聲音能量采集器件及應用其的聲傳感部件的制作方法

本發明涉及電子行業傳感器技術領域，尤其涉及一種聲音能量采集器件及應用其的人工耳蝸、助聽器、聲傳感器和錄音探頭。

背景技術：

聲音能量是自然界存在最為廣泛的能量形式其中之一。日常生活中到處充斥著諸如說話、音樂以及環境噪音等形式的聲音能量。由于缺乏對聲音這種低密度能量的高效采集技術，聲音能量一直沒有得到廣泛利用。

目前的聲音能量采集技術主要基于壓電效應、靜電效應以及摩擦起電效應等原理。但現有的基于不同原理的聲音能量采集器件均存在靈敏度低、工作頻譜范圍窄等毛病，大量低密度的聲音能量通過空氣阻尼等其它途徑白白耗散而沒有轉化為電能。因此，傳統上大多通過增加額外的聲學共振腔來提高聲音采集效率。

但是，傳統的聲學共振腔不僅結構復雜，而且往往共振頻帶范圍較窄，難以實現寬頻的聲音能量采集。此外，其還伴隨著體積比功率密度小、器件結構復雜、材料要求高、便攜性差、安裝困難等系列技術問題。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種聲音能量采集器件及應用其的人工耳蝸、助聽器、聲傳感器和錄音探頭，以實現寬頻、高效的聲音能量采集。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種聲音能量采集器件。該聲音能量采集器件包括：腔體管殼，其外壁上具有N個通孔，其兩端由彈性薄膜封住，形成兩薄膜窗口-聲波入射窗和聲波出射窗；M個薄膜型聲電轉換器件，固定于所述腔體管殼的外壁上，并且將所述N個通孔密閉，腔體管殼內的管道被填充液態或氣態的，聲波傳導速度高于空氣的傳音介質。其中， M≤N，由聲波入射窗導入的聲波在傳音介質中形成行波傳播，最終由聲波出射窗釋放，在行波傳播過程中，M個薄膜型聲電轉換器件分別采集由腔體管殼外壁上相應通孔傳導出來的振動信號，產生電信號輸出。

根據本發明的另一個方面，提供了一種人工耳蝸。該人工耳蝸應用上述聲音能量采集器件的M個薄膜型聲電轉換器件作為其信號采集端。

根據本發明的另一個方面，提供了一種助聽器。該助聽器應用上述聲音能量采集器件的M個薄膜型聲電轉換器件作為其信號采集端。

根據本發明的另一個方面，提供了一種聲傳感器。該聲傳感器應用上述聲音能量采集器件的M個薄膜型聲電轉換器件作為其信號采集端。

根據本發明的另一個方面，提供了一種錄音探頭。該錄音探頭應用上述聲音能量采集器件的M個薄膜型聲電轉換器件作為其信號采集端。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明聲音能量采集器件及應用其的聲傳感部件具有以下有益效果：

(1)通過改變腔體管殼內徑及通孔的分布以在器件不同部位形成固有頻率不同的共振結構。這樣不同頻段的聲波就可以分別在對應區域形成高效共振，實現一個分區域的復合共振腔，從而克服傳統共振結構頻率響應范圍窄難以同時兼顧高效和寬頻這一技術難題。另外，通過改變對應區域薄膜型聲電轉換器件的結構參數來配合腔體的共振特性，使器件工作的特征頻率與該區域的共振頻率一致，實現高效的聲音采集。通過上述兩個特征的有機結合就可以實現高效而寬頻的聲音能量采集效果；

(2)本發明的器件基于薄膜的摩擦生電原理來工作，可以在無須外部電源供電的情況下直接產生隨外部聲波信號變化的電壓\電流信號，從而實現一種自供電的寬頻錄音技術。而傳統的基于電容或電阻的錄音技術，都需要外部供電來將容\阻特性的變化轉化為電學信號。本發明的這一優點特別有助于降低電耗并減小器件尺寸。

綜合上述兩個方面，本發明成果在實現錄音和聲音能量采集的基本功能的前提下，還兼具節省空間，采集效率高，工作頻帶寬等優點，特別適合用于人耳助聽，能量收集，噪音控制等不同場合。

