用于声学测试的麦克风测试台的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  9

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用于声学测试的麦克风测试台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种麦克风测试台,该麦克风测试台包括滑块组件,该滑块组件具有被第一声学密封构件围绕的麦克风保持器。滑块组件能在第一位置与第二位置之间沿第一方向移动,该第一位置位于处于麦克风保持器的暴露状态的声学室的外部,该第二位置位于处于麦克风保持器的遮蔽状态中的声学室的内部。电连接器包括能连接至一组麦克风接线端的一组电连接器接线端,以用于接收来自麦克风组件的响应于声学室中的测试声压的麦克风响应信号,该麦克风组件布置在麦克风保持器中。
【专利说明】用于声学测试的麦克风测试台
[0001]本发明涉及一种包括滑块组件的麦克风(话筒,扩音器)测试台,该滑块组件具有被第一声学密封构件围绕的麦克风保持器。滑块组件可在声学室外部的第一位置(麦克风保持器处于暴露状态)与声学室内部的第二位置(麦克风保持器处于遮蔽状态)之间沿第一方向移动。电连接器包括一组电连接器接线端,这组电连接器接线端可连接至一组麦克风接线端,以用于接收麦克风响应信号,该麦克风响应信号来自布置在麦克风保持器中的麦克风组件并且响应于声学室中的测试声压。

【背景技术】
[0002]麦克风或麦克风组件(诸如小型ECM或MEMS麦克风组件)的快速且精确的声学测试对便携式通信装置(诸如移动电话)的制造具有持续性的意义。必须验证,连入的麦克风组件在安装到移动电话或其他便携式通信设备之前具有100%的功能性且符合规定的电声学测试限制或标准。
[0003]执行这种声学测试的麦克风测试台应该能够在变化的环境条件(诸如变化的温度、湿度以及大气压)下精确地传送、快速且可靠的测试。如果以简单方式的麦克风测试台可适于不同物理几何尺寸的麦克风组件,则这是进一步有利的。对于某些类型的小型麦克风组件而言,在获得正确的测试结果的声学测试期间避免任何机械力或压力施加于麦克风炭精盒(capsule)或模块也是很重要的。如果麦克风组件被麦克风测试台的声学室内部的施加的测试声压完全围绕,则这是进一步有利的,例如这样使得测试声压施加于麦克风组件的前侧与后侧两者。
[0004]为了能够实现测试的麦克风组件的大的吞吐量(throughput),如果麦克风测试台包括麦克风保持器,则这将会是进一步有利的,该麦克风保持器可在声学室外部的第一位置(麦克风保持器处于暴露状态)与声学室内部的第二位置(麦克风保持器处于遮蔽状态)之间运送。这个特征允许测试操作员或技术人员在麦克风组件被运送至密封的声学室(声学测试在该密封的声学室中执行)中之前,将麦克风组件如预期地快速且安全地放置并定向在处于暴露状态的麦克风保持器中。清楚地,在声学测试期间,麦克风保持器以及组件两者应该放置在密封或隔音的声学室内,以与环境噪声隔离。


【发明内容】

[0005]本发明的第一方面涉及一种麦克风测试台,该麦克风测试台包括耦接至扬声器的声学室,该扬声器布置成在该声学室中根据测试信号产生测试声压。滑块组件包括预定表面区域,该预定表面区域上布置有麦克风保持器。该滑块组件能在第一位置与第二位置之间沿第一方向移动,该第一位置位于处于麦克风保持器的暴露状态的声学室的外部,该第二位置位于处于麦克风保持器的遮蔽状态中的声学室的内部。第一声学密封构件将该麦克风保持器围绕在该麦克风保持器的遮蔽状态中。电连接器包括一组电连接器接线端,该组电连接器接线端能连接至一组麦克风接线端,以用于接收来自麦克风组件的响应于测试声压的麦克风响应信号,麦克风组件布置在麦克风保持器中。
[0006]测试信号可由测试系统的合适的信号源产生。测试系统可包括脉冲(TOLSE)测量平台的适当调整或编程的版本,该脉冲测量平台设计成用于声音测量及振动测量,并且本 申请人:/代理人可将其用在多个构造中。测试信号可形成预定测试过程或编程测试过程的一部分,预定测试过程或编程测试过程包括多个单独的测试信号,诸如在预定频率范围中(例如从10Hz至15kHz的范围)的频率响应测量。测试信号还可包括以一个或多个参考频率的敏感度度量、失真度量、噪声等级度量等等。在测试下应用至麦克风组件的测试过程优选地通过测试系统的合适的编程而进行预设计。取决于麦克风组件的具体类型在测试下的特性,麦克风响应信号可以以模拟形式或数字形式(例如根据行业标准协议确定格式的数字音频信号)被供应至测试系统。麦克风测试台的声学室的体积可取决于对该室的要求(诸如可用的频率范围或最大声压)而变化。在一些实施方式中,声学室的体积小于2cm3,优选地小于1cm3。后面这些实施方式一般使声学室具有足够小的尺寸,以允许延伸的高频响应测量在该室中执行,而不激活一般模式或室的共振频率。
