[发明专利]声波传感器

说明书

技术领域

各种实施方式总体上涉及一种声波传感器以及一种制造声波传感器的方法。

背景技术

声波传感器在当今变得非常重要，其或者作为语音传输装置的一部分或者能作为在用于分析气体、例如环境空气的气体分析仪中的光声传感器的一部分来使用。

常用的声波传感器构造为电容式传感器，其具有两个彼此有间距的限定电容器的膜片。膜片的其中一个是固定的并且另一个可通过待检测的声波发生位移。可移动的膜片的位移决定了电容器的电容变化，该电容变化可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，由该电信号可推断出待检测的声波的特性，例如声压。

尽管电容声波传感器的特征在于灵敏度高，但其具有主要由其复杂结构导致的许多缺点。

常用的电容声波传感器在其复杂结构方面的缺点可通过压电声波传感器来消除。这种传感器使用由压电材料制造的薄膜，该薄膜可通过待检测的声波发生形变。压电膜的形变在压电膜中感应出电压，该电压可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，由该电信号可推断出待检测的声波的特性。

尽管与电容声波传感器相比可提供具有更简单结构的压电声波传感器，但其与电容声波传感器相比具有较低的灵敏度。

发明内容

根据本发明的各种实施方式提供了一种声波传感器。该声波传感器可具有：可通过待检测的声波偏转的连续膜片和设置在膜片上的压电层，该压电层具有多个压电层部段，这些压电层部段分别配备有至少两个各自的电接触结构，这些电接触结构用于与相应的压电层部段电接触。对应于不同压电层部段的电接触结构可彼此物理地分开。

根据本发明的各种实施方式提供了一种用于制造声波传感器的方法。该方法可包括：在连续膜片上形成由压电材料构成的压电层并且形成多个电接触结构，其与多个压电层部段处于物理接触，以与相应的压电层部段电接触。每个压电层部段可配有至少两个电接触结构。对应于不同压电层部段的电接触结构可彼此物理地分开。

附图说明

在附图中相同的附图标记通常指代在不同视图中的相同部件。附图不一定是按比例的，而是重点更多地放在示出本发明的原理上。在以下说明中通过参考以下附图说明本发明的各种实施方式。其中：

图1示出了声波传感器的示意性俯视图，

图2示出了根据图1所示的声波传感器的图1中线II-II的剖视图，

图3示出了修改过的声波传感器的示意性俯视图，

图4示出了计算出的在图3所示的声波传感器的压电层部段中的感应电压分布，

图5示出了图3所示的内环形压电层部段的一些压电层部段区段的立体视图，

图6A示出了图3所示的声波传感器的单个压电层部段区段的等效电路图，

图6B示出了图3所示的声波传感器的多个串联的电压层部段区段的等效电路图，

图7示出了可与声波传感器一并使用的电流放大器的电路图，

图8示出了在具有单个压电层部段区段(N＝1)、两个串联的压电层部段区段(N＝2)和六个串联的压电层部段区段(N＝6)的压电层部段中感应的电压和寄生引线电容Cc之间的关系，以及

图9示出了用于制造声波传感器的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下详细说明参考附图，附图示例性地示出了本发明的特定细节和实施方式。

在此所使用的概念“示例性”表示“用作示例或用于说明”。在此作为示例性说明的任何实施方式或设计方案不必相对于其他实施方式或设计方案被解读为优选或有利的。

图1示出了声波传感器100的示意性俯视图。图2示出了根据图1所示的声波传感器100的图1中线II-II的剖视图。

声波传感器100可具有：可通过待检测的声波偏转或变形的连续的膜片102和在膜片102上提供的压电层104，该压电层具有多个压电层部段104a、104b，这些压电层部段分别配备有至少两个各自的电接触结构105a、105a’、105b、105b’。电接触结构105a、105a’、105b、105b’与相应的压电层部段104a、104b处于物理接触并且用于与相应的压电层部段104a、104b电接触。如图1和图2所示，多个压电层部段104a、104b可构造为物理上彼此分开的部段。作为替代，压电层部段104a、104b可构造为连续压电层的整体部段。在后一种情况下，压电层部段可由各与其对应的电接触结构105a、105a’、105b、105b’限定。