через узел 523 передачи вибрации). Первый узел 5221 датчика вибрации может формировать вибрацию в ответ на акустический сигнал, входящий в микрофон 500 через отверстие 511, и элемент 520 акустоэлектрического преобразования может преобразовывать вибрацию первого узла 5221 датчика вибрации или узла 523 передачи вибрации 523 в электрический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления один или несколько элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут быть распределены с промежутками по внутренней стенке узла 523 передачи вибрации. Следует заметить, что распределение интервалов может относиться к любому направлению, горизонтальному (перпендикулярно к направлению A-A, показанному на фиг. 5) или к вертикальному (направление A-A, показанное на фиг. 5). Например, когда узел 523 передачи вибрации является кольцевой трубчатой структурой, один или несколько элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут распределяться с промежутками последовательно сверху донизу в вертикальном направлении. На фиг. 6A представлен вид в разрезе микрофона по линии A-A, указанной на фиг. 5. Как показано на фиг. 6A, множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут последовательно распределяться с промежутками по внутренней стенке узла 523 передачи вибрации. Множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования, распределенных с промежутками, могут находиться в одной и той же плоскости или быть приблизительно параллельны в горизонтальном направлении. На фиг. 6B показан вид в разрезе микрофона по линии A-A, указанной на фиг. 5 Как показано на фиг. 6B, фиксированный конец каждого элемента 520 акустоэлектрического преобразования и узел 530 передачи вибрации могут быть распределены с промежутками по кольцевой внутренней стенке узла 523 передачи вибрации в горизонтальном направлении, фиксированный конец элементов 520 акустоэлектрического преобразования может быть приблизительно перпендикулярен узлу 523 передачи вибрации и другой конец элементов 520 акустоэлектрического преобразования (далее упоминаемый как свободный конец) может проходить в направлении центра узла 523 передачи вибрации и подвешиваться в полости 550, так чтобы элемент 520 акустоэлектрического преобразования мог кольцеобразно распределяться в горизонтальном направлении. В некоторых вариантах осуществления узел 523 передачи вибрации может находиться в многоугольной трубчатой конструкции (например, треугольной, пятиугольной, шестиугольной и т.д.), фиксированные концы множества элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут дополнительно распределяться с промежутками по каждой боковой стенке узла 523 передачи вибрации в горизонтальном направлении. На фиг. 7A схематично показана конструкция консольной балки, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 7A, узел 523 передачи вибрации может быть четырехгранной конструкцией и множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут поочередно распределяться на четырех боковых стенках узла 523 передачи вибрации. На фиг. 7B представлена конструкция консольной балки, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 7B, узел 523 передачи вибрации может быть шестигранной конструкцией и конструкции 521 консольных балок различной длины могут поочередно распределяться по шести боковым стенкам узла 523 передачи вибрации. Множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования, распределенных с интервалом по внутренней стенке узла 523 передачи вибрации, могут улучшить использование пространства полости 550 и уменьшить общий объем микрофона 500.

Следует заметить, что множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования не может ограничиваться тем, что распределяется с промежутками по всем внутренним стенкам узла 523 передачи вибрации в горизонтальном или вертикальном направлении, множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования может дополнительно быть расположено на боковой стенке или на участках боковых стенок узла 523 передачи вибрации или множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут находиться в одной и той же горизонтальной плоскости. Например, узел 523 передачи вибрации может быть кубической конструкцией и множество элементов 520 акустоэлектрического преобразования могут одновременно располагаться на боковой стенке, на двух противоположных или соседних боковых стенках или на любых трех боковых стенках кубической конструкции. Способ распределения множества элементов 520 акустоэлектрического преобразования может корректироваться в соответствии с их количеством или размером полости 550, который не может дополнительно ограничиваться.

В некоторых вариантах осуществления каждый элемент 520 акустоэлектрического преобразования может содержать конструкцию консольной балки, причем один конец конструкции консольной балки может быть соединен с внутренней стенкой узла 523 передачи вибрации, а другой конец конструкции консольной балки может быть подвешен в полости 550.

В некоторых вариантах осуществления конструкция консольной балки может содержать слой первого электрода, пьезоэлектрический слой, слой второго электрода, упругий слой и слой подложки. Слой первого электрода, пьезоэлектрический слой и слой второго электрода могут быть расположены последовательно сверху вниз, упругий слой может быть расположен на верхней поверхности слоя первого электрода или на нижней поверхности слоя второго электрода и слой подложки может быть расположен на верхней или на нижней поверхности упругого слоя. В некоторых вариантах осуществления внешний звуковой сигнал может вводиться в акустическую полость 530 микрофона 500 через отверстие 511 и передать воздух в первую акустическую полость 530 для формирования вибрации. Сигнал вибрации воздуха может приниматься и передаваться элементу 520 акустоэлектрического преобразования (например, конструкции консольной балки) посредством узла 520 датчика вибрации и упругий слой в конструкции консольной балки под действием сигнала вибрации может деформироваться. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может создавать электрический сигнал на основе деформации упругого слоя и слой первого электрода и слой второго электрода могут собирать электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой на основе пьезоэлектрического эффекта может создавать напряжение (разность электрических потенциалов) под действием деформации упругого слоя и слой первого электрода и слой второго электрода могут выводить напряжение (электрический сигнал) наружу.

В некоторых вариантах осуществления упругий слой может быть мембранной структурой или блочной структурой, поддерживаемой одним или боле полупроводниковыми материалами. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, нитрид галлия, окись цинка, карбид кремния и т.д. В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя может содержать пьезоэлектрический кристаллический материал и пьезоэлектрический керамический материал. Пьезоэлектрический кристаллический материал может относиться к пьезоэлектрическому монокристаллу. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический кристаллический материал может содержать кварц, сфалерит, арагонит, турмалин, родохрозит, GaAs, титанат бария и производный структурный кварц, KH₂PO₄, NaKC₄H₄O₆-4H₂O (соль Рошеля) и т.д. или любое их сочетание. Пьезоэлектрический керамический материал может относиться к пьезоэлектрическим поликристаллам, которые являются неправильным собранием сверхмелких частиц, полученной твердотельной реакцией и синтезом различных мелких частиц порошковых материалов. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрические керамические материалы могут содержать титанат бария (barium titanate, BT), титанат цирконата свинца (lead zirconate titanate, PZT), свинцовый литий- бариевый ниобат (lead barium lithium niobate, PBLN), модифицированный свинцовый титанат (modified lead titanate, PT), нитрид алюминия (aluminum nitride, AIN), оксид цинка (zinc oxide, ZnO) и т.д. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя может дополнительно содержать полимерный пьезоэлектрический материал, такой как поливинилидендифторид (polyvinylidene difluoride, PVDF). В некоторых вариантах осуществления слой первого электрода и слой второго электрода могут быть проводящей физической структурой. Примерные проводящие материалы могут содержать металлы, сплавы, оксиды металлов, графен, и т.д. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления металлы и сплавы могут содержать никель, железо, свинец, платину, титан, медь, молибден, цинк или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления оксиды металлов могут содержать RuO₂, MnO₂, PbO₂, NiO и т.д. или любое их сочетание.

В некоторых вариантах осуществления конструкция консольной балки может дополнительно содержать слой электрода поддержки проводника (слой PAD), причем слой электрода поддержки проводника может быть расположен на слое первого электрода и на слое второго электрода и слой первого электрода и слой второго электрода могут соединяться с внешней цепью посредством внешней поддержки проводника (например, золотая проволока, алюминиевая проволока и т.д.) и сигнал напряжения между слоем первого электрода и слоем второго электрода может направляться к схеме серверной обработки. В некоторых вариантах осуществления слой электрода поддержки проводника может содержать медную фольгу, титан, медь и т.д. В некоторых вариантах осуществления материал слой электрода поддержки проводника может совпадать с материалом слоя первого электрода (или слоя второго электрода). В некоторых вариантах осуществления материал слоя электрода поддержки проводника может отличаться от материала слоя первого электрода (или слоя второго электрода).

В других вариантах осуществления конструкция консольной балки может содержать, по меньшей мере, упругий слой, слой электрода и пьезоэлектрический слой, где упругий слой может быть расположен на поверхности слоя электрода, а слой электрода может быть расположен на верхней или нижней поверхности пьезоэлектрического слоя. В некоторых вариантах осуществления слой электрода может содержать первый электрод и второй электрод. Первый электрод и второй электрод могут быть изогнуты в гребенчатую конструкцию и первая гребенчатая конструкция и вторая гребенчатая конструкция могут содержать множество зубчатых структур с определенным зазором между соседними зубчатыми структурами, расстояние между которыми может быть одинаковым или разным. Первая гребенчатая конструкция и вторая гребенчатая конструкция могут действовать совместно для формирования слоя электродов, причем конструкция зубьев первой гребенчатой конструкции может дополнительно проходить в зазор второй гребенчатой конструкции и конструкция зубьев второй гребенчатой конструкции может проходить в зазор первой гребенчатой конструкции для формирования слоя электродов за счет их совместного действия. Первая гребенчатая конструкция и вторая гребенчатая конструкция могут действовать совместно друг с другом, чтобы первый электрод и второй электрод могли быть расположены компактно, но не пересекались. В некоторых вариантах осуществления первая гребенчатая конструкция и вторая гребенчатая конструкция могут проходить вдоль направления длины (например, от фиксированного конца до свободного конца) консольной балки. За дополнительной информацией об упругом слое и пьезоэлектрическом слое можно обратиться к фиг. 5 и сопутствующему описанию. В некоторых вариантах осуществления каждая конструкция консольной балки различных элементов 520 акустоэлектрического преобразования может соответственно формировать резонансную систему консольных балок и резонансная частота резонансной системы консольных балок может быть выражена формулой (4)

где f₀ - резонансная частота резонансной системы, к - жесткость резонансной системы и m - массу резонансной системы. Согласно формуле (4), когда отношение жесткости резонансной системы к массе резонансной системы, k/m, уменьшается, резонансная частота f₀ резонансной системы может уменьшаться. В некоторых вариантах осуществления чувствительность резонансной системы может быть улучшена в конкретном частотном диапазоне (например, ниже резонансной частоты), изменяя резонансную частоту резонансной системы.

