تصميم وتطبيق مقياس مستوى الصوت بناءً على نظام MEMS
يتطلب تصميم وبناء مقياس مستوى صوت فعال التغلب على أوجه القصور المذكورة أعلاه ، وأهم عامل هو ضمان أن تكون استجابة التردد مسطحة فيما يتعلق بالاستجابة المرجحة النظرية المحددة (dB-A أو dB-C أو dB-Z). يختلف الرنين والتخميد عالي التردد لميكروفونات MEMS من فرد إلى آخر ، لذلك من المهم قياس الرنين بدقة وتحسين مرشح التصحيح لتسطيح الاستجابة. أثناء الإنتاج ، تستخدم Convergence Instruments تقنية المرشح التكيفي لتحديد مرشحات التصحيح وتحسينها لكل عامل وزن.
العملية مؤتمتة بالكامل وتستغرق 30 ثانية لكل أداة. توضح الأشكال 3 و 4 و 5 الخطأ المتعلق باستجابة dB-C النظرية للميكروفون غير المصحح والميكروفون المصحح المصحح. هناك طريقتان متاحتان لتصحيح الاستجابة.
الطريقة الأولى: كمواصفات قياسية ، يجب أن تكون الاستجابة مسطحة من 20 هرتز إلى 10 كيلو هرتز. أعلى من 10 كيلو هرتز ، يجب أن تتبع بالضبط النقطة المركزية بين سطري حدود IEC 61672-2002 النوع الأول. وهذا يوفر أفضل هامش للوفاء بهذا المعيار.
الطريقة 2: يمكن لأدوات التقارب أيضًا تسطيح الاستجابة إلى 20 كيلو هرتز كطلب خاص.
تتم مكافحة الغبار بغشاء ePTFE ، الذي يتميز بمسامية صغيرة للغاية لمنع أي غبار أو حتى سائل من دخول تجويف الميكروفون. تتميز أفضل أغشية ePTFE لميكروفونات MEMS بحوالي 1 ديسيبل من التوهين مع اعتماد طفيف على التردد ، لذلك يجب أن يؤخذ هذا الاعتماد على التردد في الاعتبار عند إجراء تصحيحات استجابة التردد بعد وضع الغشاء في الميكروفون.
لا يمكن مقاومة الأضرار التي لحقت بميكروفونات MEMS بسبب الضغط الزائد الثابت أو الديناميكي ، وهذه الثغرة الأمنية تحتاج أيضًا إلى الاهتمام. تم تصميم ميكروفونات MEMS بثقوب معادلة في هيكل السيليكون ، ولكن عند الترددات المنخفضة ، يكون ثابت وقت المعادلة طويلًا ، مما يعني أن التغيرات السريعة في الضغط يمكن أن تلحق الضرر بالميكروفون. من المواقف النموذجية التي تسبب ضغطًا زائدًا هي توصيل ميكروفون بجهاز معاير. الحد الأقصى المطلق للضغط البالغ 16 0 dB-SPL يعني 0.02 ضغط جوي فقط. يتم الوصول إلى الحد الأقصى المطلق للضغط عن طريق إدخال الميكروفون في جهاز المعايرة ، لذا يجب أن يتم إدخال الميكروفون في (والإزالة من) جهاز المعايرة بأبطأ ما يمكن للسماح للميكروفون بموازنة الضغط على أفضل وجه ممكن وتجنب التلف. لاحظ أيضًا أن ميكروفونات MEMS ليست الخيار الأفضل لقياس نبضات الصوت عالية الضغط مثل الانفجارات أو الطلقات النارية. في مثل هذه التطبيقات ، يجب التأكد من أن ضغط الذروة في موقع القياس لا يصل إلى مستوى الضغط الأقصى المطلق.
ختاماً
نظرًا لأن ميكروفونات MEMS تم تصميمها وتصنيعها للسوق الاستهلاكية ، فهي قادرة على الحصول على إشارات عالية الجودة بتكلفة منخفضة. تضمن تقنية تصنيع MEMS أن تكون معلمات كل ميكروفون متسقة للغاية ، وأنها مستقرة جدًا بمرور الوقت ودرجة الحرارة. يجب إلغاء الرنين عالي التردد لميكروفون MEMS بدقة للحصول على حساسية طيفية دقيقة بما يكفي لتلبية متطلبات مقياس مستوى الصوت من النوع الأول ، الأمر الذي يتطلب تقنيات معالجة إشارة متقدمة. ومع ذلك ، نظرًا لقوة الحوسبة الهائلة التي تتمتع بها معالجات اليوم ، فإن هذا لا يضيف بشكل كبير إلى تكلفة الأداة.
