Mejora de SPL y THD de un altavoz piezoeléctrico MEMS con diafragma en voladizo con actuadores Double-S

Área de la Ciencia:

• Tecnología MEMS (sistemas microelectromecánicos)
• Materiales y dispositivos piezoeléctricos
• Acústica y ingeniería de audio

Sus antecedentes:

• Los altavoces piezoeléctricos MEMS con diafragmas en voladizo muestran un buen rendimiento en bajas frecuencias.
• Los diseños existentes sufren una alta distorsión armónica total (THD) cerca de la resonancia.
• El nivel de presión acústica de alta frecuencia (SPL) disminuye rápidamente por encima de 10 kHz debido a limitaciones de ancho de banda.

Objetivo del estudio:

• Para abordar las limitaciones de THD y SPL de alta frecuencia en los altavoces piezoeléctricos MEMS.
• Mejorar la calidad del sonido y ampliar el rango de frecuencia utilizable de estos dispositivos.
• Desarrollar altavoces piezoeléctricos MEMS de alta fidelidad para aplicaciones en el oído.

Principales métodos:

• Fabricación de un altavoz piezoeléctrico MEMS utilizando una película de PZT con pulverización de 2,7 μm de espesor.
• Integración de un diafragma en voladizo con cuatro juegos de actuadores Double-S.
• Evaluación del rendimiento acústico utilizando un simulador de 711 oídos bajo excitaciones de tensión variable (1-3 Vpp).

Principales resultados:

• Los actuadores de doble S introducen una frecuencia de resonancia secundaria a 21,3 kHz, extendiendo la respuesta de alta frecuencia.
• Se observó un aumento promedio de SPL de 23 dB en el rango de frecuencia media a alta.
• Se logró una reducción media del THD del 80%, manteniendo el THD por debajo del 0,6% de 3,2 kHz a 20 kHz.

Conclusiones:

• El diseño del actuador Double-S mejora significativamente tanto el rendimiento SPL como el THD en los altavoces piezoeléctricos MEMS.
• Este avance mejora la calidad del sonido y amplía el rango de frecuencia de los dispositivos de audio MEMS.
• La tecnología desarrollada ofrece una vía para audio de alta fidelidad en aplicaciones compactas en el oído.