Bagaimana merancang meteran tingkat suara berdasarkan MEMS?
MEMS adalah sistem mikroelektromekanis yang dibuat menggunakan bahan yang sama (biasanya silikon) dan teknik etsa yang digunakan untuk membuat sirkuit mikroelektronik. Teknik-teknik ini dapat membangun struktur mikro dan nano dengan presisi tinggi dan reproduktifitas. Mikrofon MEMS sangat kecil tetapi sangat sensitif (noise floor biasanya lebih baik dari 30dBA). Banyak mikrofon MEMS mengintegrasikan amplifikasi dan chip pengambilan sampel digital pada level perangkat (bahkan level chip), sehingga secara langsung menyediakan sinyal digital dan mengurangi biaya bagian lain dari sistem atau instrumen. Selain itu, integrasi langsung sirkuit analog-ke-digital pada tingkat perangkat menghilangkan derau elektromagnetik yang digabungkan ke jalur input analog dalam desain konvensional.
Mikrofon MEMS diproduksi menggunakan proses microetching yang dikontrol dengan ketat, sehingga karakteristik individu dari setiap mikrofon MEMS sangat konsisten. Mereka sangat linier (0.1 persen distorsi harmonik total (HD) atau lebih baik pada 1kHz/94dB SPL) dan memiliki rentang dinamis yang luas (biasanya lebih baik dari 30dBA hingga 120dBA). Selain itu, mikrofon MEMS memiliki sedikit kepekaan terhadap perubahan suhu, dan juga, diafragma mikrofonnya sangat kecil dan tipis sehingga lebih dari 10 kali lebih sensitif terhadap getaran daripada mikrofon elektrostatis. Selain itu, mikrofon MEMS banyak tersedia di pasar elektronik konsumen, sehingga harganya juga sangat murah. Sensitivitasnya tetap sangat stabil dari waktu ke waktu dan biasanya tidak memerlukan kalibrasi ulang untuk tetap berada dalam spesifikasi Tipe I.
Keunggulan ini membuat mikrofon MEMS ideal untuk desain. Tentu saja, mikrofon MEMS memiliki beberapa kekurangan yang harus diperbaiki jika mereka ingin merancang pengukur tingkat suara yang efisien.
Karena mikrofon MEMS memberikan sinyal digital pada tingkat perangkat, tidak mungkin untuk menghilangkan rongga peka tekanan dari sirkuit dan menguji tautan analog secara terpisah. Semua standar yang relevan untuk pengukur tingkat suara ditulis pada tahun 1970-an dan diasumsikan bahwa desain pengukur tingkat suara terdiri dari rongga mikrofon tunggal yang menggerakkan rantai pemrosesan analog atau konverter analog-ke-digital (ADC) diikuti oleh rantai pemrosesan digital. Ini membutuhkan penggunaan sinyal listrik alih-alih mikrofon untuk menguji pengukur tingkat suara. Mikrofon MEMS, di sisi lain, menyelesaikan konversi analog-ke-digital pada tingkat perangkat, yang berarti bahwa meskipun pengukur tingkat suara mungkin memiliki kinerja yang diperlukan untuk memenuhi standar, ia tidak dapat diuji menggunakan metode yang ditentukan dalam standar itu.
Karena ukuran struktur silikon mikrofon MEMS yang sangat kecil, partikel debu yang sangat kecil pun dapat dengan mudah masuk ke rongga mikrofon dan merusaknya. Tekanan statis dan dinamis yang sangat tinggi (biasanya di atas 160 dB-SPL) juga dapat menyebabkan kerusakan pada struktur silikon kecil ini.
Mikrofon MEMS biasanya memiliki resonansi yang tajam dalam rentang 10kHz hingga 20kHz. Koreksi resonansi ini diperlukan agar respons frekuensi pengukur tingkat suara berada dalam batas standar yang sesuai.