В некоторых вариантах осуществления, когда конструкция консольной балки имеет кубическую конструкцию, формула (4) для вычисления резонансной частоты резонансной системы консольной балки может дополнительно быть выражена формулой (5):

где f₀ - резонансная частота резонансной системы, Е - модуль упругости материала конструкции консольной балки, I - момент инерции конструкции консольной балки (может интерпретироваться как длина конструкции консольной балки), ρ - плотность конструкции консольной балки и A - площадь поперечного сечения конструкции консольной балки. I=bh³/12, где b - ширина поперечного сечения конструкции консольной балки и h - высоту поперечного сечения конструкции консольной балки. Согласно формуле (5), при одном и том же размере поперечного сечения (т.е. ширине и высоте конструкции консольной балки) и одинаковом материале, чем больше длина конструкции консольной балки, тем ниже резонансная частота конструкции консольной балки.

На основе приведенного выше описания в некоторых вариантах осуществления, устанавливая различные элементы 520 акустоэлектрического преобразования (например, конструкции консольных балок разной длины), различные элементы 520 акустоэлектрического преобразования могут иметь, соответственно, различные резонансные частоты, так что для сигналов вибрации узла 523 передачи вибрации могут формироваться различные частотные характеристики. В некоторых вариантах осуществления параметры конструкции консольной балки (например, длина, ширина, толщина, материал и т.д.) могут быть установлены для получения частотных характеристик, соответствующих различным резонансным частотам. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота, соответствующая конструкции консольной балки, может отрицательно коррелироваться с длиной в направлении, перпендикулярном направлению вибрации конструкции консольной балки, т.е. чем больше длина конструкции консольной балки в направлении, перпендикулярном направлению его вибрации, тем ниже резонансная частота, соответствующая конструкции консольной балки. Например, длина первой конструкции 5211 консольной балки, перпендикулярной направлению вибрации, как показано на фиг. 7A, может быть больше, чем длина конструкции второго консольной балки, в направлении, перпендикулярном направлению вибрации, и резонансная частота, соответствующая первой конструкции 5211 консольной балки может быть ниже, чем резонансная частота, соответствующая второй конструкции 5212 консольной балки. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих различным конструкциям консольных балок, могут быть в диапазоне 20 Гц - 16000 Гц, регулируя длину конструкции 5212 консольной балки. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих различным конструкциям консольных балок, могут быть в диапазоне 100 Гц - 12000 Гц, регулируя длину конструкции 5212 консольной балки. Так как конструкция консольной балки чувствительна к колебаниям вблизи резонансной частоты, можно считать, что конструкция консольной балки имеет частотно-избирательную характеристику для сигнала вибрации, т.е. конструкция консольной балки может преобразовывать сигнал вибрации в электрический сигнал в поддиапазоне, главным образом, вблизи резонансной частоты. Поэтому в некоторых вариантах осуществления, устанавливая различные длины, различные конструкции консольных балок могут иметь различные резонансные частоты, формируя, таким образом, соответственно, поддиапазоны вокруг каждой резонансной частоты. Например, в частотном диапазоне человеческой речи посредством множества конструкций консольных балок могут быть установлены 11 поддиапазонов и резонансная частота каждого из этих 11 поддиапазонов, соответствующая конструкции консольной балки, может быть в диапазонах 500 Гц - 700 Гц, 700 Гц - 1000 Гц, 1000 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1700 Гц, 1700 Гц - 2200 Гц, 2200 Гц - 3000 Гц, 3000 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4700 Гц, 4700 Гц - 5700 Гц, 5700 Гц - 7000 Гц и 7000 Гц - 12000 Гц, соответственно. Как другой пример, в частотном диапазоне человеческой речи посредством множества конструкций консольных балок могут быть установлены 16 поддиапазонов и резонансная частота каждого из этих 16 поддиапазонов, соответствующих конструкции консольной балки, может быть в диапазонах 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц, 6600 Гц - 8000 Гц, соответственно. В качестве дополнительного примера, в частотном диапазоне человеческой речи посредством множества конструкций консольных балок могут быть установлены 24 диапазона и резонансная частота каждого из этих 24 поддиапазонов, соответствующих конструкции консольных балок, может быть в диапазонах 20 Гц - 120 Гц, 120 Гц - 210 Гц, 210 Гц - 320 Гц, 320 Гц - 410 Гц, 410 Гц - 500 Гц, 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц, 6600 Гц - 7900 Гц, 7900 Гц - 9600 Гц, 9600 Гц - 12100 Гц, 12100 Гц - 16000 Гц, соответственно. Принимая в качестве примера конструкцию консольной балки с кубической структурой, в некоторых вариантах осуществления, в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц 16000 Гц), регулируя длину множества конструкций консольных балок, могут быть сформированы по меньшей мере 5 поддиапазонов. В некоторых вариантах осуществления в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц) посредством корректировки длины множества конструкций консольных балок могут быть сформированы 5-11 поддиапазонов. В некоторых вариантах осуществления в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц) посредством корректировки длины множества конструкций консольных балок могут быть сформированы 5-16 поддиапазонов. В некоторых вариантах осуществления в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц) посредством корректировки длины множества конструкций консольных балок могут быть сформированы 6-24 поддиапазонов. Следует заметить, что элемент акустоэлектрического преобразования (или конструкция консольной балки), количество поддиапазонов и частотный диапазон резонансной частоты, соответствующей каждому поддиапазону, не могут ограничиваться приведенными выше описаниями, и могут адаптивно корректироваться в соответствии со сценарием применения микрофона, размером микрофона и другими конкретными ситуациями и не могут здесь ограничиваться. Кроме того, форма конструкции консольной балки не может ограничиваться кубической формой, описанной выше, и может дополнительно быть доступна в других формах, форма поперечного сечения конструкции консольной балки может быть правильной или неправильной, такой как треугольная, полукруглая, ромбовидная, пятиугольная и шестиугольная, и, кроме того, различные консольные балки могут иметь различные резонансные частоты за счет регулирования параметров, связанных с массой или жесткостью конструкции консольной балки.

В некоторых вариантах осуществления элементы 520 акустоэлектрического преобразования микрофона 500 могут формировать резонанс в желаемом частотном диапазоне, соответственно, через регулирование параметров первой акустической полости 530 и/или отверстия 511, таких как конструкция, размер, шероховатость внутренней поверхность и т.д. Например, разделение на поддиапазоны для сигнала вибрации может быть завершено путем регулирования формы, объема полости и шероховатости внутренней поверхности первой акустической полости 530, чтобы позволить звуку, входящему в первую акустическую полость 530, иметь конкретную частоту поддиапазона. Описание того, как микрофон 500 соответственно формирует резонанс в желаемом частотном диапазоне посредством регулирования параметров, таких как конструкция, размер и шероховатость внутренней поверхности, можно найти в патентной заявке под названием “Микрофон”, поданной в тот же день, что и настоящее раскрытие, и описываться здесь не будет.

На фиг. 8 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 8, микрофон 800 может содержать конструкцию 810 оболочки, элемент 820 акустоэлектрического преобразования и узел 822 датчика вибрации. Микрофон 800, показанный на фиг. 8, может быть таким же или подобным микрофону 500, показанному на фиг. 5. Например, конструкция 810 оболочки микрофона 800 может быть такой же или подобной конструкции 510 оболочки микрофона 500. Как другой пример, первая акустическая полость 830, вторая акустическая полость 840 и полость 850 микрофона 800 могут быть, соответственно, такими же или подобными первой акустической полости 530, второй акустической полости 540 и полости 550 микрофона 500. В качестве дополнительного примера, узел 822 датчика вибрации (например, первый узел 8221 датчика вибрации, второй узел 8222 датчика вибрации) микрофона 800 может быть таким же или подобным узлу 522 датчика вибрации (например, первому узлу 5221 датчика вибрации, второму узлу 5222 датчика вибрации) микрофона 500. Дополнительные конструкции, входящие в микрофон 800 (например, отверстие 811, узел 823 передачи вибрации и т.д.), представлены на фиг. 5 и в сопутствующем описании.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 800, показанным на фиг. 8, и микрофоном 500, показанным на фиг. 5, заключается в том, что каждый элемент 820 акустоэлектрического преобразования микрофона 800 может содержать первую конструкцию 8211 консольной балки и вторую конструкцию 8212 консольной балки, где первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 8212 консольной балки могут рассматриваться как две электродные пластины. В некоторых вариантах осуществления первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 8212 консольной балки могут устанавливаться друг напротив друга и первая конструкция 8211 консольной балки 8211 и вторая конструкция 8212 консольной балки имеют область наложений. В некоторых вариантах осуществления первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 8212 консольной балки могут быть расположены в вертикальном направлении, область наложений может интерпретироваться как площадь проекции между нижней поверхностью первой конструкции 8211 консольной балки и верхней поверхностью второй конструкции 8212 консольной балки. В некоторых вариантах осуществления первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 8212 консольной балки имеют между ними первое расстояние d1. Первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 8212 консольной балки могут соответственно деформироваться в различной степени в направлении вибрации (направление увеличения первого расстояния d1) после приема сигнала вибрации от узла 823 передачи вибрации для изменения первого расстояния d1. Первая конструкция 8211 консольной балки и вторая конструкция 822 консольной балки могут преобразовывать принятый сигнал вибрации узла 823 передачи вибрации в электрический сигнал на основе изменения первого расстояния d1.

