本发明专利技术提供一种电容式声音采集装置，该电容式声音采集装置包括石墨烯振膜和平行于所述石墨烯振膜的背电极，并且在所述石墨烯振膜和所述背电极之间产生预极化电场。本发明专利技术所述电容式声音采集装置设置在麦克风的外壳围成的内腔体中，外壳一侧开口并覆盖防尘罩，石墨烯振膜位于防尘罩和背电极之间。本发明专利技术在等张力强度条件下显著提升了声音采集的灵敏度，或者在同等灵敏度条件下获得了更强的张力强度，即提升了最大耐受声压特性，同时具有更加宽的频率宽度。
【技术实现步骤摘要】
一种电容式声音采集装置和麦克风
本专利技术涉及麦克风领域，具体地说，涉及一种电容式声音采集装置及麦克风。
技术介绍
驻极体麦克风在消费电子行业有着广泛的应用。其原理就是电镀于塑料膜衬底上的金属膜(一般0.3毫米厚)与背电极之间形成了一个电容腔体(距离一般是0.03～0.05毫米)，如图1示出了现有技术中在金属膜片上设置驻极体薄膜的方案，当金属膜片收到外部声压变形时，就会改变这个电容的电容量，从而在回路中形成电流，从而实现了从声到电的转换。一般情况下金属膜的厚度的量级是微米级别，因此灵敏度比较低，但如果金属膜做的太薄，灵敏度提升了之后强度又很差。另外，驻极体麦克风在工作时需要很大的极化电压(几十伏到几百伏左右)，这给消费电子的使用带来了不便。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种电容式声音采集装置和麦克风，无需向麦克风外加极化电压，且提升了声音采集的灵敏度。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电容式声音采集装置，包括：石墨烯振膜，平行于所述石墨烯振膜的背电极，在所述石墨烯振膜和所述背电极之间产生预极化电场。在一种可选的实施方式中，所述石墨烯振膜为预极化的石墨烯振膜。在一种可选的实施方式中，所述背电极面向所述石墨烯振膜的一侧覆盖预极化的驻极体层。在一种可选的实施方式中，所述石墨烯振膜面向所述背电极的一侧覆盖预极化驻极体层。在一种可选的实施方式中，所述石墨烯振膜为1～1000层，优选为30～300层。在一种可选的实施方式中，所述预极化的石墨烯振膜通过但不限于氧化还原法、超声剥离离子吸附法等方法获得。在一种可选的实施方式中，所述驻极体层厚度为10～40微米。在一种可选的实施方式中，所述驻极体层为铁氟龙、聚丙烯或聚四氟乙烯。本专利技术实施例还提供另一种包括如前所述的电容式声音采集装置的麦克风，所述麦克风具有外壳，所述电容式声音采集装置设置在所述麦克风的外壳围成的内腔体中，所述外壳一侧开口并覆盖防尘罩，石墨烯振膜位于所述防尘罩和背电极之间。在一种可选的实施方式中，所述外壳的内壁设置有卡座，所述石墨烯振膜固定在所述卡座上。本专利技术实施例所述的电容式声音采集装置和麦克风，该电容式声音采集装置包括石墨烯振膜，平行于所述石墨烯振膜的背电极，石墨烯振膜和背电极之间形成预极化电场。在麦克风外壳围成的内腔体中设置电容式声音采集装置，外壳一侧开口并覆盖防尘罩，石墨烯振膜位于所述防尘罩和背电极之间。本专利技术实施例提供的方案在同等张力性能条件下使得麦克风采集声音信号的灵敏度大大提升，或者相对于传统驻极体麦克风，在同等灵敏度条件下可以获得更高的耐受声压等更好的张力性能，并具有更加宽的频率特性，并且石墨烯振膜可采用很薄的石墨烯膜材料，使得麦克风整体结构更小巧，并且不需要向麦克风提供极化电压。并且由于石墨烯薄膜本身物理特性的一致性，保证了本专利技术所述的电容式麦克风装置具有灵敏度、耐受声压、频率响应等良好的一致性。附图说明图1为现有技术的电容式麦克风的结构图；图2本专利技术实施例提供的一种麦克风的结构图；图3为本专利技术实施例提供的另一种麦克风的结构图；图4为本专利技术实施例提供的再一种麦克风的结构图。具体实施方式下面参考附图来说明本专利技术的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。下面结合附图对本专利技术做进一步描述。本专利技术实施例提供了一种电容式声音采集装置，该电容式声音采集装置包括石墨烯振膜和背电极，背电极与石墨烯振膜平行设置。在石墨烯振膜和背电极之间形成预极化电场(电场一般电势为200～300伏左右)，将此种电容式声音采集装置用于麦克风中，相比于传统的电容式麦克风，在等张力性能情况下具有更高的灵敏度特性，或者在等灵敏度条件下具有更优的张力性能。并且产生预极化电场的麦克风无须供电或者只给场效应管供电即可工作。