CN111208317B - Mems惯性传感器及应用方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了MEMS惯性传感器及应用方法和电子设备，包括一种加速度计的应用方法，其基于所述加速度计在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用；还包括一种陀螺仪的应用方法，其基于所述陀螺仪在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用；还包括使用上述方法的电子设备。

Description

MEMS惯性传感器及应用方法和电子设备

技术领域

本发明涉及MEMS器件领域，尤其涉及MEMS惯性传感器及应用方法和电子设备。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)器件由于其体积小、成本低、集成性好等特点，已得以越来越广泛的应用在如消费电子、医疗、汽车等产品中。其中，惯性传感器的应用已大规模铺开，对各种控制器的应用范围也越来越广，包括空中鼠标、TWS耳机、AR及VR设备等。

在一些电子设备中，基于应用的需要，会配置多种传感器，如TWS耳机，其中会配置MEMS麦克风用于声音信号采集，惯性传感器用于姿态检测，压力传感器用于感应外部触控信号等。

随着电子设备的小型化以及可穿戴智能产品的普及，产品体积的进一步缩小和成本的进一步降低一直是本领域技术人员所致力于改善的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明提供了一种加速度计的应用方法，基于所述加速度计在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用。

进一步地，所述加速度计包括检测电容，所述检测信号为由所述检测电容所限定的电容测量值，通过所述电容测量值反映加速度和外力作用。本文中所指的电容测量值是基于所述检测电容的信号，可以是直接测得的信号，也可以是经一定转换处理后的信号，如可以是模拟信号，也可以是数字信号，或者可以是电压信号，也可以是电流信号，在此不做限制。

进一步地，设置电容测量值参照限，根据所述电容测量值和所述电容测量值参照限的对比来确定所述加速度计是否受到外力作用。

进一步地，所述检测电容包括第一检测电容和第二检测电容，所述第一检测电容和所述第二检测电容分别限定了第一电容测量值和第二电容测量值，所述第一电容测量值和所述第二电容测量值的变化方向相反，通过所述第一电容测量值和所述第二电容的测量值的差值反映加速度，当所述加速度计发生应变时，通过所述第一电容测量值和/或所述第二电容测量值的相应变化反映外力作用。

进一步地，将所述第一电容测量值和所述第二电容测量值经运算转换为检测项，并且设置检测参照限，当所述检测项超出所述检测参照限或超出基于所述检测参照限所设定的阈值，则判断为检测到外力作用。对于所述第一电容测量值和所述第二电容测量值的运算转换，以及本文中关于信号的相关运算和处理，可以通过电路方式实现或/和通过处理器实现，如将所述加速度计应用于电子装置时，可以通过电子装置内的处理器来完成上述运算转换及受力判断，对于具体采用何种方式，在此不做限制。

进一步地，根据所述检测项超出所述检测参照限的程度来反映外力作用的程度。

进一步地，将所述第一电容测量值和所述第二电容测量值之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

进一步地，将所述第一电容测量值的倒数和所述第二电容测量值的倒数之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

进一步地，将所述第一电容测量值的平方和所述第二电容测量值的平方之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

进一步地，通过所述检测项修正所述加速度计测得的加速度值。

进一步地，所述加速度计为多轴加速度计，其中至少一轴的检测信号被用于反映外力作用。

一种加速度计，采用上述的加速度计应用方法感应外力作用。

一种陀螺仪的应用方法，基于所述陀螺仪在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用。

进一步地，将所述检测信号中的正交误差信号用于反映外力作用。

进一步地，设置正交误差参照限，根据所述正交误差信号和所述正交误差参照限的对比来确定所述陀螺仪是否受到外力作用。

进一步地，当所述正交误差信号偏离所述正交误差参照限或偏离基于所述正交误差参照限所设定的阈值，则判断为检测到外力作用。

进一步地，根据所述正交误差信号偏离所述正交误差参照限的程度来反映外力作用的程度。

进一步地，所述陀螺仪包括检测电容，所述检测信号由所述检测电容所限定，从所述检测信号解调出角速度检测信号和所述正交误差误差信号分别用于反映角速度和外力作用。

进一步地，通过所述正交误差信号的变化修正所述陀螺仪测得的角速度值。

进一步地，所述陀螺仪为多轴陀螺仪，其中至少一轴的检测信号被用于反映外力作用。

一种陀螺仪，采用上述的陀螺仪应用方法感应外力作用。

一种传感器，其特征在于，包括采用上述的加速度计应用方法感应外力作用或/和采用上述的陀螺仪应用方法感应外力作用的陀螺仪。

一种电子设备，其包括加速度计或/和陀螺仪，将所述加速度计和所述陀螺仪中的至少一个用于感应外力作用；所述加速度计采用采用上述的加速度计应用方法感应外力作用；所述陀螺仪采用上述的陀螺仪应用方法感应外力作用。