[0007]可移动滑块组件能够快速且安全地执行麦克风组件的声学测试。短的测试时间有利于降低额外的成本,特别是对于大体积通信麦克风,诸如ECM或MEMS类型的小型电容器麦克风。在麦克风保持器的暴露状态中,麦克风保持器以及麦克风组件两者优选地为操作员可接近的,从而允许测试操作员或技术人员将麦克风组件手动地放置在麦克风保持器中并可视地检查组件适当地定向或定位在该麦克风保持器中。此后,滑块组件可转移或传送至声学室内的第二位置,以提供麦克风保持器以及麦克风组件的遮蔽状态或保护状态。滑块组件可手动地、半自动地火全自动地转移或平移至第二位置,例如以通过轨道或其他引导结构引导的线性方式。在一个实施方式中,滑块组件包括具有麦克风保持器的抽拉件状结构,该麦克风保持器布置在该抽拉件状结构的水平上表面上。在这个实施方式中,滑块组件优选地通过操纵安装于其上的手柄而在基本水平的方向上进行平移。麦克风测试台的另一实施方式,滑块组件包括活塞状结构,该活塞状结构可竖直地平移。麦克风保持器布置在活塞状结构的水平远端表面上,该活塞状结构在测试期间竖直地平移。然而,麦克风测试台的另一个实施方式包括多个单独的滑块组件,这些单独的滑块组件安装在共享框架或保持器结构(例如细长容器或可旋转圆盘件(carousel))上。在这个实施方式中,在保持器结构安装在麦克风测试台上之前,每个单独的滑块组件均可预装载有麦克风组件。在测试期间,单独的滑块组件可一个接一个地从第一位置竖直地定向或转移至第二位置并且反之亦然,直到保持在共享框架或圆盘件中的滑块组件的整个集合中的每个麦克风组件均已经被测试
[0008]在滑块组件的遮蔽状态中,声学室优选地形成声学密封室。这可通过将第一声学密封构件安装在滑块组件的围绕麦克风保持器的预定表面区域上而实现,或者可通过将第一声学密封构件安装在包围声学室的固定的或可移动的壳体结构上而实现,这样使得第一声学密封构件围绕麦克风保持器。在两个实例中,滑块组件的设计或几何结构可构造成使得预定表面区域在滑块组件的遮蔽状态中形成声学室的壁区段。预定表面区域优选地布置在第一声学密封构件的周边内。可移动壳体结构、第一密封构件以及滑块组件的预定表面可在滑块组件的遮蔽状态中形成邻接或物理接触,以针对外部环境声学地密封声学室。第一密封构件优选地包括耐磨的弹性材料(例如合成橡胶共聚物),以在滑块组件的许多操作周期上提供良好的声学密封。
[0009]另一实施方式使用可移动壳体结构的替代物,一旦滑块组件已经到达其第二位置,则包围声学室,以提供用于声学室的密封机构。在这个实施方式中,可移动壳体结构可在基本横向于第一方向的第二方向上移动;
[0010]-其中,可移动壳体结构能移动地布置在下列位置之间:
[0011]a)非活动位置(inactive posit1n,无效位置),该非活动位置在滑块组件的第二位置处缺少对声学室的声学密封;以及
[0012]b)活动位置(active posit1n,有效位置),在该活动位置中,声学室、第一密封构件以及滑块组件的预定表面区域在滑块组件的第二位置处邻接,以形成声学密封室。
[0013]可移动壳体结构在活动位置与非活动位置之间的转移距离可在3mm与20mm之间,诸如5_与1mm之间。技术人员将理解到,活动位置与非活动位置之间的移动可通过附接至可移动壳体结构(或与可移动壳体结构相互作用)的手柄或抓持结构的手动驱动而影响,或者通过由合适的驱动器或马达机构实现的半自动操作或全自动操作而影响。在一个实施方式中,第一声学密封构件安装在滑块组件的预定表面区域上;并且
[0014]-第二密封构件安装在可移动壳体结构上并围绕声学室的开孔,优选地围绕面向下的开孔。第二密封构件具有与第一密封构件匹配的形状,这样使得第一密封构件与第二密封构件在可移动壳体结构的活动位置中形成邻接。因此,第一密封构件与第二密封构件在可移动壳体结构的活动位置中形成物理接触。在这个实施方式中,第一密封构件与第二密封构件之间的邻接可提供声学室的期望的声学密封,而位于第一声学密封构件的周边内的滑块组件的预定表面区域形成声学室的壁结构的一部分,例如室的底壁表面或侧壁表面。
[0015]取决于待接触的一组麦克风接线端的机械特性以及电特性,该组电连接器接线端可具有不同的形状及尺寸。取决于麦克风接线端的特性,电连接器接线端可例如包括一组引脚或一组基本扁平的垫片。麦克风接线端可包括布置在麦克风组件的载体上的一组暴露的金(gold)覆盖的垫片,诸如印刷电路板或陶瓷基板,其适于被适当对准的一组引脚所接触。在本发明的一个优选实施方式中,电连接器包括各向异性弹性构件,该各向异性弹性构件具有形成为各自的电连接器垫片的一组电连接器接线端,该组电连接器接线端以预定的图案布置在各向异性弹性构件的表面上。通过弹性构件的不导电材料,电连接器垫片在第一方向上(例如水平地)彼此电绝缘。在优选地横向于第一方向的第二方向上,弹性构件的材料在压力下是导电的。各向异性弹性构件提供高柔性的电连接机构,以在麦克风组件的单独的麦克风接线端与连接器的电连接器垫片之间建立电连接,这是由于能够使导电通路的位置适于麦克风组件的麦克风接线端的可变几何结构或图案。不同类型的麦克风组件使用不同布局几何结构或图案的麦克风接线端,但在本连接器实施方式中提供的各向异性弹性构件自动地调整导电通路的位置,以匹配麦克风接线端的具体布局或几何结构。在这个方式中,单一类型的电连接器可用于测试具有不同物理布局或图案的麦克风接线端的不同类型的麦克风。在一个实施方式中,电连接器包括细长条的柔性印刷电路板,该细长条的柔性印刷电路板与各向异性弹性构件分开。细长条的柔性印刷电路板的远端区段或区域包括一组电连接器垫片。