В некоторых вариантах осуществления жесткость первой конструкции 8211 консольной балки может отличаться от жесткости второй конструкции 8212 консольной балки, чтобы заставить первую конструкцию 8211 консольной балки и вторую конструкцию 8212 консольной балки формировать различные степени деформации в направлении вибрации. Под действием сигнала вибрации от узла 823 передачи вибрации конструкция консольной балки с низкой жесткостью может формировать определенную степень деформации, и деформация, создаваемая конструкцией консольной балки с относительно высокой жесткостью, может приблизительно считаться нулевой или меньшей, чем деформация, созданная конструкцией консольной балки с низкой жесткостью. В некоторых вариантах осуществления, когда микрофон 800 работает, конструкция консольной балки с меньшей жесткостью (например, вторая конструкция 8212 консольной балки) может деформироваться в ответ на вибрацию узла 823 передачи вибрации и конструкция консольной балки с относительно высокой жесткостью (например, первая конструкция 8211 консольной балки) может вибрировать вместе с узлом 823 передачи вибрации вместо деформации, что заставляет первое расстояние d1 изменяться.

В некоторых вариантах осуществления резонансная частота конструкции консольной балки с низкой жесткостью в элементе 8210 акустоэлектрическом преобразования может находиться в частотном диапазоне внутри диапазона слышимости человеческого уха. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота конструкции консольной балки с относительно высокой жесткостью в элементе 8210 акустоэлектрического преобразования может быть в частотном диапазоне, нечувствительном для человеческого уха (например, больше, чем 16000 Гц). В некоторых вариантах осуществления жесткость первой конструкции 8211 консольной балки (или второй конструкции 8212 консольной балки) в элементе 8210 акустоэлектрического преобразования может быть реализована путем корректировки материала, длины, ширины и толщины первой конструкции 8211 консольной балки (или второй конструкции 8212 консольной балки). В некоторых вариантах осуществления параметры (например, материал, толщина, длина, ширина, и т.д.) каждого набора конструкций консольных балок, соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, могут регулироваться для получения различных частотных характеристик, соответствующих различным резонансным частотам. В некоторых вариантах осуществления, регулируя длину каждого набора конструкций консольных балок (например, первой конструкции 8211 консольной балки и второй конструкции 8212 консольной балки), соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, могут быть в диапазоне 20 Гц - 16000 Гц. В некоторых вариантах осуществления, регулируя длину каждой из набора конструкций консольных балок (например, первой конструкции 8211 консольной балки и второй конструкции 8212 консольной балки), соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, могут быть в диапазоне 100 Гц - 1200 Гц. Поскольку набор конструкций консольных балок, соответствующих элементу 8210 акустоэлектрического преобразования (например, первой конструкции 8211 консольной балки и второй конструкции 8212 консольной балки), чувствителен к вибрации вблизи резонансных частот, можно считать, что набор конструкций консольных балок, соответствующих элементу 8210 акустоэлектрического преобразования, имеет частотно-избирательные характеристики для сигнала вибрации, т.е. набор конструкций консольных балок, соответствующих элементу 8210 акустоэлектрического преобразования, может, прежде всего, преобразовывать сигнал вибрации в поддиапазоне вблизи резонансных частот в электрический сигнал. Поэтому в некоторых вариантах осуществления множество конструкций консольных балок, соответствующих различным элементам 8210 акустоэлектрического преобразования, может иметь различные резонансные частоты, устанавливая различные длины, поддиапазоны могут быть сформированы раздельно вблизи каждой резонансной частоты. В некоторых вариантах осуществления, используя множество наборов конструкций консольных балок в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц) могут быть установлены по меньшей мере пять поддиапазонов. Например, в частотном диапазоне человеческой речи с помощью множества наборов конструкций консольных балок могут быть установлены 11 поддиапазонов и резонансная частота каждой конструкции консольной балки, соответствующая этим 11 поддиапазонам, может быть в диапазоне 500 Гц - 700 Гц, 700 Гц - 1000 Гц, 1000 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1700 Гц, 1700 Гц - 2200 Гц, 2200 Гц - 3000 Гц, 3000 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4700 Гц, 4700 Гц - 5700 Гц, 5700 Гц - 7000 Гц, 7000 Гц - 12000 Гц соответственно. Как другой пример, в частотном диапазоне человеческой речи с помощью множества наборов конструкций консольных балок могут быть установлены 16 поддиапазонов и резонансная частота каждой конструкции консольной балки, соответствующая этим 16 поддиапазонам, может быть в диапазоне 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, Гц на 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц, 6600 Гц - 8000 Гц, соответственно. В качестве дополнительного примера, в частотном диапазоне человеческой речи с помощью множества наборов конструкций консольных балок могут быть установлены 24 поддиапазонов и резонансная частота каждой конструкции консольной балки, соответствующая этим 24 поддиапазонам, может быть в диапазоне 20 Гц - 120 Гц, 120 Гц - 210 Гц, 210 Гц - 320 Гц, 320 Гц - 410 Гц, 410 Гц - 500 Гц, 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц, 6600 Гц - 7900 Гц, 7900 Гц - 9600 Гц, 9600 Гц - 12100 Гц, 12100 Гц - 16000 Гц, соответственно. В некоторых вариантах осуществления в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц), регулируя множество наборов конструкций консольных балок на различные длины, могут быть установлены 5-50 поддиапазонов. В некоторых вариантах осуществления в частотном диапазоне человеческой речи (например, 20 Гц - 16000 Гц), регулируя наборы из множества конструкций консольных балок на различные длины, может быть установлено 6-24 поддиапазонов.

На фиг. 9 схематично представлена частотная характеристика микрофона, соответствующая некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 9, горизонтальная ось может представлять частоту в Гц и вертикальная ось может представлять частотную характеристику звукового сигнала, создаваемого микрофоном, выраженную в дБ. Микрофон может относиться к микрофону 500, микрофону 800, микрофону 1000, микрофону 1100, микрофону 1300, микрофону 1400, микрофону 1500, микрофону 1800, микрофону 1900 и микрофону 2000 и т.д. Пунктирные линии на фиг. 9 могут показывать частотную характеристику, соответствующую каждому элементу акустоэлектрического преобразования микрофона, соответственно. Согласно частотным характеристикам на фиг. 9, каждый элемент акустоэлектрического преобразования имеет резонансную частоту (например, резонансная частота частотной характеристики 920 может составлять приблизительно 350 Гц, а резонансная частота частотной характеристики 930 может составлять приблизительно 1500 Гц). Когда на микрофон передается внешний звуковой сигнал различные элементы акустоэлектрического преобразования могут быть более чувствительны к сигналу вибрации вблизи резонансных частот, таким образом, выходной сигнал каждого элемента акустоэлектрического преобразования может содержать, главным образом, сигнал поддиапазона, соответствующий резонансной частоте. В некоторых вариантах осуществления выходной сигнал на резонансном пике каждого элемента акустоэлектрического преобразования может быть намного больше, чем выходной сигнал в плоской области. Разделение частот широкополосного сигнала, соответствующего звуковому сигналу, на поддиапазоны может быть реализовано, выбирая полосу частот вблизи резонансного пика на частотной характеристике каждого элемента акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления каждая частотная характеристика на фиг. 9 может объединяться для получения более плоской кривой частотной характеристики 910 с высоким отношением сигнал-шум микрофона. Кроме того, путем установки различных элементов акустоэлектрического преобразования (например, конструкций консольных балок) резонансные пики к микрофонной системе могут добавляться резонансные пики различных частотных диапазонов, что может повышать чувствительность микрофона вблизи множества резонансных пиков и дополнительно улучшать чувствительность микрофона во всей широкой полосе.

Устанавливая в микрофон множество элементов акустоэлектрического преобразования и используя характеристики элементов акустоэлектрического преобразования (например, конструкцию консольной балки), имеющих различные резонансные частоты, могут быть достигнуты фильтрация и разложение сигнала вибрации по полосам частот, что может помочь избежать проблем сложного проектирования аппаратных средств, относительно больших вычислительных ресурсов для алгоритмов программного обеспечения, искажения сигнала и добавления шума, тем самым, уменьшая сложность и стоимость изготовления микрофона.

