由詹妮弗劳伦李,美国国家标准研究所和技术研究所是一个实验室标准麦克风(三带金子和银色圆筒,顶部)坐在底座
期间激光测量,施加电气信号导致麦克风的隔膜振动
学分:国家标准和技术研究所(NIST)的NIST研究人员已经进行了更快,更准确的方式来校准某些类型的演示微量的手机
使用激光测量麦克风膜片振动的速度的技术进行了足够好以超越NIST和整个工业的主要校准方法基于激光的方法可以商业化,成为现场中麦克风非常敏感,低不确定性校准的全新方法,在工厂和发电厂的地方
这种商业系统的潜在用户可以包括m的组织载人工作场所或社区噪音水平或通过声音的机械状况
“现在没有这样的市场,而不是我知道,不是我所知道的,”NIST Scientor Randall Wagner
将来将在未来的馅饼 - 天空馅饼 - 但我认为这项工作作为对商业应用的打开门
“本周在线发表在jasa快递信中在线发表
传统的“比较校准”涉及将客户的麦克风与已经被其他方式校准的实验室标准麦克风进行比较
NIST的新激光方法具有较低的不确定性,大约是30%比目前在NIST上使用的传统比较方法更快地校准客户的麦克风
“人们一直在寻找一种高度准确的校准方法,使用激光器,他们还没有找到一种竞争力的方法,这些方法具有最准确的现有方法,“NIST科学家理查德艾伦
”现在我们已经发现比较校准优于共同做法中使用的比较校准
“”标准“标准是通过诸如空气的介质的压力波
麦克风是一种麦克风压力波并将它们变成电信号
以校准麦克风,研究人员需要测量压力波的敏感程度
首先使用技术校准一组实验室标准麦克风开始称为“互惠方法” - 麦克风Calibrat的金标准离子
在互动校准中,通过称为声学耦合器的小空心圆柱体彼此连接两个麦克风
一个麦克风产生另一个麦克风拾取的声音
在采取测量后,可以将麦克风的功能位置交换,发射器发挥作用作为接收器,反之亦然
(是的,麦克风有时用于产生声音而不是收到它们[与您可能用于电话会议或卡拉OK夜,劳动的麦克风不同物质标准麦克风能够作为接收器或作为发射器,基本上是一个扬声器)NIST的Richard Allen与基于激光的麦克风校准设置
激光系统下降测量麦克风
学分:NIST通过在测量之间交换麦克风的角色,使用三个实验室标准麦克风
重复多次,通过在测量之间交换麦克风的角色来重复多次,研究人员可以确定每个在三个麦克风无需先前校准的麦克风
一旦校准了这组主机麦克风,它可以用来直接校准客户的麦克风
不同的实验室使用不同的方法来实现这一目标,但在NIST上,通常用于客户麦克风的高精度校准的技术是基于互动的“比较”校准
它被称为“互惠”基于“所以它使用与互动方法相同的设置,除了新校准的麦克风仅作为发射器起作用,并且被校准的麦克风仅作为接收器校准作用
这是第二种类型的校准,所以“比较”校准,NIST科学家们向基于新的激光的方法进行测试
新方法:较少是Moreverrational麦克风校准方法是声学的 - 它们依靠声音通过介质传输声音
相比之下,新洛杉矶基于Ser的校准方法测量隔膜本身的物理振动
对于他们最近的实验,NIST研究人员使用了激光多普勒振动计,这是一种商业仪器,该商业仪器将激光束照射到膜片振动的麦克风表面上在设定频率
(参见动画
)光束从隔膜的表面反弹并用参考激光束重新组合
以这种方式,细微换档频率测量
(这些频率工作沿与多普勒效应相同的原理,这导致窗户外的救护车在其移开时听起来高于音高,并且在其移动时倾斜和低音倾斜
)研究人员将信号从振动计转换成速度,即tells他们在其表面上振动的膈肌振动多速
进行新的测试,NIST科学家使用九个名义相同的实验室标准麦克风,每种麦克风,每一个具有18
6毫米直径的膜片,关于邮票的宽度
所有在两个频率下测试,250赫兹(对于钢琴球员,大致如中间C的钢琴表示)和1,000赫兹(高于250赫兹的两个八元)
它们开始通过测量隔膜的整个表面区域
它们发现,它们发现隔膜中心的速度显着高于边缘附近,实际上没有运动
最终,他们发现最好的方法是在中心的一个小部分中使用数据隔膜仅占总表面积的3%
使用中央部分的想法来自大韩民国和日本的研究人员的最新纸
“使速度测量的关键是漂亮且可重复的是在隔膜的中心测量,“瓦格纳表示
”当你进一步进一步朝着边缘时,我们的测量并不是很可重复的
作为最后一步,瓦格纳和Allen比较了它们用基于激光的校准测量的麦克风敏感性,以测量它们先前使用的金标准互动校准与同一组麦克风进行
判决?麦克风的特写镜头,随着激光斑点击中其隔膜的中心
的信用:NIST“非常熟悉的数字,”瓦格纳说:“他们在彼此统计学上无法区分
”此外,新的激光方法的不确定性令人印象深刻
,同时金标准往复方法在0
03分贝(DB)和传统互动中具有最低的不确定性 - 基于比较方法的不确定度为0
08 dB,基于激光的比较方法的不确定度仅为005 dB
瓦格纳和Allen说激光比较方法主要节省“重要时间”,因为它在露天
相比之下,传统的做康柏的方式较高频率的RIRON需要将两个麦克风与声学耦合器连接,然后用氢气填充耦合器,每次测试最多需要20分钟
下一个级阶级别希望科学家能够找到一种发展基于激光的系统的方法进入高度准确的主要校准方法,即竞争对手或甚至优于金标准互动方法
如果成功,基于主要激光的方法将明显更快,因为互惠方法需要研究人员多次重复测量值通过麦克风和声学耦合器的不同组合
同时,瓦格纳认为激光方法可以通过标准组织来标准化
“这将是一个共识的接受邮票,”Wagner说
直到那时,他继续,“我们有很多工作留下了
”在未来几个月里,他和艾伦将升级到更敏感的激光多普勒振动计系统并且将开始扩展校准的麦克风类型以及频率范围它们申请了临时专利,并且它们还将尝试将该方法转换为合适的主要校准技术
“第一次尝试是一场走过树木,看到真正的低悬崖的一个例子,并抓住它,”艾伦说
瓦格纳说,这个实验在他的经验中是不寻常的在进行声学测量时,振动通常被认为是“问题”,因为它们可以导致增加的噪声水平
但在这个实验中,振动和声学测量通过设计连接
“我已经在NIST 30年里,我不记得一个将振动和声学的项目紧密地带“瓦格纳说
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