NIST开发的技术改进了传统的非光学测量方法。
激光照摄麦克风的中心区域
据麦姆斯咨询介绍，麦克风校准是噪声监测站、声功率测量系统以及测听设备等应用中的一个重要步骤。传统校准方法需要将校准的参考麦克风和测试麦克风暴露在相同的声场中，或者以电驱动校准的参考麦克风作为声源，再由未校准的测试麦克风接收输出。
现在，美国国家标准与技术研究院（NIST）的一个研究项目展示了一种基于激光的替代方案，研究成果已发表于声学杂志JASA Express Letters。
这种新方案利用了一种非接触的扫描激光多普勒测振（LDV）技术，其中从振动表面反射激光的多普勒频移，可以显示振动的振幅和频率。
LDV在工业领域有着悠久的历史，2000年代初，得益于LDV能够在产线环境中提供光谱的连续实时信息，因而在汽车行业获得了蓬勃发展。
近来，LDV还被用于评估鳄梨的成熟度，以及心血管疾病的监测，因为血管中任何阻塞物的性质都会影响多普勒频移。去年，欧洲地平线2020项目启动了一项利用合适的光子集成电路开发临床心血管评估应用的手持LDV设备。
NIST科学家Richard Allen说：“人们一直在寻找一种采用激光的高精度麦克风校准方法，但目前还没有找到一种方法能够与现有最精确的传统方法相媲美。现在，我们成功发现了一种更好的比较校准方案。”
将振动和声学结合在一起的激光测量方案
为了进行新的测试，NIST使用了9个完全相同的实验室标准麦克风，每个麦克风的振膜直径为18.6毫米。所有测试均在250赫兹和1000赫兹下进行。当麦克风被驱动时，测量电驱动电流，并使用扫描LDV测量振膜速度。
该项目最初使用LDV监测振膜的整个表面区域，确认振膜中心的速度明显高于几乎没有运动的边缘附近。然后对该方法进行了修正，仅记录振膜中心一小部分（占总表面积的3%）的数据。
NIST的Randall Wagner评论称：“使速度测量准确且可重复的关键，是在振膜的中心进行测量。测量越接近边缘，我们测量结果的可重复性就会变差。”
据Wagner表示，将基于LDV校准测得的麦克风灵敏度与之前使用现有金标准校准方法测得的灵敏度进行比较，发现这些数字在统计学上几乎没有差异。另一个关键指标，即以分贝参数表示的测量不确定度，在新的激光测量方法中更低。
NIST评论称，新开发的激光比较方案可以节省大量的时间，因为它可以在开放空气中进行。更高频率下的传统比较方案，需要用声学耦合器连接两个麦克风，然后用氢气填充耦合器，每次测试最多需要20分钟。
Randall Wagner说：“据我所知，市场上还没有类似的技术。我在NIST工作了30年，还没有看到哪个项目将振动和声学如此紧密地结合在一起。”
延伸阅读：
《传感器技术和市场趋势-2020版》