该电连接器的远端区段与各向异性弹性构件的表面形成物理接触,这样使得电连接器建立在每个电连接器垫片与各向异性弹性构件的表面的对应表面区域之间。一旦可移动壳体结构转移至其活动位置(在该活动位置中,该可移动壳体结构可使电连接器的远端区段与各向异性弹性构件接触),则在电连接器的远端区段与各向异性弹性构件之间的物理接触就可例如通过来自可移动壳体结构的压力而建立。根据一个这种实施方式,各向异性弹性构件布置在第一密封构件的外部周边处,这样使得麦克风组件的麦克风接线端从第一密封构件的周边的内部突伸至外部。这个实施方式特别良好地适于麦克风组件的声学测试,该麦克风组件包括细长载体条,诸如具有麦克风接线端(该麦克风接线端布置在柔性印刷电路板的一端处)的一条柔性印刷电路板。柔性印刷电路板可形成载体结构,以用于麦克风换能器元件或麦克风炭精盒,诸如MEMS换能器元件。该条柔性印刷电路板可足够薄,以穿过第一密封构件而不引入来自密封声学室的任何显著的声学泄露。特别是在第一密封构件或者可能第一密封构件及第二密封构件两者包括弹性材料的情况下。在这个方式中,在可移动壳体结构的活动位置中的声学测试期间,麦克风组件的位置可通过第一密封构件或者可能第一密封构件及第二密封构件两者而固定。
[0016]在本麦克风测试台的又一优选实施方式中,声学室包括具有第一开口以及第二开口的声音管道,该第一开口布置在声学室内部,该第二开口布置在声学室外部。探测麦克风耦接至声音管道的第二开口,以检测该室中的测试声压和/或校准声压。声音管路或声音通道形成在声音管道中,这样使得测试声压穿过声音管路从声学室内的第一开口传输至位于第二开口处的探测麦克风。声音管路或声音通道的截面轮廓可具有各种形状,诸如圆形、椭圆形、二次抛物线形等等。声音管路或声音通道的截面面积优选地小于3.14mm2,优选地小于2_2,以使声学室上的声学载荷效果最小化,并将声学室的有效体积保持下来。在一个实施方式中,麦克风测试台进一步包括声学阻抗匹配构件,该声学阻抗匹配构件布置在声音管道的第二开口处。声学阻抗匹配构件消除或至少抑制来自第二开口附近的声音管道的远处或远端的声学传输线反射的产生,并且通过探测麦克风装置使声学室的声学载荷进一步最小化。声学阻抗匹配构件可包括螺旋声音管道。
[0017]探测麦克风可有利地适于监控或校准声学室内部的声压。通过监控声学室内部的声压,测试系统可适于检测并补偿测试系统的测试扬声器、功率放大器以及其他电子部件或装置的声学性能或电学性能中的变化。声学室内部的声压的监控可在麦克风组件的声学测试期间执行和/或在专用声音校准过程期间“离线”。在两个实例中,尽管改变环境参数并且改变麦克风测试台和/或测试系统的部件的电学特性或声学特性,但精确的测试声压随时间被保持。
[0018]探测麦克风优选地包括参考麦克风,该参考麦克风具有根据单独的校准图表的良好限定的声学敏感性以及频率响应。这些类型的参考麦克风可通过一些制造商连同单独的参考麦克风的校准图表以及其他数据文件声学参数而获得,并且其敏感性在环境条件(诸如大气压、温度以及湿度)下改变。参考麦克风可包括与声音校准器或活塞发声器的耦接构件相匹配的一个或多个标准化的外部尺寸,这样使得麦克风敏感度可在一个或多个参考频率下通过特定类型的校准器精确地校准。在一个示例性实施方式中,参考麦克风包括从制造商Brilel&Kjaer声音与震动测量A/S获得的探测麦克风类型4182。声音管道的提供允许参考麦克风放置成远离声学室某些距离,因为远的放置允许上述类型的参考麦克风用作探测麦克风,故这是有利的特征。这些类型的参考麦克风的精确的或良好限定的敏感性与其对于环境条件(诸如,大气压、温度以及湿度)的变化的良好证明(document)响应一起允许测试系统维持测试声压的高精确校准。
[0019]在声学测试期间,如何在测试下将麦克风组件固定至滑块组件可对测量的麦克风响应信号的有效性具有显著的影响。对于某些类型的小型麦克风组件而言,在声学测试期间避免任何机械压力或机械力施加至麦克风组件的麦克风炭精盒是很重要的,以确保测量麦克风响应信号的有效性。在麦克风炭精盒上缺少机械压力或机械力避免了麦克风炭精盒与麦克风组件的载体材料之间的声泄露被声学测试掩蔽或忽略,特别是在力基本横向地施加至麦克风炭精盒的隔膜(diaphragm)平面的情况下。在本发明的一个实施方式中,麦克风保持器因此包括腔,该腔成形且设定尺寸成将麦克风组件的位置固定在滑块组件上。这个腔可有利地成形且设定尺寸成接触麦克风组件的麦克风炭精盒或换能器元件的一个或多个边缘表面。整个麦克风炭精盒可伸入该腔中并被一个或多个边缘表面保持就位,该一个或多个边缘表面邻接抵靠该腔的一个或多个对应壁结构。在这个方式中,麦克风组件可保持在滑块组件上的良好限定的位置中,而不将任何机械压力或机械力应用至麦克风炭精盒。
[0020]根据麦克风保持器的又一优选实施方式,该保持器成形且设定尺寸成将测试声压传送至小型麦克风组件的后侧并且传送至小型麦克风组件的前侧。这可通过沿着腔的壁结构设置围绕麦克风炭精盒的至少一个边缘表面的合适的声泄露而实现,这样使得允许测试声压围绕麦克风组件移动并到达麦克风组件的顶侧及后侧。
[0021]本发明的第二方面涉及一种测试小型麦克风组件的方法,该方法所包括的步骤为:
