नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने कुछ प्रकार के माइक्रोफ़ोन को कैलिब्रेट करने के लिए तेज़ और अधिक सटीक तरीके का पहला प्रदर्शन किया है।
NIST में आमतौर पर ग्राहकों के माइक्रोफ़ोन के high-accuracy calibration के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक एक reciprocity-based "comparison" calibration है। इसे "reciprocity-based " कहा जाता है, क्योंकि यह reciprocity पद्धति के समान सेटअप का उपयोग करता है, सिवाय इसके कि नया कैलिब्रेटेड माइक्रोफ़ोन विशेष रूप से ट्रांसमीटर के रूप में कार्य करता है और माइक्रोफ़ोन कैलिब्रेटेड विशेष रूप से रिसीवर के रूप में कार्य करता है।
यह दूसरा प्रकार का अंशांकन (calibration) है, "comparison" अंशांकन, जिसे NIST वैज्ञानिकों ने नई लेजर-आधारित विधि के खिलाफ परीक्षण करने के लिए निर्धारित किया है।
पारंपरिक माइक्रोफोन अंशांकन विधियां ध्वनिक हैं - वे एक माध्यम से ध्वनि के संचरण पर निर्भर करती हैं। इसके विपरीत, नई लेजर-आधारित अंशांकन विधि डायाफ्राम के भौतिक कंपन को ही मापती है।
अपने हालिया प्रयोग के लिए, एनआईएसटी शोधकर्ताओं ने एक लेज़र डॉपलर वाइब्रोमीटर का उपयोग किया, जो एक वाणिज्यिक उपकरण है, जो एक माइक्रोफ़ोन की सतह पर एक लेज़र बीम को चमकाता है जिसका डायाफ्राम एक सेट आवृत्ति पर कंपन करा रहा है।
बीम डायाफ्राम की सतह से उछलती है और एक संदर्भ लेजर बीम के साथ पुनर्संयोजित होती है। इस तरह, आवृत्ति में सूक्ष्म बदलाव को मापा जाता है। (आवृत्ति में ये बदलाव डॉपलर प्रभाव के समान सिद्धांत के साथ काम करते हैं, जिसके कारण आपकी खिड़की के बाहर एम्बुलेंस उच्च-पिच की आवाज करती है क्योंकि यह दूर जाती है और कम-पिच होती है।) शोधकर्ता वाइब्रोमीटर से सिग्नल को एक वेग में परिवर्तित करते हैं। , जो उन्हें बताता है कि डायाफ्राम उस बिंदु पर अपनी सतह पर कितनी तेजी से कंपन कर रहा था।
नया परीक्षण करने के लिए, एनआईएसटी वैज्ञानिकों ने नौ नाममात्र समान प्रयोगशाला मानक माइक्रोफोन का उपयोग किया, प्रत्येक में एक डाक टिकट की चौड़ाई के जितनी 18.6 मिलीमीटर व्यास जितना डायाफ्राम था। सभी का परीक्षण दो आवृत्तियों पर किया गया, 250 हर्ट्ज़ (पियानो वादकों के लिए, मोटे तौर पर मध्य सी के नीचे बी नोट) और 1,000 हर्ट्ज़ (250 हर्ट्ज़ से अधिक दो सप्तक)।
उन्होंने डायाफ्राम के पूरे सतह क्षेत्र को मापकर शुरू किया। उन्होंने पाया कि डायाफ्राम के केंद्र में वेग किनारों के पास की तुलना में काफी अधिक था, जहां व्यावहारिक रूप से कोई गति नहीं थी।
अंततः, उन्होंने पाया कि सबसे अच्छा तरीका यह था कि डायाफ्राम के केंद्र में सिर्फ एक छोटे से हिस्से से डेटा का उपयोग किया जाए, जो कुल सतह क्षेत्र का केवल 3% हिस्सा लेता है। सिर्फ केंद्रीय खंड का उपयोग करने का विचार कोरिया गणराज्य और जापान के शोधकर्ताओं की एक टीम द्वारा हाल ही में एक पेपर से आया था।
