[0001] 本
发明涉及一种具有传感器的移动设备，该传感器容纳在壳体中。
[0002] 目前，诸如智能手机、
平板电脑、
笔记本电脑等的移动设备(移动通信设备)包括不同应用所需的传感器单元，如微
机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)。这样的
实施例为检测移动设备的
位置和检测用户执行的移动。已经建议使用移动设备中已经可用的传感器、尤其是
加速度传感器来进行
地震监测。
[0003] 例如，WO 2017/083556A1提出了一种用于检测地震的预警系统，该系统中使用了
移动电话。为此，通过集成在移动电话中的加速度传感器来检测加速度数据。这些加速度数据与经验值进行比较，以便随后确定检测到的加速度是否是地震事件。如果确定存在这样的地震事件，则建立到
服务器的通信链路(communication link)。服务器可以与多个这样的移动电话通信，并进行真实性检查(plausibility check)，以评估地震是否实际发生。如果是这样的话，地震警报会被发布到地震事件附近的移动电话上，使得接收者可以寻求安全。
[0004] 在美国2015/0195693A1中描述了一种用于检测地震事件的类似的预警系统。
[0005] 这些已知的系统和方法是基于用移动电话中可用的传统传感器检测地震事件。为了确保地震发生前足够的预警时间，有必要尽早检测到引起地面中震动和
地震波的即将发生的地震。然而，安装在移动设备中的传统传感器不是为此目的而提供的。特别是，不可能足够早地检测到微弱的地震活动。但是为了足够的预警时间，就需要早期检测。因此，为了允许更好的保护作用和足够的预警时间，有必要能够及时检测即使是微弱的地震活动。
[0006] 因此，本发明的根本的目的是提供一种能够检测微弱地震活动的移动电话。
[0007] 为了达到这个目的，根据本发明提供了一种前述类型的移动设备，使得传感器被体现为应变和/或
弯曲传感器，并且与地震
质量(seismic mass)一起形成用于检测结构-传播(structure-borne)的
声波和/或加速度的加速度传感器，其中移动设备质量的至少一部分形成地震质量。
[0008] 本发明是基于在移动设备的壳体中使用应变和/或弯曲传感器的特殊布置，可以显著提高对加速度、特别是对地震震动的灵敏度的认知。这种效果是通过将应变和/或弯曲传感器与地震质量配合来实现的，该地震质量由加速度的作用而被激发而振动。这些振动可以通过应变和/或弯曲传感器来检测。作用在地震质量上的加速度可以通过应变和/或弯曲传感器被大幅度地放大，使得即使在即将发生的地震的早期阶段出现的最小加速度也可以被检测到。因此，地震振动和结构-传播的声波可以通过本发明的移动设备而提早检测，使得与传统系统相比，在地震事件发生之前可以获得相当长的警报期。由于延长了警报期，位于地震威胁地区的人们可以及时寻求安全的可能性增加了。
[0009] 应变和/或弯曲传感器优选附接至地震质量的弹性支承部分。在其上或其中设置有应变和/或弯曲传感器的移动设备的一部分可以被弹性地、例如像柔性
弹簧般地支承，其中移动设备的大部分质量充当地震质量。
[0010] 在本发明的移动设备中，优选的是，应变和/或弯曲传感器是
压电传感器。这种传感器的特点是高
精度、压缩的质量和制造成本低。因此，这种压电传感器相对容易集成到移动设备中。例如，可以使用
申请人在DE 10 2012 222 239 A1中提出的应变和/或弯曲传感器。DE 10 2012 222 239 A1的全部内容通过引用包含在本申请中。
[0011] 在本发明的移动设备中，特别优选的是，应变和/或弯曲传感器至少间接地体现为用于测量小于1mg、优选小于100μg的最小加速度。应变和/或弯曲传感器供应应变和/或弯曲测量值，从该测量值可以导出并计算加速度。相比之下，传统移动设备的加速度传感器体现为用于检测更大的加速度，通常在10mg和100mg之间。因此，在本发明的移动设备中使用的应变和/或弯曲传感器的灵敏度比集成在移动设备中的传统加速度传感器的灵敏度高一个或多个数量级。