附圖說明

圖1為本發明聲音能量采集器件中聲電轉換器件的四種組裝方式的示意圖；

圖2為圖1中組裝方式III薄膜型聲電轉換器件的工作過程的示意圖；

圖3為根據本發明第二實施例聲音能量采集器件工作原理的示意圖；

圖4為根據本發明第二實施例聲音能量采集器件的結構示意圖。

具體實施方式

在實現本發明的過程中，申請人注意到人類以及動物的耳朵是一種非常靈敏的聲音能量采集器官。耳朵通過外耳道收集聲音能量，并將其通過中耳高效的傳遞給內耳中的耳蝸，而耳蝸利用特殊的蝸殼結構在很小的空間內將很寬頻率范圍內的聲音能量高效轉化為電信號，并傳給神經系統。其兼具了空間利用率高、靈敏度下限低以及工作頻譜寬等優點。

本發明借鑒了人體仿生學的耳蝸結構，通過在蝸殼結構多孔殼體上組裝一系列具有不同工作頻率的薄膜型聲電轉換器件制成了一種新型的聲音能量采集器件，并基于該聲音能量采集器件制成了傳感器、助聽器和錄音探頭。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

一、第一實施例

在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種聲音能量采集器件。本實施例聲音能量采集器件包括：腔體管殼，其外壁上具有N個通孔；M個薄膜型聲電轉換器件，固定于腔體管殼的外壁上，并且將所述N個通孔密閉，其該M個薄膜型聲電轉換器件的工作頻率不同。其中，腔體管殼的兩端由彈性薄膜封住，形成兩薄膜窗口-聲波入射窗和聲波出射窗，腔體管殼內被填充液態或氣態的、聲波傳導速度高于空氣的傳音介質，其中，M≤N，由聲波入射窗導入的聲波在傳音介質中形成行波傳播，最終由聲波出射窗釋放，在行波傳播過程中，M個薄膜型聲電轉換器件分別采集由腔體管殼外壁上通孔傳導出來的振動信號，產生電信號輸出。

本實施例中，所述腔體管殼內管道的內徑是變化的，且腔體管殼外壁上通孔的孔徑還可以隨管道內徑變化而變化，從而在管道內的不同區域形成固有頻率不同的共振結構。這樣不同頻段的聲波就可以分別在對應區域 形成高效共振，實現一個分區域的復合共振腔，從而克服傳統共振結構頻率響應范圍窄難以同時兼顧高效和寬頻這一技術難題。

此外，安裝于腔體管殼外壁的薄膜型聲電轉換器件的特征頻率與所在區域的共振結構的共振頻率一致，從而實現高效的聲音采集。具體到本實施例而言，沿管道口徑從大到小的方向，腔體管殼外壁上通孔的孔徑逐漸減小，對應的薄膜型聲電轉換器件的工作頻率也逐漸降低。

以下分別對本實施例聲音能量采集器件的各組成部分進行詳細說明。

本實施例中，腔體管殼是將由熱塑性塑料構成的喇叭型管道加熱軟化后，盤繞而成的蝸殼結構。在加熱軟化之前，喇叭型管道外壁加工平均孔徑0.5mm的多個通孔。其中，沿著管道口徑從大到小的方向，通孔孔徑逐漸減小。在盤繞成蝸殼結構之后，待腔體管殼冷卻固化，沿著管道口徑從大到小的方向，依次安裝上工作頻率依次降低的一系列薄膜型聲電轉換器件。

在其他實施例中，腔體管殼還可以為管徑均一的直型管道，所述腔體管殼外壁上通孔的孔徑隨通孔沿著管道內壁距管道端口距離的變化而變化，沿著管道內壁離管道端口越遠通孔孔徑越小，也可以實現在管道內的不同區域形成固有頻率不同的共振結構。

