MEMS 기반 소음측정기 설계 및 적용
효과적인 사운드 레벨 미터를 설계하고 구축하려면 앞서 언급한 단점을 극복해야 합니다. 가장 중요한 요소는 지정된 이론적 가중 응답(dB-A, dB-C 또는 dB-Z)에 대해 주파수 응답이 평탄하도록 보장하는 것입니다. MEMS 마이크의 고주파 공진 및 감쇠는 개인마다 다르기 때문에 공진을 정확하게 측정하고 보정 필터를 최적화하여 응답을 평탄화하는 것이 중요합니다. 생산 중에 Convergence Instruments는 적응형 필터 기술을 사용하여 각 가중 요인에 대한 보정 필터를 식별하고 최적화합니다.
프로세스는 완전히 자동화되어 있으며 기기당 30초가 소요됩니다. 그림 3, 4 및 5는 보정되지 않은 마이크와 보정된 필터링된 마이크에 대한 이론적인 dB-C 응답과 관련된 오류를 보여줍니다. 응답 수정에는 두 가지 방법이 있습니다.
방법 1: 표준 사양으로 응답은 20Hz에서 10kHz까지 평탄해야 합니다. 10kHz 이상에서는 IEC61672-2002 Type I의 두 제한선 사이의 중심점을 정확히 따라야 합니다. 이는 해당 표준을 충족하기 위한 최상의 마진을 제공합니다.
방법 2: Convergence Instruments는 특별 요청으로 응답을 20kHz까지 낮출 수도 있습니다.
먼지는 마이크로폰 캐비티에 먼지나 액체가 들어가는 것을 막기 위해 다공성이 매우 작은 ePTFE 멤브레인으로 처리됩니다. MEMS 마이크에 가장 적합한 ePTFE 멤브레인은 약 1db의 감쇠와 약간의 주파수 의존성을 가지므로 멤브레인을 마이크에 배치한 후 주파수 응답 보정을 수행할 때 이 주파수 의존성을 고려해야 합니다.
정적 또는 동적 과압으로 인한 MEMS 마이크의 손상은 대응할 수 없으며 이 취약성에도 주의가 필요합니다. MEMS 마이크는 실리콘 구조에 이퀄라이제이션 홀이 설계되어 있지만 저주파에서는 이퀄라이제이션 시정수가 길어 급격한 압력 변화로 인해 마이크가 손상될 수 있습니다. 과도한 압력을 유발하는 일반적인 상황은 마이크를 교정기에 연결하는 것입니다. 160dB-SPL의 절대 최대 압력 한계는 단지 0.02기압을 의미합니다. 마이크를 캘리브레이터에 삽입하면 절대 최대 압력 한계에 도달하므로 마이크를 캘리브레이터에 삽입(및 제거)하는 작업은 마이크가 압력을 최대한 균일하게 하고 손상을 방지할 수 있도록 가능한 한 천천히 수행해야 합니다. 또한 MEMS 마이크는 폭발이나 총성과 같은 고압 사운드 펄스를 측정하기 위한 최선의 선택이 아닙니다. 이러한 응용 분야에서는 측정 위치의 최고 압력이 절대 최대 압력 수준에 도달하지 않도록 해야 합니다.
결론적으로
MEMS 마이크는 소비자 시장을 위해 설계 및 제조되었기 때문에 저렴한 비용으로 고품질 신호를 얻을 수 있습니다. MEMS 제조 기술은 각 마이크의 매개변수가 매우 일관되고 시간과 온도에 따라 매우 안정적임을 보장합니다. 고급 신호 처리 기술이 필요한 Type I 사운드 레벨 미터의 요구 사항을 충족하기 위해 충분히 정확한 스펙트럼 감도를 얻으려면 MEMS 마이크의 고주파 공진을 정밀하게 제거해야 합니다. 그러나 오늘날 프로세서의 막대한 컴퓨팅 성능을 감안할 때 이것은 기기 비용에 크게 추가되지 않습니다.
