Penentukuran sedemikian diperlukan di makmal piawai sehingga mikrofon pada alat pengukur bunyi dan alat bantu pendengaran, misalnya, dapat dipasang di hujung rantai penentukuran yang lain.
'Kalibrasi perbandingan' tradisional (lihat di bawah) melibatkan pendedahan mikrofon yang tidak diketahui dan mikrofon standard makmal ke medan akustik yang sama, dan membandingkan outputnya. Sumber bunyi dan mikrofon disambungkan melalui pengganding yang dipenuhi hidrogen berongga.
Seperti yang berlaku, sumber suara adalah mikrofon standard makmal lain, yang didorong sebagai pembesar suara - teknik ini hanya berfungsi dengan mikrofon daripada yang boleh dipacu ke belakang, seperti jenis LS1P yang digunakan di NIST.
Kaedah baru menggunakan vibrometer laser Doppler dan, menurut NIST, sekitar 30% lebih cepat daripada kaedah perbandingannya sekarang kerana ia dilakukan di udara terbuka, tanpa memerlukan pengganding atau pengisian hidrogen.
"Orang telah mencari kaedah penentukuran yang sangat tepat yang menggunakan laser, dan mereka tidak menemui pendekatan yang kompetitif dengan kaedah yang paling tepat yang ada," kata saintis NIST Richard Allen (gambar). "Tetapi sekarang kami telah menemui kalibrasi perbandingan yang lebih baik daripada yang digunakan dalam amalan biasa."
Teknik bukti konsep hanya menggerakkan mikrofon sebagai pembesar suara dan mengukur pergerakan diafragma mikrofon dengan titik laser - isyarat halaju diperoleh dengan mencampurkan sampel laser sumber dengan laser balas yang diubah suai Doppler.
Bit pintar bukanlah penggunaan pengukuran laser di Institut, tetapi penyelidikan menggunakan ribuan pengukuran sedemikian dalam keadaan yang berbeza untuk mencari teknik berulang yang sesuai dengan standard emas semasa - ketidakpastian akhirnya ± 0.05dB.
Pengukuran dilakukan pada sembilan mikrofon LS1P (diafragma diameter 18.6mm) pada 250Hz dan 1kHz, pada ratusan titik pada setiap diafragma.
"Pada akhirnya, mereka mendapati bahawa pendekatan terbaik adalah menggunakan data dari bahagian kecil di pusat diafragma, hanya mengambil 3% dari total luas permukaan. Lebih jauh dan lebih jauh ke arah tepi, pengukuran tidak terlalu berulang, ”menurut NIST. "Idea untuk menggunakan hanya bahagian tengah datang dari makalah baru-baru ini oleh pasukan penyelidik dari Republik Korea dan Jepun."
Berbanding dengan teknik NIST yang biasa, "jumlahnya sangat setuju," penyelidik NIST Randall Wagner. "Mereka tidak dapat dibezakan secara statistik antara satu sama lain."
± 0.05dB kaedah perbandingan berasaskan laser, kata NIST, dibandingkan dengan ± 0.03dB untuk 'kaedah timbal balik' standard emas, dan ± 0.08dB untuk kaedah 'perbandingan berdasarkan timbal balik' tradisional.
Apakah kaedah yang ada?
'Kaedah timbal balik' mewah bermula dengan tiga mikrofon bertaraf standard, disambungkan dalam pasangan campuran dan padanan menggunakan pengganding yang dipenuhi hidrogen di mana mereka bergantian menjadi pembesar suara dan mikrofon. Setelah keenam-enam kombinasi tersebut diukur beberapa kali, "penyelidik dapat memastikan kepekaan masing-masing dari tiga mikrofon tanpa memerlukan mikrofon yang sebelumnya dikalibrasi," kata NIST.
Kalibrasi 'berdasarkan perbandingan timbal balik' menggunakan salah satu daripada tiga mikrofon yang baru dikalibrasi di atas sebagai sumber isyarat di satu hujung pengganding dan mikrofon yang tidak diketahui di bahagian lain.
Kaedah laser Doppler berkinerja cukup baik untuk digunakan dalam industri, kata NIST. "Tidak ada yang seperti ini di pasaran sekarang, bukan yang saya tahu," kata Wagner. "Ini akan jauh di masa depan - semacam hal-hal-di-langit - tetapi saya melihat karya ini sebagai membuka pintu untuk aplikasi komersial."
Dia dan Allen telah memohon hak paten sementara. Dalam beberapa bulan mendatang, mereka akan menggunakan getaran laser yang lebih sensitif untuk memeriksa jenis mikrofon yang lebih luas pada lebih banyak frekuensi, dan akan berusaha menolak ketidakpastian yang cukup jauh untuk bersaing dengan teknik penentukuran utama.
"Percubaan pertama ini adalah contoh berjalan melewati pepohonan, melihat buah yang sangat rendah, dan meraihnya," kata Allen.
Karya ini telah diterbitkan sebagai 'Kalibrasi perbandingan berasaskan laser mikrofon standard makmal' dalam Surat JASA Express - keseluruhan, kertas yang lengkap dan teliti dapat dibaca tanpa pembayaran.