Водонепроницаемая акустическая вентиляция EPTFE для защиты микрофона смартфона

Разработанный специально для основных и вспомогательных микрофонов в современных смартфонах, этот водонепроницаемый акустический вентиляционный клапан из EPTFE (расширенного политетрафторэтилена) обеспечивает бескомпромиссный баланс между защитой от окружающей среды и кристально чистым захватом звука. Поскольку смартфоны продолжают стремиться к более тонким корпусам и более высоким рейтингам IP (до IP68), защита микрофона становится критически важной задачей проектирования. Эта мембрана представляет собой микропористую пленку, которая предотвращает проникновение жидкости, оставаясь практически прозрачной для звуковых волн. При типичной толщине всего 0,15 мм она добавляет незначительный объем к стеку устройства. Присущая материалу гидрофобность и олеофобность сопротивляются не только воде, но и поту, кожному салу и косметическим остаткам, обеспечивая стабильную работу в течение всей повседневной жизни телефона. Мембрана химически инертна и не деградирует при воздействии обычных чистящих средств или спиртовых салфеток. Потери акустического затухания строго контролируются ниже 1,5 дБ в диапазоне частот речи, что означает, что голосовые вызовы, видеозаписи и взаимодействие с голосовым помощником сохраняют высокую четкость. Этот вентиляционный клапан является бесшумным помощником флагманских смартфонов, которые выживают при случайном погружении, сохраняя при этом качество звука студийного уровня.

Основная задача разработчиков смартфонов — поддерживать чувствительность микрофона и соотношение сигнал/шум (SNR), полностью герметизируя устройство от воды и пыли. Традиционные сетчатые или пенные покрытия либо впитывают воду, что приводит к временной или постоянной потере звука, либо создают громоздкий акустический путь, ухудшающий характеристики. Наш акустический вентиляционный клапан из EPTFE решает эту проблему, действуя как молекулярные ворота: воздух и звук проходят через миллиарды микроскопических пор, но жидкая вода не может преодолеть барьер поверхностного натяжения. Кроме того, мембрана постоянно выравнивает давление между полостью микрофона и внешней средой, предотвращая искажение диафрагмы, вызванное изменениями температуры или барометрическими сдвигами. Это решение устраняет необходимость в сложных механических уплотнениях, которые часто ухудшают качество звука. Оно позволяет производителям смартфонов достигать сертификации IP67 или IP68, не выделяя избыточное внутреннее пространство для уплотнительных прокладок. Кроме того, постоянный акустический импеданс вентиляционного клапана упрощает разработку алгоритмов шумоподавления, поскольку все микрофоны в массиве видят почти идентичные условия, сохраняя точность формирования луча и производительность подавления эха.

Этот вентиляционный клапан в основном применяется к портам микрофонов смартфонов, покрывая как нижние голосовые микрофоны, так и верхние/задние микрофоны для записи видео. Он также используется в сопутствующих устройствах, таких как умные очки с функцией захвата голоса, планшеты и миниатюрные диктофоны. В каждом случае вентиляционный клапан вырезается по форме точной геометрии отверстия и крепится с помощью автоматизированного оборудования pick-and-place во время сборки.

Мембрана EPTFE содержит структуру узлов и волокон, которая создает взаимосвязанные микропоры. Диаметры пор рассчитаны примерно на 0,2–0,5 микрон — намного меньше самых маленьких капель воды, но значительно больше молекул воздуха. Звуковые волны представляют собой колебания давления, которые распространяются путем смещения молекул воздуха; эти колебания проходят через поры с минимальной потерей энергии, поскольку длина звуковой волны (например, 340 мм при 1 кГц) гигантская по сравнению с размером пор. Жидкая вода, обладающая сильным поверхностным натяжением около 72 мН/м, не может деформироваться в поры, если не будет превышено критическое давление прорыва. Это давление прорыва (давление проникновения воды) устанавливается выше максимального гидростатического давления, ожидаемого при погружении. Любая вода, контактирующая с поверхностью, просто скатывается, оставляя акустический путь сухим и открытым. Внутри вентиляционный клапан также обеспечивает медленный воздухообмен для выравнивания давления, что предотвращает смещение диафрагмы микрофона из ее линейного диапазона во время быстрых перепадов температуры или изменений высоты.

О: Материал EPTFE химически инертен и не гидролизуется и не окисляется в нормальных условиях эксплуатации. Ускоренные испытания на старение (85°C / 85% относительной влажности в течение 1000 часов) не показывают изменений в акустических или водонепроницаемых характеристиках. Он рассчитан на срок службы, превышающий типичный цикл использования смартфона (3–5 лет).

О: Нет. Потери затухания менее 1,2 дБ незаметны. Современные массивы микрофонов смартфонов используют цифровое усиление и шумоподавление, которые легко компенсируют такое минимальное широкополосное ослабление. Дальний захват голоса остается надежным.

О: Да. Опциональный акриловый клей сшивается и устойчив к обычным химическим веществам, включая соленую воду и хлор. Испытания на адгезию при отслаивании после 72 часов погружения в соленую воду не показали деградации. Для экстремальных требований доступен вариант с силиконовым клеем.