Conception et application d'un sonomètre basé sur MEMS
Concevoir et construire un sonomètre efficace nécessite de surmonter les lacunes susmentionnées, le facteur le plus important étant de s'assurer que la réponse en fréquence est plate par rapport à la réponse pondérée théorique spécifiée (dB-A, dB-C ou dB-Z). La résonance haute fréquence et l'amortissement des microphones MEMS varient d'un individu à l'autre, il est donc important de mesurer la résonance avec précision et d'optimiser le filtre de correction pour aplatir la réponse. Pendant la production, Convergence Instruments utilise la technologie de filtre adaptatif pour identifier et optimiser les filtres de correction pour chaque facteur de pondération.
Le processus est entièrement automatisé et prend 30 secondes par instrument. Les figures 3, 4 et 5 montrent l'erreur relative à la réponse dB-C théorique pour le microphone non corrigé et le microphone filtré corrigé. Deux méthodes sont disponibles pour la correction de la réponse.
Méthode 1 : En tant que spécification standard, la réponse doit être plate de 20 Hz à 10 kHz. Au-dessus de 10 kHz, il doit suivre exactement le point central entre les deux lignes de limite de CEI61672-2002 Type I. Cela offre la meilleure marge pour respecter cette norme.
Méthode 2 : Convergence Instruments peut également aplatir la réponse jusqu'à 20 kHz sur demande spéciale.
La poussière est combattue avec une membrane ePTFE, qui a une porosité extrêmement petite pour empêcher toute poussière ou même liquide de pénétrer dans la cavité du microphone. Les meilleures membranes ePTFE pour microphones MEMS ont environ 1db d'atténuation avec une légère dépendance en fréquence, donc cette dépendance en fréquence doit être prise en compte lors de l'exécution des corrections de réponse en fréquence après avoir placé la membrane dans le microphone.
Les dommages aux microphones MEMS dus à une surpression statique ou dynamique ne peuvent pas être contrecarrés, et cette vulnérabilité nécessite également une attention particulière. Les microphones MEMS sont conçus avec des trous d'égalisation dans la structure en silicium, mais aux basses fréquences, la constante de temps d'égalisation est longue, ce qui signifie que des changements rapides de pression peuvent endommager le microphone. Une situation typique qui provoque une surpression est le branchement d'un microphone sur un calibrateur. La limite de pression maximale absolue de 160dB-SPL signifie seulement 0,02 atmosphère. La limite de pression maximale absolue est atteinte en insérant le microphone dans le calibrateur. L'insertion et le retrait du microphone dans le calibrateur doivent donc être effectués aussi lentement que possible pour permettre au microphone d'égaliser au mieux la pression et d'éviter tout dommage. Notez également que les microphones MEMS ne sont pas le meilleur choix pour mesurer des impulsions sonores à haute pression telles que des explosions ou des coups de feu. Dans de telles applications, il faut s'assurer que la pression maximale au point de mesure n'atteint pas le niveau de pression maximal absolu.
en conclusion
Parce que les microphones MEMS sont conçus et fabriqués pour le marché grand public, ils sont capables d'acquérir des signaux de haute qualité à faible coût. La technologie de fabrication MEMS garantit que les paramètres de chaque microphone sont très cohérents et qu'ils sont très stables dans le temps et la température. La résonance haute fréquence du microphone MEMS doit être précisément annulée pour obtenir une sensibilité spectrale suffisamment précise pour répondre aux exigences d'un sonomètre de type I, qui nécessite des techniques avancées de traitement du signal. Cependant, compte tenu de l'énorme puissance de calcul des processeurs d'aujourd'hui, cela n'augmente pas de manière significative le coût de l'instrument.
