Cara mengkalibrasi pengukur desibel di smartphone atau laptop Anda

Mikrofon smartphone atau laptop konsumen, dipakai langsung dari pabrik, dapat melaporkan tingkat suara yang meleset 5 hingga 15 dB dari pengukur tingkat suara Kelas 2 yang dikalibrasi. Itu bukan cacat — itu konsekuensi tak terhindarkan menggunakan perangkat yang dirancang untuk panggilan suara dan pembungkaman kebisingan ambien seolah ia instrumen pengukuran. Kabar baik: mengoreksi sebagian besar kesalahan ini adalah pekerjaan 5 menit, tak butuh peralatan khusus, dan membawa pengukur browser di situs ini ke kesepakatan dengan referensi dalam ±2 dB untuk rentang lingkungan dan kerja tipikal.

Halaman ini meliputi tiga metode kalibrasi (dalam urutan akurasi dan kepraktisan), menjelaskan cara mengatur offset kalibrasi di panel pengaturan kami, dan jujur tentang batas apa yang dapat dilakukan perangkat keras konsumen.

Mengapa kalibrasi penting

Skala desibel dikalibrasi ke referensi fisik tetap: 0 dB SPL = 20 mikropaskal (µPa) variasi tekanan. Pengukur tingkat suara yang dikalibrasi dengan benar, diberi sinyal referensi 94 dB SPL, membaca tepat 94 dB. Apa pun kurang adalah bias pengukuran — offset konstan antara level suara aktual dan angka di layar.

Tiga sumber bias mendominasi perangkat keras konsumen:

• Toleransi sensitivitas mikrofon. Mikrofon MEMS di smartphone dan laptop biasanya dispesifikasi pada −38 dBV/Pa ± 3 dB. Sebaran ±3 dB itu langsung diterjemahkan ke ±3 dB bias pengukuran sebelum faktor lain.
• Gain pre-amp dan penskalaan ADC. Rantai sinyal dari mikrofon melalui front-end analog ke nilai sampel digital menambah beberapa desibel variabilitas dan tak terstandar antar perangkat.
• Pemrosesan pipeline audio. Sebagian besar OS dan browser modern menerapkan kontrol gain otomatis (AGC), pembatalan gema, penekanan kebisingan, dan ekualisasi pada input mikrofon. Masing-masing mengubah hubungan antara SPL ruangan dan nilai sampel digital, sering non-linear dengan level.

Pengukur browser di situs ini sudah meminta mikrofon dengan pemrosesan dinonaktifkan di mana platform mendukung (echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false dalam constraint getUserMedia). Tetap saja, pemrosesan platform sisa dan toleransi mikrofon berarti setiap perangkat mendapat manfaat dari kalibrasi sekali.

Metode 1 — Pemeriksaan silang SLM referensi (default praktis)

Jika Anda punya akses ke pengukur tingkat suara Kelas 2 yang dikalibrasi (milik Anda, kolega, atau departemen EHS), ini kalibrasi termudah dan paling dapat diandalkan. Itu menangkap offset di bawah sinyal ruangan realistis dan membutuhkan sekitar lima menit.

1. Tempatkan kedua pengukur bersama. Atur smartphone atau laptop Anda yang menjalankan pengukur kami berdampingan dengan SLM referensi, mikrofon pada tinggi dan orientasi sama, idealnya dalam 5 cm satu sama lain.
2. Pilih sumber stabil pada level moderat. Sumber kebisingan putih konstan pada 60 – 80 dB ideal — kipas yang berjalan, saluran ventilasi, nada panggilan di speakerphone. Hindari musik dengan transien keras dan hindari lingkungan paling tenang di mana lantai bising salah satu pengukur mendominasi.
3. Konfigurasi keduanya untuk pengaturan cocok. Terbobot A, pembobotan waktu Slow di keduanya. Slow merata-ratakan fluktuasi pendek yang sebaliknya akan membuat perbandingan berisik.
4. Rerata 30 – 60 detik. Tonton kedua pembacaan. Sebagian besar SLM referensi menampilkan Leq berjalan; untuk pengukur kami, tonton statistik Avg.
5. Hitung offset. Pembacaan referensi dikurangi pembacaan kami, dalam dB. Jika referensi membaca 70 dBA dan kami membaca 65 dBA, offset adalah +5 dB.
6. Masukkan offset di pengaturan. Buka menu gigi, gulir ke "Calibration offset", masukkan nilai dihitung (bertanda). Tekan simpan.

