Сензори звука, као уређаји који претварају акустичне сигнале у електричне сигнале, налазе широку примену у индустријској аутоматизацији, паметним кућама, медицинској дијагностици и другим пољима. На основу принципа рада и циљева детекције, звучни сензори су првенствено категорисани на следећи начин:
И. Пиезоелектрични сензори
Пиезоелектрични сензори звука користе својства материјала као што су кварц и керамика. Када акустични притисак делује на површину материјала, он индукује промене електричног набоја, чиме се генерише електрични сигнал. Ови сензори нуде високу осетљивост и широк фреквентни одзив, са типичним применама које укључују:
1. Микрофони:Електретни кондензаторски микрофони (ЕЦМ) користе поларизовани електрет филм као дијафрагму, нудећи ниску цену и компактну величину, што их чини широко примењеним у потрошачкој електроници. МЕМС микрофони интегришу минијатурне капацитивне структуре путем полупроводничких процеса, са снажним анти-могућностима против сметњи и одличном конзистентношћу, која се обично налази у паметним телефонима.
2. Ултразвучни сензори:Обично раде изнад 20 кХз, ови користе пиезоелектричну керамику за пренос и пријем ултразвучних таласа, погодних за апликације као што су мерење удаљености (нпр. сензори за паркирање) и детекција протока. У медицинској опреми за ултразвучно снимање, распоређени пиезоелектрични сензори постижу резолуцију{4}}милиметарског нивоа.
ИИ. Сензори на бази електромагнетне индукције{1}}
Они генеришу електричне сигнале кроз промене магнетног поља, првенствено укључујући:
1. Покретни{1}}микрофони:Звучни таласи покрећу завојницу да вибрира унутар сталног магнетног поља, пресецајући линије магнетног флукса како би се створила струја. Њихов широк динамички опсег чини их уобичајеним избором за професионалну опрему за снимање.
2. Електромагнетни пријемници:Пикапови завојнице који се користе у инструментима као што су гитаре мењају јачину магнетног поља кроз вибрирајуће металне жице за емитовање аудио сигнала.
ИИИ. Оптички сензори звука
Користите технологије без{0}}бесконтактног откривања, као што су:
1. Ласерски виброметри:Мерите површинске вибрације помоћу Доплеровог ефекта, погодног за окружења са високим-температурама или јаким електромагнетним сметњама. Индустријски се користи за откривање абнормалних акустичних таласа узрокованих механичким кваровима.
2. Акустични сензори оптичких влакана:Искористите својство да звучни таласи мењају индекс преламања оптичких влакана, омогућавајући дистрибуирано акустично праћење. Ова технологија се користи за откривање цурења нафтовода.
ИВ. Капацитивни сензори звука
Састојећи се од покретне плоче и фиксне плоче која формира капацитивну структуру, звучни таласи мењају размак плоча, чиме се мења вредност капацитивности. МЕМС микрофони спадају у ову категорију, постижући однос сигнала-према-шуму већи од 70дБ. Други тип, силицијумски микрокапацитивни микрофон, користи полупроводничке процесе за производњу минијатурних ваздушних шупљина, што га чини погодним за медицинске уређаје за аускултацију.
В. Отпорни сензори звука
Микрофони са карбонским{0}}гранулама су класичан пример. Звучни притисак мења контактну отпорност гранула угљеника, модулирајући на тај начин струју. Иако показују лоше карактеристике фреквенцијског одзива, њихова једноставна структура и ниска цена учинили су да су се они широко користили у раним телефонима.
ВИ. Нови интелигентни сензори
Технолошки напредак довео је до појаве хибридних сензора који интегришу више технологија:
1. АИ модули за препознавање отиска гласа:Интегришући ДСП чипове и алгоритме дубоког учења, они анализирају специфичне карактеристике отиска гласа у реалном времену за паметне безбедносне системе. Акустични модели које обезбеђује Баиду АИ Опен Платформ постижу тачност од 98%.
2. Сензори окружења са више-параметара:Истовремено детектује звук, температуру, влажност и друге параметре. Примери укључују терминале за праћење буке у паметним градовима, који преносе податке у децибелима на платформе у облаку преко 4Г мрежа.
Поређење сценарија апликације
| Тип сензора | Осетљивост | Цост | Типични сценарији примене |
| МЕМС микрофон | Високо | Ниско | Паметни телефони, паметни звучници |
| Динамиц Мицропхоне | Средњи | Средњи | Сценски наступи, емитовани снимци |
| Ултрасониц Сенсор | Екстремно висока | релативно висока | Медицински ултразвук, индустријска не{0}}деструктивна испитивања |
| Оптички{0}}акустични сензор | Екстремно висока | Високо | Праћење нафтовода и гасовода, рано упозорење на граничној одбрани |
Трендови технолошког развоја
1. Минијатуризација и интеграција:Произвођачи попут ТСМЦ-а представили су МЕМС микрофонске чипове у пакетима од 3 мм × 2 мм, са будућим потенцијалом за СоЦ интеграцију сензора и процесора.
2. Оснаживање АИ:Оквири као што је Баиду-ов ПаддлеПаддле подржавају примену акустичног модела на ивици{0}}бочне стране, омогућавајући сензоре са могућностима ивичног рачунарства. На пример, детектори дечјег плача могу локално анализирати акустичне спектралне карактеристике у року од 200 мс.
3. Технологија-самонапајања:Пиезоелектрични-трибоелектрични хибридни сензори Георгиа Тецх-а искориштавају енергију вибрација околине, што их чини идеалним за ИоТ чворне уређаје.
Када бирате сензоре звука, свеобухватно процените параметре укључујући фреквентни опсег (људски слух у распону од 20Хз-20кХз), осетљивост (дБ/В) и однос сигнал--шум. Индустријске примене додатно захтевају пажњу на степен заштите (нпр. ИП67 отпорност на прашину и воду) и прилагодљивост на температуру (радни опсег од -40 степени до 85 степени). Са пролиферацијом 5Г и АИоТ технологија, сензори звука еволуирају од једноставног хватања сигнала до интелигентних система перцепције.