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MEMS麦克风拓展高性能噪声测量应用:声级计


  来源: MEMS 时间:2020-02-11 编辑:清风
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这一过程完全自动化,每台仪器耗时30秒。图3、4和5显示了未经校正的麦克风以及经过校正滤波后的麦克风相对于理论dB-C响应的误差。有两种方法可用于响应校正。


方法1:作为标准规范,要求响应在20Hz至10kHz之间保持平坦。高于10kHz时,它必须精确遵循IEC61672-2002 I型的两条限制线之间的中心点。这为达到该标准提供了最佳余量(见图4)。


图4:校正dB-C加权因子后的响应误差(方法1)


方法2:作为特殊要求,Convergence Instruments还可以将响应平坦到20kHz(见图5)。


图5:校正dB-C加权因子后的响应误差(方法2)


使用ePTFE膜可以对抗灰尘,这种膜的孔隙率极小,可以阻止任何灰尘甚至液体进入麦克风腔。用于MEMS麦克风的最佳ePTFE膜具有约1db的衰减,且具有轻微的频率依赖性,因此,在将膜放置于麦克风之后进行频率响应校正时,须将其频率依赖性考虑在内。


由于静态或动态超压而导致的MEMS麦克风损坏无法抵消,该漏洞也须引起注意。MEMS麦克风在硅结构中设计有均压孔,但在低频段,均压时间常数较长,这意味着压力的快速变化会损坏麦克风。导致超压的典型情况是将麦克风插入校准器。160dB-SPL的绝对最大压力极限意味着仅为0.02个大气压。通过将麦克风插入校准器就可以达到绝对最大压力极限,因此,必须尽可能缓慢地将麦克风插入校准器(或从校准器中取出),以使麦克风最大限度平衡压力,避免损坏。还需注意的是,MEMS麦克风不是测量高压声脉冲(如爆炸或枪声)的最佳选择。在此类应用中,必须确保测量位置的峰值压力未达到绝对最大压力水平。


结论


由于MEMS麦克风是为消费市场设计和制造的,因此它们能够以低成本获取高品质的信号。MEMS制造技术可确保每个麦克风的参数高度一致,它们在时间和温度上都非常稳定。MEMS麦克风的高频谐振必须被精确抵消,才能获得足够精确的频谱灵敏度,满足I型声级计的要求,这需要先进的信号处理技术。然而,考虑到当今处理器的强大计算能力,这并不会显著增加仪器成本。


鉴于消费电子市场对MEMS麦克风的要求越来越高,MEMS麦克风提供的信号质量正在不断提高。Convergence Instruments预计,在可预见的未来,MEMS麦克风在声音测量方面的应用将持续增长。(作者:麦姆斯咨询殷飞

关键词:MEMS 噪声测量 声级计    浏览量:1038

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