Modular Spherical Microphone Array/zh

▼本页面是2018年阿尔托大学L3999课程“科学导向的开源硬件3D打印”的一部分。现在已开放编辑，欢迎改进。

专案

本专案利用3D打印技术设计并建构了一个模组化球形麦克风阵列。最终成果是一套模拟MEMS麦克风、连接器和一个球形麦克风矩阵，可以互连和重新排列，以适应各种音讯应用。此麦克风组采用的是AKU143 Akustica MEMS麦克风，其指向性相当全面，频率响应在50 Hz至10 kHz范围内平坦。球形麦克风矩阵包含19个通道，分布在二十面体的各个面上，第20个面用作麦克风手柄的底座。直接连接到麦克风的矩阵半径为5厘米，但可以透过添加额外的2.5厘米连接器来增加阵列半径，或创建具有双半径的阵列。

本计划为2018 年春季在阿尔托大学L3999课程的期末作业。

背景

虚拟现实产业的蓬勃发展催生了对沉浸式和互动式声场捕捉与再现的需求。平面波分解已被证明是实现这一目标的合适理论框架，它可以涵盖音频工程的所有主要阶段（录音、制作和回放）[1]。此方法需要感测器阵列来捕捉声场，然后透过一组基底函数将其分解为另一组讯号。球形感测器阵列的布置较为便捷，因为存在诸如球谐函数[2]等可靠的数学概念来描述音场。决定球形阵列处理品质的关键因素包括所用感测器的数量、感测器的方向性、它们在球面上的位置以及它们与原点的距离。本专案设计的麦克风旨在成为一个灵活的工具，用于探索平面波分解的传感器布置，因为它允许对上述大多数因素进行调整。

素材

您可以在这里找到 3D 打印 STL 档案：[3]

麦克风零件的OpenSCAD档案可在此处取得：

PCB 的负面资讯可在此处找到：[4]

MEMS麦克风的规格表可在此处找到：[5]

一个麦克风的组成部分：

1 AKU143 Akustica MEMS 麦克风[6]

1个180Ω电阻 SMD 0805

1个7.5kΩ电阻 SMD 0805

1个2.2μF电容器，SMD 0805封装

1个1μF电容器 SMD 0603

2 个公针连接器

矩阵的组成部分

38针母连接器

细绝缘电线。

说明

1.使用 STL 档案3D 打印至少一个Core A、Core B和手柄，以及所需数量的麦克风头和连接件。麦克风头和连接件必须成对打印，因为 STL 档案包含零件的一半，以便日后可能引入电子元件。

2. 生产 MEMS 麦克风的 PCB，这些是双面 PCB。

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  DIY PCB制造。

3. 将元件焊接至PCB板上。 MEMS麦克风和公针连接器连接到PCB板的侧面。

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  表面贴装元件焊接。

4. 将针式连接器焊接到矩阵和连结的电缆上。

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  双针连接器电缆才是王道。

5. 使用某种胶水将电缆和插针插入并固定在3D打印零件内部。我用的是强力胶。

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  麦克风内部的电子元件。

6. 将3D打印部件黏合在一起。同样，使用强力胶。

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  把所有东西整合在一起。

7. 随意摆放麦克风

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  。

后续步骤

下一步，我将测试这款麦克风在不同摆放方式下的反应，观察空间相关性的变化。我还打算测试连接器寄生效应可能造成的噪声。