本發明中，沿管壁設計不同的聲學結構，從而在管壁不同位置安裝的薄膜器件可以有不同的頻率響應，這樣沿空間上就可以拓展出寬泛的頻率響應。

需要說明的是，除了上述蝸殼結構的管道之外，在聲音頻率分布上，普通直管道有和上述蝸殼結構的管道類似的效果。但是，相對于簡單的管道，蝸殼結構有兩個優點：

(1)如果僅僅是直管道，整個聲音能量采集器件將變得很細長，難以安裝在耳蝸等狹小的空間內，在實際使用時將受到限制；

(2)蝸殼結構中彎曲的管道有助于將聲壓更多的集中作用于貼有薄膜器件的外側管壁，其效果優于普通的直管道。

關于蝸殼結構的腔體管殼，由以下幾點需要說明：

(1)除了熱塑性塑料之外，還可以采用其他材料，例如：金屬、塑料、樹脂、石膏、紙殼及其復合材料等，來制備蝸殼結構，下文中將給出 另外幾個典型的實施例和相應的制備方法；

(2)除了上述一端大一端小的喇叭型，還可以采用其他形狀的管道，例如：兩端大中間小的形狀、管徑均一的直型管道來制備蝸殼結構，并且，如果不盤繞呈蝸殼結構，僅僅是一管狀結構，同樣能夠實現本發明；

(3)腔體管殼上通孔的孔徑也不局限于上述的0.5mm，其可以在100nm～10mm之間選擇，通孔的孔心間距介于100nm～10mm之間。

腔體管殼的兩端由彈性薄膜封住，形成兩薄膜窗口。其中，該彈性薄膜可以為金屬或者高分子材質的薄膜，例如：橡膠薄膜、生物大分子薄膜、塑料膜、金屬箔或上述薄膜的復合薄膜等，其厚度在500nm到0.5mm之間。聲音通過該彈性薄膜傳入或傳出腔體管殼。隨彈性薄膜材質以及厚度不同，聲電轉換器件工作的頻率范圍也將有所變化。

在腔體管殼內灌注有傳音介質。其中，該傳音介質可以是聲波傳導速度高于空氣的液體或氣體，例如：氦氣、水、甘油，或上述兩種或多種物質的混合物。而高聲波傳導速度的傳音介質可以保證聲音能量可以高效的傳遞到相應的共振區域，從而實現高效而寬頻的能量采集。

本實施例中，在腔體管殼外壁上固定聲電轉換器件后，在其內腔灌上的甘油/水混合溶液，并在管道開口處蒙上厚度為10μm的塑料彈性薄膜。工作時，聲波由較大開口端的塑料彈性薄膜導入。

此處需要說明的是，從大、小不同的開口端導入聲波有不同的技術效果。從大開口端進有利于更多的收集聲波；從小開口端進入有助于增強高頻聲波的響應。

對于薄膜型聲電轉換器件而言，其可以對應腔體管殼上的一個通孔，也可以對應腔體管殼上一個區域的多個通孔。每一薄膜型聲電轉換器件包括：外膜層與內膜層。該兩部分中，其中之一的內膜層是連續的，以將腔體管殼外壁上的通孔封閉，其中另一上具有小孔。并且，該外膜層和內膜層相互接觸的部分由位于摩擦電極序不同位置的材料制備，且不能同時為導電材料，兩者之間可相對運動。

本實施例中，聲電轉換器件的組裝方式如圖1中的組裝方式I所示。內膜層貼合于腔體管殼的外側，其是一面包覆有導電材料的高分子薄膜，并且導電材料朝向腔體管殼。具體而言，內膜層220通過在0.05mm厚的 聚四氟乙烯薄膜上沉積50nm厚的鋁制得。外膜層上分布著許多微小通孔，是由多孔基底(薄板或薄膜)包覆有導電材料構成。這些小孔的孔徑為100nm～10mm，孔心間距為100nm～10m，厚度為10μm～10mm。具體而言，多孔基底為0.2mm厚的塑料基底，上面包覆100nm厚的銅薄膜作為導電材料。

其中，內膜層的高分子薄膜與外膜層的導電材料相互接觸，兩者是由位于摩擦電極序不同位置的材料制備。并且，組裝時，外膜層和內膜層之間可以有空隙，也可以沒有空隙，如果有空隙，空隙間距小于20μm。