На фиг. 10 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 10, микрофон 1000 может содержать конструкцию 1010 оболочки, элемент 1020 акустоэлектрического преобразования и узел 1022 датчика вибрации. Микрофон 1000, показанный на фиг. 10, может быть таким же или подобным микрофону 500, показанному на фиг. 5. Например, конструкция оболочки 1010 микрофона 1000 может быть такой же или подобной конструкции 510 оболочки микрофона 500. Как другой пример, первая акустическая полость 1030, вторая акустическая полость 1040 и полость 1050 микрофона 1000 могут быть соответственно такими же или подобными первой акустической полости 530, второй акустической полости 540 и полости 550 микрофона 500. В качестве дополнительного примера, узел 1022 датчика вибрации (например, первый узел 10221 датчика вибрации, второй узел 10222 датчика вибрации) микрофона 1000 может быть таким же или подобным узлу 522 датчика вибрации (например, первому узлу 5221 датчика вибрации, второму узлу 5222 датчика вибрации) микрофона 500. В отношении других компонентов микрофона 1000 (например, отверстие 1011, узел 1023 передачи вибрации, элемент 1020 акустоэлектрического преобразования и т.д.) можно обратиться к фиг. 5 и сопутствующему описанию.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1000, показанным на фиг. 10, и микрофоном 500, показанным на фиг. 5, может состоять в том, что микрофон 1000 может дополнительно содержать одну или более мембранных конструкций 1060. В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1060 может быть расположена на верхней и/или на нижней поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. Например, мембранная конструкция 1060 может быть монослойной мембранной конструкцией, которая может быть расположена на верхней или на нижней поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. Как другой пример, мембранная конструкция 1060 может быть двухслойной мембраной, содержащей первую мембранную конструкцию и вторую мембранную конструкцию, где первая мембранная конструкция может быть расположена на верхней поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования, а вторая мембранная конструкция может быть расположен на нижней поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. Резонансная частота элемента 1020 акустоэлектрического преобразования может регулироваться, устанавливая мембранную конструкцию 1060 на поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота элемента 1020 акустоэлектрического преобразования может изменяться, регулируя материал, размер (например, длина, ширина) и толщину мембранной конструкции 1060. С одной стороны, регулируя параметры мембранной конструкции 1060 (например, материал, размер, толщина и т.д.) и элемента 1020 акустоэлектрического преобразования (например, конструкции консольной балки), элемент 1020 акустоэлектрического преобразования может формировать резонанс в желаемом частотном диапазоне. С другой стороны, мембранная конструкция 1060, обеспечиваемая на поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования, может предотвратить микрофон 1000 от повреждения элемента 1020 акустоэлектрического преобразования в случае перегрузки, тем самым, повышая надежность микрофона 1000. Кроме того, мембранная конструкция 1060, обеспечиваемая на поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования, может снижать величину деформации микрофона 1000 за счет напряжения и приближать реальное изделие к цели проектирования.

В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1060 может полностью или частично покрывать верхнюю поверхность и/или нижнюю поверхность элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. Например, верхняя поверхность или нижняя поверхность каждого элемента 1020 акустоэлектрического преобразования может быть покрыта соответствующей мембранной конструкцией 1060 и мембранная конструкция 1060 может полностью покрывать верхнюю поверхность или нижнюю поверхность соответствующего акустоэлектрического элемента 1020, или мембранная конструкция 1060 может частично покрывать верхнюю или нижнюю поверхность соответствующего акустоэлектрического элемента 1020. Как другой пример, в горизонтальном направлении, когда множество элементов 1020 акустоэлектрического преобразования одновременно располагаются в одной и той же горизонтальной плоскости, мембранная конструкция 1060 может полностью покрывать нижние поверхности множества элементов 1020 акустоэлектрического преобразования в той же горизонтальной плоскости одновременно, например, мембранная конструкция 1060 может быть соединена с внутренней стенкой узла 1023 передачи вибрации через периферийную сторону, разделяя, таким образом, полость 1050 на две взаимно независимые полости. Как дополнительный пример, форма мембранной конструкции 1060 может совпасть с формой поперечного сечения узла 1023 передачи вибрации, мембранная конструкция 1060 может быть соединена с внутренней стенкой узла 1023 передачи вибрации через периферийную сторону, и средняя часть мембранной конструкции 1060 может содержать отверстие (не показанное на фиг. 10), и мембранная конструкция 1060 может частично покрывать верхние или нижние поверхности множества элементов 1020 акустоэлектрического преобразования в той же горизонтальной плоскости, и полость 1050 может быть разделена на две соединенные полости (верхняя и нижняя) посредством мембранной структуры 1060.

В некоторых вариантах осуществления материал мембранной конструкции 1060 может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более полупроводниковых материалов, металлических материалов, металлических сплавов, органических материалов и т.д. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, карбид кремния и т.д. В некоторых вариантах осуществления, металлические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медь, алюминий, хром, титан, золото и т.д. В некоторых вариантах осуществления, металлический сплав может содержать, но не ограничиваясь только этим, медно-алюминиевый сплав, медно-золотой сплав, титановый сплав, алюминиевый сплав и т.д. В некоторых вариантах осуществления, органический материал может содержать, но не ограничиваясь только этим, полиимид, парилен (Parylene), PDMS, силиконовый гель, кварц и т.д.

На фиг. 11 представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Микрофон 1100, показанный на фиг. 11, может быть таким же или подобным микрофону 800, показанному на фиг. 8. Например, конструкция оболочки 1110 микрофона может быть такой же или подобной конструкции оболочки 810 микрофона 800. Как другой пример, первая акустическая полость 1130, вторая акустическая полость 1140 и полость 1150 микрофона 1100 могут быть такими же или подобными первой акустической полости 830, второй акустической полости 840 и полости 850 микрофона 800, соответственно. В качестве дополнительного примера, узел 1122 датчика вибрации (например, первый узел 11221 датчика вибрации, второй узел 11222 датчика вибрации) микрофона 1100 может быть таким же или подобным узлу 822 датчика вибрации (например, первому узлу 8221 датчика вибрации, второму узлу 8222 датчика вибрации) микрофона 800. Дополнительные подробности о конструкции микрофона 1100 (например, отверстие 1111, узел 1123 передачи вибрации, элемент 1120 акустоэлектрического преобразования и т.д.) смотрите на фиг. 8 и в сопутствующем описании.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1100, показанным на фиг. 11, и микрофоном 800, показанным на фиг. 8, может быть то, что микрофон 1100 может дополнительно содержать одну или более мембранных конструкций 1160. В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1160 может быть расположена на верхней и/или на нижней поверхности конструкции консольной балки (например, второй конструкции 11212 консольной балки) с относительно низкой жесткостью элемента 1120 акустоэлектрического преобразования. Например, мембранная конструкция 1160 может быть монослойной мембранной конструкцией, которая может быть расположена на верхней или нижней поверхности элемента 1020 акустоэлектрического преобразования. Как другой пример, мембранная конструкция 1160 может быть структурой двухслойной мембраны, содержащей первую мембранную конструкцию и вторую мембранную конструкцию, где первая мембранная конструкция может быть расположена на верхней поверхности элемента 11212 акустоэлектрического преобразования, а вторая мембранная конструкция может быть расположена на нижней поверхности элемента 11212 акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1160 может полностью или частично покрывать верхнюю поверхность и/или нижнюю поверхность второй конструкции 11212 консольной балки. Например, верхняя поверхность или нижняя поверхность каждой второй конструкции 11212 консольной балки могут быть покрыты соответствующей мембранной структурой 1160, которая может полностью покрывать верхнюю поверхность или нижнюю поверхность соответствующей второй конструкции 11212 консольной балки или мембранная конструкция 1160 может частично покрывать верхнюю или нижнюю поверхность соответствующей второй конструкции 11212 консольной балки. Дополнительные подробности о конструкции 1160 мембраны, полностью или частично покрывающей верхнюю поверхность и нижнюю поверхность второй конструкции 11212 консольной балки, смотрите на фиг. 10 и в сопутствующем описании.

В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1160 может дополнительно быть расположена на верхней и/или на нижней поверхности конструкции консольной балки (например, первой конструкции 11212 консольной балки) с относительно высокой жесткостью элемента 1120 акустоэлектрического преобразования. Способ действия мембранной конструкции 1160, расположенной на верхней поверхности и/или на нижней поверхности первой конструкции 11211 консольной балки может быть подобен способу действия мембранной конструкции 1160, расположенной на верхней и/или на нижней поверхностях второй конструкции 11212 консольной балки, которая здесь не описывается.

