来看这个三防麦克风 怎么折腾都不坏还能放水里

便携语音设备越来越流行,比如亚马逊Tap扬声器、Doppler实验室开发的智能无线耳机,在家里,我们可以用它播放音乐,搜索网页、接电话,移动时可以用语音命令控制。不过这些设备有一些问题:容易被水、脏东西损坏,而且充电一次只能用几个小时,我们不会经常使用它。

波士顿创业公司Vesper找到一个好办法,它开发了微型压电麦克风,用悬臂架构制造,麦克风可以从声音中采集能量,比传统麦克风更加耐用,更加省电。Vesper说一旦我们将它的麦克风装进设备,就可以在室外使用语音设备,下雨也不用太担心,充电一次设备可以用几天。年底新麦克风就会推出。

为了证明麦克风很坚强,Vesper将组件放进啤酒、苏打水内,将它曝露在热蒸气中,蒸气内含有食用油,将它放在模拟尘暴中,从设定高度坠落在硬质表面上,测试显示麦克风很耐用。麦克风的大小相当于两粒芝麻籽并排排列,当然,麦克风也会损毁,不过它具备防水、防尘、防冲击能力,经过压力测试之后麦克风仍然可以正常使用,而传统麦克风会出现信号损失问题。

传统麦克风通过柔性膜片的振动测量音量,膜片靠近硬背板。柔性膜片需要持续供电,在柔性膜片与硬背板之间会有空隙,导致麦克风容易被微粒、水损坏。

Vesper将柔性膜片和硬背板换成一层柔性悬臂,它是用氮化铝制造的。当声波进入Vesper麦克风,柔性悬臂会弯曲,压力生成电信号,它可以转化为声音。

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(注解:Vesper将麦克风附着在金属块上,然后跌落在硬表面上,测试麦克风的耐用性。如图所示,跌落时的加速度相当于10000Gs。)

有声音时,麦克风将声音能量收集起来,启动麦克风,如果没有声音就会关闭。再看传统麦克风,当电源关闭时,声音无法激活传统麦克风。Vesper CTO利特尔(Bobby Littrell)认为:“传统麦克风必须让耳麦一直打开,用数字信号处理侦测到的声音。与我们的方法相比,传统麦克风耗电量更大,我们可以告诉设备的语音界面系统,如果没有声音,它就没有必要进行计算。”

有了Vesper的技术,安装电池的语音激活设备不需要手动操作就可以使用很长一段时间,再看今天的设备,一般都要用按钮手动唤醒,这样做可以省电。亚马逊Alexa Fund最近向Vesper投了钱。未来Vesper麦克风会不会出现在亚马逊设备中?Vesper拒绝透露。

早在上世纪80年代,研究人员、企业就在用压电MEMS麦克风做实验,不过他们在设计、材料上遇到了困难。Vesper是第一个将压电麦克风商用的企业。

专家警告称,Vesper麦克风用到了氮化铝薄膜,制造这种材料有些麻烦。佛罗里达大学MEMS麦克风专家、工程学教授马克·谢普拉克(Mark Sheplak)认为:“氮化铝转换器已经存在一段时间了,不过要大规模制造统一的、质量极高的薄膜,确保薄膜能够稳定运行,能感知到低应力,目前仍然是一件很难的事。”薄膜的质量决定麦克风的品质,比如它的敏感性、噪音级。

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(注解:在本次测试中,研究人员用硅尘、一罐压缩气体模拟尘暴。Vesper的麦克风放在塑料盒子内,连接到长而薄的电路板。)

还有一些人认为,对于消费设备来说传统麦克风已经很好了,设备制造商对成本很敏感,它们不太可能购买Vesper产品,因为它的技术更贵。佐治亚理工学院MEMS微系统技术中心主管阿亚兹(Farrokh Ayazi)表示:“消费电子最重视成本和价格,Vesper的技术可能会被一些新设计的设备采用,但是要想进入智能手机等设备相当困难,在这些领域其它麦克风品牌已经做得很不错了。”

市场咨询公司Yole Développement认为,Vesper的技术适合用在智能家庭、穿戴设备上,这些设备追求低能耗,想变得更强健。该公司估计全球MEMS麦克风市场的规模约为10亿美元。Vesper表示,年底之前,在美国就会出现安装新麦克风的设备,麦克风可以用声音唤醒。

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