进一步地，所述电子设备包括驱动部件，相应的驱动部件被设置为直接或间接作用于所述加速度计或/和所述陀螺仪，从而可通过对所述驱动部件施加作用力，以使所述加速度计或/和所述陀螺仪产生应变。

进一步地，所述驱动部件包括限位部，用于限定所述驱动部件对所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力的上限。

进一步地，所述驱动部件包括若干档位，所述若干档位提供给所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力的上限不全相同。

进一步地，所述驱动部件包括调节部，通过所述调节部调整所述驱动部件对所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力。

进一步地，所述加速度计和所述陀螺仪被分别装置在所述电子设备的不同位置，以感应相应位置处的外力作用。

进一步地，通过所述加速度计或/和所述陀螺仪感应外力作用，以实现对所述电子设备的操控或/和状态确定。

本发明通过外力作用对加速度计和陀螺仪的现有检测输出的影响，使加速度计和陀螺仪在实现自身正常功能的前提下，也能够作为压力传感装置使用，有利于相关电子产品的低成本和小型化。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有加速度计的结构示意图；

图2和图3分别是图1加速度计发生形变前后的结构示意图；

图4是现有陀螺仪的正交耦合示意图；

图5是本发明的一个实施例的陀螺仪的输出信号处理流程图；

图6是本发明的一个实施例的耳机的结构示意图；

图7是图6中按键部件的结构示意图；

图8是另一种按键部件的结构示意图；

图9是本发明的另一个实施例的耳机的结构示意图；

图10是图9中A-A向的剖面示意图；

图11是本发明的另一个实施例的耳机的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。

以图1所示加速度计为例，对加速度计的工作原理进行说明，图1的加速度计包括固定锚点A1和A2，弹簧梁S1和S2，质量块M，以及固定电极E1和E2。图1内右方结构为中间加速度计的右视图，图1内下方结构为中间加速度计的仰视图。

固定锚点A1、A2固定连接于衬底，并且沿X轴方向分别设置在质量块M的两侧。质量块M通过弹簧梁S1、S2分别与固定锚点A1、A2相连接，弹簧梁S1、S2均沿X轴方向延伸，质量块M可沿Y轴方向活动。

固定电极E1、E2固定连接于衬底，并且沿Y轴方向分别设置在质量块M的两侧。质量块M分别与固定电极E1、E2构成检测电容，电容分别为C₁、C₂。当Y轴方向没有加速度输入时，质量块M与固定电极E1、E2的间距相等，电容C₁、C₂相等。当质量块M受到沿Y轴负方向(即图1内垂直向下方向)的重力加速度时，通过弹簧梁S1、S2连接的质量块M会产生沿Y轴负方向(向下)的位移，使质量块M靠近固定电极E2而远离固定电极E1，从而使得电容C₂增大、电容C₁减小，通过差分电路检测ΔC＝C₁-C₂，可得知质量块M在Y轴负方向所受的重力加速度。同理，当质量块M受到沿Y轴正方向(即图1内垂直向上方向)的重力加速度时，也可以通过ΔC＝C₁-C₂获得质量块M在Y轴正方向所受的重力加速度。

对于任一单轴加速度计来说，当加速度a＝0时，即质量块M位于平衡位置，C₁＝C₂＝C₀。

C₀＝εε₀A/d₀ (1)

式中，ε为介质的相对介电常数，ε₀为真空介电常数，A为电容极板面积，d₀为电容极板间距。

当加速度a≠0时，即质量块M受到加速度引起的惯性力而偏离平衡位置，引起电容C₁、C₂发生变化，相应的电容值为：

式中，Δd为质量块M受到惯性力所产生的位移。

电容C1、C2的差值为：

由于Δd<<d₀，略去Δd²，并且代入公式(1)，从而电容C1、C2的差值为：

ΔC＝2C₀(Δd/d₀) (5)

