防天气和风致抖振传声器组件的制作方法

引言

本节提供与本公开有关的背景信息且不一定是现有技术。

本发明涉及一种用于检测声信号的防天气和风致抖振外部传声器。

传声器可以用于检测外部环境中的各种声信号。此类外部传声器暴露在天气、风和其他污染物中。为了确保可靠和准确地检测声学信号，理想地保护外部传声器免受此类暴露。外部传声器的一种应用是用于自主车辆以检测外部环境中的声信号。在自主车辆上使用外部传声器带来了附加的挑战，因为当车辆运动时，空气在传声器上方和周围流动。自主车辆上的此类外部传声器不仅需要在暴露于天气、风和其他污染物时、而且当外部传声器在车辆上运动的情况下外部传声器暴露于风抖振和空气流时需要可靠且准确地检测声信号。

技术实现要素：

本节提供本公开的一般概述，并且并非是本公开的全部范围或其全部特征的全面公开。

在各个方面，本公开提供了一种传声器组件。所述传声器组件包括基座，所述基座包括第一表面、第二表面和第三表面。所述第一表面被配置为将所述基座连接到外部环境中的安装位置。所述第二表面平行于所述第一表面定位，其中所述第三表面位于其间。所述第三表面限定成角度或弯曲的形状以在远离所述第一表面的方向上引导接触所述第三表面的空气流。所述传声器组件还包括帽，所述帽设置在所述基座上并通过间隙与所述基座分离。所述帽包括圆顶部分。所述圆顶部分具有远离所述基座的所述第二表面弯曲的凸出形状。所述传声器组件还包括传声器阵列，所述传声器阵列包括多个传声器。所述传声器阵列设置在所述帽内并且被配置为通过所述间隙从所述外部环境接收声信号。

一方面，所述传声器组件还可以包括稀松布层，所述稀松布层连接到所述帽并且位于所述传声器阵列与所述间隙之间。所述稀松布层可以被配置为最小化或防止水或其他污染物接触所述传声器阵列。

一方面，所述传声器组件还可以包括格栅，所述格栅在所述稀松布层的与所述传声器阵列相对的一侧上连接到所述帽。所述格栅可以包括一个或多个开口，所述开口被配置为允许所述声信号通过所述格栅到达所述传声器阵列。

一方面，所述传声器组件还可以包括隔膜，所述隔膜位于所述传声器阵列与所述稀松布层之间。所述隔膜可以被配置为最小化或防止水或其他污染物接触所述传声器阵列。

一方面，所述传声器组件还可以包括泡沫层，所述泡沫层设置在所述隔膜与所述稀松布层之间并且相对于所述帽固定。

一方面，所述传声器组件还可以包括位于所述帽内部的第一凹穴和第二凹穴。所述第一凹穴可以由所述隔膜的下表面和所述泡沫层的上表面限定，并且所述第二凹穴可以由所述泡沫层的下表面和所述稀松布层的上表面限定。

一方面，所述基座和所述帽可以具有圆形形状。所述基座的所述第二表面的外径可以小于所述帽的外径。

一方面，所述帽的所述外径可以从所述基座的所述外径插入。

一方面，所述传声器阵列可以包括中心传声器和连接到传声器基板的多个周围传声器。所述传声器基板可以具有圆形形状并且固定在所述帽内部。所述中心传声器可以位于所述传声器基板的中心，并且所述多个周围传声器可以围绕所述中心传声器定位在外围布置中。

一方面，所述传声器阵列可以包括连接到所述帽的传声器基板，并且所述多个传声器可以包括至少三个传声器。所述至少三个传声器可以安装到所述传声器基板的面向所述帽的所述圆顶部分的内表面的一侧，并且所述传声器基板可以包括至少一个孔隙以允许所述声信号从所述间隙通过所述传声器基板到达所述至少三个传声器。

一方面，所述至少一个孔隙可以包括用于所述至少三个传声器中的每个传声器的至少一个孔隙。

一方面，所述传声器组件还可以包括至少一个支撑柱，所述支撑柱将所述帽连接到所述基座，其中所述帽与所述基座之间的所述间隙具有恒定的垂直高度。

一方面，在所述帽与所述基座之间限定的所述间隙的高度可以在大于或等于约3.5mm至小于或等于约10mm的范围内。

一方面，所述传声器组件还可以包括垫圈，所述垫圈位于所述传声器阵列与所述帽之间。所述垫圈可以被配置为将所述传声器阵列和与所述帽相关联的振动隔离。

一方面，所述传声器组件还可以包括将所述帽连接到所述基座的至少一个支撑柱。所述支撑柱可以具有中空通道，所述中空通道被配置为保持从所述传声器阵列延伸到所述基座的一根或多跟导线。

