使用压力感测的运动检测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及压力感测，并且在特定实施例中涉及用于使用压力感测进行运动检测的系统和方法。
【背景技术】
[0002]将信号从一个域变换到另一个域的换能器常常被用在传感器中。包括换能器的普通传感器是将压力差和/或压力变化转换成电信号的压力传感器。压力传感器具有大量应用，包括例如大气压力感测、海拔感测和天气监测。
[0003]基于微电子机械系统(MEMS)的传感器包括使用微加工技术生产的一系列换能器。MEMS (诸如MEMS压力传感器)通过测量换能器中的物理状态的变化并且传送要由连接至MEMS传感器的电子装置处理的信号来从环境采集信息。可以使用与用于集成电路的那些微加工制造技术类似的微加工制造技术来制造MEMS器件。
[0004]可以将MEMS器件设计成用作例如振荡器、谐振器、加速计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和/或微镜。很多MEMS器件使用电容感测技术以用于将物理现象转换成电信号。在这样的应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换成电压信号。
[0005]还可以将压力传感器实现为包括密封体积和可偏转膜的电容式MEMS器件。在密封体积与外部体积(诸如在一些情况下为周围环境)之间的压力差使膜偏转。通常地，膜的偏转引起膜与感测电极之间的距离的变化，从而改变电容。
【发明内容】
[0006]根据一种实施例，一种感测运动的方法包括:从第一压力传感器接收第一信号并且从第二压力传感器接收第二信号，比较第一信号与第二信号，以及基于比较来对运动进行特征化。
【附图说明】
[0007]为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图给出的以下描述，在附图中:
[0008]图1图示实施例运动传感器的透视图；
[0009]图2图示实施例运动传感器中的示例运动检测信号的波形图；
[0010]图3图示实施例运动传感器系统的功能框图；
[0011]图4图示实施例运动传感器系统的系统框图；
[0012]图5图示包括实施例传感器-空气界面的实施例压力传感器结构的透视图；
[0013]图6图不另一实施例运动传感器的侧视图；
[0014]图7图不另外的实施例运动传感器的侧视图；
[0015]图8图示实施例压力传感器结构的横截面视图；
[0016]图9图示另一实施例压力传感器结构的横截面视图；
[0017]图10a和图10b分别图示另外的实施例压力传感器结构的横截面视图和顶视图；
[0018]图11图示感测运动的实施例方法的框图；
[0019]图12图示感测运动的另一实施例方法的框图；以及
[0020]图13图示实施例MEMS麦克风系统的系统框图。
[0021]除非另外指出，否则在不同附图中的对应数字和符号通常是指对应部分。绘制附图以清楚地图示实施例的相关方面而并不一定按比例绘制。
【具体实施方式】
[0022]下面详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文中所描述的各种实施例适用于各种特定情境。所讨论的特定实施例仅以特定方式图示以制作和使用各种实施例，并且不应当在限制的范围内被理解。
[0023]在特定情境(即运动感测，并且更特别地，使用压力传感器的运动感测)中关于各种实施例来进行描述。本文中所描述的各种实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统、MEMS麦克风系统、静态和动态压力传感器、以及使用多个压力传感器的沿着多个轴的运动感测。在其它实施例中，还可以将各个方面应用于涉及用于根据任何本领域已知的方式来检测任何类型的运动或压力变化的任何类型的传感器或换能器的其它应用。
