声波检测器制造技术

一种声波检测器可以包括：外部壳体，具有外部壳体壁；气体室，位于所述外部壳体内且被配置成其中接收气体。所述外部壳体壁可以包括：开孔，在所述气体室与所述声波检测器的外部之间提供气体通道。所述声波检测器可以进一步包括：激励元件，被配置成以时变方式选择性地在所述气体室中接收的气体中激励具体类型的气体分子，从而在所述气体中生成声波；以及声波传感器，被配置成检测在所述气体中生成的声波和在所述声波检测器外生成的声波。所述声波传感器可以具有声端口，所述声端口与所述外部壳体壁中的开孔重叠。所述声波传感器可以包括：机械结构，可被要检测的声波造成位移，其中所述机械结构的位移指示要检测的声波的特性。

Acoustic detector

An acoustic detector can include an outer shell, an outer shell wall, a gas chamber positioned inside the outer shell and configured to receive gas. The outer shell body wall may include: opening a hole, providing a gas channel between the gas chamber and the outside of the acoustic detector. The acoustic detector may further include: incentive elements, incentive specific types of gas gas molecules is configured to time-varying mode selectively in the gas chamber of the received, so as to generate acoustic waves in the gas; and the acoustic sensor is configured to detect sound waves generated in the gas generation and in the acoustic wave acoustic detector. The acoustic wave sensor can have an acoustic port, and the sound port overlaps with the opening in the outer shell body wall. The acoustic sensor can include: a mechanical structure, a displacement caused by the sound wave to be detected, and the displacement of the mechanical structure indicates the characteristics of the acoustic wave to be detected.