一方面，所述传声器组件还可以包括声耦合器，其包括致动器。所述声耦合器可以被配置为可移除地定位在所述帽与所述基座之间，以将预定声压引导到所述传声器阵列的所述多个传声器中的每个传声器以便于所述传声器阵列的校准、验证或诊断。

一方面，所述声耦合器可以包括具有环形部分和多个肋的分隔器。所述环形部分可以定位在所述声耦合器的外围，并且所述多个肋可以从所述环形部分径向向内突出。

一方面，所述声耦合器可以包括偏置构件，所述偏置构件定位在所述声耦合器的与所述分隔器相对的一侧上。所述偏置构件将所述分隔器偏置在所述帽上。

一方面，所述致动器可以是压电晶体，所述压电晶体位于所述声耦合器的中心处或附近。

在另一个示例中，本公开提供了另一种用于连接到自主车辆的外部面板的传声器组件。所述传声器组件包括圆形基座，所述圆形基座包括第一表面、第二表面和第三表面。所述第一表面被配置为将所述基座连接到所述自主车辆的所述外部面板。所述第二表面平行于所述第一表面定位，其中所述第三表面位于其间。所述第三表面限定成角度或弯曲的形状以在远离所述第一表面的方向上引导接触所述第三表面的空气流。所述传声器组件还包括圆帽，所述圆帽通过至少一个支撑构件连接到所述基座。所述帽包括面向基座的表面和圆顶部分。所述帽的所述面向基座的表面与所述基座的所述第二表面垂直间隔开以在其间限定间隙。所述传声器组件还包括传声器阵列，所述传声器阵列位于所述帽中的空隙内部。所述传声器阵列包括传声器基板和至少三个传声器。所述至少三个传声器在所述传声器基板的与所述间隙相对的一侧上连接到所述传声器基板。所述传声器基板限定至少一个孔隙。所述至少三个传声器被配置为通过所述至少一个孔隙从所述间隙接收声信号。所述传声器组件还包括隔膜，所述隔膜包括多孔或半多孔材料，所述多孔或半多孔材料位于所述传声器基板的面向间隙的表面的所述至少一个孔隙上方。所述隔膜被配置为最小化或防止水或其他污染物接触所述至少三个传声器。所述传声器组件还包括泡沫层，所述泡沫层位于所述传声器基板的所述面向间隙的表面附近。所述泡沫层被配置为减少朝向所述至少三个传声器的风致抖振和噪声。所述传声器组件还包括稀松布层，所述稀松布层在所述帽的所述面向基座的表面上定位在所述泡沫层附近以覆盖所述空隙。所述稀松布层被配置为最小化或防止水或其他污染物接触所述传声器阵列。所述传声器组件还包括格栅，所述格栅在所述稀松布层附近连接到所述帽的所述面向基座的表面。所述格栅包括邻近于所述帽的所述外围边缘定位的边框和从所述边框向内延伸的多个支撑杆。所述格栅支撑所述稀松布层。

从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。发明内容中的描述和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于选定实施例而非全部可能实施方式的说明目的并且不旨在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的示例性传声器组件的透视图；

图2是图1的传声器组件的俯视图；

图3是图1的传声器组件的侧视图，示出了传声器组件上方的空气流；

图4是图1的传声器组件的另一个侧视图，示出了在传声器组件上方的空气流，其中间隙的垂直高度大于图3中所示的间隙的垂直高度；

图5是图1的传声器组件的剖视图；

图6是图1的传声器组件的帽的仰视图，示出了位于传声器阵列上方的格栅；

图7是图1的传声器组件中使用的示例传声器阵列的俯视图；

图8是图1的传声器组件的侧视图，示出了插入间隙中的声耦合器；

图9是本公开的示例性声耦合器的侧视图；

图10是图9的声耦合器的俯视图；

图11是根据本公开的另一个示例性传声器组件的侧视图；

图12是根据本公开的另一个示例性传声器组件的侧视图；

图13是根据本公开的另一个示例性传声器组件的透视图；以及

图14是图13的传声器组件的后视图。

对应附图标记在附图的全部几个视图中指示对应的部分。

具体实施方式

提供示例性实施例使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员完整地传达范围。陈述数种具体细节(诸如具体组成、部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施例的详尽理解。本领域技术人员将明白的是，不需要采用具体细节、可以许多不同形式实施示例实施例，且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述公知程序、公知装置结构以及公知技术。