本實施例中，通過改變內膜層上高分子薄膜的拉伸松緊度以及外膜層上小孔的孔徑調節聲電轉換器件的響應頻率f。總的來說，隨高分子薄膜的拉伸松緊度增加，聲電轉換器件的響應頻率f增加，隨著多孔基底上小孔的孔徑增大，聲電轉換器件的響應頻率f的范圍變寬，并且往高頻移動。

本發明中，對于整個區域或者相鄰區域的多個聲電轉換器件而言，其內側的內膜層可以連為一體，或者，其外側的外膜層可以連為一體。而在本實施例中，相鄰區域的多個聲電轉換器件內側的內膜層連成一體。

對于每一塊內膜層而言，其四周固定，薄膜厚度在1μm～100μm之間，面積在0.5mm²～50cm²之間，薄膜張力在0Pa～100kPa之間，可以彼此厚度相同也可以彼此厚度不同，其共振頻率在20kHz到10000kHz之間。隨每個小區域上的張力以及薄膜厚度不同，其局部共振頻率不同。另一方面，隨外膜層局部的厚度以及孔結構不同，其局部共振頻率也不同。兩者共同作用，造成腔體管殼表面不同部位的薄膜型聲電轉換器件共振頻率不同。

需要說明的是，除了圖1中組裝方式I所示之外，本發明還可以采用多種其他方式的聲電轉換器件：

(1)請參照圖1中組裝方式II，內膜層同樣是一面包覆導電材料的高分子薄膜，并且其高分子薄膜朝向腔體管殼。外膜層是分布著許多微小通孔的多孔基底(薄板或薄膜)。并且，多孔基底上包覆有導電材料，上述小孔同樣貫穿該導電材料。

其中，內膜層的導電材料與外膜層的多孔基底相互接觸，兩者是由位于摩擦電極序不同位置的材料制備。在內膜層的導電材料與外膜層的多孔基底相互摩擦過程中，由內膜層的導電材料和外膜層的導電材料共同輸出 電信號。

(2)請參照圖1中組裝方式III，內膜層上具有對應腔體管殼上多個通孔的小孔，其是一面包覆導電材料的摩擦起電材料，并且，其內側的導電材料朝向腔體管殼。外膜層為包覆導電材料的高分子薄膜，其表面沒有分布小孔。

其中，內膜層的摩擦起電材料與外膜層的導電材料相互接觸，兩者是由位于摩擦電極序不同位置的材料制備。在內膜層的摩擦起電材料與外膜層的導電材料相互摩擦過程中，由內膜層的導電材料和外膜層的導電材料共同輸出電信號。

(3)請參照圖1中組裝方式IV，內膜層是由導電材料構成的單層結構，其直接以蝸殼結構多孔殼體為基底組裝而成。尤其需要注意的是，該導電材料上具有對應蝸殼結構上的多個通孔的小孔。外膜層為包覆導電材料的高分子薄膜，其表面沒有分布小孔。

其中，內膜層的導電材料與外膜層的高分子薄膜相互接觸，兩者是由位于摩擦電極序不同位置的材料制備。在內膜層的導電材料與外膜層的高分子薄膜相互摩擦過程中，由內膜層的導電材料和外膜層的導電材料共同輸出電信號。

需要說明的是，上述三種方式的聲電轉換器件中，關于小孔孔徑、響應頻率的調整、聲電轉換器件的工作原理等內容，其與本實施例上文已經介紹的內容完全一致，此處不再重述說明。

對于本實施例聲音能量采集器件，聲波進入蝸殼結構的腔體管殼內部管道以后，沿管道傳播，在傳播過程中會不斷引起管壁附近的壓力變化。管道的不同位置處，其聲學結構不同，引起共振結構也不相同，當入射聲波的某種頻率組分與管道某一部分的共振頻率相同時，管壁處的壓力變化幅度就會特別大，從而推動此處的聲電轉換器件產生較大的輸出，實現在不同位置不同頻率聲波的高效能量采集。

