[发明专利]作为致动器的弯曲换能器、作为传感器的弯曲换能器、以及弯曲换能器系统

说明书

本发明描述一种作为致动器操作的弯曲换能器，包括可偏转元件，沿着可偏转元件的质心纤维延伸的微机电换能器，当施加第一电信号时微机电换能器在第一方向上使可偏转元件偏转；以及沿着质心纤维延伸的第二微机电换能器，当施加第二电信号时第二微机电换能器在与第一方向相反的第二方向上可偏转元件偏转；其中质心纤维位于彼此背对的第一及第二微机电换能器的侧面之间；以及电控制件，被配置为根据输入信号改变第一电信号及第二电信号，以使得第一电信号的变化以及第二电信号的变化取决于电输入信号，且第一及第二电信号的相位相对于彼此偏移。本发明也提出一种作为传感器操作的弯曲换能器。

技术领域

本发明涉及一种弯曲换能器，及其作为致动器或者传感器的使用，以及一种弯曲换能器系统。

背景技术

需要微机械装置(MEMS)以将电信号转换成机械效应，即在致动器的情况下，或者将机械效应转换成电信号，即在传感器的情况下。出于本申请的目的，“效应”意味着例如执行工作，以及相关联偏转或者弯矩的应用。

微机电组件的电信号与机械效应(传输特性)之间的关系的线性经常受制于高需求。这适用于例如，在麦克风或者扬声器中使用此类微机电组件。传输特性的非线性不利地影响微机电组件可以满足其预期功能的精度且必须在致动器的情况下用复杂控制校正或者在传感器的情况下用复杂信号处理校正。

举例而言，微机械声音换能器(即，扬声器或者麦克风)的传输特性中的非线性导致高失真因子且必须通过额外使用微处理器或者信号处理进行校正。

概括来讲，存在诸如微扬声器的实际应用，其中所施加信号电压的电平与由设备产生的机械效应(即待执行的工作)的幅值之间的线性关系是至关重要的。同时，输出信号(在扬声器的情况下，是空气载声)的光谱组成应等同于输入信号的光谱组成，其与低失真因子相对应。线性范围取决于振幅和频率，且应尽可能大。就此而言，通过在不显著改变线性的情况下改变(电)操作参数，来改变灵敏度及频率是有必要的。出于本申请的目的，灵敏度意味着效应中的变化与信号中的变化之间的关系。具有传输特性的改善线性的MEMS设备的先前设计实施方案是基于在结构有限动态范围(相对于拉入不稳定性)且因此有限频率范围中具有不利高电压要求的MEMS技术，其不适合用于移动应用。对文献US 97 834 08 B2进行例示性参考。

WO 2095185 A1描述了如何设计具有高性能及低功耗的MEMS设备，但并未描述改善和调整线性的可能措施。出于增加弯曲半径或者增加具有相同弯曲特性的驱动效率的目的，DE 10 2015 206 774 A1中提出由通过中性纤维分隔开的两个弯曲换能器组成的弯曲换能器系统。在该工艺中形成的空腔仅意欲对弯曲特性具有正效应。未公开用于改善和调整线性的措施。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种弯曲换能器、及其作为致动器或者传感器的使用、以及此类弯曲换能器的系统，所述弯曲换能器示出具有相同或者相当的效率的经改善和可调整的线性。

此目的是通过独立权利要求的主题解决。