本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例实施例的目的并且不旨在限制。如本文中所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”以及“具有”是包括性的并且因此规定所述特征、元件、成分、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。虽然开放式术语“包括”应当被理解为用于描述和要求保护本文所述的各种实施例的非约束性术语，但是在某些方面中，该术语可替代地反而应当被理解为更具限制性和约束性的术语，诸如“由……组成”或“基本上由……组成”。因此，对于叙述组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤的任何给定实施例，本公开还具体包括由这些叙述的组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤组成或基本上由它们组成的实施例。在“由……组成”的情况下，替代实施例排除任何另外的组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤，而在“基本上由……组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特性的任何另外的组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤从这样的实施例中排除，但是实质上不影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤可以包括在该实施例中。

除非具体识别为执行顺序，否则本文描述的任何方法步骤、过程以及操作不应被理解为必须需要以所讨论或说明的特定顺序来执行所述方法步骤、过程以及操作。还应当理解的是，除非另有指示，否则可以采用另外的或替代的步骤。

当部件、元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，它可以直接在另一个元件或层上、接合、连接或联接到另一个元件或层，或者可以存在介入元件或层。相反地，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可以不存在介入元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似方式解译(例如，“在其间”对“直接在其间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任何和所有组合。

除非另有指示，否则虽然术语第一、第二、第三等可以在本文用于描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以只用于区分一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部分。除非上下文明确指示，否则诸如“第一”、“第二”等术语和其它数字术语在本文使用时并不暗示顺序或次序。因此，下文讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部分可被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部分而不脱离开示例性实施例的教导。

为了便于描述可以在本文使用诸如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上面”等空间或时间相对术语来如图中所说明般描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间或时间相对术语可以旨在除图中描绘的定向外还涵盖使用或操作中的装置或系统的不同定向。

在整个公开中，数值表示近似测量值或范围极限以涵盖与给定值和具有约所提及值的实施例以及确切地具有所提及值的实施例的细微偏差。除了在详细描述结束时所提供的工作示例之外，包括所附权利要求书的本说明中的(例如，量或条件的)参数的所有数值应当被理解为在所有情况中被术语“约”修饰，而不论数值前面实际上是否出现“约”。“约”指示所述数值允许一定的略微不精确(一定程度上近似于该值的精确度；近似地或合理地接近该值；几乎)。如果由“约”提供的不精确不在本领域中作此通常意义的另外理解，则如本文所使用的“约”至少指示可以由测量和使用这些参数的普通方法引起的变动。例如，“约”可以包括小于或等于5％的变化，可选地小于或等于4％，可选地小于或等于3％，可选地小于或等于2％，可选地小于或等于1％，可选地小于或等于0.5％，并且在某些方面中，可选地小于或等于0.1％。

另外，范围的公开包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开，包括针对该范围给定的端点和子范围。

现在将参考附图更完整地描述示例性实施例。

如图1中所示，示例性传声器组件20包括基座22和帽24。在该示例中，传声器组件20安装到自主车辆的外部面板26。外部面板26可以是车辆的任何外部面板26，诸如车顶板、发动机罩、行李箱盖、自主车辆车顶模块等。因而，传声器组件20暴露于外部环境，因此可能受到来自天气、风或空气的各种污染物的影响，当车辆静止或运动时，这些污染物可能流过和/或接触传声器组件20。根据本公开的某些方面制备的传声器组件20最小化或防止水或其他污染物侵入传声器组件20。传声器组件20进一步最小化或防止风和其他噪声源被传声器组件20接收，否则可能潜在地阻止传声器组件20准确且可靠地捕获来自外部声信号的频率、相位和信噪比信息。

本公开的传声器组件可以安装到车辆的外部面板，以接收和捕获外部环境中存在的声信号。本公开的传声器组件的一个示例性应用是用于自主车辆。在某些方面，期望自主车辆在操作期间检测各种声信号以便采取适当的动作。示例性声信号是应急车辆的汽笛。由应急车辆产生的这种汽笛的检测可以促进自主车辆作为响应而采取适当的动作。

在某些方面，本公开的传声器组件可以安装在自主车辆的外部面板上，以可靠且准确地检测外部环境中存在的声信号。传声器组件坚固耐用并且能够抵抗暴露于天气或其他污染物，同时进一步抵抗空气和/或风致抖振以可靠且准确地检测和接收期望的声信号。在下面描述的各种示例中，传声器组件的传声器阵列颠倒。在此类颠倒配置中，传声器阵列位于传声器组件的帽下方，以保护传声器阵列免于暴露于天气、水和其他污染物。