[0022]-a)将滑块组件放置在处于麦克风保持器的暴露状态的声学室外部的第一位置处,
[0023]-b)将小型麦克风组件安装在滑块组件的麦克风保持器中,
[0024]-c)将所述滑块组件沿第一方向转移至第二位置,其中所述麦克风保持器布置在声学室内,
[0025]-d)将测试信号施加至布置成在声学室中产生测试声压的扬声器,
[0026]-e)记录来自所述麦克风组件的响应于测试声压的响应信号。
[0027]测试小型麦克风组件的方法可通过响应于来自传感器(例如安装在麦克风测试台上的开关)的控制信号的测试系统而自动地启动。一旦可移动壳体结构到达活动位置,则该开关就可被可移动壳体结构致动。在可移动壳体结构到达活动位置的状态下,第一密封构件与第二密封构件可能已经形成邻接,以提供声学室的密封状态。来自麦克风组件的响应信号的记录优选地由计算机测试系统(例如,围绕诸如微型计算机的个人计算机建立)执行。个人计算机通常将提供非常大的信号储存能力,以用于记录来自单独的麦克风组件的响应信号,这样使得用于大量麦克风组件的响应数据可被储存并且可能被分析。为了确保每个麦克风组件均起作用并执行某些规定标准,测试方法优选地包括的另一步骤为:
[0028]f)将从麦克风组件记录的所述响应信号与一个或多个预定测试极限进行比较。测试极限可包括上下频率响应极限、噪声极限、失真极限等等。测试极限优选地预储存在个人计算机上,这样使得每个麦克风组件在测试过程结束之后可根据是否超过测试极限而被立即标记为“良好”或“失效”。
[0029]在测试方法的一个实施方式中,滑块组件以及可移动壳体结构两者从测试台的初始状态或装载状态(其中,麦克风保持器处于暴露状态)转移(尽管在横向方向上)至准备用于声学测试的活动位置。根据这个实施方式,在上文描述的步骤C)之后,该方法所包括的另一步骤为:
[0030]g)将包围声学室的可移动壳体结构从处于声学室的非密封状态的非活动位置转移至具有声学室的密封状态的活动位置;
[0031]-其中,可移动壳体结构沿基本横向于第一方向的第二方向转移。在一个这种实施方式中,滑块组件可在基本水平的方向上转移,而可移动壳体结构在竖直方向上转移。
[0032]测试方法可包括的另一步骤为:
[0033]h)将电连接器的一组电接触接线端转移成接触一组麦克风接线端,以与麦克风组件建立电接触。如上文详细解释的,根据待接触的麦克风接线端的机械特性以及电学特性,该组电连接器接线端的形状及尺寸可显著地变化。
[0034]测试方法的另一实施方式所包括的另一步骤为:
[0035]i)通过围绕麦克风保持器以及可移动壳体结构的第一声学密封构件接触并固定小型麦克风组件的细长电接触构件的位置。如前文解释的,细长电接触构件可包括细长条的柔性印刷电路板,该细长条的柔性印刷电路板形成用于麦克风换能器元件或麦克风炭精盒的载体结构。细长电接触构件可由操作员放置在麦克风保持器中,这样使得电接触构件的一个端部突伸到第一声学密封构件的周边的外部。细长电接触构件的该端部可包括一组电暴露麦克风接线端,允许这些电暴露麦克风接线端被测试组件的连接器的对应电垫片或接线端接触,这样使得可在第一声学密封构件的周边内形成的密封声学室的外部接近麦克风响应信号。如上文提及的,连接器可包括各向异性弹性构件,该各向异性弹性构件提供连接器的电垫片或接线端,在这种情况下,该方法所包括的另一步骤为:
[0036]k)使一组电暴露麦克风接线端与各向异性弹性构件接触,该各向异性弹性构件包括以预定图案布置在各向异性弹性构件的表面上的一组电连接器垫片。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]将结合附图更详细地描述本发明的优选实施方式,在附图中:
[0038]图1是根据本发明第一实施方式的麦克风测试台的立体图,
[0039]图2a)至图2b)是根据本发明第一实施方式的滑块组件的构造及操作的示意图,
[0040]图3是穿过在图1上描述的麦克风测试台的中央竖直截面图,
[0041]图4是根据本发明第二实施方式的麦克风测试台的立体图;以及
[0042]图5是用于在根据本发明第二实施方式的麦克风测试台中使用的具有活塞状结构的滑块组件的立体图。

【具体实施方式】
[0043]图1是根据本发明第一实施方式的麦克风测试台100的立体图。麦克风测试台包括框架102,该框架支撑竖直可移动的(即,在由箭头116表示的方向上)壳体结构104,该壳体结构包围声学室(未示出)。壳体结构104可通过手柄108的驱动而竖直地移动(如由箭头116表示),该手柄通过一对支承件枢转地耦接至框架102。四个竖直定向的柱或杆126引导壳体结构104的竖直运动。滑块组件106包括上表面112,该上表面包括接合小型麦克风组件114并固定该小型麦克风组件(优选地为MEMS或ECM基麦克风组件的形式,如下文额外详细描述的)的位置的麦克风保持器(未示出)。麦克风保持器(未示出)以及MEMS麦克风组件114的包括麦克风炭精盒的一部分被第一声学密封构件110围绕。第一声学密封构件110可包括具有良好耐磨性的弹性材料,诸如合成橡胶共聚物,例如腈基丁二烯橡胶(NBR)。MEMS麦克风组件114的细长电接触构件伸出至被第一声学密封构件110包围的上表面112的表面区域的外部。