下文以圖1中組裝方式I為例介紹薄膜型聲電轉換器件的工作過程。如圖2所示，在聲電轉換器件內部，在聲波驅動下，外膜層與內膜層不斷摩擦或碰撞，同時產生電荷信號，實現電能輸出。其中，在外膜層的導電材料與內膜層的高分子薄膜接觸面積最大時，由于兩種材料對電子的親和 力不同，更多的電子從導電材料轉移到高分子薄膜中，導致導電材料側帶正電荷，高分子薄膜側帶負電荷。接下來，聲壓作用會導致外膜層的導電材料與內膜層的高分子薄膜分離，并引起內部電偶極的變化，從而驅動電子從高分子薄膜背面的導電材料，經由外部負載流向外膜層的導電材料，直到外膜層的導電材料與內膜層的高分子薄膜分離度達到最大。然后，外膜層的導電材料與內膜層的高分子薄膜又重新恢復接觸，并隨之引起電子的反向流動。如此周而復始，在外部負載上形成周期性的電流輸出。

經由測試發現，對于本實施例的聲音能量采集器件，器件的工作頻率范圍可以達20Hz～4000Hz。在114dB的聲學條件下，開路電壓達65V，短路電流達6.8mA/m²。

二、第二實施例

本實施例中，通過3D打印制備成僅有一端開口的樹脂材質蝸殼管道。

圖3為根據本發明第二實施例聲音能量采集器件工作原理的示意圖。如圖3所示蝸殼管道內部嵌套有兩個并排的子腔管。子腔管之間的內側通過連續完整的管壁隔開，僅在蝸殼管道末端的通過內部小孔連通，該兩個子腔管構成聲音能量采集器件的腔體管殼。子腔管外側與整個蝸殼管道共用一段管壁，其壁厚度2mm，其上分布有許多平均孔徑1mm的通孔。

沿著蝸殼管道螺旋式由內及外的方向，通孔孔徑逐漸增大。在蝸殼外壁安裝上一系列薄膜型聲電轉換器件，其工作頻率沿著蝸殼管道螺旋式由內及外的方向依次降低。薄膜型聲電轉換器件的組裝方式如圖1中的組裝方式II所示，通過改變外膜層的拉伸松緊度以及多孔薄層電極的孔徑調節器件的響應頻率。其中，內膜層通過在0.02mm厚的多孔銅箔上包覆100nm厚的聚四氟乙烯制備；外膜層通過在0.05mm厚的橡膠薄膜上沉積50nm厚的鋁制得。然后，在管道內灌上水，并在管道開口處蒙上厚度為10μm的橡膠薄膜。

如圖3所示，聲波從開口端的其中一個窗口入射，沿著充有傳音介質的子腔管傳播，經過蝸頂處的連接小孔，進入另一個子腔管，并最終從開口端的另一個窗口釋放聲壓。聲波為縱波，隨著聲波傳導，先后順次引起子腔管內局部傳音介質的收縮膨脹，從而通過多孔外殼上的通孔推動貼在多孔外壁上的薄膜型聲電轉換器件。薄膜型聲電轉換器件在聲波的驅動下， 聚四氟乙烯層與鋁層周期性的分離接觸。其中，在多孔電極的金屬層與高分子層接觸面積最大時，由于兩種材料對電子的親和力不同，更多的電子從金屬層轉移到高分子層中，導致金屬側帶正電荷，高分子側帶負電荷。接下來，聲壓作用會導致多孔電極與高分子薄膜分離，并引起內部電偶極的變化，從而驅動電子從高分子薄膜背面的背電極，經由外部負載流向多孔電極的金屬層，直到多孔電極與高分子薄膜分離度達到最大。然后，多孔電極的金屬層與高分子層又重新恢復接觸，并隨之引起電子的反向流動。如此周而復始，在外部負載上形成周期性的電流輸出。