如图1和2中所示，在该示例中，传声器组件20的基座22在从顶部观察时具有圆形外轮廓(参见图2)。在其他示例中，传声器组件20可以具有其他圆形轮廓，包括卵圆形、椭圆形、圆盘形等。出于本公开的目的，术语圆形可以包括诸如卵圆形、椭圆形、球形、半球形、球状、环形、环状、盘状圆形、圆形、半圆形等形状。在再其他示例中，传声器组件20可以具有楔形、子弹形或另一种合适的形状。

基座22可以包括第一表面30、第二表面32和第三表面34。第一表面30是基座22的平面支撑表面，当传声器组件20附接在安装位置处时，所述平面支撑表面邻近外部面板26定位。第二表面32是基座22的顶表面。第二表面32可以是平坦表面并且可以平行于第一表面30定向。在其他示例中，第二表面32相对于第一表面30可以向上弯曲且具有凸出形状。此类可选的凸出形状可以允许水或其他污染物从第二表面30流走。

第三表面34是基座22的外表面。第三表面34位于第二表面32与第一表面30之间。第三表面34可以相对于传声器组件20的中心轴线56限定凹入形状。如所示，第三表面34可以朝向中心轴线56向内弯曲。如下面进一步描述的，当传声器组件20被推进通过空气时(即，当传声器组件20与车辆一起或在上面可以附接传声器组件20的另一个表面上行进时)，第三表面34在向上方向或远离基座22或远离第一表面30的方向上引导接触基座22的空气、水或其他污染物。在其他示例中，第三表面34可以限定成角度的表面或弯曲表面以在远离第一表面30的方向上引导接触第三表面34的空气流。

如进一步所示，帽24也可以是圆形的。帽24包括面向下的(或面向基座的)表面36和圆顶部分28。面向下的表面36是帽24的一部分，其可以平行于第二表面32定向，因此朝向附接有传声器组件20的外部面板26向下。在所示的示例中，帽24的面向下的表面36在第二表面32上方垂直间隔开以限定间隙40。间隙40可以具有恒定的垂直高度h。

帽24可以相对于基座22调整尺寸，使得帽从基座22插入。如图2中所示，帽24在面向下的表面36具有外径d1。第二表面32处的基座22具有外径d2。帽24的外径d1小于基座22的外径d2。以此方式，帽24从基座22插入(或径向偏移)。在该配置中并且利用间隙40，传声器组件20最小化或防止空气(或风)流入间隙40。

如图3和4中所示，基座22的形状、帽24的形状和间隙40的高度h的尺寸被设计成引发空气流f在传声器组件20上方行进以在位于帽24的前侧42处的再循环区z中减速和再循环。如所示，空气流f也可以由基座22向上引导。当空气流f在传声器组件20上方移动时，空气流f可以重新附接到帽24的圆顶部分28。间隙的高度h可以使空气流f在再循环区z中再循环和/或流过间隙40和盖24。在任一流动路径中，空气流f被最小化或防止流过间隙40。以此方式，传声器组件20可以更可靠和准确地接收和捕获在传声器组件20周围的环境中发生的声信号。

空气流f可以由流过传声器组件20的风引起。当传声器组件20附接到车辆并且车辆处于运动中时，空气流f也可以由流过传声器组件20的空气引起。可以明白的是，可以包含在空气流f中或随空气流f移动的水或其他污染物也被最小化或防止进入间隙40并且引起对传声器组件20的干扰或损坏。再循环区z最小化或防止水和其他污染物进入间隙40。

间隙40的高度h可以是任何合适的高度以引发空气流f在再循环区z中再循环或流过间隙40而不会使大量的空气流f通过间隙40。另外，间隙40的高度h还减小了声信号在帽24的面向下的表面36与基座22的第二表面32之间反射的发生率。这种反射的减少允许声波通过间隙40而不是在第二表面32与面向下的表面36之间反射，这提高了传声器组件20在检测和捕获进入间隙40的声信号时的可靠性和准确性。在声学上，间隙40的优选高度h可以基于声速和传声器将使用的最大频率。在一个示例中，使用等式h≤c/(2f)计算优选高度，其中c是声速，并且f是传声器将使用的最大频率。