В некоторых вариантах осуществления мембранная конструкция 1160 может дополнительно быть одновременно расположена на верхней поверхности и/или на нижней поверхности конструкции консольной балки с низкой жесткостью (например, второй конструкции 11212 консольной балки) и конструкции консольной балки с относительно высокой жесткостью (например, первой конструкции 11211 консольной балки) элемента 1120 акустоэлектрического преобразования. Например, на фиг. 12 схематично показан микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 12, мембранная конструкция 1160 может одновременно располагаться на верхней поверхности первой конструкции 11211 консольной балки и на нижней поверхности второй конструкции 11212 консольной балки. В некоторых вариантах осуществления, устанавливая мембранную конструкцию 1160 на верхней поверхности и/или на нижней поверхности конструкции консольной балки с относительно высокой жесткостью (например, первой конструкции 11211 консольной балки), конструкция консольной балки с относительно высокой жесткостью не может деформироваться относительно узла 1123 передачи вибрации, что может повышать чувствительность микрофона 1100. С другой стороны, мембранная конструкция 1060, обеспечиваемая на поверхности второй конструкции 1122 консольной балки или первой конструкции 1120 консольной балки, может регулировать объем деформации второй конструкции 1122 консольной балки или первой конструкции 1120 консольной балки за счет напряжения, чтобы точно управлять расстоянием между второй конструкцией 1122 консольной балки и первой конструкцией 1120 консольной балки.

На фиг. 13 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 13, микрофон 1300 может содержать конструкцию 1310 оболочки, элемент 1320 акустоэлектрического преобразования и узел 1322 датчика вибрации. Микрофон 1300, показанный на фиг. 13, может быть таким же или подобным микрофону 500, показанному на фиг. 5. Например, конструкция 1310 оболочки микрофона 1300 может быть такой же или подобной конструкции 510 оболочки микрофона 500. В качестве другого примера, первая акустическая полость 1330, вторая акустическая полость 1340 и полость 1350 микрофона 1300 могут быть такими же или подобными первой акустической полости 530, второй акустической полости 540 и полости 550 микрофона 500, соответственно. Более подробную информацию о микрофоне 1300 (например, отверстие 1311, узел 1323 передачи вибрации, элемент 1320 акустоэлектрического преобразования и т.д.) смотрите на фиг. 5 и в сопутствующем описании.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1300, показанным на фиг. 13, и микрофоном 500, показанным на фиг. 5, может заключаться в узле 1322 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления узел 1322 датчика вибрации может содержать первый узел 13221 датчика вибрации, второй узел 13222 датчика вибрации и третий узел 13223 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления первый узел 13221 датчика вибрации, узел 1323 передачи вибрации и первый узел 13221 датчика вибрации могут быть расположены последовательно сверху вниз, а именно, нижняя поверхность первого узла 13221 датчика вибрации может быть соединена с верхней поверхностью узла 1323 передачи вибрации, верхняя поверхность второго узла 13222 датчика вибрации может быть соединена с нижней поверхностью узла 1323 передачи вибрации 1323, первый узел 13221 датчика вибрации, второй узел 13222 датчика вибрации и узел 1323 передачи вибрации, могут определять полость 1350 и элемент 1320 акустоэлектрического преобразования может быть расположен в полости 1350. В некоторых вариантах осуществления третий узел 13223 датчика вибрации может быть присоединен между узлом 1323 передачи вибрации и внутренней стенкой конструкции 1310 оболочки. При работе микрофона 1300 звуковой сигнал может входить в первую акустическую полость 1330 через отверстие 1311 и воздействовать на узел 1322 датчика вибрации, который может заставить третий узел 13223 датчика вибрации вибрировать, и третий узел 13223 датчика вибрации может передавать вибрацию элементу 1320 акустоэлектрического преобразования посредством узла 1323 передачи вибрации.

В некоторых вариантах осуществления третий узел 13223 датчика вибрации может содержать одну или более мембранных конструкций, которые адаптируются к узлу 1323 передачи вибрации и конструкции 1310 оболочки. Например, когда конструкция 1310 оболочки и узел 1323 передачи вибрации являются цилиндрическими конструкциями, третий узел 13223 датчика вибрации может быть кольцевой мембранной конструкцией, внешняя стенка периферийной стороны кольцевой мембранной конструкции может быть соединена с конструкцией 1310 оболочки и внутренняя стенка периферийной стороны кольцевой мембранной конструкции может быть соединена со узлом 1323 передачи вибрации. Как другой пример, если конструкция 1310 оболочки является цилиндрической конструкцией и узел 1323 передачи вибрации имеет кубическую конструкцию, третий узел 13223 датчика вибрации может быть круговой мембранной структурой с прямоугольным отверстием в центре, внешняя стенка периферийной стороны мембранной конструкции может быть соединена с конструкцией 1310 оболочки и внутренняя стенка пленочной конструкции может быть соединена со узлом 1323 передачи вибрации. Следует заметить, что форма третьего узла 13223 датчика вибрации может не ограничиваться упомянутыми выше кольцевой и прямоугольной формами, а может быть и другими формами мембранной конструкции, например, правильной и/или неправильной формой такой как пятиугольная, шестиугольная и т.д. Форма и конструкция третьего узла 13223 датчика вибрации могут быть адаптированы к форме конструкции 1310 оболочки и к узлу 1323 передачи вибрации.

В некоторых вариантах осуществления материал третьего узла 13223 датчика вибрации может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или несколько полупроводниковых материалов, металлических материалов, металлических сплавов, органических материалов и т.д. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, карбид кремния и т.д. В некоторых вариантах осуществления металлические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медь, алюминий, хром, титан, золото и т.д. В некоторых вариантах осуществления металлические сплавы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медно-алюминиевый сплав, медно-золотой сплав, титановый сплав, алюминиевый сплав и т.д. В некоторых вариантах осуществления органические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, полиимид, Parylene, PDMS, силиконовый гель, кварц и т.д.

В некоторых вариантах осуществления материал первого узла 13221 датчика вибрации и/или материал второго узла 13222 датчика вибрации может быть гибким материалом. Когда материалы первого узла 13221 датчика вибрации и второго узла 13222 датчика вибрации и материал третьего узла 13223 датчика вибрации могут быть гибкими материалами, первый узел 13221 датчика вибрации и второй узел 13222 датчика вибрации, как часть узла 1322 датчика вибрации (т.е. первый узел 13221 датчика вибрации и второй узел 13222 датчика вибрации могут использоваться для улавливания сигнала вибрации), могут деформироваться под действием вибрации воздуха в первой акустической полости 1330. В некоторых вариантах осуществления материал первого узла 13221 датчика вибрации и материал второго узла 13222 датчика вибрации могут быть твердым материалом. В этом случае первый участок 13221 датчика вибрации и второй участок 13222 датчика вибрации не могут деформироваться под действием колебаний воздуха в первой акустической полости 1330. В некоторых вариантах осуществления первый узел 13221 датчика вибрации и второй узел 13222 датчика вибрации изготавливаются из твердого материала, что делает объем полости 1350, в основном, постоянным во время работы микрофона 1300, позволяя избежать влияния изменения объема полости 1350 на элемент 1320 акустоэлектрического преобразования и гарантировать, что элемент 1320 акустоэлектрического преобразования формирует резонанс в желаемом частотном диапазоне.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1300 может дополнительно содержать по меньшей мере одну мембранную конструкцию (не показано на фиг. 13) и по меньшей мере одна мембранная конструкция может быть расположена на верхней и/или на нижней поверхности элемента 1320 акустоэлектрического преобразования. Более подробную информацию о содержании по меньшей мере одной мембранной конструкции смотрите на фиг. 10 и в сопутствующем описании, которое здесь не повторяется.

На фиг. 14 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 14, микрофон 1400 может содержать конструкцию 1410 оболочки, элемент 1420 акустоэлектрического преобразования и узел 1422 датчика вибрации. Микрофон 1400, показанный на фиг. 14, может быть таким же или подобным микрофону 800, показанному на фиг. 8. Например, конструкция 1410 оболочки микрофона 1400 может быть такой же или подобной конструкции 810 оболочки микрофона 800. Как другой пример, первая акустическая полость 1430, вторая акустическая полость 1440 и полость 1450 микрофона 1400 могут быть такими же или подобными первой акустической полости 830, второй акустической полости 840 и полости 850 микрофона 800, соответственно. Дополнительную информацию о компонентах микрофона 1400 (например, отверстие 1411, узел 1423 передачи вибрации, элемент 1420 акустоэлектрического преобразования и т.д.) смотрите на фиг. 8 и в сопутствующих описаниях.

В некоторых вариантах осуществления основным различием между микрофоном 1400, показанным на фиг. 14, и микрофоном 800, показанным на фиг. 8, может быть узел 1422 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления узел 1422 датчика вибрации может содержать первый узел 14221 датчика вибрации, второй узел 14222 датчика вибрации и третий узел 14223 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления первый узел 14221 датчика вибрации, второй узел 14222 датчика вибрации и третий узел 14223 датчика вибрации могут располагаться последовательно сверху вниз, а именно, нижняя поверхность первого датчика 14221 вибрации может быть соединена с верхней поверхностью узла 1423 передачи вибрации, верхняя поверхность второго датчика 14222 вибрации может быть соединена с нижней поверхностью узла 1423 передачи вибрации, первый датчик 14221 вибрации, второй узел 14221 датчика вибрации, второй узел 1422 датчика вибрации и узел 1423 передачи вибрации могут определять полость 1450 и элемент 1420 акустоэлектрического преобразования располагается в полости 1450. В некоторых вариантах осуществления третий узел 14223 датчика вибрации может присоединяться между узлом 1423 передачи вибрации и внутренней стенкой конструкции 1410 оболочки. При работе микрофона 1400 звуковой сигнал может входить в первую акустическую полость 1430 через отверстие 1411 и заставлять третий узел 14223 датчика вибрации вибрировать, а третий узел 14223 датчика вибрации может передавать вибрацию элементу 1420 акустоэлектрического преобразования посредством узла 1423 передачи вибрации. Дополнительную информацию о третьем узле 14223 датчика вибрации смотрите на фиг. 13 и в сопутствующем описании.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1400 может дополнительно содержать по меньшей мере одну мембранную конструкцию (не показано на фиг. 14) и по меньшей мере одна мембранная конструкция может быть расположена на верхней и/на нижней поверхности элемента 1420 акустоэлектрического преобразования. Дополнительную информацию о подробном содержании по меньшей мере одной мембранной конструкции смотрите на фиг. 10-12 и в сопутствующих описаниях, которые здесь не повторяются.

