이러한 보정은 예를 들어 사운드 레벨 미터 및 보청기 테스터의 마이크를 보정 체인의 다른 쪽 끝에 설정할 수 있도록 표준 실험실에서 필요합니다.
기존의 '비교 교정'(아래 참조)에는 알려지지 않은 마이크와 실험실 표준 마이크를 동일한 음향 필드에 노출시키고 출력을 비교하는 작업이 포함됩니다. 음원과 마이크는 밀봉된 중공 수소 충전 커플러를 통해 연결됩니다.
사실, 소리의 소스는 확성기로 구동되는 또 다른 실험실 표준 마이크입니다. 이러한 기술은 NIST에서 사용되는 LS1P 유형과 같이 백 구동할 수 있는 것보다 마이크에서만 작동합니다.
새로운 방법은 레이저 도플러 진동계를 사용하며 NIST에 따르면 커플러나 수소 충전이 필요 없는 야외에서 수행되기 때문에 현재 비교 방법보다 약 30% 더 빠릅니다.
NIST 과학자 Richard Allen(Richard Allen)은 “사람들은 레이저를 사용하는 매우 정확한 보정 방법을 찾고 있었지만 가장 정확한 기존 방법과 경쟁할 수 있는 방법을 찾지 못했습니다.사진). "하지만 이제 우리는 일반적으로 사용되는 것보다 더 나은 비교 보정을 찾았습니다."
개념 증명 기술은 마이크를 확성기로만 구동하고 레이저 스폿으로 마이크 진동판의 움직임을 측정합니다. 속도 신호는 소스 레이저의 샘플을 도플러 수정 리턴 레이저와 혼합하여 파생됩니다.
영리한 부분은 연구소에서 레이저 측정을 사용하는 것이 아니라 현재의 금 표준과 잘 일치하는 반복 가능한 기술을 찾기 위해 서로 다른 조건에서 수천 개의 이러한 측정을 사용하는 연구입니다. 불확실성은 결국 ±0.05dB였습니다.
측정은 각 진동판의 수백 지점에서 1Hz 및 18.6kHz에서 250개의 LS1P(XNUMXmm 직경 진동판) 마이크에서 이루어졌습니다.
“궁극적으로 그들은 가장 좋은 접근 방식이 전체 표면적의 3%만 차지하는 다이어프램 중앙의 작은 부분에서 얻은 데이터를 사용하는 것임을 발견했습니다. NIST에 따르면, 가장자리로 갈수록 측정을 반복할 수 없었습니다." “중앙 부분만 사용한다는 아이디어는 한국과 일본의 연구팀이 최근 발표한 논문에서 나왔습니다.”
NIST 연구원인 Randall Wagner는 일반적인 NIST 기술과 비교하여 "숫자가 매우 잘 일치했습니다"라고 말했습니다. "그들은 통계적으로 서로 구별할 수 없었습니다."
NIST에 따르면 레이저 기반 비교 방법의 ±0.05dB는 표준 '상호성 방법'의 경우 ±0.03dB, 기존의 '상호성 기반 비교' 방법의 경우 ±0.08dB와 비교된다.
기존 방법은 무엇입니까?
고급형 '상호성 방식'은 XNUMX개의 표준 등급 마이크에서 시작되며, 수소 충전 커플러를 사용하여 믹스 앤 매치 쌍으로 연결되어 스피커와 마이크 역할을 합니다. XNUMX가지 조합을 모두 여러 번 측정한 후 "연구원은 이전에 보정된 마이크 없이도 XNUMX개의 마이크 각각의 감도를 확인할 수 있습니다."라고 NIST는 말했습니다.
'상호성 기반 비교' 보정은 위의 새로 보정된 XNUMX개의 마이크 중 하나를 커플러의 한쪽 끝에서 신호 소스로 사용하고 다른 쪽 끝에서 알 수 없는 마이크를 사용합니다.
NIST는 레이저 도플러 방식이 산업계에서 사용하기에 충분할 정도로 성능이 좋다고 말했다. Wagner는 "지금 시장에는 이와 같은 것이 없습니다. 제가 알고 있는 것은 아닙니다."라고 말했습니다. "그것은 먼 미래의 일 - 파이 인 스카이 (pie-in-sky) 종류의 일이지만이 작업이 상업용 응용 프로그램의 문을 여는 것으로보고 있습니다."
그와 Allen은 임시 특허를 신청했습니다. 앞으로 몇 개월 동안 더 민감한 레이저 진동계를 사용하여 더 많은 주파수에서 더 다양한 마이크 유형을 검사하고 기본 교정 기술과 경쟁할 수 있을 정도로 불확실성을 낮추려고 노력할 것입니다.
"이 첫 번째 시도는 나무 사이를 걸어가서 아주 낮게 매달린 과일을 보고 움켜쥐는 일종의 예였습니다."라고 Allen이 말했습니다.
이 작업은 JASA Express Letters에 '실험실 표준 마이크의 레이저 기반 비교 교정'으로 게시되었습니다.