在一个示例中，间隙40的高度h是在大于或等于约3.5mm至小于或等于约10mm的范围内的垂直距离。在另一个示例中，间隙40是小于或等于约10mm的垂直距离。在另一个示例中，间隙40是小于传声器组件20的总高度th(图3和4)的三分之一的垂直距离。在再其他示例中，高度h为约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm或可选地约10mm。

在所示的示例中，帽24的圆顶部分28具有光滑的圆形轮廓，其在远离基座22的方向上弯曲。圆顶部分可以具有凸出形状，其远离基座22的第二表面32弯曲。帽24通过至少一个支撑柱支撑在其相对于基座22的位置中。在图1中所示的示例中，帽24通过后支撑柱44、第一前支撑柱46和第二前支撑柱48支撑在基座22上方。后支撑柱44具有圆形的鳍形轮廓。后支撑柱44位于传声器组件20的后部。第一前支撑柱46和第二前支撑柱48是位于后支撑柱44前方的圆柱形支撑构件。后支撑柱44、第一前支撑柱46和第二前支撑柱48朝向帽24的外边缘定位，以免干扰位于帽24内部的传声器阵列。在传声器组件20的其他示例中，帽24可以由比图1中所示的三个支撑柱44、46、48更多或更少的支撑。例如，帽24可以仅由后支撑柱44或由单个中心支撑柱(未示出)支撑。

在该示例中，后支撑柱44包括中空通道。中空通道将帽24连接到基座22。中空通道允许导线从传声器阵列60(下面进一步描述)布线到一个或多个电子部件或控制模块，其可以处理由传声器组件20接收和捕获的信号。在其他示例中，一个或多个其他支撑柱可以包括中空通道，电力电缆、通信导线或其他传输导管可以通过所述中空通道布线。在其他示例中，可以使用无线通信和/或电力传输部件。

如图5中所示，帽24可以包括由帽壁52限定的空隙50。在所示的示例中，帽壁52从面向下的表面36突出到帽24中。由帽壁52限定的空隙50可以适当地调整尺寸以在其中接收传声器阵列60。空隙50可以具有带有第一肩部54的圆形轮廓。传声器阵列60可以安置在第一肩部54上以将传声器阵列60保持在空隙50内部。

如图5和7中所示的传声器阵列60可以包括传声器基板62和多个传声器，在这里示出为至少三个传声器64。传声器基板62可以是支撑传声器64的任何合适的材料。在所示的示例中，传声器基板62是印刷电路板(pcb)。传声器64安装到传声器基板62的面向帽24的圆顶部分28的内表面的一侧。传声器64可以是任何合适的传声器，诸如微电子机械系统(mems)传声器或驻极体传声器。

传声器64可以按具有声波束成形能力的任何合适的图案安装到传声器基板62。为了实现该功能型，在某些变型中，传声器阵列60包括至少三个传声器64。利用至少三个传声器64，传声器阵列60可以识别由传声器阵列60接收的目标声信号的方向。在图5和7中所示的示例中，传声器阵列60包括九个传声器64。传声器阵列60可以布置有中心传声器66，其位于传声器基板62的中心处或附近。八个周围传声器64以圆形图案围绕中心传声器66定位。周围传声器64可以围绕中心传声器66在外围(例如，周向)等距间隔开。在所示的示例中，周围传声器64定位在彼此成45度的圆周位置处。周围传声器64围绕中心传声器66形成具有半径r1的圆形外围布置。周围传声器64可以定位在距中心传声器66的任何合适的半径处。在一个示例中，周围传声器64定位在距中心传声器66为20mm的半径处。在其他示例中，周围传声器定位在半径r1处，所述半径大于传声器基板62的总半径r2的一半。在再其他示例中，周围传声器64可以按其他距离或以其他图案定位在传声器基板上。

传声器64可以在一系列孔隙68处安装到传声器基板62。在图5中所示的示例中，传声器64各自通过孔隙68安装到传声器基板62。可以明白，孔隙68以类似于先前描述的圆形阵列图案的图案定位在传声器基板62中。因而，传声器基板62包括用于每个传声器64的至少一个孔隙68。利用这种布置，由传声器阵列60接收的声信号从外部环境行进到间隙40中，并且在被传声器64接收之前通过孔隙68。

如图5中进一步所示，传声器阵列60可以通过垫圈70安装在帽24的空隙50中。垫圈70可以由合适的弹性材料制成，诸如天然或合成橡胶或其他弹性体聚合物材料。垫圈70可以包括内部凹槽72。传声器阵列60可以定位在垫圈70的内部凹槽72内部，使得垫圈70的一部分位于传声器阵列60与帽24的第一肩部54之间。以此方式，传声器阵列60不直接连接到帽24，并且可以与振动隔离，否则振动可以从帽24传递到传声器阵列60。垫圈70可以从帽24提供振动阻尼。传声器阵列60的这种隔离可以改善传声器阵列60的性能。