滑块组件106可在示出的第一位置或近端(proximate)位置之间沿基本水平的方向(如由箭头124表示的)移动,在该第一位置或近端位置中,MEMS麦克风组件114布置在被壳体结构104包围的声学室的外部。在近端状态中,麦克风保持器布置在暴露的或操作员可接近的状态中,该状态允许操作员将MEMS麦克风组件114手动地放置在麦克风保持器中并可视地检查组件适当地定向或定位在该麦克风保持器中。在第二位置或远端(distal)位置中,滑块组件106定位在声学室内部,以提供麦克风保持器以及MEMS麦克风组件的遮蔽状态或保护状态。滑块组件106在水平方向上以线性的方式手动地、半自动地或全自动地平移,直到承载或支撑手柄108的前表面与壳体结构104的前表面基本对准。在滑块组件106的该第二位置或远端位置中,壳体结构104最初布置在非活动的位置中,而在声学室与滑块组件106的上表面112上的第一密封构件110之间没有物理接触。在可移动壳体结构104的非活动的位置中,该可移动壳体结构可搁置在框架102以及滑块构件106上方比活动状态高3mm与20mm之间(诸如5mm与1mm之间)。为了改善声学测试室的隔音性,将第二密封构件(未示出)安装在可移动壳体结构104上,这样使得第二密封构件围绕声学室的面向下方的开孔。第二密封构件具有与滑块组件106上的第一密封构件110匹配的形状,这样使得当可移动壳体结构104下降至活动位置时,第一密封构件与第二密封构件产生物理接触。操作员可驱动手柄118使得壳体结构104下降,即,在由箭头116表示的竖直方向上朝向框架102平移,直到壳体结构104到达活动位置,在该活动位置中,第一密封构件与第二密封构件产生邻接或物理接触以形成声学密封的测试室。
[0044]在这个活动状态中,麦克风测试台100准备执行期望的MEMS麦克风组件114的声学测试。MEMS麦克风组件114适当地定位定向在声学密封的测试室内,这样使得良好限定的测试声压可通过布置在测试室的顶部部分中的扬声器而应用至该MEMS麦克风组件。技术人员将理解到,一旦可移动壳体结构104下降至其活动位置并且麦克风保持器及MEMS麦克风组件114通过滑块组件106放置在遮蔽状态中,就可自动地开启预定测试过程。预定测试过程的自动启动可通过测试系统响应于来自传感器(例如,安装在麦克风测试台100上的开关)的控制信号而开启。技术人员将理解到,可替换地,预定测试过程可由操作员手动开启。在完成测试过程之后,操作员可手动向上抬起手柄118,这样使得可移动壳体结构104抬起至其非活动位置,并且此后操作员通过手柄108手动地将滑块组件106缩回至其第一位置,在该第一位置中,MEMS麦克风组件114是暴露的。测试的MEMS麦克风组件114此后从麦克风保持器上拆卸下来,放置在适当的容器中,并且将新样品插入其中,再次开始声学测试。
[0045]测试声压根据由耦接至扬声器122的功率放大器应用的测试信号来产生。在如下文进一步详细描述的测试期间,产生在声学密封的测试室内的真实测试声压可由监控器麦克风来监控。测试信号可由测试系统的合适的信号源产生。测试系统可包括脉冲(PULSE)测量平台的适当调整或编程的版本,该脉冲测量平台设计成用于声音测量及振动测量,并且本 申请人:/代理人可将其用在多个构造中。测试信号可包括10Hz至15kHz范围内的频率响应度量、敏感度度量、失真度量、噪声等级度量等等。应用至每个MEMS麦克风组件114样本的测试过程优选地通过测试系统的合适的编程而进行预设计,这样使得一系列不同的测试信号自动地应用至MEMS麦克风组件114以及麦克风响应信号,该麦克风响应信号被测试系统记录成模拟形式或数字形式。麦克风响应信号从麦克风组件通过电缆120 (例如,扁平细长条的柔性PCB)传输至测试系统,该测试系统耦接至电缆120的远端部分。电缆120的相反端部或近端部包括电连接器,该电连接器具有可连接至一组麦克风接线端的一组电连接器垫片(pad),该组麦克风接线端布置在MEMS麦克风组件114的细长扁平条的柔性印刷电路(下文图3指出的113)上。在这个方式中,电缆120适于将测量的麦克风响应信号运送或传导至测试系统以用于记录和处理。电缆120及附属的电连接器垫片除了将测量的麦克风响应信号运送至测试系统之外,还可包括将来自测试系统或麦克风测试台100的其他类型的信号运送至MEMS麦克风组件114的额外电连接。这些信号可包括用于MEMS麦克风炭精盒的DC偏压和/或用于数字MEMS麦克风组件114的时钟信号,该数字MEMS麦克风组件包括模拟数字转换器以及其他时钟电路。