以上描述了加速度计的Y轴加速度检测，同理通过类似的结构设计，可测得X轴和Z轴的重力加速度，从而得到三轴加速度计。

图2和图3分别示出了加速度计发生应变前后的结构变化。

如图4所示的封装后的加速度计(示出了如图1的单轴检测结构)，质量块M分别通过弹簧梁S1、S2(图中未示出)与固定在衬底上的固定锚点A1、A2相连接，质量块M还分别与固定在衬底上的固定电极E1、E2构成检测电容，电容分别为C₁、C₂。

如图3所示，当有外力作用时，对整个封装结构会产生一定的形变，从而导致质量块M与固定电极E1、E2的正对面积产生变化，这样可以利用电容C₁、C₂相应产生的变化来反映外力作用，包括但不限于以下这些方式。

在一个实施例中，通过检测电容C₁+C₂的变化，来判断外力作用，根据公式(2)(3)可得：

同样地，由于Δd<<d₀，略去Δd²，并且代入公式(1)，从而电容C₁、C₂的和为：

Cs＝2C₀ (7)

加速度计在正常形态时，Cs大约是2C₀，当加速度计因外力产生形变时，因为质量块M与固定电极E1、E2的正对面积产生变化，本实施例中是正对面积变小，从而电容C₁、C₂也会相应地减小，将加速度计发生形变后，质量块M与固定电极E1、E2的电容分别记为C₁’、C₂’，以便于与正常形态时的电容C₁、C₂加以区分和比较。

当加速度计发生形变，如图5所示，并且当加速度a＝0时，即质量块M位于平衡位置，C₁’＝C₂’＝C₀’。

C₀'＝εε₀A'/d₀ (8)

A'＝A(1-Δt/t) (9)

式中，A’为加速度计发生形变后的电容极板面积，t为质量块M的厚度，Δt为加速度计发生形变后电容极板偏离的位移。

根据公式(2)(3)(6)，同理可以得到：

同样地，由于Δd<<d₀，略去Δd²，并且代入公式(8)，从而电容C₁’、C₂’的和为：

Cs'＝2C₀' (13)

由公式(7)和(13)可知，加速度计在正常状态或任一形变状态下，两检测电容之和几乎不随是否有加速度输入而变化，基本是一个固定值，在加速度计发生形变前后，该值才发生相应变化(由于A发生变化)，本实施例中电容从Cs减小至Cs’，因此可以检测Cs，将2C₀作为参照用于与根据实际检测获得的Cs进行比较，如根据实际检测获得的Cs小于2C₀，则判断加速度计产生形变。

本实施例中将2C₀作为参照用于与根据实际检测获得的Cs进行比较，当然也可以基于实际情况，将参照标准进行适应性的调整，如在2C₀的基础上浮动一定数值或百分比来作为参照标准，以与根据实际检测获得的Cs进行比较。

另一方面，当外力增大，A进一步减小，Cs也会相应地更加偏离2C₀或所依据的参照标准，因此可以通过根据实际检测获得的Cs与2C₀的差距来将外力进行量化和利用，此处及后续所指的将外力或外力作用进行量化，旨在于说明可以通过不同的物理量或不同的数值来反映不同的外力或外力作用，并非一定需要检测或计算出力学意义上的外力的实际大小。如在加速度计应用于电子设备时，可以依据外力的大小进行指令区分，从而可以对应不同的操作或反映多个状态。

在一个实施例中，通过检测1/C₁+1/C₂的变化，来判断外力作用，根据公式(2)(3)可得：

Cr＝1/C₁+1/C₂＝2d₀/εε₀A (14)

代入公式(1)可得：

1/Cr＝C₀/2 (15)

根据公式(8)(10)(11)，同理可得：

Cr'＝1/C₁'+1/C₂'＝2d₀/εε₀A' (16)

1/Cr'＝C₀'/2 (17)

由公式(15)和(17)可知，加速度计在正常状态或任一形变状态下，1/C₁+1/C₂不随是否有加速度输入而变化，是一个固定值，在加速度计发生形变前后，该值才发生相应变化(由于A发生变化)，因此可以检测1/Cr，将C₀/2作为参照用于与根据实际检测获得的1/Cr进行比较，如根据实际检测获得的1/Cr小于C₀/2，则判断加速度计产生形变。

同样地，也可以基于实际情况，将参照标准进行适应性的调整，如在C₀/2的基础上浮动一定数值或百分比来作为参照标准，以与根据实际检测获得的1/Cr进行比较。

同样地，当外力增大，A进一步减小，1/Cr也会相应地更加偏离C₀/2或所依据的参照标准，因此也可以通过根据实际检测获得的1/Cr与C₀/2的差距来将外力进行量化和利用。

在一个实施例中，通过检测C₁ ²+C₂ ²的变化，来判断外力作用，根据公式(2)(3)可得：

同样地，由于Δd<<d₀，略去Δd²，并且代入公式(1)可得：

Csq＝2C₀ ² (19)

根据公式(8)(10)(11)，同理可得：

Csq'＝2C₀'² (20)

由公式(18)和(20)可知，加速度计在正常状态或任一形变状态下，C₁ ²+C₂ ²也几乎不随是否有加速度输入而变化，基本是一个固定值，在加速度计发生形变前后，该值才发生相应变化(由于A发生变化)，因此可以检测Csq，将2C₀ ²作为参照用于与根据实际检测获得的Csq进行比较，如根据实际检测获得的Csq小于2C₀ ²，则判断加速度计产生形变。

同样地，也可以基于实际情况，将参照标准进行适应性的调整，如在2C₀ ²的基础上浮动一定数值或百分比来作为参照标准，以与根据实际检测获得的Csq进行比较。

同样地，当外力增大，A进一步减小，Csq也会相应地更加偏离2C₀ ²或所依据的参照标准，因此也可以通过根据实际检测获得的Csq与2C₀ ²的差距来将外力进行量化和利用。

根据公式(1)(7)(8)(9)(13)可得：

Cs'＝Cs(1-Δt/t) (21)

根据公式(1)(8)(9)(19)(20)可得：

Csq'＝Csq(1-Δt/t)² (22)

由公式(21)(22)可知，在加速度计发生形变后，Cs偏离了其自身的Δt/t倍，Csq偏离了其自身的[1-(1-Δt/t)²]倍。

以Δt/t＝5％为例，根据公式(21)(22)，此时Cs’＝0.95Cs，Csq’≈0.9Csq，即在相同外力作用的情况下，以Cs和Csq为判断外力的检测项，前者较正常状态时会发生5％的偏移，后者较正常状态时会发生将近10％的偏移，可见后者可以提供更高的灵敏度，但后者在实现上可能会较前者复杂一些，具体可以根据实际情况进行选择。

如上所述，通过检测电容C₁、C₂的变化(包括根据基于C₁、C₂运算后的变化)，可以反映外力作用对加速度计的影响，并且可进一步地将外力进行量化加以利用。

同时，根据公式(5)的推导也可以得到，加速度计在形变后两检测电容差值的公式：

ΔC'＝2C₀'(Δd/d₀) (23)

根据公式(5)(23)可知，加速度计形变后，用于计算加速度的ΔC也发生了相应变化，对于加速度的计算会产生一些影响，但这种影响仍是非常有限的。在一个应用于耳机的实施方式中，Δt/t被控制在小于5％，从而ΔC的变化也是在5％以内，这样的误差对于耳机的姿态检测是可以接受的。

为使加速度计被用于检测外力的同时，能够兼顾加速度检测的精度没有损失，在另一些实施例中，通过将外力检测获得的量化结果用于修正加速度检测的数据，从而可以将因外力对加速度精度造成的影响控制在一个极小的范围内。

上述实施例中分别将Cs、Cr和Csq作为检测项来加速度计受到的外力作用，关于采用何种检测项依据，本领域技术人员依据本发明的构思仍有诸多选择，以上检测项的选择旨在于说明，目前加速度计的检测输出可以被用于判定其是否受到外力作用，并可将外力作用进行量化。

上述实施例均以单轴加速度计进行说明，对于两轴或三轴加速度计来说原理也是相同的。在使用两轴或三轴加速度计时，可以只采用其中的一轴的检测信号用于判断外力作用，当然也可以采用两轴或三轴的检测信号用于判断外力作用。

图4是电容式MEMS陀螺仪的正交耦合示意图，电容式MEMS陀螺仪是基于微机械加工的器件，其主要依靠科氏力来检测角速度信号，具有两个工作模态，即驱动模态和检测模态。在理想情况下，当陀螺仪的驱动端施加驱动模态本征频率电信号后，陀螺仪的质量块会在驱动轴(图4中为X轴)以本征频率做往复振动。当外界有Z轴向的角速度输入时，在科氏力的作用下，质量块会同时在检测轴(图4中为Y轴)振动，振动幅度和角速度的大小呈线性关系，通过检测质量块在检测轴的振动幅度就可以求得当前的角速度大小。

由于微机械加工的制造工艺缺陷可能会导致陀螺仪出现非理想型结构，实际工作时，驱动模态下质量块并不严格在驱动轴振动，实际的振动方向可能会与驱动轴有一个小的角度偏差，这个偏差会使得驱动轴的振动直接耦合到检测轴，使得陀螺仪即使在角速度输入为零的情况下也还是会有检测信号输出，这种现象被称之为正交误差。

陀螺仪的正交误差信号很容易受应力及形变的影响，但由于正交误差信号与检测信号有90°相位差，在解调的过程中可以使其不被解调出来，其变化不会影响陀螺正常输出结果。因此可以通过对正交误差信号的解调，反映出陀螺仪所受外力的影响，并可进行量化。

图5示出了本实施例的陀螺仪的输出信号处理流程图，其中由检测电容输出的信号经C/V转换后，分别解调出用于表征角速度的角速度检测信号，以及正交误差信号。

如前所述，正交误差是由微机械加工的制造工艺造成的非理想型结构所引起的，其由微机械结构本身所决定，在陀螺仪在正常状态时，无论是否有角速度输入，正交误差信号本身不会有所变化。

但当陀螺仪受到外力作用而引起应力及形变时，正交误差信号会随之产生较大变化。在本实施例中，将陀螺仪正常状态时，解调获得的正交误差信号标记为S₀，从而可以将S₀作为参照标准与实际检测获得的正交误差信号进行比较，当然也可以基于实际情况，将参照标准进行适应性的调整，如在S₀的基础上浮动一定数值或百分比来作为参照标准，以与根据实际检测获得的正交误差信号进行比较。

另一方面，当外力增大，对于正交误差信号的影响也会相应增大，实际检测获得的正交误差信号也会相应地更加偏离S₀或所依据的参照标准，因此可以通过实际检测获得的正交误差信号与S₀的差距来将外力进行量化和利用。

陀螺仪也具有与加速度计类似的检测电容结构(可参考图2和图3)，当发生形变时，其检测电容的输出也会受到一些影响，但这种影响基本可以控制在可接受范围内并且是易于控制的。

外力作用对于陀螺仪所造成的应力及形变影响，虽然会同时作用于角速度检测信号和正交误差信号，但对于正交误差信号的影响会远大于角速度检测信号，在一个实际的实验中，对于不同结构设计的陀螺仪分别进行在形变状态下，正交误差信号变化与角速度检测信号变化的对比，发现正交误差信号变化大约是角速度检测信号变化的10～20倍，其中对于同一结构设计来说，正交误差信号变化与角速度检测信号变化的比值基本是比较固定。由此可见，正交误差信号对于外力作用，相比于角速度检测信号，会有更高的灵敏度，这样只要将外力作用控制在合适的范围内，就能实现将陀螺仪既用于检测外力作用，又不会影响其正常功能(角速度检测)。

为使陀螺仪被用于检测外力的同时，能够兼顾角速度检测的精度没有损失，在另一些实施例中，通过将外力检测获得的量化结果用于修正角速度检测的数据，从而可以将因外力对角速度精度造成的影响控制在一个极小的范围内。

上述实施例以单轴陀螺仪进行说明，对于两轴或，三轴陀螺仪来说原理也是相同的。在使用两轴或三轴陀螺仪时，可以只采用其中的一轴的正交误差信号用于判断外力作用，当然也可以采用两轴或三轴的正交误差信号用于判断外力作用。

根据以上实施例中关于加速度计和陀螺仪用于外力检测的说明，对于IMU(惯性测量单元)也可依据以上的方式，使其也可用于感应外力作用，即是将IMU中的加速度计和/或陀螺仪用于感应外力作用。

图6示出了耳塞式耳机100，在耳机100内装置有加速度计110，以及与加速度计110相配合的按键部件120。通过按压按键部件120可以对加速度110施加外力，使其发生形变，加速度计110在发生形变后，其检测信号发生相应变化，对于检测信号的特定判断可以反映加速度计110是否受到外力作用，如上述实施例中所记述的判断Cs、Cr、Csq或其它检测项的变化。

对于耳机100来说，当判断有外力作用于加速度计110时，即表示按键部件120被按压，这可以对应于一个或多个特定的操作指令，如开机、待机、暂停等，这可以取决于耳机100的当前状态外力作用的持续时间等，如在耳机100开机状态下短按按键部件120指示暂停，长按按键部件120指示待机等。

如图7所示，按键部件120包括按键帽121、弹片122、杆部123、限位部124。按键帽121提供了供外部施力的按压区域，弹片122与按键帽121相配合地被设置在耳机100内；弹片122一端固定在耳机100内，另一端与杆部123连接。当按压按键帽121时，按键帽121向耳机100内部方向移动，弹片122在按键帽121驱动下向耳机100内部弯曲，并通过杆部122作用于加速度计110，杆部122对加速度计110的施力点位于加速度计的对称中心位置，当外力脱离按键帽121时，依靠弹片122回复至初始位置。

如前所述，加速度计和陀螺仪形变需要控制在一定范围内，以将形变对加速度计和陀螺仪的正常功能的影响控制在一个极小的或可接受的范围内。对于耳机100来说，对于加速度计110形变的控制，也即是对由按键部件120所提供的压力的控制。杆部122直接作用于加速度计110，从而杆部122可行进的距离决定了其对于加速度计110的作用力大小。在本实施例中，杆部122向耳机100内移动的极限位置由限位部124所限定，从而也限定了杆部122对加速度计110施加作用力的上限，即可将加速度计110的形变控制在预定的范围内。

图8示出了另一种可选的按键部件130，其中包括按键帽131、132，弹片133、134，杆部135、136，以及限位部137、138。弹片133、134分别与按键帽131、132相配合地被设置在耳机100内，弹片133、134的一端分别固定在耳机100内，另一端分别与杆部135、136连接。按键部件130的原理与按键部件120相同，差异在于提供了两个按键，并且两个按键对于加速度计110的最大作用力不同，限位部137、138分别限定了杆部135、136移动的极限位置，而限位部137、138的高低差异，可以使限位部137、138向加速度计110提供不同大小的作用力，从而可以作为不同的控制信号加以利用。

图9示出了耳塞式耳机200，在耳机200内装置有加速度计110，以及与加速度计110相配合的调节部件140。

如图10所示，调节部件140包括旋钮141、弹片142、杆部143，旋钮141被设置在耳机200的端部，并配置为可往复旋转，弹片142与旋钮141相配合地设置在耳机200内，杆部143与弹片142固定连接。旋钮141的内壁与弹片142贴合，旋钮141的内壁沿其周向逐渐增厚，从而当旋转旋钮141时，会随着旋钮141内壁的厚度改变弹片142的位置(远离或靠近加速度计110)，从而调节杆部122施加于加速度计110的作用力，杆部122对加速度计110的施力点位于加速度计的对称中心位置。

对于上述加速度计110在耳机100、200中的应用，也可将加速度计110替换为陀螺仪，通过陀螺仪感应外力作用，也同样可以获得相同的功能。

图11示出了耳塞式耳机300，在耳机300内装置有陀螺仪310，陀螺仪310位于耳机300入耳区域内，在一些现有产品中，该位置会装置压力传感器，其可用于判断耳机是否佩戴入耳，由于陀螺仪310也用于检测外力作用，从而可以通过将陀螺仪装置在上述位置取代压力传感器，来判断耳机是否佩戴入耳。

以上所述的将加速度计和陀螺仪应用于耳塞式耳机的实施例，旨在于与说明加速度计和陀螺仪除自身加速度和角速度检测功能外，也同时可以于相应电子产品中作为压力传感装置使用，使用的方式并不限于与以上所述，现有的触动开关、感应机制均可用于实现加速度计和陀螺仪的在压力传感方面的应用。

以上对于加速度计和陀螺仪作为压力传感装置的应用以耳塞式耳机为例，但诸多安装有加速度计或/和陀螺仪的电子装置，如头戴式耳机、空中鼠标、AR及VR设备等，均可利用加速度计和陀螺仪的压力传感功能进行相应的功能设置，如作为控制指令的输入、受压状态下的指示等等。尤其是对于需要同时装置惯性传感器和压力传感器的电子产品，将加速度计或/和陀螺仪替代压力传感器，从而可以有效地减低产品成本，减小产品体积。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (21)

1.一种加速度计的应用方法，其特征在于，基于所述加速度计在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用；所述加速度计包括检测电容，所述检测信号为由所述检测电容所限定的电容测量值，通过所述电容测量值反映加速度和外力作用；所述检测电容包括第一检测电容和第二检测电容，所述第一检测电容和所述第二检测电容分别限定了第一电容测量值和第二电容测量值，所述第一电容测量值和所述第二电容测量值的变化方向相反，通过所述第一电容测量值和所述第二电容的测量值的差值反映加速度，当所述加速度计发生应变时，通过所述第一电容测量值和/或所述第二电容测量值的相应变化反映外力作用；将所述第一电容测量值和所述第二电容测量值经运算转换为检测项，并且设置检测参照限，当所述检测项超出所述检测参照限或超出基于所述检测参照限所设定的阈值，则判断为检测到外力作用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述检测项超出所述检测参照限的程度来反映外力作用的程度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一电容测量值和所述第二电容测量值之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一电容测量值的倒数和所述第二电容测量值的倒数之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一电容测量值的平方和所述第二电容测量值的平方之和作为所述检测项，并且据此设置所述检测参照限。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述检测项修正所述加速度计测得的加速度值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速度计为多轴加速度计，其中至少一轴的检测信号被用于反映外力作用。

8.一种加速度计，其特征在于，采用如权利要求1-7任一所述的方法感应外力作用。

9.一种陀螺仪的应用方法，其特征在于，基于所述陀螺仪在外力作用下产生的应变对其检测信号的影响，将所述检测信号也用于反映外力作用；所述陀螺仪包括检测电容，所述检测信号由所述检测电容所限定，从所述检测信号解调出角速度检测信号和正交误差信号分别用于反映角速度和外力作用；设置正交误差参照限，根据所述正交误差信号和所述正交误差参照限的对比来确定所述陀螺仪是否受到外力作用；当所述正交误差信号偏离所述正交误差参照限或偏离基于所述正交误差参照限所设定的阈值，则判断为检测到外力作用。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述正交误差信号偏离所述正交误差参照限的程度来反映外力作用的程度。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述正交误差信号的变化修正所述陀螺仪测得的角速度值。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述陀螺仪为多轴陀螺仪，其中至少一轴的检测信号被用于反映外力作用。

13.一种陀螺仪，其特征在于，采用如权利要求9-12任一所述的方法感应外力作用。

14.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求8所述的加速度计或/和如权利要求13所述的陀螺仪。

15.一种电子设备，其特征在于，包括加速度计或/和陀螺仪，将所述加速度计和所述陀螺仪中的至少一个用于感应外力作用；所述加速度计采用如权利要求1-7任一所述的方法感应外力作用；所述陀螺仪采用如权利要求9-12任一所述的方法感应外力作用。

16.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括驱动部件，相应的驱动部件被设置为直接或间接作用于所述加速度计或/和所述陀螺仪，从而可通过对所述驱动部件施加作用力，以使所述加速度计或/和所述陀螺仪产生应变。

17.如权利要求16所述的电子设备，其特征在于，所述驱动部件包括限位部，用于限定所述驱动部件对所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力的上限。

18.如权利要求16所述的电子设备，其特征在于，所述驱动部件包括若干档位，所述若干档位提供给所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力的上限不全相同。

19.如权利要求16所述的电子设备，其特征在于，所述驱动部件包括调节部，通过所述调节部调整所述驱动部件对所述加速度计或/和所述陀螺仪的作用力。

20.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述加速度计和所述陀螺仪被分别装置在所述电子设备的不同位置，以感应相应位置处的外力作用。

21.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，通过所述加速度计或/和所述陀螺仪感应外力作用，以实现对所述电子设备的操控或/和状态确定。

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