如图5中进一步所示，传声器阵列60可以包括隔膜74，其位于传声器阵列60的下表面上方。隔膜74可以是多孔或半多孔材料的薄层，其相对于水或其他环境污染物是半渗透的或疏水的，使得隔膜74的存在最小化或防止水或其他污染物接触传声器阵列60。隔膜74可以由任何合适的多孔、半多孔或疏水材料制成，防止水或其他液体穿过材料，同时允许来自环境的声信号通过隔膜到达传声器64。例如，隔膜74可以由多孔或半多孔疏水材料制成，诸如硅橡胶、膨胀聚四氟乙烯(eptfe)等。

在传声器组件20的其他示例中，隔膜74可以不延伸越过传声器基板62的下表面。可选地，隔膜74可以局部定位以覆盖每个孔隙68。在此类示例中，隔膜74包括多孔或半多孔材料的一个或多个膜片以防止水或其他污染物进入。

传声器组件20可以包括其他元件以进一步保护传声器阵列60免受水或其他污染物的影响。在图5中所示的示例中，另外的保护层设置在帽24的空隙50内部。如所示，传声器阵列60可以包括泡沫层78，所述泡沫层位于传声器阵列60与帽24的面向下的表面36之间的空隙50内部。在所示的示例中，泡沫层78是具有期望的声音阻尼性质的声学泡沫的圆盘。在一个示例中，泡沫层78由合适的开孔隙聚氨酯泡沫制成。在其他示例中，可以使用其他类型的合适泡沫。泡沫层78可以使用粘合剂或其他附件固定在空隙50内的期望垂直位置中。

在所示的示例中，传声器组件20还包括稀松布层80。稀松布层80是半渗透材料层，其在帽24的面向下的表面36处延伸穿过空隙50。稀松布层80可以由任何合适的材料制成，所述材料最小化或防止水进入空隙50并且允许声信号通过所述材料到达传声器阵列60。稀松布层80可以由与隔膜74类似的材料制成。稀松布层80也可以是多层材料以为传声器阵列60提供附加保护。例如，稀松布层80可以包括第一层聚合物，诸如尼龙或聚酯，以及第二层不同的聚合物，诸如疏水材料，如膨胀聚四氟乙烯。第一层可以对可能接触稀松布层80的碎屑、颗粒或其他材料提供附加的阻力。在其他示例中，稀松布层80可以包括两层以上的材料以提供附加保护层。

稀松布层80可以由织物或纺织材料制成，并且可以具有从帽24的面向下的表面36下垂或以其他方式落入间隙40的趋势。为了防止稀松布层80下垂到间隙40中，传声器组件20还可以包括用于支撑稀松布层80的格栅84。如图5和6中所示，格栅84位于稀松布层80下方并且可以连接到帽24以将格栅84固定在空隙50下方的位置。格栅84包括外环86和一个或多个杆88。外环86是沿帽24的外围边缘的环形构件。杆88连接到外环并且定位成延伸跨过空隙50。格栅84由合适的刚性材料制成，使得格栅84跨越空隙50并且可以支撑稀松布层80和/或传声器组件20的其他保护层在帽24下方下垂并进入间隙40。在一个示例中，格栅84由合适的热塑性聚合物材料制成。

在图6中所示的示例中，杆88从外环86径向向内延伸到内环90。外环86、杆88和内环90可以限定一个或多个开口，声信号可以通过所述开口从间隙40到达传声器阵列60。在所示的配置中，格栅84为每个传声器64限定开口92。内环90限定用于中心传声器66的开口92。杆88、外环86和内环90限定八个附加的饼形开口92。在其他示例中，杆88可以具有不同的形状和轮廓以限定其他尺寸的孔隙，诸如网格形状或星形。

在替代布置中，格栅84可定位在稀松布层80的顶部上。在这种替代方案中，稀松布层80使用粘合剂或其他合适的附件连接到格栅84，以产生位于间隙40中的光滑表面。这种替代布置可以最小化或防止从空气流f产生抖振。