測試發現，該聲音能量采集器件可以在無須外部電源供電的條件下輸出隨外部聲音頻率以及幅度變化的電信號。器件短路電流的對數與聲壓級成正比，短路電流的變化頻率與外部聲波一致。在50dB的聲壓條件下，也可以輸出明顯的電信號。器件響應頻率范圍可達20Hz～6500Hz，通過現有的電子測量以及信號處理技術可以輕松地將其還原為聲音播放，可以作為一種寬頻的自供電錄音探頭。

三、第三實施例

本實施例聲音能量采集器件整體上同樣為蝸殼結構。與第二實施例不同的是，該蝸殼管道是由開口大中間小的熱塑性塑料管道加熱軟化后，對折并排，并螺旋盤繞而成。

該熱塑性塑料管道的外壁分布有許多平均孔徑0.6mm的通孔，沿著管道口徑從大到小的方向，通孔孔徑逐漸減小。待蝸殼冷卻固化后，沿著管道口徑從大到小的方向，依次安裝上工作頻率也依次降低的一系列薄膜型聲電轉換器件。

本實施例中，聲電轉換器件的組裝方式如圖1中的組裝方式II所示。其中，通過改變內膜層的拉伸松緊度以及外膜層的孔徑調節器件的響應頻率。組裝時，內膜層和外膜層之間可以有空隙，也可以沒有空隙，如果有空隙，空隙間距小于20μm。其中，外膜層通過在0.02mm厚的多孔銅箔上包覆100nm厚的聚四氟乙烯制備；內膜層通過在0.05mm厚的橡膠薄膜上沉積50nm厚的鋁制得。然后，在管道內灌上的工業機油，并在管道開口處蒙上厚度為5μm的銅箔。工作時，聲波由較大的開口端的薄膜導入。

對于本實施例的聲音能量采集器件，經由測試發現，器件的工作頻率 范圍可以達50Hz～6000Hz。在114dB的聲學條件下，開路電壓達53V，短路電流達4.8mA/m².

四、第四實施例

本實施例中，通過紙漿澆筑干燥制備成僅有一端開口的蝸殼管道。蝸殼管道內部嵌套有兩個并排的子腔管。子腔管之間的內側通過連續完整的管壁隔開，僅在蝸殼結構的末端通過內部小孔連通。子腔管外側與整個蝸殼結構的多孔外殼共用一段管壁，其壁厚度為1.5mm，其上分布有許多平均孔徑1mm的通孔。沿著蝸殼結構管道螺旋式由內及外的方向，通孔孔徑逐漸增大。該兩個子腔管構成聲音能量采集器件的腔體管殼。

如附圖1中的組裝方式IV所示，蝸殼外壁包覆50nm的鋁作為內膜層。在蝸殼外壁粘貼一系列不同松緊度的外膜層，由蝸殼口及蝸頂的方向，外膜層逐漸繃緊。其中，外膜層通過在0.01mm厚的鋁膜上包覆100nm厚的聚四氟乙烯制備。然后，蝸殼內充上氦氣，并在管道開口處蒙上厚度為40μm的聚氯乙烯薄膜。其中，兩個子腔管的開口的聚氯乙烯薄膜彼此隔開。

對于本實施例的聲音能量采集器件，經由測試發現，器件的工作頻率范圍可以達80Hz～5000Hz。在114dB的聲學條件下，開路電壓達38V，短路電流達4.6mA/m²。

五、第五實施例

圖4為根據本發明第五實施例聲音能量采集器件的結構示意圖。如圖4所示，本實施例中，通過澆鑄成型制備成僅有一端開口的鋁制蝸殼管道。蝸殼管道內部嵌套有兩個并排的子腔管。子腔管之間內側通過連續完整的管壁隔開，僅在蝸殼管道的末端通過內部小孔連通。子腔管外側與整個蝸殼共用一段管壁，其壁厚度0.3mm，其上分布有許多平均孔徑0.8mm的通孔。沿著蝸殼管道螺旋式由內及外的方向，通孔孔徑逐漸增大。

