עיצוב ויישום של מד רמת קול המבוסס על MEMS
תכנון ובניית מד רמת קול אפקטיבי מצריך התגברות על החסרונות שהוזכרו לעיל, הגורם החשוב ביותר הוא להבטיח שתגובת התדר תהיה שטוחה ביחס לתגובה המשוקללת התיאורטית שצוינה (dB-A, dB-C או dB-Z). תהודה ושיכוך בתדר גבוה של מיקרופונים של MEMS משתנים מאדם לאדם, לכן חשוב למדוד את התהודה בצורה מדויקת ולמטב את מסנן התיקון כדי לשטח את התגובה. במהלך הייצור, Convergence Instruments משתמש בטכנולוגיית פילטר אדפטיבית כדי לזהות ולייעל מסנני תיקון עבור כל גורם שקלול.
התהליך אוטומטי לחלוטין ואורך 30 שניות לכל מכשיר. איורים 3, 4 ו-5 מציגים את השגיאה ביחס לתגובת dB-C התיאורטית עבור המיקרופון הלא מתוקן והמיקרופון המסונן המתוקן. קיימות שתי שיטות לתיקון תגובה.
שיטה 1: כמפרט סטנדרטי, התגובה נדרשת להיות שטוחה מ-20Hz ל-10kHz. מעל 10kHz, עליו לעקוב בדיוק אחר נקודת המרכז בין שני קווי הגבול של IEC 61672-2002 Type I. זה מספק את המרווח הטוב ביותר לעמידה בתקן זה.
שיטה 2: מכשירי התכנסות יכולים גם לשטח את התגובה ל-20kHz כבקשה מיוחדת.
אבק נלחם באמצעות ממברנת ePTFE, בעלת נקבוביות קטנה במיוחד כדי למנוע כניסת אבק או אפילו נוזל לחלל המיקרופון. לממברנות ה-ePTFE הטובות ביותר למיקרופונים של MEMS יש הנחתה של כ-1db עם תלות קלה בתדר, ולכן יש לקחת בחשבון תלות זו בתדר בעת ביצוע תיקוני תגובת תדר לאחר הנחת הממברנה במיקרופון.
לא ניתן להתנגד לנזק למיקרופונים של MEMS עקב לחץ יתר סטטי או דינמי, וגם פגיעות זו דורשת התייחסות. מיקרופונים של MEMS מתוכננים עם חורי איזון במבנה הסיליקון, אך בתדרים נמוכים, קבוע זמן ההשוואה ארוך, מה שאומר ששינויים מהירים בלחץ עלולים לפגוע במיקרופון. מצב טיפוסי שגורם ללחץ יתר הוא חיבור מיקרופון לכייל. מגבלת הלחץ המקסימלית המוחלטת של 160dB-SPL פירושה רק 0.02 אטמוספרות. מגבלת הלחץ המקסימלית המוחלטת מושגת על ידי הכנסת המיקרופון לכייל, ולכן הכנסת המיקרופון לכייל (והוצאה ממנו) חייבת להתבצע בצורה איטית ככל האפשר על מנת לאפשר למיקרופון להשוות את הלחץ בצורה הטובה ביותר ולמנוע נזק. שימו לב גם שמיקרופונים של MEMS אינם הבחירה הטובה ביותר למדידת פעימות קול בלחץ גבוה כגון פיצוצים או יריות. ביישומים כאלה, יש לוודא כי שיא הלחץ במקום המדידה אינו מגיע לרמת הלחץ המקסימלית המוחלטת.
לסיכום
מכיוון שמיקרופונים של MEMS מתוכננים ומיוצרים עבור השוק הצרכני, הם מסוגלים להשיג אותות באיכות גבוהה בעלות נמוכה. טכנולוגיית הייצור של MEMS מבטיחה שהפרמטרים של כל מיקרופון יהיו עקביים ביותר, והם יציבים מאוד לאורך זמן וטמפרטורה. יש לבטל במדויק את התהודה בתדר הגבוה של מיקרופון ה-MEMS כדי לקבל רגישות ספקטרלית מדויקת מספיק כדי לעמוד בדרישות של מד רמת קול מסוג I, הדורש טכניקות עיבוד אותות מתקדמות. עם זאת, לאור כוח המחשוב העצום של המעבדים של ימינו, זה לא מוסיף משמעותית לעלות המכשיר.