如上所述，传声器组件20的多个保护层(例如，隔膜74、泡沫层78、稀松布层80和/或格栅84)可以彼此直接相邻定位。在其他示例中，诸如在图5中所示的示例中，传声器组件20可以包括在一个或多个保护层之间的一个或多个开口凹穴，其可以包含空气。例如，第一气穴94可以定位在隔膜74的下表面与泡沫层78的顶表面之间。第一气穴94可以最小化或防止可能已经进入空隙50的水或其他污染物从泡沫层78芯吸(或以其他方式移动)到传声器阵列60中。类似地，传声器组件20还可以包括位于泡沫层78的下表面与稀松布层80的上表面之间的第二气穴96。第二气穴96可以最小化或防止水或其他污染物从稀松布层80芯吸(或以其他方式移动)到泡沫层78中。

在其他示例中，各种保护层可以彼此集成或者作为单独的元件组装到帽24中。例如，稀松布层80可以与泡沫层78一体形成。在此类示例中，泡沫层78形成有表层，所述表层用作先前描述的稀松布层80。各种保护层也可以设置在传声器组件20之上或之中的位置，而不是设置在帽24中或帽上。例如，各种保护层中的一者或多者可以包括在基座22上或基座中。在一个这样的替代示例中，类似于稀松布层80和/或泡沫层78的保护层设置在间隙40内的第二表面32上。在基座22的第二表面32上的此类保护层可以吸收声反射并且有助于使声波通过间隙40。

再次参考图5，基座22可以包括安装支架100，所述安装支架使用任何合适的附接方法(诸如紧固件、粘合剂、焊接铆接等)连接到基座22。安装支架100可以包括一个或多个倒钩102，其从基座22突出。倒钩102可以接合外部面板26中的开口104，以将基座22(和传声器组件20)保持在安装位置。传声器组件20还可以包括一个或多个防水侵入密封件106。防水侵入密封件106可选地由合适的弹性材料制成，并且可以定位在基座22(和/或安装支架100)与外部面板26之间，以防止水通过开口104侵入。在其他示例中，传声器组件20可以使用其他附件(诸如紧固件、粘合剂、焊接、铆接等)安装到外部面板26。

现在参考图8至10，传声器组件20还可以包括声耦合器110。声耦合器110可以插入基座22与帽24之间的间隙40中。一旦插入安置位置(如图8中所示)，声耦合器110就可以使相同的声压呈现给传声器阵列60中的每个传声器64。当这种情况发生时，从传声器64收集的声学信息可以用于校准传声器组件20，验证传声器组件20的正确操作和/或诊断在传声器组件20的操作期间发现的错误。为了辅助该过程，声耦合器110可以通过电缆108电耦合到信号发生器120或其他合适的处理装置。声耦合器110在操作期间不依赖于声波传播。在将声耦合器110插入传声器组件20之后，测量每个传声器64的传声器信号。测量传声器信号以获得每个传声器64的频率响应和相对于参考信号的相位。参考信号可以是由信号发生器120生成的信号，或者可选地可以是来自传声器阵列60中的一个传声器64的信号。

当传声器组件20处于外部面板26上的安装位置时，声耦合器110可以有利地插入并用于校准，验证和/或诊断与传声器组件20相关联的问题。传声器组件20不需要从安装位置移除。

声耦合器110的尺寸与基座22的尺寸、帽24的尺寸和/或间隙40的尺寸成比例。声耦合器110可以在使用期间插入间隙40中，并且在完成这种用途之后从间隙40移除。在图8至10中所示的示例中，声耦合器110成形为与帽24的面向下的表面36的形状相匹配。声耦合器包括主体部分112、分隔器114和偏置构件116。主体部分112包括用于生成在校准、验证和/或诊断期间使用的声压的电子部件。偏置构件116定位在声耦合器110的下表面118上。当声耦合器110插入间隙40中时，偏置构件116将分隔器114偏置抵靠帽24的面向下的表面36。偏置构件116可以是当声耦合器110插入间隙40时使主体部分112和分隔器114被向上推向帽24的任何合适的结构。在所示的示例中，偏置构件116是弹性体泡沫层。在其他示例中，偏置构件116可以是弹簧、楔形物或其他合适的特征。

如图10中所示，声耦合器110包括致动器122。分隔器114定位在致动器122上方并且将声耦合器110的顶部分隔成多个致动室124。在所示的示例中，分隔器114将声耦合器110的顶表面分成九个单独的致动室124。分隔器114限定中心致动室126和八个周围致动室124。这些致动室对应于先前描述的每个传声器64(参见图7)。在所示的示例中，致动室124包括圆形中心致动室126和从中心致动室126径向向外延伸的楔形周围致动室124。

