一種超磁致伸縮薄膜聲音傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分類表H04中的電通信技術(shù)，特別是涉及聲音傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]聲音傳感器是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換工具。目前聲音傳感器的種類有很多，按照換能原理可分為:電動(dòng)式、電容式、壓電式、電磁式等。工作原理大多為，聲音通過(guò)空氣使聲音傳感器內(nèi)的振膜振動(dòng)，形成微弱的電流信號(hào)；或者使其電容改變，形成電流阻抗從而產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。
[0003]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全的保障意識(shí)越來(lái)越高，對(duì)交通事故原因進(jìn)行分析是提高其安全性和避免此類事故再次發(fā)生的有效途徑之一。交通事故原因調(diào)查中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是恢復(fù)安裝在交通工具上記錄儀(如:飛機(jī)的黑匣子、汽車的行車記錄儀)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，記錄儀記錄信號(hào)的質(zhì)量對(duì)分析事故原因起到重要的作用，因而對(duì)記錄儀上信號(hào)采集傳感器(如聲音傳感器)的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度等方面都提出了更高的要求。
[0004]目前，聲音傳感器多是從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，例如申請(qǐng)?zhí)?00510035114.0的專利提出一種電容式微機(jī)電結(jié)構(gòu)聲音傳感器，是在背極板上聲孔的圓周設(shè)有一系列通孔，用于增大寬帶，抑制300Hz以下低頻波段的噪聲；還例如申請(qǐng)?zhí)?01110120750.9的專利提出一種傳感器，是在膜片相對(duì)的面上突設(shè)置多個(gè)擋塊來(lái)防止膜片的粘附；然而由于決定聲音傳感器穩(wěn)定性、靈敏度、精確度等特性的關(guān)鍵因素是敏感元件，即感知聲音的振動(dòng)薄膜，因此申請(qǐng)?zhí)枮?00510035114.0,201110120750.9的專利在解決聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度問(wèn)題的過(guò)程中，并沒能解決聲音傳感器的敏感元件的技術(shù)問(wèn)題，因而未能更有效地提高聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超磁致伸縮薄膜聲音傳感器，解決目前現(xiàn)有技術(shù)在提高聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度的過(guò)程中，存在的聲音傳感器敏感元件方面的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而更有效地提高聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度。
[0006]為解決上述提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超磁致伸縮薄膜聲音傳感器，其特征在于，包括永磁圓環(huán)、超磁致伸縮薄膜、平面螺旋線圈、電橋電路；當(dāng)有聲音信號(hào)時(shí)，聲波使超磁致伸縮薄膜產(chǎn)生形變，超磁致伸縮薄膜的形變使超磁致伸縮薄膜的磁導(dǎo)率產(chǎn)生變化，超磁致伸縮薄膜的磁導(dǎo)率變化使平面螺旋線圈的電感值發(fā)生改變，平面螺旋線圈的電感值的改變使原先處于平衡狀態(tài)的電橋電路打破平衡，產(chǎn)生電壓差，輸出電流。
[0007]超磁致伸縮薄膜為采用超磁致伸縮材料制成的圓形薄膜；超磁致伸縮薄膜貼在永磁圓環(huán)的圓口表面上；永磁圓環(huán)、超磁致伸縮薄膜和平面螺旋線圈平行且中心軸線重合；電橋電路設(shè)計(jì)在電路板上；平面螺旋線圈經(jīng)導(dǎo)線接電橋電路的輸入端。
[0008]所述超磁致伸縮薄膜所采用的超磁致伸縮材料為鋱鏑鐵TbDyFe合金。
[0009]電橋電路包括電池槽、第一輸入觸點(diǎn)、第二輸入觸點(diǎn)、定值電阻R1、定值電阻R2、可調(diào)電阻R3、可調(diào)電阻R4、電感L ;第一輸入觸點(diǎn)和第二輸入觸點(diǎn)為電橋電路的輸入端；第一輸入觸點(diǎn)、第二輸入觸點(diǎn)和定值電阻Rl在電橋電路的一個(gè)橋臂上，第二輸入觸點(diǎn)和定值電阻Rl串聯(lián)；定值電阻R2與電感L串聯(lián)成為電橋電路的另一個(gè)橋臂；可調(diào)電阻R3和可調(diào)電阻R4各自成為電橋電路的另外兩個(gè)橋臂；定值電阻Rl和定值電阻R2之間的結(jié)點(diǎn)接電池槽的一端；可調(diào)電阻R3和可調(diào)電阻R4之間的結(jié)點(diǎn)接電池槽的另一端。