如附圖1中的組裝方式III所示，蝸殼外壁包覆150nm的聚偏氟乙烯。在蝸殼外壁粘貼一系列不同松緊度的外膜層，由蝸殼口及蝸頂的方向，外膜層逐漸繃緊。其中，外膜層通過在0.01mm厚的橡膠薄膜上包覆100nm厚的銅制備。然后，蝸殼內充上氦氣，并在管道開口處蒙上厚度為20μm的聚偏氟乙烯薄膜。其中，兩個子腔管開口的聚偏氟乙烯薄膜彼此隔開。

對于本實施例的聲音能量采集器件，經由測試發現，整體器件的工作頻率范圍可以達20Hz～6000Hz。在114dB的聲學條件下，開路電壓達43V，短路電流達3.8mA/m²。

六、第六實施例

在本發明的第六個示例性實施例中，還提供了一種應用上述聲音能量采集器件的人工耳蝸。

該人工耳蝸安裝在耳廓內，由聲音能量采集器件的N個薄膜型聲電轉換器件來構成其信號采集端。不同位置的薄膜型聲電轉換器件，分別針對不同頻率的聲音刺激，并產生不同頻率的電信號。將其作為人工耳蝸植入體將適量的電能經調制后傳至耳蝸內部電極系列，沿著在序列上分布的電極刺激耳蝸內的殘余聽神經纖維。電聲信息沿聽覺通路傳至大腦進行編譯。分區域的聲音采集結構和電信號輸出，特別適合于與耳神經的功能特點匹配。

相對目前的人工耳蝸技術，這一技術無須外部供電的特點將更有突出優勢。

七、第七實施例

在本發明的第七個示例性實施例中，還提供了一種應用上述聲音能量采集器件的助聽器。

在該助聽器中，由聲音能量采集器件的N個薄膜型聲電轉換器件來構成助聽器的信號采集端。

由于本實施例聲音能量采集器件具有無需外部供電即可完成聲音能量采集的特點，因此可以省去助聽器采集端的耗電，而只需要對信號的放大端提供外部供電可提高電池壽命。同時由于助聽器采集端無須供電，免去了供電系統，有助于減小體積。

八、第八實施例

在本發明的第八個示例性實施例中，還提供了一種應用上述聲音能量采集器件的聲傳感器。在該聲傳感器中，由聲音能量采集器件的N個薄膜型聲電轉換器件構成聲傳感器的信號采集端。

九、第九實施例

在本發明的第九個示例性實施例中，還提供了一種應用上述聲音能量 采集器件的錄音探頭。

在該錄音探頭中，由聲音能量采集器件的N個薄膜型聲電轉換器件來構成錄音探頭的信號采集端。

對于本實施例的錄音探頭，其可以在不需要外部電源額外供電的情況下產生隨外部聲波頻率以及幅值大小變化的電荷信號，該電荷信號可以通過常規電氣測量設備記錄，并通過現有的信號處理技術，還原為聲音信號。

與傳統錄音技術相比，本實施例中的錄音探頭不需要額外供電即可產生于現有技術兼容的電荷信號。而且響應頻率寬、靈敏度高、聲音還原再現能力好，特別適合于戶外活動、舞臺錄音、野外考察，水下聲波采集等場合。

至此，已經結合附圖對本實施例進行了詳細描述。依據以上描述，本領域技術人員應當對本發明聲音能量采集器件及應用其的聲傳感部件有了清楚的認識。

需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換，例如：

(1)管道的螺旋盤繞方式還可以用折疊并排、方形盤繞等形式替代，以適合不同的應用環境；

(2)自供電的薄膜型聲電轉換器件可以用傳統的需要外部供電的薄膜型錄音探頭來代替，對于對電耗要求不高的場合，這樣可以繼續保留寬頻高效的有益技術效果，并發揮現有技術成熟穩定的特點；

(3)本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值；

(4)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發明的保護范圍。

綜上所述，本發明提供了一種聲音能量采集器件，其通過改變管道上 通孔的分布以及對應區域薄膜型聲音能量采集器件的結構參數，可以在不同部位形成固有頻率不同的共振結構，從而實現高效而寬頻的聲音能量采集。該聲音能量采集器件同時具有節省空間，采集效率高等優點，在人工耳蝸、助聽器、聲傳感器和錄音探頭等領域具有廣闊的應用前景。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。