Kā izveidot skaņas līmeņa mērītāju, pamatojoties uz MEMS?
MEMS ir mikroelektromehāniskās sistēmas, kas izgatavotas, izmantojot tos pašus materiālus (parasti silīciju) un kodināšanas metodes, ko izmanto mikroelektronisko ķēžu izgatavošanai. Šīs metodes var izveidot mikromēroga un nanomēroga struktūras ar augstu precizitāti un reproducējamību. MEMS mikrofoni ir ļoti mazi, bet ļoti jutīgi (trokšņa līmenis parasti ir labāks par 30 dBA). Daudzi MEMS mikrofoni integrē pastiprināšanas un digitālās paraugu ņemšanas mikroshēmas ierīces līmenī (pat mikroshēmu līmenī), tādējādi tieši nodrošinot digitālos signālus un samazinot citu sistēmas vai instrumenta daļu izmaksas. Turklāt tieša analogās-digitālās shēmas integrācija ierīces līmenī novērš elektromagnētisko troksni, kas savienots ar analogās ievades līnijām tradicionālajos konstrukcijās.
MEMS mikrofoni tiek ražoti, izmantojot stingri kontrolētu mikrogravēšanas procesu, tāpēc katra MEMS mikrofona individuālās īpašības ir ļoti konsekventas. Tie ir ļoti lineāri (0,1 procents kopējais harmoniskais kropļojums (HD) vai labāks pie 1kHz/94dB SPL), un tiem ir plašs dinamiskais diapazons (parasti labāks par 30 dBA līdz 120 dBA). Turklāt MEMS mikrofoniem ir maza jutība pret temperatūras izmaiņām, un tāpat to mikrofonu diafragmas ir tik mazas un plānas, ka tās ir vairāk nekā 10 reizes mazāk jutīgas pret vibrācijām nekā elektrostatiskie mikrofoni. Turklāt MEMS mikrofoni ir plaši pieejami plaša patēriņa elektronikas tirgū, tāpēc tie ir arī ļoti lēti. To jutība laika gaitā saglabājas ļoti stabila, un parasti nav nepieciešama atkārtota kalibrēšana, lai atbilstu I tipa specifikācijām.
Šīs priekšrocības padara MEMS mikrofonus ideāli piemērotus dizainam. Protams, MEMS mikrofoniem ir daži trūkumi, kas jākompensē, ja tie vēlas izveidot efektīvu skaņas līmeņa mērītāju.
Tā kā MEMS mikrofoni nodrošina digitālos signālus ierīces līmenī, nav iespējams noņemt spiedienjutīgo dobumu no ķēdes un pārbaudīt analogo saiti atsevišķi. Visi attiecīgie skaņas līmeņa mērītāju standarti tika uzrakstīti 1970. gados, un tajos tika pieņemts, ka skaņas līmeņa mērītāja dizains sastāv no viena mikrofona dobuma, kas vada analogās apstrādes ķēdi vai analogo-digitālo pārveidotāju (ADC), kam seko digitālās apstrādes ķēde. Lai pārbaudītu skaņas līmeņa mērītājus, mikrofonu vietā ir jāizmanto elektriskie signāli. Savukārt MEMS mikrofoni pabeidz analogo-digitālo pārveidi ierīces līmenī, kas nozīmē, ka, lai gan skaņas līmeņa mērītājam var būt veiktspēja, kas nepieciešama, lai atbilstu standartam, to nevar pārbaudīt, izmantojot metodes, kas norādītas tas standarts.
Tā kā MEMS mikrofonu silīcija struktūras ir ļoti mazas, pat sīkas putekļu daļiņas var viegli iekļūt mikrofona dobumā un tos sabojāt. Ļoti lieli statiskie un dinamiskie spriegumi (parasti virs 160 dB-SPL) var izraisīt arī šo mazo silīcija konstrukciju bojājumus.
MEMS mikrofoniem parasti ir asa rezonanse diapazonā no 10 kHz līdz 20 kHz. Šīs rezonanses korekcija ir nepieciešama, lai skaņas līmeņa mērītāja frekvences reakcija atbilstu atbilstošā standarta robežām.