На фиг. 15 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 15, микрофон 1500 может содержать конструкцию 1510 оболочки, элемент 1520 акустоэлектрического преобразования и узел 1522 датчика вибрации. Микрофон 1500, показанный на фиг. 15, может быть таким же или подобным микрофону 1300, показанному на фиг. 13. Например, конструкция 1510 оболочки микрофона 1500 может быть такой же или подобной конструкции 1310 оболочки микрофона 1300. Как другой пример, первая акустическая полость 1530, вторая акустическая полость 1540 и полость 1550 микрофона 1500 могут быть такими же или подобными первой акустической полости 1330, второй акустической полости 1340 и полости 1350 микрофона 1300, соответственно. В качестве дополнительного примера, узел 1522 датчика вибрации (например, первый узел 15221 датчика вибрации, второй узел 15222 датчика вибрации, третий узел 15223 датчика вибрации) микрофона 1500 может быть таким же или подобным узлу 1322 датчика вибрации (например, первый узел 13221 датчика вибрации, второй узел 13222 датчика вибрации, третий узел 13223 датчика вибрации) микрофона 1300. Дополнительные компоненты микрофона 1500 (например, отверстие 1511, узел 1523 передачи вибрации, элемент 1520 акустоэлектрического преобразования и т.д.) смотрите на фиг. 13 и в сопутствующих описаниях.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1500, показанным на фиг. 15, и микрофоном 1300, показанным на фиг. 13, может состоять в том, что микрофон 1500 может дополнительно содержать одну или несколько опорных конструкций 1560. В некоторых вариантах осуществления опорная конструкция 1560 может быть установлена в полости 1550, верхнюю поверхность опорной конструкции 1560 может быть соединена с нижней поверхностью первого узла 15221 датчика вибрации и нижняя поверхность опорной конструкции 1560 может быть соединена с верхней поверхностью второго узла 15222 датчика вибрации. С одной стороны, обеспечивая опорную конструкцию 1560 в полости, опорная конструкция 1560 может соединяться с первым узлом 15221 датчика вибрации и вторым узлом 15222 датчика вибрации, соответственно, для дальнейшего повышения жесткости первого узла 15221 датчика вибрации и второго узла 15222 датчика вибрации, что может защитить первый узел 15221 датчика вибрации и второй узел 15222 датчика вибрации от влияния вибрации воздуха в первой акустической полости 1530, чтобы сформировать деформацию и уменьшить режимы вибрации внутренних устройств микрофона 1500 (например, первого узла 15221 датчика вибрации, второго узла 15222 датчика вибрации). С другой стороны, опорная конструкция 1560 может быть соединена с первым узлом 15221 датчика вибрации и со вторым узлом 15222 датчика вибрации, соответственно, что может также повысить надежность микрофона 1500 в условиях перегрузки.

В некоторых вариантах осуществления форма опорной конструкции 1560 может быть правильной и/или неправильной структурой, такой как плоская конструкция, цилиндр, усеченный конус, куб, призматический стол, шестигранник и т.д. Материал опорной конструкции 1560 может содержать, но не ограничиваясь только этим, один или несколько полупроводниковых материалов, металлических материалов, металлических сплавов, органических материалов и т.д. В некоторых вариантах осуществления, полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, карбид кремния, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, металлические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медь, алюминий, хром, титан, золото и т.д. В некоторых вариантах осуществления металлические сплавы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медно-алюминиевый сплав, медно-золотой сплав, титановый сплав, алюминиевый сплав и т.д. В некоторых вариантах осуществления органические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, полиимид, Parylene, PDMS, силиконовый гель, кварц и т.д.

Как показано на фиг. 15, в некоторых вариантах осуществления второе расстояние d2 между свободным концом элемента 1520 акустоэлектрического преобразования (т.е. концом, подвешенным в полости 1550) и опорной конструкцией 1560 не может быть меньше 2 мкн, чтобы не допустить столкновения элемента 1520 акустоэлектрического преобразования с опорной конструкцией 1560 во время вибрации. Между тем, когда второе расстояние d2 мало (например, второе расстояние d2 не может быть больше 20 мкн), общий объем микрофона 1500 может быть эффективно уменьшен. В некоторых вариантах осуществления свободные концы различных элементов 1520 акустоэлектрического преобразования (например, конструкции консольных балок различной длины) может иметь другое второе расстояние d2 до опорной конструкции 1560. В некоторых вариантах осуществления путем разработки различных форм и размеров опорных конструкций 1560 и регулирования положения опорных конструкций 1560, множество элементов 1520 акустоэлектрического преобразования (например, конструкции консольных балок) могут тесно располагаться в полости 1550 и микрофон 1500 может иметь меньший общий размер. На фиг. 16A и фиг. 16B схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 16 А и 16B, когда опорная конструкция 1560 является эллиптическим цилиндром, опорная конструкция 1560, узел передачи вибрации в полости 1550 и узел датчика вибрации, определяют кольцевую или примерно кольцевую полость, в которой может располагаться множество элементов 1520 акустоэлектрического преобразования с интервалами вдоль периферийной стороны опорной конструкции 1560. В некоторых вариантах осуществления опорная конструкция 1560 может быть расположена в центре полости 1550. Например, на фиг. 17A показан микрофон в разрезе, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия, как показано на фиг. 17A, опорная конструкция 1560 может быть расположена в центре полости 1550. Центр может быть геометрическим центром полости 1550. В некоторых вариантах осуществления опорная конструкция 1560 может также быть установлена в полости 1550 около каждого конца узла 1523 передачи вибрации. Например, на фиг. 17B показан вид в разрезе микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия, как показано на фиг. 17B, опорная конструкция 1560 может быть расположена в полости 1550 около боковой стенки L узла 1523 передачи вибрации. Следует понимать, что форма, расположение, положение и материал опорной конструкции 1550 могут адаптироваться в соответствии с длиной, количеством и материалом опорной конструкции и распределением элемента 1520 акустоэлектрического преобразования и т.д. и это не может здесь дополнительно ограничиваться.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1500 может дополнительно содержать по меньшей мере одну мембранную конструкцию (не показана на фиг. 15) и по меньшей мере одна мембранная конструкция может быть расположена на верхней и/или на нижней поверхности элемента 1520 акустоэлектрического преобразования. В некоторых вариантах осуществления центр мембранной конструкции может быть снабжен отверстием, чтобы пропускать через него опорную конструкцию 1560, которое может совпадать или отличаться от формы поперечного сечения опорной конструкции. В некоторых вариантах осуществления периферийная сторона опорной конструкции 1560 может соединяться с периферийной стороной центрального отверстия мембранной конструкции или периферийная сторона опорной конструкции 1560 может не соединяться с периферийной стороной центрального отверстия мембранной конструкции. Более подробную информацию о форме, материале и структуре мембранной конструкции смотрите на фиг. 10 и в сопутствующем описании.

Следует заметить, что опорная конструкция может дополнительно применяться в других вариантах осуществления микрофонов. Например, опорная конструкция может применяться к микрофону 500, показанному на фиг. 5, микрофону 800, показанному на фиг. 8, микрофону 1000, показанному на фиг. 10, микрофону 1100, показанному на фиг. 11, и микрофону 1200, показанному на фиг. 12. Когда опорная конструкция применяется к другим микрофонам, форма, расположение и материал опорной конструкции могут адаптироваться к конкретной ситуации.