Perbandingan 30 detik kedua setelah memasukkan offset harus menampilkan kedua pengukur dalam 1 dB satu sama lain. Jika berbeda lebih dari 2 dB pada sumber stabil, respons frekuensi perangkat Anda non-datar pada spektrum sumber uji — coba sumber broadband seperti kipas atau saluran HVAC, bukan sumber tonal seperti TV.

Metode 2 — Kalibrator akustik (standar emas)

Higienis industri dan peneliti akustik mengkalibrasi dengan pistonphone atau kalibrator akustik — perangkat yang pas di atas mikrofon dan menghasilkan nada referensi presisi, biasanya 94 dB SPL atau 114 dB SPL pada 1 kHz, terlacak ke standar metrologi nasional (IEC 60942 Kelas 1 atau Kelas 2).

Jika Anda punya akses ke salah satu (mis., dari tim EHS atau rekayasa audio):

1. Pasang kalibrator di atas mikrofon. Ini langkah canggung di smartphone atau laptop, karena sebagian besar port mikrofon konsumen terlalu kecil, tersembunyi, atau off-axis untuk coupler kalibrator. Sepotong busa adapter atau pita dapat membantu, tetapi seal tak akan sempurna.
2. Aktifkan kalibrator (94 dB SPL, 1 kHz). Jalankan pengukur kami 30 detik dengan A-weighting, Fast.
3. Hitung offset. 94 dikurangi pembacaan kami. Masukkan di pengaturan.

Metode kalibrator paling akurat berdasarkan desain — tetapi bentuk faktor mikrofon konsumen membatasi seberapa andal Anda dapat memasangkan kalibrator ke diafragma mikrofon aktual. Untuk sebagian besar pengguna, Metode 1 (SLM referensi di ruang yang sama) memberikan hasil tak terbedakan dengan kerepotan jauh lebih sedikit.

Metode 3 — Baseline tenang (jalan terakhir)

Jika Anda tak punya SLM referensi maupun kalibrator, Anda dapat menjangkar pengukur terhadap level tenang yang diketahui. Ini metode paling tidak akurat dari ketiga, tetapi tak butuh apa pun lebih dari perangkat Anda dan ruang tenang.

1. Temukan ruang tenang yang dikenal. Kamar tidur tenang malam hari biasanya 30 – 35 dBA; studio rumah dengan perlakuan suara dapat 25 dBA; ruang baca perpustakaan biasanya 35 – 40 dBA.
2. Tunggu sampai ruang stabil. Berhenti berjalan, jaga perangkat diam, minta siapa pun yang ada untuk diam. Jalankan pengukur kami dengan pembobotan waktu Slow, A-weighting, selama 60 detik.
3. Bandingkan ke nilai yang diharapkan. Kamar tidur tenang tipikal membaca 30 – 35 dBA pada pengukur dikalibrasi. Jika pengukur Anda membaca 25 dBA di ruang yang Anda gambarkan sebagai "kamar tidur tenang", offset Anda kira-kira +5 hingga +8 dB. Sebaliknya, jika membaca 50 dBA, perangkat Anda over-reading 15 hingga 20 dB dan offset kalibrasi negatif.

Metode ini kasar — mengasumsikan Anda mengklasifikasi ruang akustik dengan benar — tetapi untuk seseorang tanpa peralatan referensi, itu membawa kalibrasi ke kisaran yang tepat dan mencegah pembacaan jadi konyol. Jauh lebih baik daripada tanpa kalibrasi sama sekali.

Mengatur offset kalibrasi

Setelah Anda punya angka, masukkan di pengukur:

1. Klik ikon gigi (kanan atas pengukur).
2. Temukan kolom Calibration offset.
3. Masukkan offset, termasuk tanda. Contoh: +5 jika pengukur Anda membaca 5 dB lebih rendah dari referensi; -3 jika membaca 3 dB lebih tinggi.
4. Simpan.

Offset bertahan di local storage browser Anda untuk asal itu dan perangkat, jadi diingat lintas sesi. Itu tidak sinkron lintas perangkat — smartphone dan laptop biasanya butuh offset berbeda, dan bahkan dua smartphone model sama dapat berbeda beberapa desibel.

Jika Anda ingin menguji beberapa perangkat, simpan offset masing-masing perangkat secara terpisah. Kami punya item roadmap untuk menambahkan profil per-perangkat bernama; sementara itu Anda perlu mengingat angka tiap perangkat.

