【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开整体涉及压电声换能器，并且更具体地涉及检测与对象表面相关联的振动的压电式微机电系统(mems)振动感测设备。
技术介绍
1、mems技术已经使得能够使用晶片沉积技术开发更小的麦克风和其他声换能器。一般来讲，mems麦克风可采取各种形式，包括例如电容式麦克风和压电式麦克风。目前，mems电容式麦克风和驻极式电容麦克风(ecm)在消费电子麦克风市场占据主导地位。然而，压电式mems系统(诸如麦克风)是正在增长的市场并且提供各种优点。例如，压电式mems麦克风可不需要背板，从而消除了压膜阻尼(电容式mems麦克风的固有噪声源)。此外，压电式mems麦克风是回流兼容的，并且可使用无铅焊料处理来安装到印刷电路板(pcb)，该无铅焊料处理可能不可恢复地损坏其他类型的麦克风。这些优点及其他优点可通过改进的压电式mems麦克风更充分地实现。
技术实现思路
1、所附权利要求书的范围内的系统、方法和设备的各种具体实施各自具有若干方面，这些若干方面中没有任何单一方面完全负责本文中描述的期望属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，在本文中描述了某些支配性的特征。本文所述的各方面包括支持压电式mems换能器的设备、无线通信装置、电路和模块。
2、一个方面是一种系统。该系统包括：具有第一输出端的第一压电式微机电系统(mems)换能器，其中第一压电式mems换能器机械地耦合到对象的表面，并且其中第一压电式mems换能器被配置为在第一模拟信号由第一压电式mems换能器从传播穿过对象的振动换能
3、配置了一些此类方面，其中第一压电式mems换能器具有本底噪声，该本底噪声定义与以重力单位(g)计的信号输出相关的给定频率下的噪声，并且其中本底噪声在100百万分率重力单位(ug)/以赫兹计的频率的平方根(ug/sqrt(hz))与0.5ug/sqrt(hz)之间。配置了一些此类方面，其中第一压电式mems换能器具有换能带宽以检测以1千赫兹(khz)与8khz之间的频率传播穿过对象的振动。
4、配置了一些此类方面，其中来自第一模拟信号的数据包括：传播穿过对象的振动的频率数据；和传播穿过对象的振动的量值数据，其中该量值数据与和对象接触的严重程度相关联。配置了一些此类方面，其中一个或多个时间帧包括多个20毫秒(ms)帧。
5、配置了一些此类方面，其中asic包括模数转换器(adc)、数字信号处理器(dsp)和控制器；其中第一压电式mems换能器的输出端经由引线接合耦合到adc的输入端；其中adc的输出端经由数字信号处理器耦合到控制器的输入端；并且其中控制器的输出端耦合到分类电路。
6、配置了一些此类方面，其中分类电路被进一步配置为基于在第一传感器封装件处检测到的振动与在第二传感器封装件处检测到的振动之间的时间延迟或量值差来检测对象的表面上的冲击的位置。
7、配置了一些此类方面，其中分类电路经由专用集成电路(asic)耦合到第一压电式mems换能器的输出端和第二压电式mems换能器的输出端，其中asic被配置为通过以下方式从第一模拟信号和第二模拟信号生成数据：将第一模拟信号转换为与一个或多个时间帧相关联的第一多个数据帧；将第二模拟信号转换为与一个或多个时间帧相关联的第二多个数据帧；计算第一多个数据帧中每个数据帧的振幅值平方之和，以生成一个或多个时间帧中每个时间帧的第一压电式mems换能器的振幅值；计算第二多个数据帧中每个数据帧的振幅值平方之和，以生成一个或多个时间帧中每个时间帧的第二压电式mems换能器的振幅值；以及计算第一多个数据帧中每个数据帧的过零数，以生成一个或多个时间帧中每个时间帧的第一压电式mems换能器的过零值；计算第二多个数据帧中每个数据帧的过零数，以生成一个或多个时间帧中每个时间帧的第二压电式mems换能器的过零值；以及计算一个或多个时间帧中每个时间帧的比率值，其中该比率值是以下两者之间的比率：第一多个数据帧中每个数据帧的振幅平方之和；和第二多个数据帧中每个数据帧的振幅平方之和。
8、配置了一些此类方面，其中分类电路被进一步配置为在训练模式下接收来自第一模拟信号的数据和来自第二模拟信号的数据作为训练数据，并将来自第一模拟信号的数据和来自第二模拟信号的数据与提供的训练分类值进行匹配。
9、另一方面是一种用于接触检测的方法。该方法包括：在设备的存储器中存储来自由具有第一输出端的第一压电式微机电系统(mems)换能器生成的第一模拟信号的数据，其中第一压电式mems换能器机械地耦合到对象的第一表面，并且其中第一压电式mems换能器被配置为在第一模拟信号由第一压电式mems换能器从传播穿过对象的振动换能而来时在第一输出端处生成第一模拟信号；在设备的存储器中存储来自具有第二输出端的第二压电式mems换能器的数据，其中第二压电式mems换能器被配置为在第二模拟信号由第二压电式mems换能器从入射在对象的第一表面上的声振动换能而来时在第二输出端处生成第二模拟信号；以及使用耦合到第一压电式mems换能器的输出端和第二压电式mems换能器的输出端的分类电路，处理来自第一模拟信号的数据和来自第二模拟信号的数据以对在一个或多个时间帧期间接收到的第一模拟信号与第二模拟信号的组合进行分类。
