Diseño y Aplicación de Sonómetros Basados en MEMS
Diseñar y construir un sonómetro efectivo requiere superar las deficiencias antes mencionadas, siendo el factor más importante garantizar que la respuesta de frecuencia sea plana con respecto a la respuesta ponderada teórica especificada (dB-A, dB-C o dB-Z). La resonancia de alta frecuencia y la amortiguación de los micrófonos MEMS varían de un individuo a otro, por lo que es importante medir la resonancia con precisión y optimizar el filtro de corrección para aplanar la respuesta. Durante la producción, Convergence Instruments utiliza tecnología de filtros adaptativos para identificar y optimizar los filtros de corrección para cada factor de ponderación.
El proceso está completamente automatizado y toma 30 segundos por instrumento. Las Figuras 3, 4 y 5 muestran el error relativo a la respuesta dB-C teórica para el micrófono no corregido y el micrófono filtrado corregido. Hay dos métodos disponibles para la corrección de la respuesta.
Método 1: como especificación estándar, se requiere que la respuesta sea plana de 20 Hz a 10 kHz. Por encima de 10 kHz, debe seguir exactamente el punto central entre las dos líneas de límite de IEC61672-2002 Tipo I. Esto proporciona el mejor margen para cumplir con ese estándar.
Método 2: Convergence Instruments también puede reducir la respuesta a 20 kHz como pedido especial.
El polvo se combate con una membrana de ePTFE, que tiene una porosidad extremadamente pequeña para evitar que entre polvo o incluso líquido en la cavidad del micrófono. Las mejores membranas de ePTFE para micrófonos MEMS tienen alrededor de 1 db de atenuación con una ligera dependencia de la frecuencia, por lo que esta dependencia de la frecuencia debe tenerse en cuenta al realizar las correcciones de la respuesta de frecuencia después de colocar la membrana en el micrófono.
No se puede contrarrestar el daño a los micrófonos MEMS debido a la sobrepresión estática o dinámica, y esta vulnerabilidad también necesita atención. Los micrófonos MEMS están diseñados con orificios de ecualización en la estructura de silicio, pero a bajas frecuencias, la constante de tiempo de ecualización es larga, lo que significa que los cambios rápidos de presión pueden dañar el micrófono. Una situación típica que provoca sobrepresión es conectar un micrófono a un calibrador. El límite de presión máxima absoluta de 160dB-SPL significa solo 0,02 atmósferas. El límite de presión máxima absoluta se alcanza insertando el micrófono en el calibrador, por lo que la inserción (y extracción) del micrófono en el calibrador debe hacerse lo más lentamente posible para permitir que el micrófono iguale la presión lo mejor posible y evitar daños. También tenga en cuenta que los micrófonos MEMS no son la mejor opción para medir pulsos de sonido de alta presión, como explosiones o disparos. En tales aplicaciones, se debe garantizar que la presión máxima en el lugar de medición no alcance el nivel de presión máxima absoluta.
en conclusión
Debido a que los micrófonos MEMS están diseñados y fabricados para el mercado de consumo, son capaces de adquirir señales de alta calidad a bajo costo. La tecnología de fabricación MEMS garantiza que los parámetros de cada micrófono sean muy consistentes y muy estables en el tiempo y la temperatura. La resonancia de alta frecuencia del micrófono MEMS debe cancelarse con precisión para obtener una sensibilidad espectral suficientemente precisa para cumplir con los requisitos de un medidor de nivel de sonido Tipo I, que requiere técnicas avanzadas de procesamiento de señales. Sin embargo, dado el enorme poder de cómputo de los procesadores actuales, esto no aumenta significativamente el costo del instrumento.
