這一過程完全自動化,每臺儀器耗時30秒。圖3、4和5顯示了未經(jīng)校正的麥克風以及經(jīng)過校正濾波后的麥克風相對于理論dB-C響應的誤差。有兩種方法可用于響應校正。
方法1:作為標準規(guī)范,要求響應在20Hz至10kHz之間保持平坦。高于10kHz時,它必須精確遵循IEC61672-2002 I型的兩條限制線之間的中心點。這為達到該標準提供了最佳余量(見圖4)。
圖4:校正dB-C加權(quán)因子后的響應誤差(方法1)
方法2:作為特殊要求,Convergence Instruments還可以將響應平坦到20kHz(見圖5)。
圖5:校正dB-C加權(quán)因子后的響應誤差(方法2)
使用ePTFE膜可以對抗灰塵,這種膜的孔隙率極小,可以阻止任何灰塵甚至液體進入麥克風腔。用于MEMS麥克風的最佳ePTFE膜具有約1db的衰減,且具有輕微的頻率依賴性,因此,在將膜放置于麥克風之后進行頻率響應校正時,須將其頻率依賴性考慮在內(nèi)。
由于靜態(tài)或動態(tài)超壓而導致的MEMS麥克風損壞無法抵消,該漏洞也須引起注意。MEMS麥克風在硅結(jié)構(gòu)中設(shè)計有均壓孔,但在低頻段,均壓時間常數(shù)較長,這意味著壓力的快速變化會損壞麥克風。導致超壓的典型情況是將麥克風插入校準器。160dB-SPL的絕對最大壓力極限意味著僅為0.02個大氣壓。通過將麥克風插入校準器就可以達到絕對最大壓力極限,因此,必須盡可能緩慢地將麥克風插入校準器(或從校準器中取出),以使麥克風最大限度平衡壓力,避免損壞。還需注意的是,MEMS麥克風不是測量高壓聲脈沖(如爆炸或槍聲)的最佳選擇。在此類應用中,必須確保測量位置的峰值壓力未達到絕對最大壓力水平。
結(jié)論
由于MEMS麥克風是為消費市場設(shè)計和制造的,因此它們能夠以低成本獲取高品質(zhì)的信號。MEMS制造技術(shù)可確保每個麥克風的參數(shù)高度一致,它們在時間和溫度上都非常穩(wěn)定。MEMS麥克風的高頻諧振必須被精確抵消,才能獲得足夠精確的頻譜靈敏度,滿足I型聲級計的要求,這需要先進的信號處理技術(shù)。然而,考慮到當今處理器的強大計算能力,這并不會顯著增加儀器成本。
鑒于消費電子市場對MEMS麥克風的要求越來越高,MEMS麥克風提供的信號質(zhì)量正在不斷提高。Convergence Instruments預計,在可預見的未來,MEMS麥克風在聲音測量方面的應用將持續(xù)增長。(作者:麥姆斯咨詢殷飛)