[0010]Rl = R2、L =平面螺旋線圈的初始電感值；使用前，調(diào)節(jié)電阻R3和電阻R4相等，電橋電路處于平衡狀態(tài)；使用時(shí)，聲波使平面螺旋線圈的初始電感值發(fā)生變化，打破電橋電路的平衡狀態(tài)，使電橋產(chǎn)生電壓差。
[0011]電橋電路還包括作為輸出端的第一輸出觸點(diǎn)和第二輸出觸點(diǎn)；第一輸出觸點(diǎn)與電感L和可調(diào)電阻R3之間的結(jié)點(diǎn)連接；第二輸出觸點(diǎn)與第一輸入觸點(diǎn)和可調(diào)電阻R4之間的結(jié)點(diǎn)連接。
[0012]平面螺旋線圈中心的端點(diǎn)為中心電極；平面螺旋線圈最外側(cè)的線的端點(diǎn)為外沿電極；外沿電極經(jīng)第一導(dǎo)線接電橋電路的第一輸入觸點(diǎn)；中心電極經(jīng)第二導(dǎo)線接電橋電路的第二輸入觸點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明的一種超磁致伸縮薄膜聲音傳感器還包括保護(hù)罩和殼體；所述保護(hù)罩蓋在殼體的圓口上，將永磁圓環(huán)、超磁致伸縮薄膜、平面螺旋線圈、電路板封裝固定在殼體內(nèi)。
[0014]殼體設(shè)有第一引腳和第二引腳；第一輸出觸點(diǎn)接第一引腳，第二輸出觸點(diǎn)接第二引腳；電橋電路產(chǎn)生的電壓差經(jīng)第一輸出觸點(diǎn)和第二輸出觸點(diǎn)，由第一引腳、第二引腳輸出。
[0015]采用本發(fā)明后，由于本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器的敏感元件的制造采用的是超磁致伸縮材料，即鋱鏑鐵(TbDyFe)合金，超磁致伸縮材料是由20世紀(jì)70年代Clark和Belson等首先開發(fā)出的，具有磁致伸縮效應(yīng)和磁致伸縮逆效應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)電磁能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換；與壓電材料(PZT)和傳統(tǒng)磁致伸縮材料(N1、Co)相比，超磁致伸縮材料具有應(yīng)變大，是Ni的40?50倍，是PZT的5?8倍；具有響應(yīng)速度快，一般在幾十毫秒以下，甚至能達(dá)到微秒級(jí)；具有穩(wěn)定性好，居里點(diǎn)溫度高，達(dá)到居里點(diǎn)溫度以上只會(huì)暫時(shí)失去磁致伸縮特性，一旦冷卻到居里點(diǎn)溫度以下，其磁致伸縮特性又完全恢復(fù)；具有能量轉(zhuǎn)換率高，一般達(dá)到72%，因此本發(fā)明選用超磁致伸縮材料來(lái)制成敏感元件，可以解決目前現(xiàn)有技術(shù)在提高聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度的過(guò)程中，存在的聲音傳感器敏感元件方面的技術(shù)問(wèn)題，并且從根本上提高聲音傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度、精確度；
[0016]此外，由超磁致伸縮材料制成的敏感元件，其靈敏度在選材方面得到保證的同時(shí)，基于本發(fā)明設(shè)計(jì)的電橋電路，根據(jù)交流電橋的平衡條件，只需要滿足Rl =R2、L=平面螺旋線圈的初始電感值、即可通過(guò)調(diào)節(jié)R3 = R4，來(lái)保持電橋電路的平衡，當(dāng)在Rl = R2、R3 = R4的條件下，只要平面螺旋線圈的初始電感值發(fā)生變化，電橋電路的平衡即可被打破，產(chǎn)生電壓差，輸出電流，從而在電路方面保證本發(fā)明的傳感器的靈敏度不會(huì)受損。
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器中永磁圓環(huán)的示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器中超磁致伸縮薄膜的示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器中平面螺旋線圈的示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的超磁致伸縮薄膜聲音傳感器中電路板上電橋電路的示意圖。
[0023]圖中1.保護(hù)罩；2.永磁圓環(huán)；3.超磁致伸縮薄膜；4.平面螺旋線圈；5.第一導(dǎo)線；6.第二導(dǎo)線；7.電路板；8.第一引腳；9.第二引腳；10.殼體；70.電橋電路；71.電池槽；72.第一輸入觸點(diǎn)；73.第二輸入觸點(diǎn)；74.第一輸出觸點(diǎn)；75.第二輸出觸點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例包括保護(hù)罩蓋1、永磁圓環(huán)2、超磁致伸縮薄膜3、平面螺旋線圈4、電路板7和殼體10 ;保護(hù)罩蓋I在殼體10的圓口上，將永磁圓環(huán)2、超磁致伸縮薄膜3、平面螺旋線圈4、電路板7封裝固定在殼體10內(nèi)，且超磁致伸縮薄膜3貼在永磁圓環(huán)2的圓口表面上；永磁圓環(huán)2、超磁致伸縮薄膜3和平面螺旋線圈4平行