[0046]图2a)至图2b)是上文描述的滑块组件106的构造及操作的示意图。在图2a)中,滑块组件106布置在第一位置或近端位置中,在该第一位置或近端位置中,麦克风保持器以及MEMS麦克风组件114布置在声学室(未示出)外部的暴露或操作员可接近的状态中。麦克风保持器包括腔或切口(下文图3中指出的物件117-被MEMS麦克风组件114隐藏),该腔或切口位于密封环110的周边内的滑块组件106的上表面112中。腔成形并设定尺寸成接触麦克风换能器(transducer)元件或麦克风炭精盒(未示出)的至少一部分表面或边缘周边,以便将MEMS麦克风组件114的位置基本固定在滑块组件106上。麦克风换能器元件布置在MEMS麦克风组件114的面向下的表面上,这样使得该换能元件伸入至腔中,并且在视图中为不可视的。视图示出了 MEMS麦克风组件114的后表面。然而,MEMS麦克风组件114的后表面包括小的声音端口或入口 117,测试声压可穿过该声音端口或入口传送至麦克风换能器元件。如前文提及的,MEMS麦克风组件114包括细长条的柔性电路板,该柔性电路板形成用于麦克风换能器元件的载体结构。这个细长条的柔性印刷电路板的远端区段115突伸至第一密封构件110的周边的外部。远端区段115包括一组电暴露麦克风接线端,该组电暴露麦克风接线端可连接至布置在电连接器120上的端部区段中的一组电连接器垫片的对应的垫片或接线端。通过如下文进一步详细解释的各向异性(anisotropic)弹性构件(指的是图3的物件121)而建立该电连接。
[0047]一旦操作员已经将MEMS麦克风组件114适当地放置在如上文描述的麦克风保持器中,那么滑块组件106就运送至其在声学室内的第二位置,处于如图2b描述的麦克风保持器的遮蔽状态中)。滑块组件106可以通过由轨道128或其他类型的引导机构引导的基本线性运动而被运送。技术人员将理解到,滑块组件106可手动地或自动地运送至其第二位置。在滑块组件106的第二位置中,可移动壳体结构104的竖直前表面与滑块组件的竖直前表面对准,其中手柄108向外伸出。
[0048]图3是穿过处于可移动壳体结构104的活动位置中的在图1上描述的麦克风测试台100的上部的中央竖直截面视图。穿过声学室125的中央部分而得到该中央竖直截面视图。扬声器122布置在声学室125的最上部中,以在该声学室中提供测试声压。扬声器122可包括PDF箔扬声器,该PDF箔扬声器在耦接至封闭腔(诸如本声学室125)时具有良好的高频还音性能。扬声器122优选地设计成提供至少达到15kHz频率的(优选地更高频率的)大声压。这与声学室125的适当选择的尺寸一起允许MEMS麦克风组件114的高频响应被精确确定。
[0049]MEMS麦克风组件114的麦克风换能器元件111放置在如上文描述的麦克风保持器的腔117中。第二密封构件130布置在可移动壳体结构104的面向下的表面上,这样使得其围绕或包围声学室125的开孔。在示出的活动位置中,第二密封构件130使得围绕声学室125的整个周边而与布置在滑块组件106上的第一密封构件110形成物理接触,这样使得形成基本声学密封的室。声学密封有利于减弱或抑制环境噪声至室的传输,并且有利于在测试过程期间与应用至MEMS麦克风组件114的测试声压形成干涉。
[0050]第二密封构件130优选地包括与第一密封构件110相同的材料,例如类似腈基丁二烯橡胶(NBR)的合成橡胶共聚物。
[0051]前文提及的细长条的柔性印刷电路板113 (用作用于麦克风换能器元件111的载体结构)伸入以其他方式邻接的两个第一密封构件110与第二密封构件130之间。这些第一密封构件I1和第二密封构件130的弹性性质允许其将细长条的柔性印刷电路板113的位置及方向固定在滑块组件上,而不会损坏该柔性印刷电路板。细长条的柔性印刷电路板113的远端区段115因此突伸至第一密封构件和第二密封构件的周边的外部,其中,远端区段115接触各向异性弹性构件121。如上文提及的,远端区段115包括一组电暴露麦克风接线端。现在可通过各向异性弹性构件121建立与布置在电连接器120上的端部区段中的一组电连接器垫片的对应的垫片或接线端的电连接。在来自可移动壳体结构104的面向下的表面的压力下,多个电通路或导体通过各向异性弹性构件121竖直地建立,从而在在该组电暴露麦克风接线端的竖直对准的电接线端或垫片与布置在电连接器120上的该组电连接器垫片的相应的垫片之间形成电连接。因此,由于在各向异性弹性构件121中形成的电通路,故电缆120现在能够将测量的麦克风响应信号运送或传导至测试系统,以用于记录及处理。
[0052]为了监控或校准声学室125内部的声压,声音管或声音管道119从声学室125的侧壁区段突伸出。声音管道119内的声音声音管路路或声音通道的开口居中地伸入室125中并将室125内的测试声压或可能的校准声压传输至探测麦克风(未示出),以允许检测有疑问的声压,该探测麦克风耦接至位于声音管道119的相对端部处的第二开口。声音管路或声音通道119的截面轮廓可具有各种形状,诸如圆形、椭圆形、二次抛物线形等等。声音管路或声音通道的截面面积优选地小于3.14mm2、优选地小于2mm2。声音管路或声音通道的提供允许探测麦克风放置成远离声学室125某些距离。这是本实施方式的有利的特征,因为其允许高精度测量或参考类型的麦克风用作探测麦克风。另外这将被相对大尺寸(相比于小型通讯麦克风的尺寸,诸如MEMS或驻极体(electret)麦克风的尺寸)的这个类型的麦克风所禁止。在一个实施方式中,参考麦克风包括可从制造商Brilel&Kjaer声音与震动测量A/S获得的探测麦克风类型4182。这种类型的参考麦克风的精确的或良好限定的声学敏感性与其对于环境条件(诸如,大气压、温度以及湿度)的变化的良好证明响应一起允许测试系统维持测试声压的高精确校准。因此,可补偿在测试系统的测试扬声器和电子部件或装置的声学性能或电性能中的变化。
