基于数字压电MEMS麦克风阵列的波束成形
信号处理
2021-11-22 v1
摘要
近来低成本、低功耗无线微控制器的爆发式增长，加上低功耗、鲁棒的MEMS传感器，为创建用于状态监测的新型低成本工业物联网（IIoT）设备提供了机遇。采用悬臂式振膜构造的压电MEMS麦克风，是针对进水和进尘等失效模式的一种潜在解决方案，这些失效模式一直挑战着电容式MEMS麦克风在工业应用中的使用。在本文中，我们将一对压电MEMS麦克风与一款商用现货（COTS）微控制器耦合，创建了一个能够辨别噪声源方向的独立麦克风阵列。该麦克风阵列设计用于在2000 Hz或以下频率无混叠地采集声音数据。测试在消声室中进行。我们将该麦克风阵列的性能与一个简单的理想化理论模型进行比较。在消声室中获得的实验结果与理论模型吻合良好。该工作是一项原理验证。通过提供关于如何将传感器耦合到COTS微控制器以及用于处理数据的开源代码的详细信息，我们希望他人能够通过扩展所用传感器的数量和类型来在此基础上开展研究。
引用
@article{arxiv.2111.10087,
title = {Beamforming using Digital Piezoelectric MEMS Microphone Array},
author = {Ricky Leman and Ben Travaglione and Melinda Hodkiewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.10087},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 12 figures. For code associated with controlling the Raspberry Pi 4 Model B, interfacing with laboratory test equipment, transporting data remotely, and conducting signal processing see https://github.com/uwasystemhealth/VM3000-Microphones