聲學(xué)是我們大多數(shù)人經(jīng)常認(rèn)為理所當(dāng)然的科學(xué)之一,不是因?yàn)槲覀兒鲆暳寺曇粼谌粘I钪械闹匾?,而是因?yàn)槲覀兊凸懒怂谡Z音、音樂和環(huán)境指標(biāo)之外的可能性。超聲波、聲納和噪音消除只是利用聲波超越普通音頻感知能力的幾個(gè)應(yīng)用程序。
我們中有多少人低估聲音的一個(gè)典型例子現(xiàn)在可能就在你的口袋里。如今,智能手機(jī)包括 MEMS 麥克風(fēng)陣列,這些麥克風(fēng)不僅用于在通話期間捕獲和放大語音,還用于消除環(huán)境噪聲并使用波束成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場音頻縮放。提供這些功能需要具有通常達(dá)到或超過 64 dB 的信噪比 (SNR) 的高質(zhì)量麥克風(fēng),因?yàn)榧词故亲顝?fù)雜的音頻處理算法也會(huì)受到麥克風(fēng)捕獲聲音的能力的限制。結(jié)合智能手機(jī)領(lǐng)域的大量需求(每年出貨數(shù)十億個(gè) MEMS 麥克風(fēng)),對優(yōu)質(zhì)麥克風(fēng)的需求導(dǎo)致 MEMS 市場出現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,其中大部分增長和生產(chǎn)都發(fā)生在高端。
為什么麥克風(fēng)很重要
此時(shí)您可能會(huì)問:“Brandon,您為什么要在 IoT 專欄中談?wù)撝悄苁謾C(jī)麥克風(fēng)?” 原因是,盡管語音識別技術(shù)仍有很多不足之處,但語音將繼續(xù)增長為物聯(lián)網(wǎng)的首選用戶界面之一。盡管 Siri、“Ok Google”和 Dragon(相信我,我?guī)缀鯂L試了所有方法來轉(zhuǎn)錄采訪)的成功率低得令人沮喪,但在許多情況下,口頭互動(dòng)只是最輕松的交流方式,尤其是當(dāng)日常物品變得啟用互聯(lián)網(wǎng)。想想智能家居中的可能性,它允許您口頭控制電視、恒溫器和燈(請參閱 Amazon Echo),然后進(jìn)一步思考未來,可以在車輛中利用麥克風(fēng)來記錄和傳輸已知與問題或故障相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音,或者在各種其他場景中進(jìn)行身份管理。
幸運(yùn)的是,智能手機(jī)市場推動(dòng)質(zhì)量更好的麥克風(fēng)這一奇怪事實(shí)應(yīng)該會(huì)促進(jìn)前面提到的一些高級應(yīng)用所需的性能提升,但 MEMS 麥克風(fēng)的其他領(lǐng)域也有增長空間,尤其是可靠性。正如我們中的許多人在日常使用智能手機(jī)助手時(shí)所經(jīng)歷的那樣,他們配備的麥克風(fēng)極易受到水、灰塵和其他環(huán)境微粒的影響,一旦損壞,它們幾乎沒有希望再次以可接受的水平運(yùn)行。這在一定程度上與當(dāng)今大多數(shù) MEMS 麥克風(fēng)基于電容式、兩板式架構(gòu)(包括隔膜和背板)這一事實(shí)有關(guān)(圖 1a)。
然而,密歇根大學(xué)的一家初創(chuàng)公司 Vesper 的一種壓電 MEMS 麥克風(fēng),該麥克風(fēng)依賴于四個(gè)三角形懸臂梁(圖 1b)。這樣做的好處是雙重的。首先,所使用的壓電材料將聲能直接轉(zhuǎn)換為電壓,這有助于提供更高質(zhì)量的信號(典型 SNR 為 68 dB)。此外,因?yàn)閼冶哿旱氖褂孟祟w?;驓埩粑锟赡鼙焕ё〉臍庀?。根據(jù) Vesper 首席執(zhí)行官 Matt Crowley 的說法,其結(jié)果是防水、防震、防塵和防顆粒設(shè)計(jì)。他們的部件 VM101 還與電容式 MEMS 產(chǎn)品引腳兼容,有助于簡化技術(shù)轉(zhuǎn)換并縮短設(shè)計(jì)周期(圖 2)。
圖 1a 和 1b:電容式 MEMS 麥克風(fēng)包含一個(gè)氣隙,水和碎屑會(huì)在其中滯留并限制性能,而 Vesper 的壓電 MEMS 麥克風(fēng)采用懸臂式設(shè)計(jì),使其防水、防震、防塵和防顆粒。
在物聯(lián)網(wǎng)的狂野中,可靠性和成本是大多數(shù)硬件的前兆。鑒于生命周期長,設(shè)計(jì)人員必須能夠依賴系統(tǒng)組件數(shù)年或數(shù)十年,并且為了達(dá)到預(yù)計(jì)的連接設(shè)備數(shù)量,高級硅的價(jià)格點(diǎn)必須與大批量市場的價(jià)格點(diǎn)保持一致。這些是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動(dòng)者的先驅(qū)。壓電 MEMS 麥克風(fēng)正走在正確的軌道上。
審核編輯:郭婷
-
mems
+關(guān)注
關(guān)注
129文章
3931瀏覽量
190649 -
物聯(lián)網(wǎng)
+關(guān)注
關(guān)注
2909文章
44640瀏覽量
373448
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論