[0053]图4是根据本发明第二实施方式的麦克风测试台400的立体图。麦克风测试台400包括框架402,该框架支撑包围声学室(未示出)的静止壳体结构404。可竖直地(即,沿着箭头416)平移的滑块组件包括活塞状结构406。活塞状结构406的上端部表面(未示出)支撑如下文结合图5进一步详细讨论的麦克风保持器(未示出)。
[0054]滑块组件的活塞状结构406可在示出的第一位置或近端位置(在该第一位置或近端位置中,麦克风保持器位于包围在壳体结构404内的声学室外部)之间沿如由箭头416表示的基本竖直的方向移动。在近端位置中,麦克风保持器布置在声学测试室外部的暴露状态中,但不方便操作员接近(与上文讨论的本发明第一实施方式的情况相反)。因此,为了使操作员接近麦克风保持器,滑块组件406从麦克风测试台400手动地或自动地拆卸下来,并且放置在合适的支撑件上,这样使得麦克风保持器为可视的和操作员可接近的。在滑块组件的这个拆卸位置中,操作员能够将麦克风组件手动地放置在麦克风保持器中,例如通过合适的抓取放置工具来辅助。随后可以可视地检查麦克风组件适当地定向或定位在麦克风保持器中的操作。此后,操作员(或机器人)抓起滑块组件并将其返回到麦克风测试台400上的近端位置。现在,操作员现在可继续在由箭头416表示的竖直方向上驱动手柄418,这样使得活塞状滑块部406升高,同时使得麦克风测试台的壳体404保持静止。作为响应,活塞状滑块部406在竖直方向上朝着壳体结构404平移,直到滑块组件到达活动位置或远端位置,在该活动位置或远端位置中,麦克风保持器以及麦克风组件适当地定位在声学室内以提供麦克风保持器的遮蔽状态或保护状态。
[0055]在这个活动状态中,麦克风测试台400准备好与先前结合麦克风测试台100的第一实施方式描述的一个方式类似的方式来执行麦克风组件114的期望的声学测试。
[0056]图5是用于在麦克风测试台400中使用的包括活塞状结构40的滑块组件的立体图。整个滑块组件可在声学测试期间与麦克风测试台400脱离。活塞状结构406安装在滑块组件的载体结构405上。一对竖直伸出的杆426配合到壳体404的一对匹配引导孔中,以引导整个结构的竖直运动。麦克风保持器包括腔或切口 417,该腔或切口被MEMS麦克风组件414在视觉上部分地隐藏。麦克风保持器417布置在活塞状滑块组件406的上端表面或远端表面412中。麦克风保持器的腔成形且设定尺寸成接触麦克风换能器元件或麦克风炭精盒(未示出)的表面或边缘周边的至少一部分,以便将MEMS麦克风组件414的位置基本固定在活塞状组件406上。密封环410布置在活塞状滑块组件406的圆周肩部上并且可包括任一种前文讨论的材料。
[0057]MEMS麦克风组件414包括具有3至5个暴露的向上定向的麦克风垫片(未示出)的载体,该载体从麦克风测试台400运送电源电压、时钟信号、数字音频输出信号等等/将电源电压、时钟信号、数字音频输出信号等等运送至该麦克风测试台。麦克风测试台400包括合适的电连接器(未示出),该电连接器建立与麦克风垫片的电连接。电连接器可例如包括一组引脚(poke pin),当活塞状滑块组件406移动至第二位置时,该组引脚与3至5个暴露的麦克风垫片中的对应的几个产生机械接触以及电接触。因此,在麦克风测试台400的本实施方式中,电连接器布置在声学测试室内。
【权利要求】
1.一种麦克风测试台,所述麦克风测试台包括: -声学室,所述声学室稱接至扬声器,所述扬声器布置成在所述声学室中根据测试信号产生测试声压, -滑块组件,所述滑块组件包括预定表面区域,所述预定表面区域上布置有麦克风保持器, -所述滑块组件能在第一位置与第二位置之间沿第一方向移动,所述第一位置位于处于所述麦克风保持器的暴露状态的所述声学室的外部,所述第二位置位于处于所述麦克风保持器的遮蔽状态中的所述声学室的内部, -第一声学密封构件,所述第一声学密封构件将所述麦克风保持器围绕在所述麦克风保持器的所述遮蔽状态中, -电连接器,所述电连接器包括一组电连接器接线端,所述一组电连接器接线端能连接至一组麦克风接线端,以用于接收来自麦克风组件的响应于所述测试声压的麦克风响应信号,所述麦克风组件布置在所述麦克风保持器中。
2.根据权利要求1所述的麦克风测试台,其中,所述第一声学密封构件安装在下列结构上: -所述滑块组件的所述预定表面区域,或 -包围所述声学室的可移动壳体结构。
3.根据权利要求2所述的麦克风测试台,其中,所述滑块组件的所述预定表面区域在所述滑块组件的所述第二位置中形成所述声学室的壁区段, -所述预定表面区域布置在所述第一声学密封构件的周边内。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的麦克风测试台,其中,所述可移动壳体结构能在基本横向于所述第一方向的第二方向上移动; -其中,所述可移动壳体结构能移动地布置在下列位置之间: a)非活动位置,所述非活动位置在所述滑块组件的所述第二位置处缺少对所述声学室的声学密封;以及 b)活动位置,在所述活动位置中,所述声学室、所述第一密封构件以及所述滑块组件的所述预定表面区域在所述滑块组件的所述第二位置处邻接,以形成声学密封室。