实施例1在一种具体的实施方式中，如图2所示，麦克风具有外壳5，电容式声音采集装置在外壳内部，石墨烯振膜1预先经过预极化处理而带有驻留电荷2，使得石墨烯振膜1与背电极3之间的空气隙中形成预极化电场4，这个电场电势一般为200～300伏。外壳5的一侧开口并覆盖防尘罩6，石墨烯振膜1位于防尘罩6和背电极3之间。背电极3通过弹簧7连接电路板8上的场效应管9。进一步的，在外壳5的内壁设置有卡座10，石墨烯振膜1固定在卡座10上。预极化的石墨烯振膜1可以通过氧化还原法、超声剥离离子吸附法等方法得到。具体的电荷的需求量根据最终形成的电场电压需求来控制，比如在氧化还原法中控制氧化还原程度，从而在石墨烯振膜表面控制残留羟基、羧基等含氧官能团的数量，从而最终控制石墨烯表面电荷量。石墨烯氧化还原法可采用现有的常规方法进行，比如先把石墨氧化，形成羟基、羧基等含氧官能团，在溶剂中采用超声剥离，形成氧化石墨烯层，再用各种还原反应(比如水合肼反应、热还原等等)使得含氧官能团还原，获得石墨烯，并通过控制还原的程度，使得石墨烯表面带有不同的电荷。采用超声剥离离子吸附法对石墨烯进行预极化，可采用先在有机溶剂中用超声剥离石墨原料得到石墨烯分散液，再向石墨烯分散液中添加金属离子盐，比如锰、钾等金属离子盐，石墨烯会吸附添加的离子而带正电荷，再采用电泳沉积法制备出带电荷的石墨烯。石墨烯振膜层数可以为1层至1000层左右，优选为30～300层，比如30层、40层、50层、100层、300层等。一层的厚度一般在1纳米左右，其张力为同等厚度的金属膜张力的200倍。层数较少时，可用于高灵敏度场景，层数较多时，可用于耐受声压场景或者宽频测量场景。当使用30～50层左右的石墨烯振膜时，相对于目前顶尖的专业测量级麦克风来说，灵敏度还要高出12～15dB，当累计到几百层时，灵敏度与目前传统测量级麦克风一致，但是这一灵敏度可以一直延伸到1Mhz，这个性能已经远远超越传统测量级麦克风，传统测量级麦克风一般只能到20Khz左右，而本专利技术的麦克风同时还具有更好的声压耐受性能。当使用30层的石墨烯振膜时，当直径与B&K4134麦克风一致时，检测到其灵敏度为-25dBV，比B&K4134麦克风(其检测到的灵敏度为-38dBV)的灵敏度高13dB左右。本专利技术采用的灵敏度测试方法为：在消声室或消声箱中，开路测量麦克风对于94dB(相当于1帕斯卡)声压的1khz正弦波的响应值为x毫伏，根据公式y＝20*log10(x/1000)，测定出灵敏度y(dBV)值。当使用300层的石墨烯振膜时，直径仍然与B&K4134麦克风一致，检测到其灵敏度为-38dBV，与B&K4134麦克风灵敏度相似，但是最大耐受声压高了15dB左右(300层石墨烯振膜麦克风和B&K4134麦克风的最大耐受声压分别是175dB，160dB)，另外300层石墨烯振膜麦克风可以工作到1MHz时，仍具有很好灵敏度，而B&K4134麦克风则只能到20KHz左右。本专利技术实施例提供的方案是预极化石墨烯振膜，与传统驻极体麦克风不一样的是，原来的塑料或有机振膜加镀金属膜的合成振膜，改变为预极化的石墨烯振膜，一方面石墨烯振膜具有很本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电容式声音采集装置，其特征在于，包括：石墨烯振膜，平行于所述石墨烯振膜的背电极，并在所述石墨烯振膜和所述背电极之间生成预极化电场。
【技术特征摘要】
1.一种电容式声音采集装置，其特征在于，包括：石墨烯振膜，平行于所述石墨烯振膜的背电极，并在所述石墨烯振膜和所述背电极之间生成预极化电场。2.根据权利要求1所述的电容式声音采集装置，其特征在于，所述石墨烯振膜为预极化的石墨烯振膜。3.根据权利要求1所述的电容式声音采集装置，其特征在于，所述背电极面向所述石墨烯振膜的一侧覆盖预极化的驻极体层。4.根据权利要求1所述的电容式声音采集装置，其特征在于，所述石墨烯振膜面向所述背电极的一侧覆盖预极化的驻极体层。5.根据权利要求1所述的电容式声音采集装置，其特征在于，所述石墨烯振膜为1～1000层，优选为30～300层。6.根据权利要求3所述的电容式声音采集装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张德明，
申请(专利权)人：北京塞宾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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