การสอบเทียบดังกล่าวจำเป็นในห้องปฏิบัติการมาตรฐาน เพื่อให้สามารถตั้งค่าไมโครโฟนในเครื่องวัดระดับเสียงและเครื่องทดสอบเครื่องช่วยฟังที่ปลายอีกด้านของห่วงโซ่การสอบเทียบได้
'การสอบเทียบเปรียบเทียบ' แบบดั้งเดิม (ดูด้านล่าง) เกี่ยวข้องกับการเปิดเผยไมโครโฟนที่ไม่รู้จักและไมโครโฟนมาตรฐานในห้องปฏิบัติการไปยังช่องเสียงที่เหมือนกัน และเปรียบเทียบเอาต์พุต แหล่งกำเนิดเสียงและไมโครโฟนเชื่อมต่อผ่านข้อต่อแบบกลวงที่เติมไฮโดรเจนแบบปิดผนึก
เมื่อเกิดขึ้น แหล่งที่มาของเสียงก็เป็นไมโครโฟนมาตรฐานห้องปฏิบัติการอีกตัวหนึ่งซึ่งขับเคลื่อนด้วยลำโพง เทคนิคเหล่านี้ใช้ได้กับไมโครโฟนเท่านั้น เกินกว่าจะขับกลับได้ เช่น ประเภท LS1P ที่ใช้ใน NIST
วิธีการใหม่นี้ใช้เลเซอร์ดอปเปลอร์ไวโบรมิเตอร์ และตาม NIST นั้นเร็วกว่าวิธีการเปรียบเทียบปัจจุบันประมาณ 30% เนื่องจากทำในที่โล่ง โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต่อหรือเติมไฮโดรเจน
“ผู้คนต่างมองหาวิธีการสอบเทียบที่มีความแม่นยำสูงซึ่งใช้เลเซอร์ และพวกเขาไม่พบวิธีการที่สามารถแข่งขันกับวิธีการที่มีอยู่ได้อย่างแม่นยำที่สุด” Richard Allen นักวิทยาศาสตร์ของ NIST กล่าวภาพ). “แต่ตอนนี้เราพบการสอบเทียบเปรียบเทียบที่ดีกว่าวิธีปฏิบัติทั่วไป”
เทคนิคการพิสูจน์แนวคิดจะขับเคลื่อนไมโครโฟนเป็นลำโพงเท่านั้น และวัดการเคลื่อนไหวของไดอะแฟรมของไมโครโฟนด้วยจุดเลเซอร์ - สัญญาณความเร็วได้มาจากการผสมตัวอย่างเลเซอร์ต้นทางกับเลเซอร์ย้อนกลับที่ดัดแปลงด้วย Doppler
ความฉลาดไม่ใช่การใช้การวัดด้วยเลเซอร์ที่สถาบัน แต่การวิจัยโดยใช้การวัดดังกล่าวนับพันภายใต้สภาวะต่างๆ เพื่อค้นหาเทคนิคที่ทำซ้ำได้ซึ่งเข้ากันได้ดีกับมาตรฐานทองคำในปัจจุบัน - ความไม่แน่นอนอยู่ที่± 0.05 เดซิเบลในที่สุด
ทำการวัดบนไมโครโฟน LS1P (ไดอะแฟรมเส้นผ่านศูนย์กลาง 18.6 มม.) จำนวน 250 ตัวที่ 1Hz และ XNUMXkHz ที่จุดหลายร้อยจุดบนไดอะแฟรมแต่ละอัน
“ในที่สุด พวกเขาค้นพบว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการใช้ข้อมูลจากส่วนเล็กๆ ที่ศูนย์กลางของไดอะแฟรม ซึ่งกินพื้นที่เพียง 3% ของพื้นที่ผิวทั้งหมด ยิ่งไปจนสุดขอบ การวัดไม่สามารถทำซ้ำได้มากนัก” ตาม NIST “แนวคิดในการใช้เฉพาะส่วนตรงกลางมาจากบทความล่าสุดโดยทีมนักวิจัยจากสาธารณรัฐเกาหลีและญี่ปุ่น”
Randall Wagner นักวิจัยของ NIST กล่าวว่า “ตัวเลขตกลงกันดีมาก” เมื่อเทียบกับเทคนิคปกติของ NIST “พวกเขาไม่สามารถแยกความแตกต่างทางสถิติจากกันและกันได้”
NIST กล่าว ±0.05dB ของวิธีเปรียบเทียบด้วยเลเซอร์ โดยเปรียบเทียบกับ ±0.03dB สำหรับ 'วิธีการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน' ที่เป็นมาตรฐานทองคำ และ ±0.08dB สำหรับวิธี 'การเปรียบเทียบตามส่วนกลับกัน' แบบดั้งเดิม
วิธีการที่มีอยู่คืออะไร?
'วิธีการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน' ระดับไฮเอนด์เริ่มต้นด้วยไมโครโฟนเกรดมาตรฐานสามตัว เชื่อมต่อเป็นคู่มิกซ์แอนด์แมทช์โดยใช้ข้อต่อแบบเติมไฮโดรเจน ซึ่งจะผลัดกันเป็นลำโพงและไมโครโฟน หลังจากวัดชุดค่าผสมทั้งหกแล้วหลายครั้ง “นักวิจัยสามารถมั่นใจได้ถึงความไวของไมโครโฟนทั้งสามตัวโดยไม่ต้องใช้ไมโครโฟนที่ปรับเทียบก่อนหน้านี้” NIST กล่าว
การสอบเทียบ 'การเปรียบเทียบตามส่วนกลับกัน' ใช้ไมโครโฟนที่ปรับเทียบใหม่สามตัวข้างต้นเป็นแหล่งสัญญาณที่ปลายด้านหนึ่งของตัวเชื่อมต่อและไมโครโฟนที่ไม่รู้จักที่อีกด้านหนึ่ง
วิธีเลเซอร์ดอปเปลอร์ทำงานได้ดีพอที่จะใช้ในอุตสาหกรรมได้ NIST กล่าว “ตอนนี้ไม่มีอะไรแบบนี้ในตลาด ไม่ใช่ที่ผมรู้” แวกเนอร์กล่าว “ในอนาคตจะอีกยาวไกล – แบบพายในท้องฟ้า – แต่ฉันเห็นว่างานนี้เป็นการเปิดประตูสู่แอปพลิเคชันเชิงพาณิชย์”
เขาและอัลเลนได้ยื่นขอสิทธิบัตรชั่วคราว ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้าพวกเขาจะใช้เลเซอร์ไวโบรมิเตอร์ที่มีความไวมากขึ้นเพื่อตรวจสอบไมโครโฟนประเภทต่างๆ ที่กว้างขึ้นด้วยความถี่ที่มากขึ้น และจะพยายามลดความไม่แน่นอนลงให้มากพอที่จะแข่งขันกับเทคนิคการสอบเทียบเบื้องต้น
“ความพยายามครั้งแรกนี้เป็นตัวอย่างของการเดินผ่านต้นไม้ เห็นผลไม้ที่ห้อยต่ำจริงๆ และคว้ามันมา” อัลเลนกล่าว
งานนี้ได้รับการตีพิมพ์เป็น 'Laser-based comparison calibration of laboratory standard microphones' ใน JASA Express Letters - สามารถอ่านเอกสารทั้งหมดอย่างละเอียดโดยไม่ต้องชำระเงิน