MEMS Tabanlı Ses Seviyesi Ölçer Tasarımı ve Uygulaması
Etkili bir ses seviyesi ölçer tasarlamak ve inşa etmek, yukarıda belirtilen eksikliklerin üstesinden gelmeyi gerektirir; en önemli faktör, frekans yanıtının belirtilen teorik ağırlıklı yanıta (dB-A, dB-C veya dB-Z) göre düz olmasını sağlamaktır. MEMS mikrofonlarının yüksek frekans rezonansı ve sönümlemesi kişiden kişiye değişir, bu nedenle rezonansı doğru bir şekilde ölçmek ve yanıtı düzleştirmek için düzeltme filtresini optimize etmek önemlidir. Convergence Instruments, üretim sırasında her bir ağırlıklandırma faktörü için düzeltme filtrelerini belirlemek ve optimize etmek için uyarlanabilir filtre teknolojisini kullanır.
İşlem tamamen otomatiktir ve cihaz başına 30 saniye sürer. Şekil 3, 4 ve 5, düzeltilmemiş mikrofon ve düzeltilmiş filtrelenmiş mikrofon için teorik dB-C yanıtına göre hatayı göstermektedir. Tepki düzeltme için iki yöntem mevcuttur.
Yöntem 1: Standart bir özellik olarak, yanıtın 20 Hz'den 10 kHz'e düz olması gerekir. 10kHz'in üzerinde, IEC61672-2002 Tip I'in iki sınır çizgisi arasındaki merkez noktasını tam olarak takip etmelidir. Bu, söz konusu standardı karşılamak için en iyi marjı sağlar.
Yöntem 2: Yakınsama Araçları ayrıca özel bir istek olarak yanıtı 20kHz'e kadar düzleştirebilir.
Toz, herhangi bir tozun ve hatta sıvının mikrofon boşluğuna girmesini engellemek için son derece küçük gözenekliliğe sahip bir ePTFE membran ile mücadele edilir. MEMS mikrofonları için en iyi ePTFE membranları, hafif bir frekans bağımlılığıyla yaklaşık 1db zayıflamaya sahiptir, bu nedenle, membranı mikrofona yerleştirdikten sonra frekans tepkisi düzeltmeleri yaparken bu frekans bağımlılığı dikkate alınmalıdır.
Statik veya dinamik aşırı basınç nedeniyle MEMS mikrofonlarında meydana gelen hasar önlenemez ve bu güvenlik açığına da dikkat edilmesi gerekir. MEMS mikrofonları silikon yapıda dengeleme delikleri ile tasarlanmıştır ancak düşük frekanslarda eşitleme zaman sabiti uzundur bu da basınçtaki hızlı değişimlerin mikrofona zarar verebileceği anlamına gelir. Aşırı basınca neden olan tipik bir durum, kalibratöre mikrofon takılmasıdır. 160dB-SPL'lik mutlak maksimum basınç sınırı yalnızca 0,02 atmosfer anlamına gelir. Mutlak maksimum basınç sınırına mikrofon kalibratöre takılarak ulaşılır, bu nedenle mikrofonun basıncı mümkün olan en iyi şekilde eşitlemesi ve hasar görmemesi için mikrofonun kalibratöre takılması (ve kalibratörden çıkarılması) mümkün olduğunca yavaş yapılmalıdır. Ayrıca MEMS mikrofonlarının, patlamalar veya silah sesleri gibi yüksek basınçlı ses darbelerini ölçmek için en iyi seçim olmadığını unutmayın. Bu tür uygulamalarda, ölçüm yerindeki tepe basıncın mutlak maksimum basınç seviyesine ulaşmaması sağlanmalıdır.
Sonuç olarak
MEMS mikrofonları, tüketici pazarı için tasarlanıp üretildiğinden, yüksek kaliteli sinyalleri düşük maliyetle elde edebilirler. MEMS üretim teknolojisi, her bir mikrofonun parametrelerinin son derece tutarlı olmasını ve zaman ve sıcaklık üzerinde çok kararlı olmasını sağlar. MEMS mikrofonunun yüksek frekanslı rezonansı, gelişmiş sinyal işleme teknikleri gerektiren Tip I ses seviyesi ölçerin gereksinimlerini karşılamak üzere yeterince doğru bir spektral hassasiyet elde etmek için tam olarak iptal edilmelidir. Bununla birlikte, günümüz işlemcilerinin muazzam bilgi işlem gücü göz önüne alındığında, bu, cihazın maliyetine önemli bir katkı sağlamaz.