5.根据权利要求4所述的麦克风测试台,其中,所述第一声学密封构件安装在所述滑块组件的所述预定表面区域上;并且 -第二密封构件安装在所述可移动壳体结构上并围绕所述声学室的开孔, -其中,所述第二密封构件具有与所述第一密封构件匹配的形状,使得所述第一密封构件以及所述第二密封构件在所述可移动壳体结构的所述活动位置中形成邻接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的麦克风测试台,其中,所述电连接器包括各向异性弹性构件,其中,所述一组电连接器接线端包括以预定图案布置在所述各向异性弹性构件的表面上的一组电垫片。
7.根据权利要求6所述的麦克风测试台,其中,所述各向异性弹性构件当沿着所述第二方向受压时在所述第二方向上是导电的且在所述第一方向上是电绝缘的。
8.根据权利要求7所述的麦克风测试台,其中,所述各向异性弹性构件布置在所述可移动壳体结构与所述滑块构件之间,使得在所述可移动壳体结构的所述活动位置中压力被施加于所述各向异性弹性构件。
9.根据权利要求8所述的麦克风测试台,其中,所述各向异性弹性构件布置在所述第一密封构件的周边的外部处
10.根据前述权利要求中任一项所述的麦克风测试台,所述麦克风测试台包括: -声音管道,所述声音管道具有第一开口以及第二开口,所述第一开口布置在所述声学室的内部,所述第二开口布置在所述声学室的外部, -探测麦克风,所述探测麦克风耦接至所述声音管道的所述第二开口,以检测所述测试声压。
11.根据权利要求10所述的麦克风测试台,其中,所述探测麦克风包括参考麦克风,所述参考麦克风具有根据单独的校准图表的良好限定的声学敏感性以及频率响应。
12.根据权利要求11所述的麦克风测试台,其中,所述参考麦克风包括与声音校准器或活塞发声器的耦接构件相匹配的一个或多个标准化的外部尺寸。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的麦克风测试台,其中,位于所述声音管道中的声音管路或声音通道的截面面积小于3.14mm2,优选地小于2mm2。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的麦克风测试台,所述麦克风测试台进一步包括声学阻抗匹配构件,所述声学阻抗匹配构件布置在所述声音管道的所述第二开口处。
15.根据前述权利要求中任一项所述的麦克风测试台,其中,所述麦克风保持器包括腔,所述腔的形状和尺寸形成为将所述麦克风组件的位置固定在所述滑块组件上。
16.根据权利要求15所述的麦克风测试台,其中,所述麦克风保持器的所述腔的形状和尺寸形成为接触所述麦克风组件的麦克风炭精盒的一个或多个边缘表面。
17.根据前述权利要求中任一项所述的麦克风测试台,其中,所述麦克风保持器的形状和尺寸形成为将所述测试声压传输至小型麦克风组件的后侧以及所述小型麦克风组件的前侧。
18.根据前述权利要求中任一项所述的麦克风测试台,其中,所述声学室所具有的体积小于2cm3,优选地小于1cm3。
19.一种测试小型麦克风组件的方法,包括以下步骤: a)将滑块组件放置在处于麦克风保持器的暴露状态的声学室的外部的第一位置处, b)将小型麦克风组件安装在所述滑块组件的所述麦克风保持器中, c)将所述滑块组件沿第一方向转移至第二位置,其中所述麦克风保持器布置在声学室内, d)将测试信号施加至布置成在所述声学室中产生测试声压的扬声器, e)记录来自所述麦克风组件的响应于所述测试声压的响应信号。
20.根据权利要求19所述的测试小型麦克风组件的方法,包括另一步骤: f)将从所述麦克风组件记录的所述响应信号与一个或多个预定测试极限进行比较。
21.根据权利要求18或20所述的测试小型麦克风组件的方法,所述方法在步骤c)之后还包括又一步骤: g)将包围所述声学室的可移动壳体结构从处于所述声学室的非密封状态的非活动位置转移至具有所述声学室的密封状态的活动位置; _其中,所述可移动壳体结构沿基本横向于所述第一方向的第二方向转移。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的测试小型麦克风组件的方法,所述方法包括另一个步骤: h)将电连接器的诸如引脚的一组电接触接线端转移成接触一组麦克风接线端,以与所述麦克风组件建立电接触。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的测试小型麦克风组件的方法,所述方法包括又一个步骤: i)通过围绕所述麦克风保持器以及所述可移动壳体结构的第一声学密封构件接触并固定所述小型麦克风组件的细长电接触构件的位置。
24.根据权利要求22所述的测试小型麦克风组件的方法,其中,所述细长电接触构件包括一组电暴露麦克风接线端;所述方法包括再一步骤: j)使所述一组电暴露麦克风接线端与各向异性弹性构件接触,所述各向异性弹性构件包括以预定图案布置在所述各向异性弹性构件的表面上的一组电连接器垫片。
【文档编号】H04R29/00GK104137572SQ201280070271
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】安德斯·埃里克森, 埃里克·莱昂·齐格勒 申请人:布鲁尔及凯尔声音及振动测量公司

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