Dizajn i primjena mjerača nivoa zvuka zasnovanog na MEMS-u
Projektovanje i izrada efikasnog merača nivoa zvuka zahteva prevazilaženje gore navedenih nedostataka, a najvažniji faktor je da se obezbedi da frekvencijski odziv bude ravan u odnosu na specificirani teorijski ponderisani odziv (dB-A, dB-C ili dB-Z). Visokofrekventna rezonanca i prigušenje MEMS mikrofona variraju od pojedinca do pojedinca, tako da je važno precizno izmjeriti rezonanciju i optimizirati filter za korekciju kako biste izravnali odziv. Tokom proizvodnje, Convergence Instruments koristi tehnologiju adaptivnog filtera za identifikaciju i optimizaciju filtera korekcije za svaki težinski faktor.
Proces je potpuno automatizovan i traje 30 sekundi po instrumentu. Slike 3, 4 i 5 prikazuju grešku u odnosu na teoretski dB-C odziv za nekorigovani mikrofon i korigovani filtrirani mikrofon. Postoje dvije dostupne metode za korekciju odgovora.
Metoda 1: Kao standardna specifikacija, odziv mora biti ravan od 20Hz do 10kHz. Iznad 10kHz, on mora tačno pratiti središnju tačku između dvije granične linije IEC61672-2002 tipa I. Ovo pruža najbolju marginu za ispunjavanje tog standarda.
Metoda 2: Instrumenti konvergencije takođe mogu smanjiti odziv na 20kHz kao poseban zahtev.
Protiv prašine se bori ePTFE membrana, koja ima izuzetno malu poroznost kako bi spriječila ulazak prašine ili čak tekućine u šupljinu mikrofona. Najbolje ePTFE membrane za MEMS mikrofone imaju slabljenje od oko 1db uz blagu ovisnost o frekvenciji, tako da se ova ovisnost o frekvenciji mora uzeti u obzir prilikom izvođenja korekcija frekvencijskog odziva nakon postavljanja membrane u mikrofon.
Oštećenju MEMS mikrofona usled statičkog ili dinamičkog nadpritiska ne može se suprotstaviti, a ovoj ranjivosti takođe treba obratiti pažnju. MEMS mikrofoni su dizajnirani sa ekvilizacijskim rupama u silikonskoj strukturi, ali na niskim frekvencijama vremenska konstanta ekvilizacije je duga, što znači da brze promjene pritiska mogu oštetiti mikrofon. Tipična situacija koja uzrokuje nadpritisak je uključivanje mikrofona u kalibrator. Granica apsolutnog maksimalnog pritiska od 160dB-SPL znači samo 0,02 atmosfere. Granica apsolutnog maksimalnog pritiska postiže se umetanjem mikrofona u kalibrator, tako da umetanje mikrofona u (i uklanjanje iz) kalibratora mora biti obavljeno što je sporije moguće kako bi se omogućilo da mikrofon izjednači pritisak što je moguće bolje i izbjegne oštećenja. Također imajte na umu da MEMS mikrofoni nisu najbolji izbor za mjerenje zvučnih impulsa visokog pritiska kao što su eksplozije ili pucnji. U takvim primjenama, mora se osigurati da vršni tlak na mjestu mjerenja ne dostigne apsolutni maksimalni nivo pritiska.
u zakljucku
Budući da su MEMS mikrofoni dizajnirani i proizvedeni za potrošačko tržište, oni su u stanju da prihvate visokokvalitetne signale po niskoj cijeni. MEMS proizvodna tehnologija osigurava da su parametri svakog mikrofona vrlo konzistentni i da su vrlo stabilni tokom vremena i temperature. Visokofrekventna rezonanca MEMS mikrofona mora biti precizno poništena da bi se dobila dovoljno precizna spektralna osjetljivost da ispuni zahtjeve mjerača nivoa zvuka tipa I, koji zahtijeva napredne tehnike obrade signala. Međutim, s obzirom na ogromnu računarsku snagu današnjih procesora, to ne povećava značajno cijenu instrumenta.
