Oblikovanje in uporaba merilnika ravni zvoka, ki temelji na MEMS
Načrtovanje in izdelava učinkovitega merilnika ravni zvoka zahteva premagovanje prej omenjenih pomanjkljivosti, pri čemer je najpomembnejši dejavnik zagotoviti, da je frekvenčni odziv raven glede na podani teoretični uteženi odziv (dB-A, dB-C ali dB-Z). Visokofrekvenčna resonanca in dušenje mikrofonov MEMS se razlikujeta od posameznika do posameznika, zato je pomembno natančno izmeriti resonanco in optimizirati korekcijski filter za izravnavo odziva. Med proizvodnjo Convergence Instruments uporablja tehnologijo prilagodljivih filtrov za identifikacijo in optimizacijo korekcijskih filtrov za vsak utežni faktor.
Postopek je popolnoma avtomatiziran in traja 30 sekund na instrument. Slike 3, 4 in 5 prikazujejo napako glede na teoretični odziv dB-C za nepopravljeni mikrofon in popravljeni filtrirani mikrofon. Za popravek odziva sta na voljo dve metodi.
1. način: Standardna specifikacija mora biti odziv enakomeren od 20Hz do 10kHz. Nad 10 kHz mora natančno slediti središčni točki med obema mejnima črtama IEC61672-2002 tipa I. To zagotavlja najboljšo rezervo za izpolnjevanje tega standarda.
2. način: Konvergenčni instrumenti lahko na posebno zahtevo tudi izravnajo odziv na 20 kHz.
Proti prahu se bori z membrano ePTFE, ki ima izjemno majhno poroznost, da prahu ali celo tekočini prepreči vstop v votlino mikrofona. Najboljše membrane ePTFE za mikrofone MEMS imajo približno 1 db slabljenja z rahlo odvisnostjo od frekvence, zato je treba to odvisnost od frekvence upoštevati pri izvajanju popravkov frekvenčnega odziva po namestitvi membrane v mikrofon.
Poškodb mikrofonov MEMS zaradi statičnega ali dinamičnega nadtlaka ni mogoče preprečiti in tudi tej ranljivosti je treba posvetiti pozornost. Mikrofoni MEMS so zasnovani z izravnalnimi luknjami v silikonski strukturi, vendar je pri nizkih frekvencah časovna konstanta izravnave dolga, kar pomeni, da lahko hitre spremembe tlaka poškodujejo mikrofon. Tipična situacija, ki povzroči nadtlak, je priključitev mikrofona na kalibrator. Absolutna najvišja meja tlaka 160dB-SPL pomeni le 0,02 atmosfere. Absolutna najvišja meja tlaka je dosežena z vstavitvijo mikrofona v kalibrator, zato je treba mikrofon vstaviti (in odstraniti iz) kalibratorja čim počasneje, da omogočite mikrofonu, da čim bolje izenači tlak in se izognete poškodbam. Upoštevajte tudi, da mikrofoni MEMS niso najboljša izbira za merjenje visokotlačnih zvočnih impulzov, kot so eksplozije ali streli. Pri takšnih aplikacijah je treba zagotoviti, da najvišji tlak na mestu merjenja ne doseže absolutne najvišje ravni tlaka.
v zaključku
Ker so mikrofoni MEMS zasnovani in izdelani za potrošniški trg, so sposobni pridobiti visokokakovostne signale po nizki ceni. Tehnologija izdelave MEMS zagotavlja, da so parametri vsakega mikrofona zelo dosledni in so zelo stabilni glede na čas in temperaturo. Visokofrekvenčno resonanco mikrofona MEMS je treba natančno izničiti, da dobimo dovolj natančno spektralno občutljivost za izpolnjevanje zahtev merilnika ravni zvoka tipa I, ki zahteva napredne tehnike obdelave signalov. Vendar glede na ogromno računalniško moč današnjih procesorjev to ne prispeva bistveno k ceni instrumenta.