【技术实现步骤摘要】
声波检测器（一个或多个）相关申请本申请是2016年6月3日提交的、名称为“ACOUSTICWAVEDETECTOR”的美国专利申请15/172,178的部分继续申请，该美国专利申请的内容通过引用并入本文。
各种实施例总体上涉及一种声波检测器。
技术介绍
声波检测器已经在现代生活中获得显著重要性，作为语音传输设备的一部分或在用于分析诸如环境空气之类的气体的气体分析器中采用的光声检测器的一部分。由于例如因污染而引起的环境空气的成分的分析正在变得越来越重要，因此期望提供在使用时灵活的紧致声波检测器。
技术实现思路
根据各种实施例，提供了一种声波检测器。所述声波检测器可以包括：外部壳体，具有外部壳体壁；气体室，位于所述外部壳体内且被配置成其中接收气体。所述外部壳体壁可以包括：开孔，在所述气体室与所述声波检测器的外部之间提供气体通道。所述声波检测器可以进一步包括：激励元件，被配置成以时变方式选择性地在所述气体室中接收的气体中激励具体类型的气体分子，从而在所述气体中生成声波；以及声波传感器，被配置成检测在所述气体中生成的声波和在所述声波检测器外生成的声波。所述声波传感器可以具有与所述外部壳体壁中的开孔重叠的声端口。所述声波传感器可以包括：机械结构，可被要检测的声波造成位移，其中所述机械结构的位移指示要检测的声波的特性。附图说明在附图中，遍及不同视图，相似的附图标记一般指代相同的部分。附图不必按比例绘制，取而代之，重点一般被放在图示本专利技术的原理。在以下描述中，参照以下附图来描述本专利技术的各种实施例，在附图中：图1示出了示例性声波检测器的示意图；图2示出了经修改的声波检测器的示意图；图3示出了另一经修改的声波检测器的示意图；图4示出了又一经修改的声波检测器的示意图；图5示出了图4中所示的声波检测器的简化图；图6示出了图4和5中所示的声波检测器的流体声等效模型；图7示出了由图4和5中所示的声波检测器的声波传感器检测的压力信号的信号分量的频率依赖性；以及图8A-8H示出了可形成本文公开的声波传感器的一部分的各种示例性类型的机械结构；更具体地，图8A-8B示出了示例性膜结构；图8C-8D示出了示例性悬臂结构；图8E-8F示出了示例性梳状结构；以及图8G-8H示出了示例性可旋转结构。具体实施方式以下详细描述参照了附图，附图作为图示而示出了具体细节以及其中可实践本专利技术的实施例。本文使用词语“示例性”来意指“充当示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计不应必然被理解为与其他实施例或设计相比优选或有利。图1示出了声波检测器100，其包括：外部壳体102，具有外部壳体壁104；以及气体室106，位于外部壳体102内且被配置成其中接收气体。外部壳体壁104可以包括：开孔108，在气体室106与声波检测器100的外部之间提供气体通道。遍及本说明书使用的术语“外部壳体壁”表示声波检测器100的未被其他壳体部分覆盖的外周边，即，其限定了声波检测器100的外边界。声波检测器100可以进一步包括：激励元件110，被配置成以时变方式选择性地在气体室106中接收的气体中激励具体类型的气体分子。激励元件110可以被配置成：引发要分析的气体中的气体分子的具体原子或分子激励；和/或激励所述气体分子的各种振动和/或旋转模式。该激励导致正压力脉冲。关断激励源使所激励的气体分子弛豫，且给出负压力脉冲。由于以时变方式（例如，周期性地）激励要分析的具体气体分子，因此在要分析的气体中生成时变（例如，周期性）压力波动。更具体地，生成指示气体中具体类型的气体分子的含量的声波。气体中气体分子的浓度与所生成的声压成比例。声波检测器100可以用于监视环境空气的成分，例如用于检测环境空气中CO2的含量和/或用于检测环境空气中的诸如CO之类的有毒气体。还可以以该方式检测环境空气中的甲烷和/或水分子（湿度）。可替换地或附加地，声波检测器100可以被配置为以及被用作呼吸分析器以测量指示血糖水平的酒精和/或丙酮的含量。如图1中所示，声波检测器100可以包括：声波传感器112，被配置成检测在气体中生成的声波和在声波检测器100外生成的声波。稍后将在更详细描述激励元件110的工作原理时，讨论将由激励元件110在气体中生成的声波与在声波检测器100外生成的声波进行鉴别的方式。声波传感器112可以具有可被要检测的声波造成位移的膜112a。膜112a的位移可以指示要检测的声波的特性，诸如声波的频率和/或强度。膜112a可以以与固定参考膜的平行关系定位，该固定参考膜随其一起限定电容器，该电容器的电容可以是可通过膜112a的位移而更改的。因此，通过测量该电容，可以获得指示声波的特性的信号。可替换地或附加地，可以使用压电元件来感测膜112a的位移。如图1中所示，声波传感器112的膜112a可以界定气体室106，以便高效地检测其中生成的声波。膜112a可以包括：所形成的通过它的至少一个开口113，提供气体室106的气体进口和/或气体出口。该至少一个开口113可以具有从约10μm到约50μm的范围内的直径。在各种实施例中，膜112a可以具有开口113，该开口113具有约30μm的直径。为了在膜112a中提供充足的流动区域，可以形成通过它的多个开口，例如30个开口。这样，可以通过经过在外部壳体壁104中提供的开孔108和在声波传感器112的膜112a中提供的开口113的扩散，来交换气体室106与声波检测器100的外部之间的气体。与具有约1mm3的容积的气体室106相关联的扩散时间可以合计约1分钟。具有高达10mm3的更大体积的气体室106也是可想到的。如图1中所示，声波传感器112可以包括：声端口114，与外部壳体壁104中的开孔108重叠。这样，要从声波检测器100外检测的声波被高效地供给到声波传感器112。在如图1中所示的示例性声波检测器100中，膜112a可以与在外部壳体壁104中提供的开孔108重叠。这样，进入声波传感器112的声波被高效地导向到膜112a，从而提供从声波检测器100外对声波的非常高效的检测。在该示例性声波检测器100中，声波传感器112形成气体通道的将气体室106与声波检测器100的外部相连接的部分。此外，气体室106与声波检测器100的外部形成永久气体流动连通。这样，可以快速地检测例如环境空气的成分的改变。声波检测器100可以安装在移动设备中，诸如安装在移动电话中。这样，可以灵活地利用声波检测器100。在这种情况下，声波传感器112可以被配置为麦克风，诸如MEMS麦克风，并且，气体室106可以是麦克风的背部容积的一部分。这样，可以提供具有紧致结构的电话。激励元件110可以包括：辐射源116，被配置成将辐射发射到气体室106中。辐射可以适于以时变方式选择性地在气体中激励具体类型的气体分子，从而生成声波。辐射源116可以被配置成在红外频率范围内和/或在可见频率范围内和/或在紫外频率范围内发射电磁辐射。红外光适于激励振动分子模式。作为示例，具有约4.25μm的波长的红外光适于激励CO2的振动模式。辐射源116可以被配置成以预定时间间隔（例如，周期性地）发射光脉冲。脉冲由辐射源116发射的时间间隔可以确定在气体中引发的声波的频率，只要气体的弛豫发生在比由辐射源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波检测器，包括：外部壳体，具有外部壳体壁；气体室，位于所述外部壳体内且被配置成其中接收气体，其中所述外部壳体壁包括：开孔，在所述气体室与所述声波检测器的外部之间提供气体通道；激励元件，被配置成以时变方式选择性地在所述气体室中接收的气体中激励具体类型的气体分子，从而在所述气体中生成声波；以及声波传感器，被配置成检测在所述气体中生成的声波和在所述声波检测器外生成的声波，其中所述声波传感器具有声端口，所述声端口与所述外部壳体壁中的开孔重叠，其中所述声波传感器包括：机械结构，可被要检测的声波造成位移，其中所述机械结构的位移指示要检测的声波的特性。

