Bu tür bir kalibrasyon, örneğin ses seviyesi ölçerlerdeki ve işitme cihazı test cihazlarındaki mikrofonların kalibrasyon zincirinin diğer ucuna kurulabilmesi için standart laboratuvarlarında gereklidir.
Geleneksel 'karşılaştırma kalibrasyonları' (aşağıya bakın), bilinmeyen bir mikrofonun ve laboratuvar standardı bir mikrofonun aynı akustik alanlara maruz bırakılmasını ve çıktıların karşılaştırılmasını içerir. Ses kaynağı ve mikrofon, kapalı, içi boş, hidrojen dolu bir bağlayıcı aracılığıyla bağlanır.
Olduğu gibi, ses kaynağı, hoparlör olarak çalıştırılan başka bir laboratuvar standardı mikrofondur; bu teknikler yalnızca NIST'te kullanılan LS1P türleri gibi arkadan çalıştırılabilen mikrofonlarla çalışır.
Yeni yöntem bir lazer Doppler vibrometre kullanıyor ve NIST'e göre mevcut karşılaştırma yönteminden yaklaşık %30 daha hızlı çünkü açık havada, bağlayıcıya veya hidrojen doldurmaya gerek kalmadan yapılıyor.
NIST bilim insanı Richard Allen şunları söyledi: "İnsanlar lazer kullanan son derece doğru bir kalibrasyon yöntemi arıyorlardı ve mevcut en doğru yöntemle rekabet edebilecek bir yaklaşım bulamadılar."Resimde). "Fakat artık yaygın uygulamalarda kullanılanlardan daha iyi bir karşılaştırma kalibrasyonu bulduk."
Kavram kanıtlama tekniği, mikrofonu yalnızca bir hoparlör olarak çalıştırır ve mikrofon diyafram hareketini bir lazer noktasıyla ölçer; kaynak lazerin bir örneğinin Doppler ile değiştirilmiş geri dönüş lazeri ile karıştırılmasıyla bir hız sinyali elde edilir.
Zekice olan kısım, Enstitü'de lazer ölçümlerinin kullanılması değil, mevcut altın standartla iyi uyum sağlayan tekrarlanabilir bir teknik bulmak için farklı koşullar altında bu tür binlerce ölçümün kullanıldığı araştırmadır - belirsizlik sonuçta ±0.05dB idi.
Ölçümler dokuz adet LS1P (18.6 mm çaplı diyafram) mikrofon üzerinde, her diyafram üzerinde yüzlerce noktada 250Hz ve 1kHz'de yapıldı.
"Sonunda en iyi yaklaşımın, diyaframların merkezindeki toplam yüzey alanının yalnızca %3'ünü kaplayan küçük bir bölümden gelen verileri kullanmak olduğunu keşfettiler. NIST'e göre, kenarlara doğru giderek ölçümler pek tekrarlanabilir değildi. "Sadece orta bölümü kullanma fikri, Kore Cumhuriyeti ve Japonya'dan bir araştırmacı ekibinin yakın zamanda yayınladığı bir makaleden geldi."
NIST araştırmacısı Randall Wagner, olağan NIST tekniğiyle karşılaştırıldığında "sayılar çok iyi uyum sağladı". “İstatistiksel olarak birbirlerinden ayırt edilemezlerdi.”
NIST'in söylediğine göre, lazer bazlı karşılaştırma yönteminin ±0.05dB'si, altın standart 'karşılıklılık yöntemi' için ±0.03dB ve geleneksel 'karşılıklılık tabanlı karşılaştırma' yöntemi için ±0.08dB ile karşılaştırılmaktadır.
Mevcut yöntemler nelerdir?
Üst düzey "karşılıklılık yöntemi", hidrojen dolu bir bağlayıcı kullanılarak karıştır ve eşleştir çiftleri halinde bağlanan, standart kalitede üç mikrofonla başlar; bu mikrofonlar sırayla hoparlör ve mikrofon görevi görür. NIST, altı kombinasyonun tamamı birkaç kez ölçüldükten sonra "araştırmacılar, önceden kalibre edilmiş bir mikrofona ihtiyaç duymadan üç mikrofonun her birinin hassasiyetinden emin olabilirler" dedi.
'Karşılıklılık bazlı karşılaştırma' kalibrasyonu, kuplörün bir ucunda sinyal kaynağı olarak yukarıdaki üç yeni kalibre edilmiş mikrofondan birini ve diğer ucunda bilinmeyen mikrofonu kullanır.
NIST, lazer Doppler yönteminin endüstride kullanılabilecek kadar iyi performans gösterdiğini söyledi. Wagner, "Bildiğim kadarıyla şu anda piyasada buna benzer bir şey yok" dedi. "Bu çok uzak bir gelecekte olurdu, çok havalı bir şey ama ben bu çalışmayı ticari uygulamalara kapı açan bir şey olarak görüyorum."
O ve Allen geçici bir patent başvurusunda bulundular. Önümüzdeki aylarda, daha geniş çeşitlilikte mikrofon türlerini daha fazla frekansta incelemek için daha hassas bir lazer titreşim ölçer kullanacaklar ve belirsizliği, birincil kalibrasyon tekniğiyle rekabet edebilecek kadar aşağıya itmeye çalışacaklar.
Allen, "Bu ilk girişim, ağaçların arasından geçmenin, gerçekten alçakta asılı olan meyveyi görmenin ve onu yakalamanın bir örneğiydi" dedi.
Çalışma, JASA Express Letters'da 'Laboratuvar standart mikrofonlarının lazer bazlı karşılaştırma kalibrasyonu' olarak yayınlandı; tamamı, eksiksiz, kağıt ödeme yapılmadan okunabilir.