अंतिम चरण के रूप में, वैगनर और एलन ने माइक्रोफ़ोन के समान सेट के साथ स्वर्ण-मानक पारस्परिकता अंशांकन का उपयोग करके पहले किए गए मापों के लिए लेजर-आधारित अंशांकन के साथ मापी गई माइक्रोफ़ोन संवेदनशीलता की तुलना की।
इसके अलावा, नई लेजर पद्धति की अनिश्चितता प्रभावशाली थी। तुलना के लिए: जबकि स्वर्ण-मानक पारस्परिकता पद्धति में 0.03 डेसिबल (db) पर सबसे कम अनिश्चितता है, और पारंपरिक पारस्परिकता-आधारित तुलना पद्धति में 0.08 db की अनिश्चितता है, लेजर-आधारित तुलना पद्धति में केवल 0.05 db की अनिश्चितता है।
वैगनर और एलन का कहना है कि लेजर तुलना विधि मुख्य रूप से "महत्वपूर्ण समय" बचाती है क्योंकि यह खुली हवा में की जाती है। इसके विपरीत, उच्च आवृत्तियों पर तुलना करने के पारंपरिक एनआईएसटी तरीके के लिए दो माइक्रोफोनों को एक ध्वनिक युग्मक से जोड़ने और फिर युग्मक को हाइड्रोजन से भरने की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रति परीक्षण 20 मिनट तक का समय लगता है।
वैगनर को उम्मीद है कि वैज्ञानिक लेजर-आधारित प्रणाली को एक अत्यधिक सटीक प्राथमिक अंशांकन विधि में विकसित करने का एक तरीका खोज लेंगे जो प्रतिद्वंद्वियों या यहां तक कि स्वर्ण-मानक पारस्परिकता पद्धति से बेहतर प्रदर्शन करती है। सफल होने पर, प्राथमिक लेजर-आधारित विधि काफी तेज होगी, क्योंकि पारस्परिकता पद्धति के लिए शोधकर्ताओं को माइक्रोफोन और ध्वनिक कप्लर्स के विभिन्न संयोजनों के साथ माप को कई बार दोहराने की आवश्यकता होती है।
इस बीच, वैगनर को लगता है कि किसी दिन एक मानक संगठन द्वारा लेजर पद्धति को मानकीकृत किया जा सकता है।
वैगनर ने कहा, "यह स्वीकृति की एक आम सहमति की मुहर होगी। तब तक,हमारे पास करने के लिए बहुत काम बाकी है।"
आने वाले महीनों में, वह और एलन एक अधिक संवेदनशील लेजर डॉपलर वाइब्रोमीटर सिस्टम में अपग्रेड करेंगे और कैलिब्रेटेड माइक्रोफोन के प्रकारों के साथ-साथ आवृत्तियों की सीमा का विस्तार करना शुरू कर देंगे। उन्होंने एक अनंतिम पेटेंट के लिए आवेदन किया है, और वे विधि को एक उपयुक्त प्राथमिक अंशांकन तकनीक में बदलने का भी प्रयास करेंगे।
वैगनर का कहना है कि यह प्रयोग उनके अनुभव में असामान्य है। ध्वनिक माप करते समय कंपन को आमतौर पर "समस्याग्रस्त" माना जाता है क्योंकि वे शोर के स्तर को बढ़ा सकते हैं। लेकिन इस प्रयोग में, कंपन और ध्वनिक माप डिजाइन द्वारा जुड़े हुए हैं।
वैगनर ने कहा, "मैं एनआईएसटी में 30 साल से रहा हूं, और मुझे एक ऐसी परियोजना याद नहीं है जो कंपन और ध्वनिक को इतनी बारीकी से एक साथ लाती है।"
Article source:- National Institute of Standards and Technology (NIST)