10、另一方面是一种用于接触检测的系统。该系统包括用于生成第一模拟信号的构件，该第一模拟信号是从传播穿过具有第一表面的对象的振动换能而来的；用于生成第二模拟信号的构件，该第二模拟信号是从入射在对象的第一表面上的声学信号换能而来的；和用于以下操作的构件：处理来自第一模拟信号的数据和来自第二模拟信号的数据以对在一个或多个时间帧期间接收到的第一模拟信号和第二模拟信号的组合进行分类。配置了一些此类方面，其中用于生成第一模拟信号的构件具有本底噪声，该本底噪声定义与以重力单位(g)计的信号输出相关的给定频率下的噪声，并且其中本底噪声在100百万分率重力单位(ug)/以赫兹计的频率的平方根(ug/sqrt(hz))与0.5ug/sqrt(hz)之间。
11、另一方面是一种用于接触检测的系统。该系统包括运动传感器；麦克风；机器学习引擎；以及包含运动传感器、麦克风和机器学习引擎的至少一个封装件，该至少一个封装件具有将运动传感器和麦克风固定到表面的基底，该机器学习引擎被配置为经过训练以区分表面上的不同类型的接触。
12、配置了一些此类方面，其中该基底具有将至少一个封装件连接到位于外壳中的印刷电路板的焊盘，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压电式MEMS换能器具有本底噪声，所述本底噪声定义与以重力单位(g)计的信号输出相关的给定频率下的噪声，并且其中所述本底噪声在100百万分率所述重力单位(ug)/以赫兹计的频率的平方根(ug/sqrt(Hz))与0.5ug/sqrt(Hz)之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压电式MEMS换能器具有换能带宽以检测以1千赫兹(kHz)与8kHz之间的频率传播穿过所述对象的所述振动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中来自所述第一模拟信号的所述数据包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个时间帧包括多个20毫秒(ms)帧。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括第一传感器封装件，其中所述第一传感器封装件包括基板基底和封盖，其中所述第一压电式MEMS换能器、所述第二压电式MEMS换能器和专用集成电路(ASIC)被安装到所述基板基底。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述ASIC包括模数转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP
8.根据权利要求6所述的系统，还包括：
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述分类电路被进一步配置为基于在所述第一传感器封装件处检测到的振动与在所述第二传感器封装件处检测到的振动之间的时间延迟或量值差来检测所述对象的所述表面上的冲击的位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述分类电路经由专用集成电路(ASIC)耦合到所述第一压电式MEMS换能器的所述输出端和所述第二压电式MEMS换能器的所述输出端，其中所述ASIC被配置为通过以下方式从所述第一模拟信号和所述第二模拟信号生成所述数据：
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述分类电路被进一步配置为在训练模式下接收来自所述第一模拟信号的所述数据和来自所述第二模拟信号的所述数据作为训练数据，并将来自所述第一模拟信号的所述数据和来自所述第二模拟信号的所述数据与提供的训练分类值进行匹配。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述对象是保险杠，并且其中所述表面是所述保险杠的面向外部的表面。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述提供的训练分类值是碰撞分类值。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括耦合到所述分类电路的控制电路，其中所述控制电路被配置为响应于在操作模式期间从所述分类电路接收到碰撞分类输出而自动生成警报。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述提供的训练分类值是门关闭值，并且其中耦合到所述分类电路的控制电路被配置为在操作模式期间生成所述门关闭值的定时的记录。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述提供的训练分类值是钥匙划痕值，并且其中耦合到所述分类电路的控制电路被配置为在操作模式期间响应于所述钥匙划痕值而发起对所述表面周围的区域的视频记录。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述对象是机器人臂的元件、存储容器的壁、建筑物的墙壁、船舶的船体板或飞机的机身板。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述分类电路包括决策树电路、支持向量机或神经网络中的一者或多者。
