एमईएमएस के आधार पर ध्वनि स्तर मीटर कैसे डिजाइन करें?
एमईएमएस माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम हैं जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली समान सामग्रियों (आमतौर पर सिलिकॉन) और नक़्क़ाशी तकनीकों का उपयोग करके निर्मित होते हैं। ये तकनीकें उच्च परिशुद्धता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता के साथ सूक्ष्म और नैनोस्केल संरचनाएं बना सकती हैं। एमईएमएस माइक्रोफोन बहुत छोटे लेकिन अत्यधिक संवेदनशील होते हैं (शोर स्तर आमतौर पर 30dBA से बेहतर होता है)। कई एमईएमएस माइक्रोफोन डिवाइस स्तर (यहां तक कि चिप स्तर) पर प्रवर्धन और डिजिटल सैंपलिंग चिप्स को एकीकृत करते हैं, जिससे सीधे डिजिटल सिग्नल प्रदान होते हैं और सिस्टम या उपकरण के अन्य हिस्सों की लागत कम हो जाती है। इसके अलावा, डिवाइस स्तर पर एनालॉग-टू-डिजिटल सर्किटरी का सीधा एकीकरण पारंपरिक डिजाइनों में एनालॉग इनपुट लाइनों से जुड़े विद्युत चुम्बकीय शोर को समाप्त करता है।
एमईएमएस माइक्रोफोन का निर्माण कसकर नियंत्रित माइक्रोएचिंग प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है, इसलिए प्रत्येक एमईएमएस माइक्रोफोन की व्यक्तिगत विशेषताएं बेहद सुसंगत होती हैं। वे बहुत रैखिक हैं ({{0%).1 प्रतिशत कुल हार्मोनिक विरूपण (एचडी) या 1kHz/94dB एसपीएल पर बेहतर) और उनकी एक विस्तृत गतिशील रेंज है (आमतौर पर 30dBA से 120dBA से बेहतर)। इसके अलावा, एमईएमएस माइक्रोफोन में तापमान परिवर्तन के प्रति बहुत कम संवेदनशीलता होती है, और इसी तरह, उनके माइक्रोफोन डायाफ्राम इतने छोटे और पतले होते हैं कि वे इलेक्ट्रोस्टैटिक माइक्रोफोन की तुलना में कंपन के प्रति 10 गुना कम संवेदनशील होते हैं। इसके अलावा, एमईएमएस माइक्रोफोन उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं, इसलिए वे बहुत सस्ते भी हैं। उनकी संवेदनशीलता समय के साथ बहुत स्थिर रहती है और आमतौर पर टाइप I विनिर्देशों के भीतर रहने के लिए पुन: अंशांकन की आवश्यकता नहीं होती है।
ये फायदे एमईएमएस माइक्रोफोन को डिजाइन के लिए आदर्श बनाते हैं। बेशक, यदि एमईएमएस माइक्रोफोन एक कुशल ध्वनि स्तर मीटर डिजाइन करना चाहते हैं तो उन्हें कुछ कमियों को दूर करना होगा।
क्योंकि एमईएमएस माइक्रोफोन डिवाइस स्तर पर डिजिटल सिग्नल प्रदान करते हैं, इसलिए सर्किट से दबाव संवेदनशील गुहा को हटाना और अलगाव में एनालॉग लिंक का परीक्षण करना संभव नहीं है। ध्वनि स्तर मीटर के लिए सभी प्रासंगिक मानक 1970 के दशक में लिखे गए थे और यह माना गया था कि ध्वनि स्तर मीटर डिज़ाइन में एक एकल माइक्रोफोन कैविटी शामिल होती है जो एक एनालॉग प्रोसेसिंग श्रृंखला या एक एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (एडीसी) चलाती है और उसके बाद एक डिजिटल प्रोसेसिंग श्रृंखला होती है। ध्वनि स्तर मीटरों का परीक्षण करने के लिए माइक्रोफ़ोन के बजाय विद्युत संकेतों के उपयोग की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, एमईएमएस माइक्रोफोन, डिवाइस स्तर पर एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण को पूरा करते हैं, जिसका अर्थ है कि भले ही ध्वनि स्तर मीटर में मानक का अनुपालन करने के लिए आवश्यक प्रदर्शन हो, लेकिन इसे निर्दिष्ट तरीकों का उपयोग करके परीक्षण नहीं किया जा सकता है। वह मानक.
एमईएमएस माइक्रोफोन की सिलिकॉन संरचनाओं के बहुत छोटे आकार के कारण, छोटे धूल कण भी आसानी से माइक्रोफोन गुहा में प्रवेश कर सकते हैं और उन्हें नुकसान पहुंचा सकते हैं। अत्यधिक उच्च स्थैतिक और गतिशील तनाव (आमतौर पर 160 डीबी-एसपीएल से ऊपर) भी इन छोटे सिलिकॉन संरचनाओं को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
MEMS माइक्रोफोन में आमतौर पर 10kHz से 20kHz रेंज में तीव्र अनुनाद होते हैं। इस अनुनाद के लिए सुधार आवश्यक है ताकि ध्वनि स्तर मीटर की आवृत्ति प्रतिक्रिया उचित मानक की सीमा के भीतर आ जाए।