【技术特征摘要】
2016.06.03 US 15/172178;2017.05.24 US 15/6035311.一种声波检测器，包括：外部壳体，具有外部壳体壁；气体室，位于所述外部壳体内且被配置成其中接收气体，其中所述外部壳体壁包括：开孔，在所述气体室与所述声波检测器的外部之间提供气体通道；激励元件，被配置成以时变方式选择性地在所述气体室中接收的气体中激励具体类型的气体分子，从而在所述气体中生成声波；以及声波传感器，被配置成检测在所述气体中生成的声波和在所述声波检测器外生成的声波，其中所述声波传感器具有声端口，所述声端口与所述外部壳体壁中的开孔重叠，其中所述声波传感器包括：机械结构，可被要检测的声波造成位移，其中所述机械结构的位移指示要检测的声波的特性。2.如权利要求1所述的声波检测器，其中所述激励元件包括：辐射源，被配置成将辐射发射到所述气体室中，其中所述辐射被适配成以时变方式选择性地在所述气体中激励具体类型的气体分子，从而生成声波。3.如权利要求2所述的声波检测器，其中所述辐射源被配置成发射电磁辐射。4.如权利要求3所述的声波检测器，其中所述辐射源被配置成在红外频率范围内和/或在可见频率范围内和/或在紫外频率范围内发射电磁辐射。5.如权利要求2所述的声波检测器，进一步包括：窗，被配置成将由所述辐射源发射的辐射传输到所述气体室中，并使所述辐射源与所述气体室中的气体热绝缘。6.如权利要求5所述的声波检测器，其中所述窗被配置为：滤波器，被适配成选择性地将由所述辐射源发射的预定能量的辐射传输到所述气体室中。7.如权利要求6所述的声波检测器，其中所述滤波器被配置为可调谐滤波器，其传输特性是可调谐的。8.如权利要求5所述的声波检测器，其中所述窗将所述声波检测器的内部分区成所述气体室和容纳所述辐射源的辐射源室。9.如权利要求8所述的声波检测器，其中所述辐射源室被形成在所述外部壳体壁中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A德赫，C格拉策，D图姆波尔德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE