敲击检测装置和具有敲击检测装置的家用电器的制作方法

本实用新型涉及一种敲击检测装置和一种具有敲击检测装置的家用电器。

背景技术：

目前家用电器通常通过门把手开门。随着社会发展，人们对于家用电器的美观性、易用性提出了更高的要求，同时，家用电器、如冰箱、洗衣机等的门把手是用户高频接触的部位，容易藏污纳垢导致卫生状况不好。此外，用户有可能在不知道门不能打开的情况下，用力拉门导致门结构损坏。同时，在没有门把手的情况下更容易实现一体化的外观设计，从而更加美观。

通过敲击来通知开房门是人们日常使用的动作。于是可设想的是，利用敲击的方式打开家用电器的门。已知将压电传感器贴靠在被测物表面上来检测被测物表面振动信号的方法，然而在敲击家用电器面板时，通常由于面板厚度和材质的影响，所引起的压电片的形变较小，由此产生的电信号较弱，导致敲击检测灵敏度低。

中国实用新型专利cn203259247u公开了一种微振动检测器，所述微振动检测器包括前置传感器和固定杆，所述前置传感器是通过在压电片上焊接一个带弹簧的小钢球来提高检测灵敏度。然而，在生产转运和运输过程中，弹簧容易拉扯损坏，不利于生产管控和运输。该方案的灵敏度受弹簧、钢球以及焊接的影响、可靠性较低并且振动特性不稳定。

中国发明申请cn103674351a公开了一种外力检测装置，用于检测作用于压电板的外力，所述外力检测装置包括容器、支撑部、一个激振电极、另一个激振电极、振荡电路、可动电极、固定电极、频率信息检测单元和导体。当对压电板施加外力而引起压电板的挠曲或压电板挠曲程度的变化时，压电板侧的可动电极与对向于可动电极的固定电极之间的距离变化，这造成其间的电容变化。将电容变化和压电板的挠曲程度或者压电板的轻微的变形作为压电板的振荡频率的变化采集，由此检测作用于压电板的外力。但是，该方案的激振电路与检测系统相对复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种灵敏度高、结构简单、易于制造的敲击检测装装置以及一种具有这样的敲击检测装置的家用电器。

根据本实用新型的第一方面，给出一种敲击检测装置，所述敲击检测装置具有：压电传感器；半封闭式的壳体，所述壳体在其敞开的一侧利用压电传感器封闭，从而所述壳体与压电传感器共同构成一个腔体结构，其中，在所述壳体上设有一个或多个拾音孔；信号处理单元，所述信号处理单元通过信号引出线与压电传感器电连接。

在本实用新型中，与现有技术中的压电传感器与待检测表面直接接触来检测施加到其上的应力所不同地，本实用新型检测由敲击引起的在腔体结构中的空气振动，该空气振动引起压电传感器信号。按照本实用新型的压电传感器不与待检测表面直接接触，因而不受待检测材料自身的特性(例如厚度、材质)的影响，也不受其湿度、按压压力大小等影响，因此所述敲击检测装置能够较为广泛适用于各种材料的待检测表面。

根据本实用新型，所述半封闭式的壳体在其敞开的一侧利用压电传感器封闭，从而所述壳体与压电传感器共同构成一个腔体结构。按照本实用新型，半封闭式表示所述壳体在一侧敞开。而压电传感器恰好构造为用于封闭该敞开的一侧。由此所述壳体与压电传感器共同构成一个腔体结构。根据本实用新型，在所述壳体上设有一个或多个拾音孔。这意味着，除压电传感器外的壳体表面上具有拾音孔。所述拾音孔在使用时与待检测表面直接或间接地接触，用于采集对待检测表面的敲击。所述拾音孔理解为设置在所述壳体上的、用于传导声音的开口。所述拾音孔可以位于与压电传感器相对的和/或相邻的壳体表面上或者与压电传感器间隔开的其他位置关系。在利用按照本实用新型的敲击检测装置进行检测时，敲击产生的声波通过拾音孔传入腔体结构中，引起腔体结构内的空气振动，从而能够利用压电传感器来检测所述空气振动。在此，带有拾音孔的腔体结构可以相当于亥姆霍兹共振腔。为了优化检测效果，可以通过改变所述拾音孔的形状与尺寸和/或腔体结构的容积来调整所述腔体结构的固有频率，使得由敲击引起的空气振动在所述腔体结构中发生共振，由此施加压电传感器表面上的振幅急剧增大，从而增大压电传感器所产生的压电信号幅值。这使得即使是微弱的振动也可以被检测到，由此压电传感器的检验灵敏度得以提高。而且可以说，本实用新型通过敲击检测装置的独特的结构设计来放大压电传感器的压电信号，由此还可以省去信号处理单元中模拟和/或数字放大电路，从而进一步降低交际检测装置的复杂性并且降低制造成本。

在本实用新型的范围中，所述信号处理单元不仅可以实施为模拟电路、例如比较器电路、运算电路等，而且可以实施为数字电路、例如集成电路、片上系统、可编程的逻辑元件或者带有微处理器的现场可编程门阵列。所述信号处理单元通过信号引出线与压电传感器电连接，以便在信号处理单元内分析处理压电传感器的电信号并且优选地识别判断是否存在敲击，基于所述识别判断的结果可以实现相应的响应、例如完成相应的操作、如打开家用电器的门。

根据本实用新型的敲击检测装置，借助压电传感器检测由敲击造成的在腔体结构中的空气振动，由此可以放弃如现有技术中利用压电传感器检测待检测表面的形变。通过本实用新型的设计，能高灵敏度地实现敲击检测。由于高的灵敏性可使用不同材料类型的待检测表面。而且，在改善灵敏度的同时仍保持敲击检测装置的整体结构简单并且易于制造。

特别是，这样的敲击检测装置可以模块化地设计，按照简单且低成本的方式批量生产，并且作为模块整体地安装到家用电器中，从而具有很高的一致性、稳定性和可靠性。在此，多个由敲击检测装置所构成的模块还可以相互组合。例如，将多个敲击检测装置排成一列，从而构成为可分别检测在多个不同位置上敲击的组合件。

此外，通过对信号处理单元的电路设计还可以实现对不同强度的敲击的识别，进一步提高识别效果和用户体验。可选地，所述敲击检测装置还可以识别以下对其所靠置的家用电器面板的敲击中的至少一种：单触点敲击、多触点敲击、单次敲击、多次敲击、特定节拍敲击。

优选地，所述壳体利用压电传感器的封闭例如可以通过粘接、压接、卡接、焊接等方式实现，从而两者实现气密性地贴靠、即不存在与外界环境相通的气隙。

根据本实用新型的一种实施方式，所述压电传感器例如可以由压电陶瓷片、压电薄膜等片状或膜状的压电材料制成。在此，所述压电传感器可构成为正方形、长方形、平行四边形、圆形、椭圆形、三角形或不规则形状。此外，所述压电传感器与所述壳体敞开的一侧的截面具有相对应的形状和尺寸，以用于共同构成腔体结构。

根据本实用新型的一种实施方式，所述壳体构成为圆柱体、椭圆柱体、棱柱体、圆锥体、截圆锥体、棱锥体、截棱锥体、正方体、长方体或不规则立体结构。所述壳体的形状结构设计为，使得所述壳体的至少一个平面能够贴靠到待检测的表面的背侧上。在此，壳体的造型可以适配于具有待检测的表面的家用电器内部布局。

根据本实用新型的一种实施方式，所述拾音孔构成为正方形、长方形、平行四边形、圆形、椭圆形、三角形或不规则形状。此外，还可以不同地选择所述拾音孔的尺寸大小，通过这种灵活的构造方式可以适配具体的敲击检测需求。

优选地，当在壳体上存在多个拾音孔时，所述多个拾音孔设置在壳体的相同表面或不同表面上，以便实现在不同敲击位置处的检测。

根据本实用新型的一种实施方式，所述敲击检测装置还具有前隔层，所述前隔层位于壳体的具有拾音孔的面上并且具有与所述拾音孔相对应的隔层开口。在此，相对应的隔层开口意味着所述前隔层的开口与拾音孔的尺寸和形状大致相同且位置上相互重叠，使得声波无衰减地穿过拾音孔传入腔体结构内。所述前隔层一方面可以以物理方式来隔绝外界环境的噪声以及待检测表面本身的振动对传感器的干扰，从而能够避免误识别，提高识别准确度。需要强调的是，“外界环境”在本申请的范围中应理解为整个敲击检测装置所处的大气环境、即所处的声场。另一方面，前隔层能够降低超过规定范围的敲击对敲击检测装置造成的物理伤害。

优选地，所述前隔层由泡棉或双面胶构成。所述壳体与待敲击检测的表面通常以刚性材料构成，在直接接触的连接方式中，可能会由于刚体间的空隙引起外界环境的噪音被拾音孔捕获，和/或所要检测的敲击信号通过间隙而损失或衰减，而且由于所述空隙还会引发碰撞，这也会带来干扰噪音，因此优选在具有拾音孔的面与待检测表面之间起到减少漏音并且隔振的作用，以用于保障检测的灵敏度和准确率。特别是由双面胶构成的前隔层可以在隔音隔振的同时将壳体与待检测的表面粘接在一起，从而可以省去在敲击检测装置与待检测表面之间的其他连接措施。

根据本实用新型的一种实施方式，所述壳体和/或所述前隔层具有使拾音孔与大气连通的导气槽。在对于待检测表面进行敲击检测时，敲击检测装置靠置于其背侧，所述待检测表面与敲击检测装置因此构成了一个近似密闭的腔体结构。然而，例如可能由于外界环境的温度变化或家用电器内部运行升温可能导致所述密闭的腔体结构内空气的热膨胀，从而改变在压电传感器的表面上的应力，而这会导致灵敏度降低。为了防止因所述应力带来的检测误差，可以在敲击传感器的壳体和/或前隔层上设置导气槽，所述导气槽设计为，使得拾音孔与大气相连通，从而避免因腔体结构内部气压变化带来的检测误差。在此优选在前隔层中设置所述导气槽，此外还可以在腔体结构上设置导气槽。

此外，根据本实用新型的一种实施方式，所述敲击检测装置还具有后隔层，所述后隔层设置在压电传感器的背向腔体结构的一侧上。在此，后隔层在背侧(即非用于检测空气振动的一层)覆盖压电传感器，并且优选与壳体连接。所述后隔层可以是所述壳体的延伸或所述信号处理单元的装配体，也可以是单独的部件。一方面，利用所述后隔层能够隔绝压电传感器背侧的噪声干扰，提高检测的准确性。另一方面，所述后隔层可以作为敲击检测装置的后盖，避免外界环境中灰尘的污染，起到防护的作用。优选地，所述后隔层由灌封胶、三防漆或泡棉构成。

根据本实用新型的一种实施方式，所述信号处理单元位于压电传感器与后隔层之间或与壳体分离地位于后隔层之外。不言而喻地，在未设置后隔层的情况下，所述信号处理单元与壳体相连接地设置在背向腔体结构的一侧或与壳体分离地位于壳体之外。

本实用新型的另一方面还涉及一种包括上面所述的敲击检测装置的家用电器，所述敲击检测装置用于检测对家用电器面板的敲击，所述敲击检测装置以其壳体的带有拾音孔的面靠置于所述家用电器面板的背侧。其中，将家用电器与用户交互的区域定义为家用电器面板的正侧，而在使用中背离用户的一侧定义为家用电器面板的背侧。

根据本实用新型的一种实施方式，所述敲击检测装置与所述家用电器面板的背侧通过夹紧、卡扣连接、螺纹连接、粘接、铆接、焊接的方式相连接。优选地，面板紧贴于敲击检测装置中带有拾音孔的面，以实现敲击检测装置良好的密封性，这一方面能够减少敲击的声音在传入到敲击检测装置的过程中的衰减，另一方面能够由此达到防潮、防水、防尘、防油和防漏电等的效果。

根据本实用新型的一种实施方式，所述敲击检测装置识别以下对家用电器面板的敲击中的至少一种：单触点敲击、多触点敲击、单次敲击、多次敲击、特定节拍敲击。

需要指出的是，用于实施敲击的触碰体也是类型广泛的，例如所述触碰体可以涉及多种不同类型物体，例如可以是人体、如手指(包括带有手套的手指)；非导电物体、如塑料物体或木制品；或导电物体、如金属棒等。其中，所述单触点敲击代表触碰体(手或其它物体)在面板上的一个点处敲击检测装置带有拾音孔的面。所述多触点敲击代表触碰体在面板上的多个点处敲击检测装置带有拾音孔的面。所述单次敲击代表触碰体在一定的时间段内仅敲击检测装置带有拾音孔的面一次，所述多次敲击代表触碰体在一定的时间段内多于一次地敲击检测装置带有拾音孔的面。所述特定节拍的敲击代表触碰体在一定时间段内以特定的间隔时间多次敲击检测装置带有拾音孔的面、例如在连续的三次敲击之间首先间隔一短的间隔时间而后间隔一长的间隔时间。上述各敲击方式可以单独地和/或相互组合地实施，以用于实现不同的响应。生产商或用户可以根据不同地敲击方式定义所对应的响应、例如单次单触点敲击可以实现打开家用电器的门，双次单触点敲击可以实现家用电器的门重新关闭。由此，家用电器不再需要门把手，从而提高了家用电器的美观性和易用性。

根据本实用新型的一种实施方式，所述家用电器为油烟机、冰箱、烤箱、食物料理机、洗衣机、智能水龙头或智能马桶等。

附图说明

在此所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定，图中：

图1示出按照本实用新型的敲击检测装置的第一实施方式的截面图；

图2示出按照本实用新型的敲击检测装置的第二实施方式的截面图；

图3示出按照本实用新型的敲击检测装置的第三实施方式的截面图；

图4示出按照本实用新型的敲击检测装置的第四实施方式的截面图；

图5示出按照本实用新型的敲击检测装置的第五实施方式的截面图；

图6示出按照本实用新型的敲击检测装置的第六实施方式的截面图；

图7示出按照本实用新型的敲击检测装置的第七实施方式的截面图；

图8示出按照本实用新型的敲击检测装置的第八实施方式的截面图；

图9示出用于敲击检测装置的前隔层的俯视图；

图10示出敲击检测装置的壳体的俯视图；

图11示出按照本实用新型的敲击检测装置的第九实施方式的截面图；

图12示出按照本实用新型的敲击检测装置的第十实施方式的截面图；

图13以截面图示出将一种敲击检测装置装配到家用电器面板上的应用情况。

具体实施方式

作为引言首先要说明的是：在不同描述的各实施方式中，为相同的部件配置了相同的附图标记或者相同的部件名称，其中，在说明书全文中所包含的公开内容都可以按照意义转用到配有相同附图标记或者相同部件名称的相同的部件上。

图1示出按照本实用新型的敲击检测装置的第一实施方式的截面图。所述敲击检测装置包括：压电传感器1；半封闭式的壳体2，所述壳体2在其敞开的一侧利用压电传感器1封闭，从而所述壳体2与压电传感器1共同构成一个腔体结构，其中，在所述壳体2上设有一个拾音孔21；信号处理单元3，所述信号处理单元3通过信号引出线11与压电传感器1电连接。从图1可见，压电传感器1与壳体2敞开的一侧具有相对应的截面形状。

在此，所述壳体2利用压电传感器1的封闭例如可以通过粘接、压接、卡接、焊接等方式实现，从而实现两者气密性地贴靠、即不存在与外界环境相通的气隙。所述压电传感器1可以由片状或膜状的压电材料制成。敲击引起的声波通过所述拾音孔21传入腔体结构中，使得腔体结构内的空气振动，而利用压电传感器1能够检测所述空气振动，由此实现对于敲击的检测。

在图1中示出的压电传感器1为圆形，然而其也可能具有其他的形状、例如正方形、长方形、平行四边形、椭圆形、三角形或不规则形状。在当前的实施方式中，所述拾音孔21设置在壳体2的与压电传感器1相对置的表面上，并且所述信号处理单元3与壳体2分离且位于壳体2之外。在图1中，信号处理单元3的尺寸和位置仅示意性示出，其也可以设置在任意的位置、如集成到面板的照明电路或家用电器的控制电路中。图1虽然仅示出一个拾音孔21，但也可以设有多个拾音孔21，这些拾音孔21可以设置在壳体2的相同表面或不同表面上。

图2示出了敲击检测装置的第二实施方式的截面图，与图1的区别在于，所述信号处理单元3与壳体2相连接地设置在背向腔体结构的一侧。优选地，所述信号处理单元3与壳体2敞开的一侧具有相对应的截面形状。在此，信号处理单元3附加地封闭了压电传感器1的背侧，从而降低了外界环境的噪音的干扰。此外，信号处理单元3也与壳体2集成为一体，使得敲击检测装置模块化。这点更有利于敲击检测装置在家用电器中的装配。

图3至图5分别示出了按照本实用新型的敲击检测装置的第三至第五实施方式的截面图。图3示出的敲击检测装置中的拾音孔21具有与压电传感器1相同的截面尺寸。在该实施方式中实现了一种尽可能大的拾音孔21。在此，拾音孔21的尺寸和形状均可按照具体检测需求来设计。例如，所述拾音孔21可以构成为正方形、长方形、平行四边形、圆形、椭圆形、三角形或不规则形状。图4示出的敲击检测装置中的拾音孔21位于壳体2的与敲击传感器1相邻的面上。在图5所示的实施方式中，由壳体2与压电传感器1共同构成的腔体结构具有三角形的截面。在此，所述敲击检测装置可以是圆锥体、棱锥体。拾音孔21所在的壳体表面可以是平面或曲面。备选地，所述壳体2还可以构成为圆柱体、椭圆柱体、棱柱体、截圆锥体、截棱锥体、正方体、长方体或不规则立体结构。这里虽然仅示出一个拾音孔21，但也可以想到设有多个拾音孔21，这些拾音孔21可以设置在壳体2的相同表面或不同表面上。

图6示出敲击检测装置的第六实施方式的截面图。与图2中示出的敲击检测装置不同，在图6中附加地示出了前隔层4和后隔层5。所述前隔层4位于壳体2的具有拾音孔21的面上并且具有与所述拾音孔21相对应的隔层开口41。所述前隔层4的开口41与拾音孔21的尺寸与形状大致相同的且位置上相互重叠，使得声波无衰减地穿过拾音孔21传入腔体结构内。前隔层4一方面可以以物理方式来隔绝外界环境的噪声，从而能够避免误识别，提高识别效果。另一方面，前隔层4能够降低超过规定范围的敲击对敲击检测装置造成的物理伤害。

所述前隔层4优选由泡棉或双面胶构成。由泡棉或双面胶构成的前隔层4能够有效地减少漏音并且产生隔振，从而提高敲击检测装置的灵敏度和准确率。特别是由双面胶构成的前隔层4可以在隔音隔振的同时将壳体2与待敲击检测的面板粘接在一起，从而可以省去在敲击检测装置与待检测表面之间的其他连接措施。

