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MEMS麦克风阵列的基础知识及工作原理和应用介绍

各类利用都应用麦克风将音频声音转换为电旌旗灯号。MEMS 麦克风具有全向指向性,从任何偏向都能平均地拾取声音。很遗憾,转换为电旌旗灯号的声音中除了所需的声音之外,还经常包孕多余的噪音。是以,可以采纳 MEMS 麦克风阵列和相关电子元件改良吸收检测的声音的音质。该阵列可用于创建一种偏向相应(也称为束波),可滤除不必要的噪音,同时处置惩罚来自更抱负偏向的声音。

MEMS 麦克风阵列概览

所需声音(旌旗灯号)与不必要的声音(噪音)的比率称为信噪比 (SNR)。MEMS 麦克风阵列可用于增强所需声音并削减不必要的声音,从而改良系统的 SNR。

在构建 MEMS 麦克风阵列时,会应用两个或以上麦克风网络音频声音,然后结合各个麦克风发出的电旌旗灯号,孕育发生合成的电旌旗灯号。在结合旌旗灯号之前,会采纳电子电路处置惩罚各个麦克风发出的旌旗灯号(放大年夜、延迟、滤波等)。颠末电气处置惩罚之后,所需旌旗灯号获得增强,而不需要的旌旗灯号则会减弱。若要有效处置惩罚旌旗灯号,阵列中应用的麦克风必须具有慎密匹配的机能规格或者零丁表征规格机能。麦克风的灵敏度是包管在阵列中实现优越匹配所需的重要参数。 MEMS 麦克风借助半导体制造工艺,具有慎密匹配的灵敏度容差,可直接应用,是麦克风阵列的抱负选择。

垂射麦克风阵列

许多麦克风利用都有特定的滥觞,以得到所需的声音。是以,经由过程“收听”指定偏向的声音并“轻忽”其他偏向的声音,可以前进系统的 SNR。垂射麦克风阵列是垂直于所需声源放置的一维或二维麦克风阵列,可将各个麦克风发出的旌旗灯号相加,从而孕育发生所需的电旌旗灯号。垂直于阵列的偏向孕育发生的声音将同时到达麦克风,是以可在电子处置惩罚中积极相加。除垂直于阵列之外的偏向孕育发生的声音到达麦克风的光阴具有不合程度的延迟。平日,具有不合光阴延迟的旌旗灯号不会“顺利”相加,会孕育发生较低水平的电子旌旗灯号。

谋略机显示器或电视屏幕的音频接口便是垂射麦克风阵列的优越利用。因为用户直接位于屏幕前方,是以阵列将会构建于显示器的同一平面上。此外,还可以在现有显示器的物理深度内实施阵列。

端射麦克风阵列

经由过程在所需声源的偏向部署一行麦克风构造端射麦克风阵列,此时所需声音会以不合的光阴延迟到达各个麦克风。每个麦克风的处置惩罚电路都可以经由过程电子光阴延迟补偿麦克风的音频光阴延迟。端射麦克风阵列和垂射麦克风阵列相似,由于来自所需偏向的旌旗灯号能够积极乞降,但来自其他偏向的旌旗灯号乞降值则较低。

虽然垂射和端射麦克风阵列都可以增强所需轴向的声音捕获并衰减其他噪声源,然则垂射阵列在麦克风阵列的前面和后面可以一致成功地捕获声音。端射阵列仅捕获阵列前方的声音,并将衰减阵列后面以及所有其他偏向的噪音。它还必要实际面向所需的声音。手持式麦克风是这种拓扑的一个很好的利用,此中设备可以直接指向正在讲话(或唱歌)的人并且仅捕获该旌旗灯号。

其他 MEMS 麦克风阵列利用

MEMS麦克风阵列还可用于确定声音相对付阵列的偏向。在本利用的一种常见实现中,麦克风会被放置在圆圈或球面的周边上。采纳电子旌旗灯号处置惩罚识别各个麦克风发出的所需旌旗灯号,同时可以借助在各个麦克风之间传送的所需旌旗灯号的相对光阴延迟,确定相对付麦克风阵列的声音源。

声音位置麦克风阵列的常见利用是警察和队伍的射击检测。与麦克风阵列相关联的数字旌旗灯号处置惩罚 (DSP) 电路可以区分枪声与其他噪音的特性,然后确定枪击偏向。

结论

MEMS 麦克风阵列和相关的电子电路可用于强化声音的监测。破费电子利用平日设计有二到十个麦克风,以节制用户的终极资源。在机能最紧张的地方,会供给跨越300个麦克风的阵列,用于在全部音几回再三谱上供给慎密的三维空间分辨率。这些麦克风阵列用于安然检测和监控等利用。然则,只有采纳特点优越匹配的麦克风才能实现麦克风阵列。鉴于这一缘故原由,具有低资源和高灵敏度公差的 MEMS 麦克风成为麦克风阵列利用设计者的首选。

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