工程师的实验室级麦克风可以以低于30美元的价格进行3D打印

时间：2022-06-21 09:23 来源：中国3D打印网作者：admin 阅读：次

中国3D打印网6月21日讯，声学工程师 Peter Riccardi 设计了自己的实验室级麦克风，可以 3D 打印和组装，价格不到 30 美元。高端实验室级麦克风是声学家或声学工程师的基本工具，可提供在实验期间捕获精确物理信号所需的性能水平。不过PCB Piezotronics 等知名制造商提供的传统电容式麦克风售价约为 1000 美元重。Riccardi 在他的 Hackaday 项目页面上写道：“这种麦克风的质量非常好，但对于业余爱好者和发烧友来说，还有其他选择可以让您以一小部分成本获得。”
Riccardi 的本土设备具有 3D 打印外壳和四个内部 MEMS 麦克风，旨在成为那些高端系统的可访问替代品。尽管成本仅为 30 美元，但麦克风的设计目的是在 20Hz 至 20kHz 的音频频带中提供类似的本底噪声、频率响应、平坦度和灵敏度。

3D 打印麦克风的总成本不到 30 美元。照片来自彼得里卡尔迪。
设计和 3D 打印麦克风
对于他的原型，工程师将电子设备分成两块板，第一块是 MEMS 载板。四个 MEMS 麦克风安装在圆形 PCB 上，其中包括一系列小通孔焊盘，用于所有所需的电源和信号连接。第二块板是主板，它容纳了 MEMS 输出的所有输入和信号调节。
然后需要将电路板固定到机械组件上——这就是 3D 打印的用武之地。Riccardi 在 SolidWorks 中设计了一个简单的圆柱形外壳，并使用 PLA 将组件分为两部分进行了 3D 打印。机箱的形状和尺寸旨在模仿直径仅为 0.5 英寸的市售麦克风。他补充说：“由于整个机械组件是弧形的，因此非常坚固，可以随意折腾而不必担心损坏或破裂外壳。 MEMS 载板的开口将需要在未来进行修改，因为作用在层间粘合上的材料非常少且应力集中。目前，它工作得很好。”

3D 打印的 PLA 外壳分为两部分。照片来自彼得里卡尔迪。
它的性能是否优于商用麦克风？
一次使用四个 MEMS 麦克风的决定是经过深思熟虑的。带有电压降的组件的电气系统将不可避免地产生电噪声，这会破坏信号并使它们更难读取。这种噪声是随机的，但可以将其平均以减少其影响。通过将四个 MEMS 元件（噪声源）与小电阻并联在一起，可以降低麦克风的输出本底噪声，从而轻松提高系统的信噪比。典型的电容式麦克风具有出色的信噪比，灵敏度约为 50mV/Pa。为了测试 3D 打印麦克风的性能，Riccardi 在半消声室（一个非常安静的房间）中完成了测试。他使用 NI NI 4431 数据采集系统将该设备的频率响应和噪声测量值与 PCB Piezotronics 378B20 自由场电容式麦克风进行比较。
至少可以说，结果令人印象深刻。 Riccardi 的低成本麦克风在音频频带中具有足够平坦的频率响应，而其灵敏度被证明对于实际测量来说足够高，尽管低于 PCB 产品。然而，在 200Hz 以下，3D 打印麦克风的性能实际上比其商业同类产品略好。他写道，“需要进行额外的实验来更严格地表征麦克风。但是，初步结果非常有希望，而且价格让人无法忽视。”

正在半消声室中测试的 3D 打印麦克风。照片来自彼得里卡尔迪。

消费级 3D 打印技术的兴起使世界各地的创意人员和爱好者能够以相对较低的成本开发可访问的产品版本。今年早些时候，业余玩具制造商 Riskable 开发了一种用于 PC 键盘的创新键开关机制。这种基于磁铁的设计名为“Void Switch”，完全开源，可以使用任何普通的 FFF 3D 打印机在家中制造。

在其他地方，YouTuber Akaki Kuumeri 之前为他的 Xbox Series X/S 控制器设计并 3D 打印了一个新颖的操纵杆附件，将其变成了一个功能齐全的飞行杆。最近，他继续构建了一个 3D 可打印部件的开源库，这些部件连接到游戏控制器以实现非标准的手部位置，使身体残疾的人更容易玩视频游戏。

(责任编辑：admin)

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