На фиг. 18 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 18, микрофон 1800 может содержать конструкцию 1810 оболочки, элемент 1820 акустоэлектрического преобразования и узел 1822 датчика вибрации. Микрофон 1800, показанный на фиг. 18, может быть таким же или подобным микрофону 1400, показанному на фиг. 14. Например, конструкция 1810 оболочки микрофона 1800 может быть такой же или подобной конструкции 1410 оболочки микрофона 1400. Как другой пример, первая акустическая полость 1830, вторая акустическая полость 1840 и полость 1850 микрофона 1800 могут быть такими же или подобными первой акустической полости 1430, второй акустической полости 1440 и полости 1450 микрофона 1400, соответственно. В качестве дополнительного примера, узел 1822 датчика вибрации (например, первый узел 18221 датчика вибрации, второй узел 18222 датчика вибрации, третий узел 18223 датчика вибрации) микрофона 1800 может быть таким же или подобным узлу 1422 датчика вибрации (например, первому узлу 14221 датчика вибрации, второму узлу 14222 датчика вибрации, третьему узлу 14223 датчика вибрации) микрофона 1300. Дополнительную информацию о компонентах микрофона 1800 (например, об отверстии 1811, узле 1823 передачи вибрации, элементе 1820 акустоэлектрического преобразования и т.д.) смотрите на фиг. 14 и в сопутствующих описаниях.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1800, показанным на фиг. 18, и микрофоном 1400, показанный на фиг. 14, может состоять в том, что микрофон 1800 может дополнительно содержать опорную конструкцию 1860. В некоторых вариантах осуществления верхняя поверхность опорной конструкции 1860 может соединяться с нижней поверхностью первого узла 18221 датчика вибрации и нижняя поверхность опорной конструкции 1860 может соединяться с верхней поверхностью второго узла 18222 датчика вибрации. В некоторых вариантах осуществления свободные концы по меньшей мере двух элементов 1820 акустоэлектрического преобразования (т.е. концы, подвешенные в полости 1850), могут иметь второе расстояние d2 до опорной конструкции 1860. Дополнительную информацию по опорной конструкции 1860 смотрите на фиг. 15 и в сопутствующих описаниях.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1800 может дополнительно содержать по меньшей мере одну мембранную конструкцию (не показано на фиг. 18). Дополнительную информацию, по меньшей мере, о мембранной конструкции микрофона 1800, в том числе об опорной конструкции 1860, смотрите на фиг. 11, фиг. 12, фиг. 15 и в сопутствующих описаниях.

Следует заметить, что опорная конструкция в варианте осуществления может не ограничиваться микрофонами, показанными на фиг. 15 и фиг. 18, опорная конструкция может применяться к микрофонам, описанным в других вариантах осуществления, таких как микрофоны, показанные на фиг. 5, фиг. 8, фиг. 10, фиг. 11, фиг. 12 и т.д., которые не могут здесь ограничиваться.

На фиг. 19 схематично представлен микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В некоторых вариантах осуществления микрофон может быть микрофоном с костной проводимостью, как показано на фиг. 19, причем микрофон 1900 с костной проводимостью может иметь конструкцию 1910 оболочки, элемент 1920 акустоэлектрического преобразования и узел 19022 датчика вибрации. Элементы микрофона 1900 с костной проводимостью, показанного на фиг. 19, могут быть такими же или подобными элементам микрофона 1500, показанного на фиг. 15, такими как элемент 1920 акустоэлектрического преобразования, первая акустическая полость 1930, вторая акустическая полость 1940, полость 1950, узел 1923 передачи вибрации, опорная конструкция 1960 и т.п.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 1900 с костной проводимостью и микрофоном 1500, показанным на фиг. 15, может состоять в различном способе восприятия вибрации. Узел 1522 датчика вибрации микрофона 1500 может улавливать сигнал вибрации воздуха, передаваемый в первую акустическую полость 1530 через отверстие 1511, в отличие от этого, конструкция 1910 оболочки микрофона 1900 с костной проводимостью не может содержать отверстие и микрофон 1900 с костной проводимостью может формировать сигнал вибрации посредством узла 1922 датчика вибрации в ответ на вибрацию конструкции 1910 оболочки. А именно, конструкция 1910 оболочки может формировать вибрацию на основе внешнего звукового сигнала, третий узел 19223 датчика вибрации может формировать сигнал вибрации в ответ на вибрацию конструкции 1910 оболочки и передавать сигнал вибрации посредством узла 1023 передачи вибрации элементу 1920 акустоэлектрического преобразования, который может преобразовывать сигнал вибрации в выходной электрический сигнал.

На фиг. 20 схематично представлен микрофон, соответствующий согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 20, микрофон 2000 с костной проводимостью может содержать конструкцию 2010 оболочки, элемент 2020 акустоэлектрического преобразования и узел 2022 датчика вибрации. Компоненты микрофона 2000 с костной проводимостью, показанного на фиг. 20, могут быть такими же или подобными компонентам микрофона 1800, показанного на фиг. 18, такими как элемент 2020 акустоэлектрического преобразования, первая акустическая полость 2030, вторая акустическая полость 2040, полость 2050, узел 2023 передачи вибрации, опорная конструкция 2060 и т.п.

В некоторых вариантах осуществления основное различие между микрофоном 2000 с костной проводимостью и микрофоном 1800, показанным на фиг. 18, может заключаться в различных способах восприятия вибрации. Узел 1822 датчика вибрации (например, первый узел 18221 датчика вибрации, второй узел 18222 датчика вибрации, третий узел 18223 датчика вибрации) микрофона 1800 может улавливать сигнал вибрации воздуха, передаваемый в первую акустическую полость 1830 через отверстие 1811, и напротив, конструкция 2010 оболочки микрофона 2000 с костной проводимости не может содержать отверстие в микрофоне 1900 с костной проводимостью 1900, формировать сигнал вибрации посредством узла 2022 датчика вибрации (например, третьего узла 20223 датчика вибрации) в ответ на вибрацию конструкции 2010 оболочки. В некоторых вариантах осуществления конструкция 2010 оболочки может формировать вибрацию на основе внешнего звукового сигнала, третий узел 20223 датчика вибрации может формировать сигнал вибрации в ответ на вибрацию конструкции 2010 оболочки и передавать сигнал вибрации посредством узла 2023 передачи вибрации элементу 2020 акустоэлектрического преобразования, который может преобразовывать сигнал вибрации в выходной электрический сигнал.

Следует заметить, что микрофон 500, показанный на фиг. 5, микрофон 800 показанный на фиг. 8, микрофон 1000, показанный на фиг. 10, микрофон 1100, показанный на фиг. 11, и микрофон 1200, показанный на фиг. 12, могут дополнительно использоваться в качестве микрофона с костной проводимостью, например, микрофон может не иметь отверстия, конструкция оболочки может формировать вибрацию на основе внешнего звукового сигнала, первый узел датчика вибрации или второй узел датчика вибрации могут формировать сигнал вибрации в ответ на вибрацию конструкции оболочки и передавать вибрацию элементу к акустоэлектрического преобразования посредством узла передачи вибрации, и элемент акустоэлектрического преобразования может преобразовывать сигнал вибрации в выходной электрический сигнал.

Были описаны базовые концепции. Для специалистов в данной области техники очевидно, что подробное раскрытие может быть только примером и не может составлять ограничение настоящего раскрытия. Хотя явно здесь не указано, специалисты в данной области техники могут вносить в настоящее раскрытие различные модификации, улучшения и поправки. Эти изменения, улучшения и модификации предназначены предлагаться данным раскрытием и соответствуют сущности и объему защиты примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия.

Кроме того, для описания вариантов осуществления настоящего раскрытия использовалась определенная терминология. Например, термин “один вариант осуществления”, “вариант осуществления” и/или “некоторые варианты осуществления” означают, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, содержатся по меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего раскрытия. Поэтому подчеркивается и следует понимать, что две или более ссылок на “вариант осуществления” или “один вариант осуществления” или “альтернативный вариант осуществления” в различных частях описания не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, некоторые признаки, конструкции или функции в настоящем раскрытии одного или более вариантов осуществления могут соответственно объединяться.

Дополнительно, как должны понимать специалисты в данной области техники, подходы настоящего раскрытия могут быть проиллюстрированы и описаны здесь в любом из многих патентоспособных классов или контекста, содержащих любой новый и полезный процесс, машину, изготовление или состав вещества или любое новое и полезное их улучшение. Соответственно, все подходы настоящего раскрытия могут выполняться полностью аппаратными средствами, могут полностью выполняться программными средствами (в том числе, встроенным микропрограммным обеспечением, резидентным программным обеспечением, микрокодом и т.д.), или могут выполняться сочетанием аппаратных и программных средств. Вышеупомянутые аппаратные средства или программное обеспечение могут упоминаться как “блок данных”, “модуль”, “механизм”, “блок”, “компонент” или “система”. Кроме того, подходы настоящего раскрытия могут выглядеть как компьютерный продукт, расположенный на одном или нескольких считываемых компьютером носителях, причем компьютерный продукт содержит считываемую компьютером управляющую программу.

Компьютерный носитель может содержать сигнал данных распространения, содержащий кодирование компьютерной программы, такой как основополосный сигнал или часть несущей. Сигнал распространения может иметь множество форм выражения, в том числе, электромагнитную форму, оптическую форму или подходящее их сочетание. Компьютерный носитель может быть любым считываемым компьютером носителем, кроме считываемого компьютером носителя запоминающего устройства, который может использоваться для исполнения системы, устройств или устройств, реализующих связь, распространение или устройства, используемые в сочетании с командами. Управляющая программа, находящаяся на компьютерном носителе, может распространяться через любой подходящий носитель, включая радио, кабель, оптоволоконный кабель, радиочастоту или подобные носители или любое их сочетание.

Управляющая компьютерная программа для выполнения операций, реализующих подходы настоящего раскрытия, может быть написана в любом сочетании одного или более языков программирования, включая объектно-ориентированные языки программирования, такие как Java, Scala, Smalltalk, Eiffel, JADE, Emerald, C++, C#, VB.NET, Python и т.п., стандартные языки процедурного программирования, такие как язык программирования “C”, Visual Basic, Fortran 2003, Perl, COBOL 2002, PHP, ABAP, языки динамического программирования, такие как Python, Ruby и Groovy или другие языки программирования. Управляющая программа может выполниться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как автономный пакет программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем случае удаленный компьютер может быть подключен к компьютеру пользователя через любую сеть, такую как локальная сеть (LAN) или глобальная вычислительная сеть (WAN), или подключен к внешнему компьютеру (например, через Интернет), или в среде облачных вычислений, или как сервисная услуга, такая как программное обеспечение как сервис (software as a service, SaaS).

