[发明专利]旅游环境噪音监测MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构及方法

说明书

本发明提供一种旅游环境噪音监测MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构，包括主腔体以及处于主腔体内用于装满液体的液体腔，主腔体上设有用于感受声音声波的声音振动膜以及用于保持声音振动膜内外侧压平衡的通气孔，主体腔内还设有一端与声音振动膜连接用于传递声音振动的连杆；液体腔上设有与连杆另一端连接用于在声音振动膜带动连杆振动时受连杆带动振动使得液体腔内液体振动的振动膜以及用于在液体振动时进行伸缩的伸缩膜，液体腔内设有用于感受液体腔内液体振动以产生行波振动的柔性骨架。与现有技术相比，麦克风结构将声波转换为振动膜振动，振动膜振动带动液体振动，最后转换为柔性骨架行波振动，完成两次声音阻抗匹配功能，频率响应好，失真少。

技术领域

本发明涉及麦克风领域，特别是一种旅游环境噪音监测MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构及方法。

背景技术

目前的麦克风的声电换能具有以下缺点：当声音传递给声音振动膜时，直接带动连杆去驱动电容、线圈或者压电薄膜，直接进行“声—电”的换能，这种方式频域响应不全，频率响应取决于单一特征材料，在MEMS矩阵集成化的时候，会出现声音相位的变化，并且需要再后续进行阻抗匹配。

MEMS即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems），MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种旅游环境噪音监测MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构，利用“气—液”换能，将声波转换为液体的液波振动，带动柔性骨架产生行波振动，使得柔性骨架上传感器获得声音信号，完成两次声音阻抗匹配功能，保证了矩阵麦克风的频率响应好，失真少。

本发明采用的技术方案为：

一种旅游环境噪音监测MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构，包括主腔体以及处于主腔体内的用于装满液体的液体腔，主腔体上设有用于感受声音声波的声音振动膜以及用于保持声音振动膜内外压平衡的通气孔，主体腔内还设有一端与声音振动膜连接用于传递声音振动的连杆；液体腔上设有与连杆另一端连接用于在声音振动膜带动连杆振动时受连杆带动振动使得液体腔内液体振动的振动膜以及用于在液体振动时进行伸缩的伸缩膜，液体腔内设有一端固定的用于感受液体腔内液体振动以产生行波振动的柔性骨架，柔性骨架上设有用于获得声音信号的矩阵传感器。

优选地，所述柔性骨架将液体腔分为前室和后室，柔性骨架的另一端与液体腔的腔体侧壁之间形成用于供前室和后室内液体流通的过液孔，振动膜设置在前室侧壁上，伸缩膜设置在后室侧壁上。

优选地，所述振动膜、伸缩膜和柔性骨架的一端都设置在液体腔的同一侧壁上。

优选地，所述矩阵传感器为MEMS矩阵传感器。

本发明还提供一种利用MEMS二次声抗匹配矩阵麦克风结构进行旅游环境噪音监测的方法，包括以下步骤：

1）声音的声波传递至主腔体上的声音振动膜，声音振动膜振动；

2）声音振动膜通过连杆将声音声波的振动传递至振动膜，振动膜进行振动，完成第一次声音阻抗匹配功能；

3）振动膜振动，带动液体腔内液体振动，使得柔性骨架产生行波振动，柔性骨架上矩阵传感器获得声音信号，完成第二次声音阻抗匹配功能。

优选地，在步骤3）中，当振动膜内推时，前室内液体通过过液孔流向后室，后室上设置的伸缩膜向外凸出；当振动膜外推时，后室内液体通过过液孔流向前室，伸缩膜向内推进。

优选地，所述主腔体上设有用于保持声音振动膜内外压平衡的通气孔。