所述后隔层5设置在压电传感器1背向腔体结构的一侧上。利用所述后隔层5能够隔绝压电传感器1背侧的噪声干扰，提高压电传感器1的灵敏度。此外，所述后隔层5作为敲击检测装置的后盖能够起到防潮、防水、防尘、防油和防漏电的作用。优选地，所述后隔层由灌封胶、三防漆或泡棉构成。在当前的实施方式中，所述信号处理单元3位于压电传感器2与后隔层5之间，从而在隔音隔振的同时保护信号处理单元3。

图7示出了敲击检测装置的类似于图6的第七实施方式的截面图。不同的是，所述信号处理单元3与壳体2分离地位于后隔层5之外。

图8示出按照本实用新型的敲击检测装置的第八实施方式的截面图。在图8示出的敲击检测装置中，所述后隔层5不再是一个单独的部件，而是贴靠在信号处理单元3的背侧，优选是构成为信号处理单元3的装配体。在当前的实施方式中，未设置前隔层4。但也可能的是仅设有前隔层4而未设置后隔层5或者同时设置前隔层4和后隔层5的情况。

在图9中示出敲击检测装置的前隔层4的俯视图。在所述前隔层4上设有与拾音孔21相对应的隔层开口41，即二者优选地具有相同的尺寸和形状。在图9中所示的隔层开口41具有圆形的形状，然而也可以使用其他的几何形状、如正方形、长方形、平行四边形、椭圆形、三角形或不规则形状。在此，所述前隔层4还具有将拾音孔与大气连通的导气槽42，从而避免因腔体结构内部气压变化带来的检测误差。

图10中示出敲击检测装置的壳体2的俯视图。在所述壳体2上也设有与在隔层开口41上相似的导气槽22，所述导气槽22同样能够避免由于热膨胀导致的腔体结构内的空气膨胀在压电传感器内产生的应力。所述导气槽22也可以构造为导气孔。

图11示出按照本实用新型的敲击检测装置的第九实施方式的截面图。在图11中示出在所述壳体2的表面上设有导气槽22的敲击检测装置的截面图。在此，替代地或附加于前隔层4中的导气槽42，在壳体的具有拾音孔21的表面上设有导气槽22，所述导气槽42用于将拾音孔与大气连通。

图12示出按照本实用新型的敲击检测装置的第十实施方式的截面图。在图12中示出的壳体2上设有三个拾音孔21、21’、21”。这三个拾音孔分别设置在壳体2的与压电传感器1相对置的表面上。在此，图12表示三个拾音孔依次排列在壳体2的一直径上。然而，也可以考虑其他数量的拾音孔或多个拾音孔的其他布置方案。还可以想到将多个桥接检测装置组合成一个组合件。此外可选地，通过所述敲击检测装置还可识别以下敲击类型中的至少一种：单触点敲击、多触点敲击、单次敲击、多次敲击、特定节拍敲击等。

图13以截面图示出将一种敲击检测装置装配到家用电器面板上的应用情况。所述敲击检测装置以其壳体的带有拾音孔21的面靠置于所述家用电器面板6的背侧，用于检测在家用电器面板6上的敲击。在当前的实施方式中，前隔层4与家用电器面板6相接触。敲击检测装置与家用电器面板6可以通过夹紧、卡扣连接、弹簧连接、螺纹连接、粘接、铆接、焊接的方式相连接。所述家用电器可以为油烟机、冰箱、烤箱、食物料理机、洗衣机、智能水龙头或智能马桶。

本实用新型不限于所示的实施例，而是包括或者延及可落入所附权利要求书的有效范围内的所有技术上的等效物。在说明书中所选择的位置说明如例如上、下、左、右等等参照直接的描述以及示出的附图并且在位置变化时按照意义能转用到新的位置上。

在本申请文件中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意组合的方式对于实施例在不同的设计方案方面的实现来说是重要的并且可以被实现。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。