Disseny i aplicació de sonòmetre basat en MEMS
Dissenyar i construir un sonòmetre efectiu requereix superar les mancances esmentades, el factor més important és assegurar-se que la resposta en freqüència sigui plana respecte a la resposta ponderada teòrica especificada (dB-A, dB-C o dB-Z). La ressonància i l'amortiment d'alta freqüència dels micròfons MEMS varien d'un individu a un altre, per la qual cosa és important mesurar la ressonància amb precisió i optimitzar el filtre de correcció per aplanar la resposta. Durant la producció, Convergence Instruments utilitza la tecnologia de filtre adaptatiu per identificar i optimitzar els filtres de correcció per a cada factor de ponderació.
El procés està totalment automatitzat i triga 30 segons per instrument. Les figures 3, 4 i 5 mostren l'error relatiu a la resposta teòrica dB-C per al micròfon no corregit i el micròfon filtrat corregit. Hi ha dos mètodes disponibles per corregir la resposta.
Mètode 1: com a especificació estàndard, cal que la resposta sigui plana de 20 Hz a 10 kHz. Per sobre de 10 kHz, ha de seguir exactament el punt central entre les dues línies límit de IEC61672-2002 Tipus I. Això proporciona el millor marge per complir aquest estàndard.
Mètode 2: els instruments de convergència també poden aplanar la resposta fins a 20 kHz com a sol·licitud especial.
La pols es combat amb una membrana ePTFE, que té una porositat extremadament petita per evitar que la pols o fins i tot el líquid entri a la cavitat del micròfon. Les millors membranes d'ePTFE per a micròfons MEMS tenen aproximadament 1 db d'atenuació amb una lleugera dependència de la freqüència, per la qual cosa s'ha de tenir en compte aquesta dependència de la freqüència a l'hora de realitzar correccions de resposta de freqüència després de col·locar la membrana al micròfon.
Els danys als micròfons MEMS a causa de la sobrepressió estàtica o dinàmica no es poden contrarestar, i aquesta vulnerabilitat també necessita atenció. Els micròfons MEMS estan dissenyats amb forats d'equalització a l'estructura de silici, però a freqüències baixes, la constant de temps d'equalització és llarga, la qual cosa significa que els canvis ràpids de pressió poden danyar el micròfon. Una situació típica que provoca sobrepressió és connectar un micròfon a un calibrador. El límit de pressió màxim absolut de 160dB-SPL significa només 0,02 atmosferes. El límit de pressió màxim absolut s'assoleix introduint el micròfon al calibrador, de manera que la inserció del micròfon al calibrador (i la seva extracció) s'ha de fer tan lentament com sigui possible per permetre que el micròfon iguali la pressió de la millor manera possible i evitar danys. Tingueu en compte també que els micròfons MEMS no són la millor opció per mesurar polsos sonors d'alta pressió, com ara explosions o trets. En aquestes aplicacions, s'ha d'assegurar que la pressió màxima al lloc de mesura no arriba al nivell de pressió màxim absolut.
en conclusió
Com que els micròfons MEMS estan dissenyats i fabricats per al mercat de consum, són capaços d'adquirir senyals d'alta qualitat a baix cost. La tecnologia de fabricació MEMS garanteix que els paràmetres de cada micròfon siguin altament coherents i siguin molt estables en el temps i la temperatura. La ressonància d'alta freqüència del micròfon MEMS s'ha de cancel·lar amb precisió per obtenir una sensibilitat espectral prou precisa per complir els requisits d'un sonòmetre de tipus I, que requereix tècniques avançades de processament de senyal. Tanmateix, donada l'enorme potència de càlcul dels processadors actuals, això no augmenta significativament el cost de l'instrument.