[0012] 当在本发明的移动设备中设置有加速度传感器时，特别有利的是，加速度传感器布置在移动设备的组件处或移动设备的组件上，该组件体现为板或杆。由于这种布置，体现为板或杆的组件充当地震质量，该地震质量可由加速度引起振动。板可以支承在多个点(支承点)上或直线上。杆可以支承在一侧或两侧上。
[0013] 根据本发明的移动设备的一种改进，其可以设置为壳体具有用于放置在
基板上的两个、三个、四个或四个以上的支承点。如果本发明的移动设备放置在
基座上，则它可以登记特别是以结构-传播的声音形式的最小的振动，以及加速度，特别是最小的地震运动。在解耦的
基础(decoupled foundation)或解耦的基准(decoupled base)上，地震波(seismic waves)(地震波(earthquake waves))可以与源自他来源的振动分离开来进行检测。
[0014] 关于支承点，其可以设置为一个支承点布置在壳体的
角落区域或壳体的边缘区域。多个支承点优选地布置成分布在壳体的表面面积上、特别是下侧。
[0015] 本发明的移动设备的支承点可以以点、直线(line)或曲线(curve)的形状来体现，或者可以体现为平面。支承点优选从壳体的下侧突出。通过提供多个支承点，在本发明的移动设备和基板之间建立了限定的
接触，允许了结构-传播的声波的精确检测。
[0016] 对于本发明的移动设备，特别优选的是，应变和/或弯曲传感器至少布置在移动设备的中心附近。这种布置意味着实际上移动设备的整个质量充当地震质量。
[0017] 本发明的移动设备可以具有控制设备，该控制设备体现为用于评估由应变和/或弯曲传感器检测的振动，并且如果确定了事件，则用于向外部设备发送
信号。该控制设备尤其体现为通过评估振动来确定是否存在地震事件。
[0018] 本发明的移动设备尤其可以是智能电话、平板电脑或笔记本电脑。
[0019] 根据本发明的一个变型，移动设备可以体现为用于检测地震的预警系统或者体现为这种预警系统的组件。这样的预警系统可以包括多个这样的移动设备，该移动设备可以与中央服务器建立通信链路。
[0020] 本发明的移动设备的一个替代的实施方式提供了该移动设备体现为
脉搏计。如果用户将移动设备保持或固定在他的手臂或颈部上，可以检测到他的脉搏、即他的心跳。
[0021] 本发明的移动设备的另一个替代的实施方式提供了该移动设备体现为监视设备，该监视设备能够检测空间中的人的跌倒。这种跌倒产生可由移动设备检测到的结构-传播声音。以这种方式，移动设备可以用于例如监视空间或监视老年人。如果移动设备已经确定有人跌倒，则可以自动触发警报或者呼叫帮助。
[0022] 令人惊讶的是，本发明的移动设备也可以用作空气传播(airborne)的声音的定向麦克
风。接收到的声学信号的声源的方向可以通过移动设备来确定。例如，可以借此提高嘈杂环境中的电话会话的质量。
[0023] 下面将参考
附图使用示例性实施方式来解释本发明。附图为如下所示的示意图:
[0024] 图1是本发明的移动设备的立体图；
[0025] 图2是图1中的移动设备的侧视图；
[0026] 图3是本发明的移动设备的另一示例性实施方式的侧视图；
[0027] 图4是本发明的移动设备的另一示例性实施方式的侧视图；和
[0028] 图5是本发明的移动设备的另一示例性实施方式的侧视图。
[0029] 图1是立体图，并且描绘了具有壳体2的移动设备1，在壳体2中容纳有应变和/或弯曲传感器3。容纳在壳体2内部的应变和/或弯曲传感器3在图1中用虚线示出。图1描绘了倒置位置的移动设备1，即，下侧4可见地位于顶部。以圆柱形体现的共四个支承点5设置在角落中，并从壳体2的下侧4突出。
[0030] 应变和/或弯曲传感器3体现为压电传感器，并且能够检测延伸率(elongations)和/或加速度。从这些检测到的测量值出发，可以计算地导出并确定小于100μg的加速度。该示例性实施方式中的移动设备1体现为用于检测地震的预警系统的智能电话和组件。