Kapan kalibrasi ulang

Beberapa situasi mengharuskan menjalankan kembali kalibrasi:

• Perangkat baru atau browser baru. Pipeline audio berbeda lintas Chrome / Firefox / Safari dan lintas versi OS. Kalibrasi ulang setelah pembaruan OS besar jika pembacaan melayang.
• Mikrofon baru. Mikrofon USB atau Bluetooth eksternal punya kalibrasi sendiri. Bluetooth khususnya rumit karena codec encoded mengubah level yang dirasakan non-linear.
• Perubahan suhu atau kelembapan signifikan. Mikrofon MEMS melayang dengan lingkungan, tetapi efeknya kecil (sub-desibel) untuk kondisi indoor tipikal.
• Ketidaksetujuan dengan referensi yang dikenal. Jika pengukuran tidak setuju dengan referensi yang dipublikasikan lebih dari 5 dB pada sumber stabil, kalibrasi ulang sebelum memperlakukan ketidaksetujuan sebagai nyata.

Pemeriksaan bulanan terhadap ruang referensi yang sama (kipas yang sama di ruang yang sama) adalah kebiasaan baik jika Anda menggunakan pengukur untuk keputusan apa pun yang penting.

Yang tak bisa Anda kalibrasi keluar

Tiga keterbatasan mikrofon konsumen tak dapat diperbaiki dengan mengatur offset kalibrasi.

Clipping SPL maksimum

Sebagian besar mikrofon smartphone dan laptop akan clipping — front-end analognya jenuh dan sinyal digital tak lagi proporsional ke input — di antara 95 dan 110 dB SPL. Di atas titik clipping, pengukur kurang melaporkan level aktual. Tak ada offset yang memperbaiki ini; informasi hilang sebelum pengukur pernah melihatnya.

Jika Anda perlu mengukur 100 dBA atau lebih keras dengan andal, Anda butuh pengukur tingkat suara Kelas 2 (IEC 61672‑1) atau dosimeter khusus. Pengukur browser kami adalah alat penyaring sangat baik di bawah rentang clipping.

Respons frekuensi

Mikrofon pengukur sempurna memiliki respons frekuensi datar dari 20 Hz hingga 20 kHz. Mikrofon smartphone dan laptop memiliki puncak dan lembah beberapa desibel di seluruh rentang itu — direkayasa untuk suara (200 Hz – 4 kHz) dengan mengorbankan gemuruh frekuensi rendah dan udara frekuensi tinggi. Offset kalibrasi adalah satu skalar; itu tak dapat memperbaiki respons frekuensi non-datar.

Praktisnya ini berarti pengukur kami akan cukup akurat pada sumber rentang menengah broadband (lalu lintas, percakapan, HVAC) dan agak kurang akurat pada sumber sangat frekuensi rendah atau frekuensi tinggi. Pembobotan C memperkuat error frekuensi rendah; pembobotan A menekannya. Saat ragu, pakai A.

Integrasi waktu

Pengukur membaca nilai sesaat terbobot waktu; kalibrasi nilai tunggal pada level stabil tidak menjamin integrasi Leq akurat selama jam, terutama dengan kebisingan variabel. Halaman tips membahas saat ini penting.

Memverifikasi kalibrasi

Setelah mengatur offset, lakukan satu pemeriksaan pengulangan:

1. Ambil tiga pembacaan 30 detik dari sumber stabil (kipas yang sama, jarak yang sama). Masing-masing harus mendarat dalam 1 dB satu sama lain.
2. Jika pembacaan melayang lebih dari 1 dB, sumber tidak benar-benar stabil atau AGC perangkat Anda masih aktif meski flag getUserMedia. Coba sumber berbeda (saluran HVAC dari 1 m biasanya paling andal).
3. Cek silang dengan referensi berbeda jika Anda punya. Jika dua referensi independen setuju dalam 2 dB, kalibrasi Anda dapat dipercaya.

Pengukur browser yang dikalibrasi, digunakan dalam keterbatasannya, cukup baik untuk hampir semua hal kecuali dokumentasi kepatuhan formal. Panduan, tips, dan tabel perbandingan semua mengasumsikan Anda telah melakukan ini sekali — tanpa kalibrasi, setiap pembacaan di situs ini meleset oleh jumlah tak dikenal tetapi mungkin tak sepele.