在该示例中，分隔器114是声耦合器110的圆盘形特征，其固定到声耦合器110的主体部分112的顶表面。分隔器114可以包括环形部分130和一系列肋132，所述肋从环形部分130朝向分隔器114的中心径向向内延伸。以此方式，环形部分130和肋132限定中心致动室126和每个周围致动室124。环形部分130和肋132的定向、尺寸和布局可以被配置为通过减小致动室124的体积来破坏或消除任何不期望的声学模式。

如进一步所示，分隔器114还可以包括位于外部130上的密封件128。当声耦合器110插入间隙40中时，密封件128可以压靠在格栅84上。偏置构件116可以促使声耦合器110与帽24和/或格栅84接触，以确保在校准、验证或诊断期间保持气密密封并且不允许空气或声音逸出。

致动器122位于声耦合器110的中心和中心致动室126中。声耦合器110振动或以其他方式移动以使中心致动室126和每个周围致动室124内部的空气振荡到相同的压力水平。以此方式，声耦合器110可以用于传声器阵列60的校准、验证和/或诊断。致动器122可以是可以使致动室124内部的压力水平振荡的任何合适的驱动器。例如，致动器122可以是扬声器或压电晶体。

本公开的传声器组件的其他示例可以具有与先前描述的形状和轮廓不同的形状和轮廓。在图11中所示的另一个示例中，传声器组件200包括支撑在外部面板26上方的帽202。帽202通过间隙204定位在外部面板26上方。在该示例中，帽202包括上部206和下部208。上部206具有圆形凹入形状，其相对于中心轴线210向外弯曲。下部208具有朝向中心轴线210向内弯曲的凸出形状。利用这种配置，空气流f以流过上部206或者在再循环区z中再循环的方式被引导。以此方式，最小化或防止流过传声器组件200的风或空气流过间隙204。

传声器组件200虽然未示出，但可以包括传声器阵列60和/或帽202中的空隙中的一个或多个保护层(即，隔膜74、泡沫层78、稀松布层80和/或格栅84)。

在如图12中所示的再另一个示例中，传声器组件230包括通过中心支撑构件234支撑在外部面板26上方的帽232。在该示例中，帽232具有圆形形状并且通过间隙236支撑在外部面板26上方。在这种情况下，间隙236具有一定的高度以便最小化或防止空气在帽232下方流动。如所示，流过传声器组件230的空气流f流过帽232或在再循环区z中再循环。在此类配置中，空气或风被最小化或防止在帽232下方流过间隙236。

传声器组件230虽然未示出，但可以包括传声器阵列60和/或帽232中的空隙中的一个或多个保护层(即，隔膜74、泡沫层78、稀松布层80和/或格栅84)。

在如图13和14中所示的再另一个示例中，传声器组件240可以包括通过两个弯曲支撑柱246支撑在基座244上方的帽242。在该示例中，帽242包括半球形形状，其中帽242向上弯曲远离基座244。在另一个示例中，帽242可以是碟形的。基座244可以连接到外部面板26以将传声器组件安装在安装位置。传声器组件240虽然未示出，但可以包括传声器阵列60和/或帽242中的空隙中的一个或多个保护层(即，隔膜74、泡沫层78、稀松布层80和/或格栅84)。

如前所述，本公开的传声器组件可以用在自主车辆上以检测声信号，诸如应急车辆的汽笛或车辆外部的其他警告声音。传声器组件还可以用于检测各种其他声信号，诸如语音命令、行人噪声、周围车辆声音等。此外，传声器组件还可以用于除车辆上之外的其他外部应用。此类替代应用可以包括风力涡轮、安全应用、住宅应用、个人电子应用等。

本公开的传声器组件具有接收与外部声信号相关联的频率、相位和信噪比信息的能力。此类信息包括用于波束成形的方向信息。先前描述的各种示例性传声器组件的结构、特别是包括帽与基座之间的间隙的高度和定向防止外部声信号在传声器组件内反射而导致方向性的损失或与声信号相关联的其他重要信息。另外，传声器组件的各个方面最小化或防止水、风、风致抖动、振动或其他噪声因素到达各种示例性传声器组件的传声器阵列。

为了说明和描述目的已提供实施例的前述描述。该前述描述不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单独元件或特征大体上不限于该特定实施例，但是如果合适的话是可互换的并且可在选定实施例中使用，即便没有具体示出或描述。同样这也可以按照许多方式改变。此类变化不应被视为脱离本公开，而是所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。