[0024]运动检测在具有加速计和陀螺仪的电子系统中很流行，加速计和陀螺仪在无数系统中被用来提供这样的运动检测。例如，汽车使用加速计来感测快速加速或减速以触发气囊；蜂窝电话和平板计算机使用加速计和陀螺仪来确定电话位置并且对准屏幕方位，以控制游戏并且通常实现附加功能；以及大量其它应用(包括电子玩具、视频游戏控制器和系统、计算机外围设备、组合设备和机器)单独地或者以组合方式使用加速计和陀螺仪来提供与运动检测和分析相关的无数功能。
[0025]根据各种实施例，使用压力传感器执行运动检测。各种实施例压力传感器被布置成面对不同的方向，并且被配置成优先地检测与每个相应压力传感器对准的主要方向上的压力波。在一种实施例中，三个压力传感器被正交地布置，并且被配置成优先地感测来自与特定方向上的速度对应的周围介质的压力。可以对压力信号进行滤波，并且可以生成差异信号，以便确定运动的方向。在各种实施例中，所使用的压力传感器可以是麦克风、动态压力传感器或者静态压力传感器。另外，将相应压力传感器连接至周围介质的声音端口或者压力端口可以包括在方向上优先的引导或其它结构，例如类似于皮托管。每个压力传感器包括布置有平面表面的经微加工的隔膜或膜，平面表面具有指向相应传感器的主要运动方向的法线。本文中描述各种实施例和修改。
[0026]图1图示包括被正交地布置在设备104上的三个压力传感器102的实施例运动传感器100a的透视图。根据各种实施例，设备104可以是包含运动感测的任何类型的设备，诸如汽车、汽车的一部分、移动电话、平板计算机、计算机、计算机外围设备(诸如鼠标)、视频游戏机、视频游戏控制器、运动装备(诸如足球头盔)、或者任何其它设备。每个压力传感器102x、102y、102z通过声音端口或者压力端口被耦合到周围介质(例如空气)，并且包括布置有分别平行于X轴、y轴和z轴指向的法线的感测表面。在设备104沿着任何轴运动时，对应的压力传感器102x、102y或102z感测压力变化，而与运动正交布置的其它压力传感器不感测压力变化，或者感测很小的压力变化。如果设备104以对角方式向任何轴移动，则处理电路可以比较来自每个压力传感器102x、102y、102z的所生成的压力信号，去除公共分量，并且确定速度方向或者速度幅度。在各种实施例中，在运动期间感测的压力变化与运动的速度以及在相应压力传感器上的流体入射成比例。由于海拔或者环境活动的变化，诸如打开和关闭门，例如，通常所有压力传感器经历几乎相同的信号。在各种实施例中，可以通过处理电路提取和取消公共分量，处理电路可以包括信号处理器。
[0027]在各种实施例中，设备104包括或者被耦合到处理电路(未示出)，处理电路被耦合到每个压力传感器102。处理电路可以包括带通滤波器或者低通滤波器。三个压力传感器102x、102y、102z可以各自相同或者可以各自不同。在各种实施例中，压力传感器102x、102y、102z是麦克风或者MEMS麦克风、动态压力传感器或者静态压力传感器。每个压力传感器可以在压力端口上包括皮托管或者其它在方向上优先的结构，以减小在每个相应压力传感器中的正交方向灵敏度。在特定实施例中，如在2014年3月31日提交的、题为“Dynamic Pressure Sensor”的共同待决的专利申请第14/231，068号中所描述地那样使用动态压力传感器，该专利申请的全部内容被合并于此。
[0028]在各种实施例中，运动传感器100a包括仅单个压力传感器102或者仅两个压力传感器102。在一些实施例中，设备104可以是展现可重现运动的设备。例如，设备104可以包括杠杆、铰接盖(诸如用于膝上型计算机)、或者经历可重现运动的其它可移动部分。在这样的实施例中，单个压力传感器102可以被附加到设备104并且被配置成检测可重现运动。压力传感器可以被耦合到带通滤波器或者低通滤波器。
[0029]图2图示实施例运动传感器(诸如图1中的设备104)中的示例运动检测信号的波形图。压力信号101描绘随着设备经历各种运动的单个经测量和转换的压力信号。根据各种实施例，在设备上下移动时(其在这种情况下对应于与产生压力信号101的传感器对准的运动)，生成可检测的信号波峰。在设备左右移动时(其对应于与产生压力信号101的传感器正交的运动)，生成很小的信号或者不生成信号。在各种实施例中，可以使用来