[0031] 如果移动设备1被放置成其支承点5在基座上，则应变和/或弯曲传感器3可以被地震波激发而振动。移动设备1的质量充当地震质量，使得外部加速度、特别是地震波被放大，且可以由应变和/或弯曲传感器3以高精度检测。移动设备1还包括图1中示意性描绘的控制设备6，该控制设备6链接到应变和/或弯曲传感器3，且该控制设备6评估由应变和/或弯曲传感器3检测到的加速度数据。利用评估，可以确定检测到的振动和/或加速度是由地震事件引起的还是其他来源引起的。地震事件的特点在于典型的低频加速度，从而利用评估和分类可以确定加速度的来源是否为地震。
[0032] 如果控制设备6已经确定地震事件，则控制设备6向另一个设备、例如向中央服务器发送警报信号。该警报信号通过传统的移动通信链路发送。中央服务器评估多个这样的讯息，其中可以同时进行警报信号的真实性检查。真实性检查可以防止错误警报。如果各个移动设备也通知服务器它们的位置，则也可以确定关于地震事件的附加信息，例如地震事件发生的
震中、传播方向、传播速度等。
[0033] 图2是图1的侧视图。在图2中，可以看到应变和/或弯曲传感器3布置在移动设备1的内部。在该示例性实施方式中，应变和/或弯曲传感器3布置成与下侧4和相对的顶侧12间隔开。
[0034] 图3描述了移动设备7的第二示例性实施方式。移动设备7以剖面图的形式描述。具有
电子组件(未示出)的板8设置在壳体2的内部。应变和/或弯曲传感器3布置在板8上。板8在加速度的作用下至少略微弹性
变形。在图3中可以看出，板8支承在移动设备7的左侧和右侧，并且因此可以至少最小限度地垂直移动。因此，应变和/或弯曲传感器3以可弯曲或可延伸的方式支承，并登记最轻微的震动，因为它们通常会在地震事件期间发生。
[0035] 图4是与图3类似的视图，并且描述了移动设备9的另一示例性实施方式。应变和/或弯曲传感器3设置在体现为悬臂杆10的基座上的壳体中。支承应变和/或弯曲传感器3的悬臂杆10附接至图4中的右侧。悬臂杆10的左端可由震动、加速度或地震波引起振动，振动由应变和/或弯曲传感器3检测。移动设备9的质量充当地震质量，并放大作用在移动设备9上的加速度。
[0036] 图5以剖面图的形式描述了移动设备11的另一示例性实施方式。在该示例性实施方式中，应变和/或弯曲传感器3布置在壳体2的内部，位于壳体2的顶侧12。如果加速度出现，则引起板状的顶侧12振动，应变和/或弯曲传感器3能够检测振动。未详细示出的、移动设备11内部的附加组件13的质量充当地震质量，使得作用在应变和/或弯曲传感器3上的运动被放大。
[0037] 移动设备1、7、9、11也可以尤其地用作
脉搏计(pulsimeter)。为此，用户将移动设备保持或固定在容易检测到脉搏的身体部位上。例如，手臂或颈部适合于此。由心跳引起的脉搏引起结构-传播的声音，该结构-传播的声音可由移动设备的应变和/或弯曲传感器3检测和测量。测量值可以显示在移动设备的显示表面上，并使用相应的
软件应用程序(application,app)来存储。
[0038] 描述的移动设备1、7、9、11也适用于监视空间。移动设备可以用于监视空间，且如果房间中的人跌倒，可以触发警报。跌倒的人产生结构-传播的声音，该结构-传播的声音通过地板和其他物体传输到设置在空间中的移动设备。由跌倒引起的结构-传播的声波为特性的，且控制设备6可以将这些结构-传播的声波与其他来源区分开来，例如与地震加速度区分开来。如果检测到有人跌倒，则移动设备可以启动警报。
[0039] 作为另一种选择，移动设备1、7、9、11也可以用作用于空气传播的声音的定向麦克风。当移动设备通过声源时，具有强烈的方向相关性特性。令人惊讶的是，应变和/或弯曲传感器3不仅能够检测直接加速度和/或结构-传播的声音，它还能够检测间接空气传播的声音。以这种方式，可以提高例如嘈杂环境中的电话通话的质量。
[0040] 参照表
[0041] 1 移动设备
[0042] 2 壳体
[0043] 3 应变和/或弯曲传感器
[0044] 4 底侧
[0045] 5 支承点
[0046] 6 控制设备
[0047] 7 移动设备
[0048] 8 板
[0049] 9 移动设备
[0050] 10 悬臂杆
[0051] 11 移动设备
[0052] 12 顶侧
[0053] 13 组件