Кроме того, если в формуле изобретения не определено иное, последовательность элементов обработки и последовательности настоящей заявки, использование цифровых знаков или других имена не используются для определения последовательности выполнения и способов. Хотя вышеупомянутое раскрытие обсуждается на различных примерах, которые в настоящее время рассматриваются как множество полезных вариантов осуществления раскрытия, следует понимать, что такие подробности служат только для этой цели и что добавленная формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а наоборот, предназначаются, чтобы охватить собой модификации и эквивалентные расположения, которые находятся в рамках сущности и объема раскрытых вариантов осуществления. Например, хотя реализация различных компонентов, описанных выше, может быть осуществлена в аппаратном устройстве, она может также быть реализована только как программное решение, например, установка на существующем сервере или на мобильном устройстве.

Аналогично, следует понимать, что в предшествующем описании вариантов осуществления настоящего раскрытия, различные признаки иногда группируются в едином варианте осуществления, чертеже или их описании с целью оптимизации раскрытия и помощи в понимании одного или более различных вариантов осуществления. Однако, настоящее раскрытие не может означать, что объект настоящего раскрытия требует большего количества признаков, чем признаки, упомянутые в формуле изобретения. На деле, признаков вариантов осуществления меньше, чем общее количество признаков отдельных раскрытых выше вариантов осуществления.

В некоторых вариантах осуществления, числа, выражающие количества, свойства и т.д., используемые для описания и по п. определенных вариантов осуществления заявки, должны пониматься как изменяемые в некоторых случаях термином “примерно”, “приблизительно” или “по существу”. Если не указано иное, “примерно”, “приблизительно” или “по существу” может указывать на изменение в пределах ±20% от описываемого значения. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, числовые параметры, приведенные в описании и приложенной формуле изобретения, являются приближениями, которые могут варьироваться в зависимости от свойств, которые желательно получить посредством конкретного варианта осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые параметры должны истолковываться с точки зрения количества сообщаемых значащих цифр и применяя обычные способы округления. Хотя области чисел и параметры, используемые в настоящем приложении, используются для подтверждения диапазонов, установки этого типа являются такими же точными в реализуемом диапазоне, как в реализуемом диапазоне конкретных вариантов осуществления.

Каждый патент, патентная заявка, публикация патентной заявки и другие материалы, приведенные здесь, такие как статьи, книги, инструкции, публикации, документы и т.д., настоящим включаются сюда посредством ссылки во всей их полноте. В дополнение к архивным документам заявки, которые являются несовместимыми или конфликтующими с контентом настоящего раскрытия, документы, которые могут ограничивать самый широкий диапазон формулы изобретения настоящего раскрытия (в настоящее время или позже прилагаемой к настоящей заявке), исключаются из настоящего раскрытия. Следует заметить, что если описание, определение и/или термины, использованные в приложенной заявке, являются несовместимыми или конфликтующими с содержанием, описанным в настоящем раскрытии, использование описания, определения и/или терминов настоящего раскрытия должно преобладать.

Наконец, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в раскрытии, используются только для иллюстрации принципов вариантов осуществления настоящей заявки. Другие модификации могут находиться в рамках настоящего раскрытия. Таким образом, как пример, но не для ограничения, альтернативные конфигурации вариантов осуществления настоящего раскрытия могут использоваться в соответствии с изложенными здесь принципами. Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия не ограничиваются тем, что точно показано и описано.

Изобретение относится к акустике, в частности к микрофонам. Микрофон содержит корпус, преобразователь вибрации, причем преобразователь вибрации размещен в корпусе и выполнен с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал, передаваемый внутрь конструкции оболочки через отверстие в конструкции оболочки. Преобразователь вибрации содержит первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации, последовательно расположенные сверху вниз. Оба датчика вибрации соединены с конструкцией оболочки через периферийную сторону, между первым элементом датчика вибрации и вторым элементом датчика вибрации расположен элемент передачи вибрации в трубчатой конструкции, причем элемент передачи вибрации, первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации ограничивают полость, при этом по меньшей мере часть конструкции первого элемента датчика вибрации и второго элемента датчика вибрации выполнены с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал; и два элемента акустоэлектрического преобразования, выполненных соответственно с возможностью приема вибрации от узла датчика вибрации для формирования электрического сигнала, при этом указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования имеют различные частотные характеристики в ответ на вибрацию узла датчика вибрации. При этом узел датчика вибрации соединен с конструкцией оболочки через периферийную сторону узла датчика вибрации, при этом по меньшей мере часть конструкции узла датчика вибрации выполнена с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал. Технический результат - упрощение разделения частот на поддиапазоны, упрощение конструкции, улучшение качества сигнала. 7 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Микрофон, содержащий:

конструкцию оболочки;

узел датчика вибрации, причем узел датчика вибрации размещен в конструкции оболочки и выполнен с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал, передаваемый внутрь конструкции оболочки через по меньшей мере одно отверстие в конструкции оболочки, при этом узел датчика вибрации содержит первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации, последовательно расположенные сверху вниз, причем первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации соединены с конструкцией оболочки через периферийную сторону, между первым элементом датчика вибрации и вторым элементом датчика вибрации расположен элемент передачи вибрации в трубчатой конструкции, причем элемент передачи вибрации, первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации ограничивают полость, при этом по меньшей мере часть конструкции первого элемента датчика вибрации и второго элемента датчика вибрации выполнены с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал; и

по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования, выполненных соответственно с возможностью приема вибрации от узла датчика вибрации для формирования электрического сигнала,

при этом указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования имеют различные частотные характеристики в ответ на вибрацию узла датчика вибрации.

2. Микрофон по п. 1, в котором частотная характеристика, соответствующая каждому элементу акустоэлектрического преобразования, содержит по меньшей мере одну резонансную частоту, причем по меньшей мере две из множества резонансных частот, соответствующих указанным по меньшей мере двум элементам акустоэлектрического преобразования, находятся в диапазоне 20-16000 Гц.

3. Микрофон по п. 1 или 2, в котором количество поддиапазонов, соответствующих указанным по меньшей мере двум элементам акустоэлектрического преобразования, составляет не менее 5.

4. Микрофон по любому из пп. 1-3, в котором узел датчика вибрации и конструкция оболочки ограничивают по меньшей мере одну акустическую полость, причем указанная по меньшей мере одна акустическая полость содержит первую акустическую полость;

причем указанное по меньшей мере одно отверстие расположено в первой акустической полости, и указанное по меньшей мере одно отверстие выполнено с возможностью направлять внешний звуковой сигнал в первую акустическую полость,

при этом узел датчика вибрации выполнен с возможностью вибрировать в ответ на звуковой сигнал в первой акустической полости, и указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования соответственно выполнены с возможностью принимать вибрацию узла датчика вибрации для формирования электрического сигнала.

5. Микрофон по п. 1, в котором узел датчика вибрации соединен с конструкцией оболочки через периферийную сторону узла датчика вибрации, при этом по меньшей мере часть конструкции узла датчика вибрации выполнена с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал.

6. Микрофон по п. 5, в котором узел датчика вибрации содержит первый элемент датчика вибрации, и указанные по меньшей мере два элемента акустоэлектрического преобразования прямо или косвенно соединены с первым элементом датчика вибрации.

7. Микрофон по п. 5, в котором узел датчика вибрации содержит первый элемент датчика вибрации, второй элемент датчика вибрации и третий элемент датчика вибрации, причем первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации установлены друг напротив друга, между первым элементом датчика вибрации и вторым элементом датчика вибрации расположен узел передачи вибрации в трубчатой конструкции, при этом узел передачи вибрации, первый элемент датчика вибрации и второй элемент датчика вибрации ограничивают полость;

третий элемент датчика вибрации присоединен между узлом передачи вибрации и внутренней стенкой конструкции оболочки,

при этом третий элемент датчика вибрации выполнен с возможностью создавать вибрацию в ответ на внешний звуковой сигнал.

8. Микрофон по любому из пп. 1-7, содержащий:

по меньшей мере одну мембранную конструкцию, причем указанная по меньшей мере одна мембранная конструкция расположена на верхней поверхности и/или на нижней поверхности элементов акустоэлектрического преобразования;

по меньшей мере одну опорную конструкцию, причем один конец указанной по меньшей мере одной опорной конструкции соединен с первым элементом датчика вибрации узла датчика вибрации, а другой конец указанной по меньшей мере одной опорной конструкции соединен со вторым элементом датчика вибрации узла датчика вибрации, и между свободным концом указанных по меньшей мере двух элементов акустоэлектрического преобразования и опорной конструкцией имеется второе расстояние; и

по меньшей мере один модуль дискретизации, выполненный с возможностью преобразования электрических сигналов, выводимых различными элементами акустоэлектрического преобразования, в цифровые сигналы, причем модуль дискретизации выполнен с возможностью использовать различные частоты дискретизации для дискретизации электрических сигналов, выводимых различными элементами акустоэлектрического преобразования.