19.一种方法，包括：
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
21.一种系统，包括：
22.根据权利要求21所述的系统，其中用于生成所述第一模拟信号的所述构件具有本底噪声，所述本底噪声定义与以重力单位(g)计的信号输出相关的给定频率下的噪声，并且其中所述本底噪声在100百万分率所述重力单位(ug)/以赫兹计的频率的平方根(ug/sqrt(Hz))与0.5ug/sqrt(Hz)之间。
23.一种系统，包括：
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述基底具有将所述至少一个封装件连接到位于外壳中的印刷电路板的焊盘，所述外壳与所述表面耦合。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述运动传感器、所述麦克风和所述机器学习引擎位于单个封装件中。
26.根据权利要求23所述的系统，其中所述运动传感器和所述麦克风位于第一封装件中，并且所述机器学习引擎位于第二封装件内并与所述第一封装件电耦合。
27.根据权利要求25所述的系统，其中所述运动传感器和所述麦克风位于第一管芯上，并且所述机器学习引擎位于第二管芯上，所述第一管芯和所述第二管芯位于所述单个封装件内。
28.根据权利要求23所述的系统，其中所述运动传感器、所述麦克风和所述机器学习引擎形成在单个管芯上。
<...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压电式mems换能器具有本底噪声，所述本底噪声定义与以重力单位(g)计的信号输出相关的给定频率下的噪声，并且其中所述本底噪声在100百万分率所述重力单位(ug)/以赫兹计的频率的平方根(ug/sqrt(hz))与0.5ug/sqrt(hz)之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压电式mems换能器具有换能带宽以检测以1千赫兹(khz)与8khz之间的频率传播穿过所述对象的所述振动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中来自所述第一模拟信号的所述数据包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个时间帧包括多个20毫秒(ms)帧。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括第一传感器封装件，其中所述第一传感器封装件包括基板基底和封盖，其中所述第一压电式mems换能器、所述第二压电式mems换能器和专用集成电路(asic)被安装到所述基板基底。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述asic包括模数转换器(adc)、数字信号处理器(dsp)和控制器；
8.根据权利要求6所述的系统，还包括：
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述分类电路被进一步配置为基于在所述第一传感器封装件处检测到的振动与在所述第二传感器封装件处检测到的振动之间的时间延迟或量值差来检测所述对象的所述表面上的冲击的位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述分类电路经由专用集成电路(asic)耦合到所述第一压电式mems换能器的所述输出端和所述第二压电式mems换能器的所述输出端，其中所述asic被配置为通过以下方式从所述第一模拟信号和所述第二模拟信号生成所述数据：
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述分类电路被进一步配置为在训练模式下接收来自所述第一模拟信号的所述数据和来自所述第二模拟信号的所述数据作为训练数据，并将来自所述第一模拟信号的所述数据和来自所述第二模拟信号的所述数据与提供的训练分类值进行匹配。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述对象是保险杠，并且其中所述表面是所述保险杠的面向外部的表面。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述提供的训练分类值是碰撞分类值。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括耦合到所述分类电路的控制电路，其中所...
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