Dizajn i primjena mjerača razine zvuka temeljenog na MEMS-u
Projektiranje i izgradnja učinkovitog mjerača razine zvuka zahtijeva prevladavanje gore navedenih nedostataka, pri čemu je najvažniji čimbenik osiguravanje ravnomjernosti frekvencijskog odziva u odnosu na specificirani teorijski ponderirani odziv (dB-A, dB-C ili dB-Z). Visokofrekventna rezonancija i prigušenje MEMS mikrofona razlikuju se od pojedinca do pojedinca, stoga je važno točno izmjeriti rezonanciju i optimizirati filtar za korekciju kako bi se ujednačio odziv. Tijekom proizvodnje, Convergence Instruments koristi adaptivnu filtarsku tehnologiju za identifikaciju i optimizaciju korekcijskih filtara za svaki faktor težine.
Proces je potpuno automatiziran i traje 30 sekundi po instrumentu. Slike 3, 4 i 5 prikazuju pogrešku u odnosu na teorijski dB-C odziv za nekorigirani mikrofon i ispravljeni filtrirani mikrofon. Postoje dvije dostupne metode za ispravljanje odgovora.
Metoda 1: Kao standardna specifikacija, odgovor mora biti ravnomjeran od 20Hz do 10kHz. Iznad 10 kHz, mora slijediti točno središnju točku između dviju graničnih linija IEC61672-2002 tipa I. To daje najbolju marginu za ispunjavanje tog standarda.
Metoda 2: Instrumenti konvergencije također mogu izravnati odziv na 20kHz kao poseban zahtjev.
Protiv prašine se bori ePTFE membrana, koja ima iznimno malu poroznost kako bi spriječila ulazak prašine ili čak tekućine u šupljinu mikrofona. Najbolje ePTFE membrane za MEMS mikrofone imaju prigušenje od oko 1 db s blagom ovisnošću o frekvenciji, pa se ova ovisnost o frekvenciji mora uzeti u obzir prilikom izvođenja korekcija frekvencijskog odziva nakon postavljanja membrane u mikrofon.
Oštećenje MEMS mikrofona uslijed statičkog ili dinamičkog nadpritiska ne može se spriječiti, a ovoj ranjivosti također treba posvetiti pozornost. MEMS mikrofoni dizajnirani su s rupama za izjednačavanje u silicijskoj strukturi, ali na niskim frekvencijama vremenska konstanta izjednačavanja je duga, što znači da brze promjene tlaka mogu oštetiti mikrofon. Tipična situacija koja uzrokuje prekomjerni tlak je priključivanje mikrofona na kalibrator. Apsolutno maksimalno ograničenje tlaka od 160dB-SPL znači samo 0,02 atmosfere. Apsolutna maksimalna granica tlaka postiže se umetanjem mikrofona u kalibrator, tako da umetanje mikrofona u (i uklanjanje iz) kalibratora mora biti učinjeno što je sporije moguće kako bi se omogućilo mikrofonu da što bolje izjednači tlak i izbjeglo oštećenje. Također imajte na umu da MEMS mikrofoni nisu najbolji izbor za mjerenje visokotlačnih zvučnih impulsa kao što su eksplozije ili pucnjevi. U takvim primjenama mora se osigurati da vršni tlak na mjestu mjerenja ne dosegne apsolutnu maksimalnu razinu tlaka.
u zaključku
Budući da su MEMS mikrofoni dizajnirani i proizvedeni za potrošačko tržište, oni su sposobni za dobivanje signala visoke kvalitete po niskoj cijeni. Tehnologija proizvodnje MEMS osigurava da su parametri svakog mikrofona vrlo konzistentni te su vrlo stabilni tijekom vremena i temperature. Visokofrekventna rezonancija MEMS mikrofona mora se precizno poništiti kako bi se dobila dovoljno precizna spektralna osjetljivost koja zadovoljava zahtjeve mjerača razine zvuka tipa I, koji zahtijeva napredne tehnike obrade signala. Međutim, s obzirom na ogromnu računalnu snagu današnjih procesora, to ne povećava značajno cijenu instrumenta.
