Možnosti využití MEMS snímačů pro konstrukci měřicích mikrofonů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá možnostmi využití MEMS mikrofonů pro účely akustického měření. Cílem práce je navrhnout a realizovat elektronický obvod pro připojení digitálních MEMS mikrofonů s rozhraním I2S a PDM, umožňující integraci do měřicích systémů přes výstup S/PDIF. Důraz je kladen na porovnání parametrůvybraných MEMS snímačů s měřícími mikrofony třídy I dle normy IEC 61672. Teoretická část práce poskytuje přehled MEMS technologií, digitálních audio rozhraní a specifik měřicích aplikací. Praktická část se zaměřuje na návrh, konstrukci a testování funkčního přijímače signálu, který podporuje vzorkovací frekvence až do 192 kHz. Při měřeních v akustické komoře byly analyzovány frekvenční odezvy 4 MEMS mikrofonů a porovnány jejich parametry v závislosti na vzorkovací frekvenci. Navržený obvod umožnil cenové dostupné testování digitálních MEMS mikrofonů s flexibilitou zvukových výstupů. Výsledky měření ukazují, že některé MEMS mikrofony mohou být při dodržení určitých konstrukčních a provozních podmínek vhodné pro měření i nad 20 kHz. Všechny měřené mikrofony ukázaly tendenci rostoucí citlivosti od 2kHz výš. Identifikovány byly limity v oblasti dynamického rozsahu, šumu a stability signálu při vyšších vzorkovacích frekvencích. Návrh také poukazuje na význam kvality propojení s mikrofony, impedance signálových cest a stability hodinového zdroje.