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レーザー計測によりマイクのキャリブレーションが高速化

Posted by: Fymicohuang 2021-09-05 レーザー計測によりマイクのキャリブレーションが高速化 はコメントを受け付けていません

レーザー計測によりマイクのキャリブレーションが高速化

このような校正は、標準的な実験室で必要とされます。これにより、たとえば、騒音計や補聴器テスターのマイクを校正チェーンのもう一方の端に設置できます。

従来の「比較キャリブレーション」(以下を参照)では、未知のマイクロフォンと実験室標準のマイクロフォンを同一の音場にさらし、出力を比較します。 音源とマイクは、密閉された中空の水素充填カプラーを介して接続されています。

たまたま、音源はスピーカーとして駆動される別の実験室標準のマイクです。これらの手法は、NISTで使用されているLS1Pタイプなど、バックドライブ可能なマイクでのみ機能します。

新しい方法はレーザードップラー振動計を採用しており、NISTによると、カプラーや水素充填を必要とせずに屋外で行われるため、現在の比較方法よりも約30%高速です。

「人々はレーザーを使用する非常に正確なキャリブレーション方法を探していましたが、最も正確な既存の方法と競合するアプローチを見つけられませんでした」とNISTの科学者リチャードアレン(描写)。 「しかし今では、一般的な方法で使用されているものよりも優れた比較キャリブレーションが見つかりました。」

レーザー計測によりマイクのキャリブレーションが高速化

概念実証技術は、スピーカーとしてマイクを駆動し、レーザースポットでマイクのダイアフラムの動きを測定するだけです。速度信号は、ソースレーザーのサンプルをドップラー修正リターンレーザーと混合することによって得られます。

巧妙な点は、研究所でのレーザー測定の使用ではありませんが、現在のゴールドスタンダードとよく一致する再現可能な技術を見つけるために、さまざまな条件下でそのような測定を数千回使用する研究です。不確実性は最終的に±0.05dBでした。

測定は、各ダイアフラムの数百のポイントで、1Hzおよび18.6kHzの250つのLS1P(直径XNUMXmmダイアフラム)マイクロフォンで行われました。

「最終的に、彼らは、ダイアフラムの中央にある小さなセクションからのデータを使用することが最善のアプローチであり、総表面積の3%しか占めていないことを発見しました。 NISTによると、エッジに向かってさらに進んでいくと、測定の再現性はあまり高くありませんでした。 「中央セクションだけを使用するというアイデアは、大韓民国と日本の研究者チームによる最近の論文から生まれました。」

通常のNIST手法と比較して、「数値は非常によく一致しました」とNISTの研究者であるRandallWagner氏は述べています。 「それらは統計的に互いに区別できませんでした。」

NISTによると、レーザーベースの比較方法の±0.05dBは、ゴールドスタンダードの「相反性法」の±0.03dB、および従来の「相反性ベースの比較」法の±0.08dBと比較されます。

既存の方法は何ですか?

ハイエンドの「相反法」は、XNUMXつの標準グレードのマイクから始まり、水素を充填したカプラーを使用してミックスアンドマッチのペアで接続され、スピーカーとマイクを交互に使用します。 XNUMXつの組み合わせすべてを数回測定した後、「研究者は、事前に校正されたマイクを必要とせずに、XNUMXつのマイクのそれぞれの感度を確認できます」とNISTは述べています。

「相反性ベースの比較」キャリブレーションでは、上記のXNUMXつの新しくキャリブレーションされたマイクのXNUMXつをカプラーの一方の端の信号源として使用し、未知のマイクをもう一方の端に使用します。

レーザードップラー法は、業界で使用するのに十分な性能を発揮すると、NISTは述べています。 「現在、このようなものは市場に出回っていません。私が知っていることではありません」とワグナー氏は述べています。 「それは遠い将来のことであり、空のようなものですが、この作業は商用アプリケーションへの扉を開くものだと思います。」

彼とアレンは仮特許を申請しました。 今後数か月以内に、より感度の高いレーザー振動計を使用して、より多くの周波数でさまざまな種類のマイクを検査し、主要なキャリブレーション手法と競合するのに十分なだけ不確実性を押し下げようとします。

「この最初の試みは、木々を通り過ぎて、本当に垂れ下がっている果物を見て、それをつかむという一種の例でした」とアレンは言いました。

 

この作品は、JASA Express Lettersで「実験室標準マイクのレーザーベースの比較キャリブレーション」として公開されています。紙全体を、支払いなしで読むことができます。