Проектування та застосування шумоміра на основі MEMS
Розробка та створення ефективного шумоміра вимагає подолання вищезазначених недоліків, найважливішим фактором є гарантія того, що частотна характеристика є плоскою щодо заданої теоретичної зваженої характеристики (дБ-A, дБ-C або дБ-Z). Високочастотний резонанс і демпфування MEMS-мікрофонів відрізняються від людини до людини, тому важливо точно вимірювати резонанс і оптимізувати коригувальний фільтр, щоб вирівняти відгук. Під час виробництва Convergence Instruments використовує технологію адаптивних фільтрів для визначення та оптимізації коригувальних фільтрів для кожного вагового коефіцієнта.
Процес повністю автоматизований і займає 30 секунд на кожен інструмент. На малюнках 3, 4 і 5 показана похибка щодо теоретичної відповіді dB-C для мікрофона без корекції та мікрофона з виправленим фільтром. Є два способи корекції відповіді.
Спосіб 1: за стандартною специфікацією відповідь має бути рівною від 20 Гц до 10 кГц. Понад 10 кГц він повинен точно слідувати центральній точці між двома граничними лініями IEC61672-2002 типу I. Це забезпечує найкращий запас для відповідності цьому стандарту.
Спосіб 2: Інструменти конвергенції також можуть згладити відгук до 20 кГц за спеціальним запитом.
Пил протидіє мембрані ePTFE, яка має надзвичайно малу пористість, що запобігає потраплянню пилу чи навіть рідини в мікрофонну порожнину. Найкращі мембрани ePTFE для MEMS-мікрофонів мають загасання приблизно 1 дБ із невеликою частотною залежністю, тому цю частотну залежність слід враховувати під час виконання корекції частотної характеристики після розміщення мембрани в мікрофоні.
Пошкодження мікрофонів MEMS внаслідок статичного чи динамічного надлишкового тиску неможливо протидіяти, і ця вразливість також потребує уваги. Мікрофони MEMS розроблені з вирівнювальними отворами в кремнієвій структурі, але на низьких частотах постійна часу вирівнювання є довгою, що означає, що швидкі зміни тиску можуть пошкодити мікрофон. Типовою ситуацією, яка викликає надлишковий тиск, є підключення мікрофона до калібратора. Абсолютний максимальний ліміт тиску 160dB-SPL означає лише 0,02 атмосфери. Абсолютний максимальний ліміт тиску досягається шляхом вставлення мікрофона в калібратор, тому вставляти мікрофон у калібратор (і виймати з нього) слід якомога повільніше, щоб дозволити мікрофону якнайкраще вирівняти тиск і уникнути пошкодження. Також зауважте, що мікрофони MEMS не є найкращим вибором для вимірювання звукових імпульсів високого тиску, таких як вибухи чи постріли. У таких застосуваннях необхідно переконатися, що піковий тиск у місці вимірювання не досягає абсолютного максимального рівня тиску.
на закінчення
Оскільки мікрофони MEMS розроблені та виготовлені для споживчого ринку, вони здатні отримувати високоякісні сигнали за низькою ціною. Технологія виробництва MEMS гарантує, що параметри кожного мікрофона є високо узгодженими, і вони дуже стабільні в часі та температурі. Високочастотний резонанс мікрофона MEMS необхідно точно компенсувати, щоб отримати достатньо точну спектральну чутливість, щоб відповідати вимогам вимірювача рівня звуку типу I, який вимагає передових технологій обробки сигналу. Однак, враховуючи величезну обчислювальну потужність сучасних процесорів, це не значно збільшує вартість інструменту.
