Kalibrera en bullermätare i smartphone eller laptop

En vanlig smartphone- eller laptopmikrofon, direkt ur lådan, ligger oftast 5 till 15 dB ur fas jämfört med en kalibrerad klass 2-bullermätare. Det är inget fel: det är den oundvikliga följden av att en enhet byggd för telefoni och brusreducering används som mätinstrument. Den goda nyheten: det mesta av felet rensas bort på fem minuter, kräver ingen specialutrustning och tar webbläsarbullermätaren på sajten till inom ±2 dB av en referens i de vanliga arbetsmiljö- och miljöintervallen.

Den här sidan beskriver tre kalibreringsmetoder (från exakt och praktisk till improviserad), förklarar hur du sätter offset i inställningarna och är ärlig med vad konsumenthårdvara inte klarar.

Varför kalibrering spelar roll

Decibelskalan är förankrad mot en fast fysisk referens: 0 dB SPL = 20 mikropascal (µPa) tryckvariation. En korrekt kalibrerad mätare som utsätts för en referenssignal på 94 dB SPL visar exakt 94 dB. Varje lägre värde betyder mätbias — en konstant förskjutning mellan verklig ljudnivå och siffran på skärmen.

Tre källor till bias dominerar i konsumenthårdvara:

• Mikrofonens känslighetstoleranser. MEMS-mikrofoner i smartphones och laptops specificeras typiskt på −38 dBV/Pa ± 3 dB. De ±3 dB översätts direkt till ±3 dB mätbias innan någon annan faktor gör entré.
• Förförstärkar- och ADC-skalning. Kedjan från mikrofon till digitalt sampelvärde lägger till några decibel variation och är inte standardiserad mellan enheter.
• Bearbetning i ljudkedjan. De flesta operativsystem och webbläsare lägger automatisk förstärkningsreglering (AGC), ekosläckning, brusreducering och equalizer på mikrofoningången. Var och en ändrar sambandet mellan rummets SPL och digitalt sampelvärde, ofta olinjärt med nivån.

Bullermätaren på den här sajten begär mikrofonen med så mycket bearbetning avstängd som plattformen tillåter (echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false i getUserMedia-villkoren). Trots det gör resterande bearbetning och mikrofontoleranser att varje enhet vinner på en första kalibrering.

Metod 1 — Jämförelse med en referens-SLM (det praktiska standardvalet)

Har du tillgång till en kalibrerad klass 2-bullermätare (egen, en kollegas, företagshälsovårdens) är detta den enklaste och tillförlitligaste kalibreringen. Den fångar offset under verkliga rumsförhållanden och tar ungefär fem minuter.

1. Ställ de två mätarna sida vid sida. Placera smartphonen eller laptopen med vår mätare bredvid referens-SLM:en, mikrofonerna i samma höjd och orientering, helst inom 5 cm från varandra.
2. Välj en stabil källa på medelnivå. En jämn bredbandskälla mellan 60 och 80 dB är ideal: en gående fläkt, ett ventilationsgaller, en uppringningston i högtalarläge. Undvik musik med starka transienter och mycket tysta miljöer där egen brus från någon av mätarna dominerar.
3. Ställ in båda lika. A-vägning, tidsvägning Slow på båda. Slow medelvärdesbildar bort korta fluktuationer som annars skulle göra jämförelsen brusig.
4. Medelvärdesbilda 30 till 60 sekunder. Läs av båda. De flesta referens-SLM visar löpande Leq; hos oss tittar du på Avg-statistiken.
5. Räkna ut offset. Referensens avläsning minus vår avläsning, i dB. Visar referensen 70 dBA och vi 65 dBA är offsetn +5 dB.
6. Sätt offset i inställningarna. Öppna kugghjulsmenyn, scrolla till ”calibration offset”, fyll i värdet med tecken och spara.

En andra 30-sekundersjämförelse efter inmatning bör hålla båda mätarna inom 1 dB. Stannar skillnaden över 2 dB vid en stabil källa är frekvensgången på din enhet inte platt i testkällans spektrum: pröva en bredbandskälla som fläkt eller ventilationsgaller, inte en tonal källa som tv.

Metod 2 — Akustisk kalibrator (guldstandard)

Arbetshygieniker och akustiska forskare kalibrerar med en pistonfon eller akustisk kalibrator: en enhet som klickar fast på mikrofonen och ger en exakt referenston, oftast 94 dB SPL eller 114 dB SPL vid 1 kHz, spårbar till nationella normaler (IEC 60942 klass 1 eller 2).

Har du tillgång (t.ex. via företagshälsovården eller en ljudavdelning):

1. Klicka på kalibratorn på mikrofonen. Det är det knepiga steget på smartphone eller laptop, eftersom de flesta konsumentenheters mikrofonöppningar är för små, för djupa eller felinriktade för adaptern. En skumadapter eller en bit tejp hjälper, men tätheten blir aldrig perfekt.
2. Aktivera kalibratorn (94 dB SPL, 1 kHz). Låt vår mätare gå i 30 sekunder på A-vägning och Fast.
3. Räkna ut offset. 94 minus vad vår mätare visar. Fyll i i inställningarna.

Kalibratormetoden är till sin utformning mest exakt, men formen på konsumentmikrofoner begränsar hur väl du kan koppla den mot själva membranet. För de flesta ger metod 1 (referens-SLM i samma rum) ett resultat som inte går att skilja, med betydligt mindre besvär.

Metod 3 — Tystnadsbaslinje (sista utvägen)

Saknar du både referens-SLM och kalibrator kan du förankra mätaren mot en känd tyst nivå. Det är den minst exakta av de tre, men kräver bara enheten och ett lugnt rum.

1. Hitta ett tyst rum med känd nivå. Ett lugnt sovrum nattetid ligger typiskt mellan 30 och 35 dBA; en akustiskt behandlad hemmastudio kan ligga på 25 dBA; ett biblioteksrum på 35 till 40 dBA.
2. Låt rummet stilla sig. Sluta gå, håll enheten stilla, be närvarande om tystnad. Sätt vår mätare på Slow, A, i 60 sekunder.
3. Jämför med förväntat värde. Ett typiskt lugnt sovrum visar 30 – 35 dBA på en kalibrerad mätare. Visar din mätare 25 dBA på en sådan plats är offsetn ungefär +5 till +8 dB. Visar den 50 dBA överskattar enheten med 15 – 20 dB och offsetn är negativ.

Metoden är grov — den lutar sig mot din klassning av miljön — men för den utan referensmaterial tar den kalibreringen till rätt storleksordning och förhindrar absurda avläsningar. Klart bättre än ingen kalibrering.

Sätta calibration offset

Har du siffran fyller du i den i mätaren:

1. Klicka på kugghjulsikonen (övre högra hörnet av mätaren).
2. Hitta fältet calibration offset.
3. Fyll i offsetn med tecken. Exempel: +5 om din mätare läser 5 dB lägre än referensen; -3 om den läser 3 dB högre.
4. Spara.

Offsetn sparas i webbläsarens lokala lagring för denna domän och denna enhet, så den följer med mellan sessioner. Den synkas inte mellan enheter: smartphones och laptops behöver ofta olika värden, och även två telefoner av samma modell kan skilja några dB.

Använder du flera enheter, anteckna offset per styck. Namngivna enhetsprofiler finns på vägkartan; tills dess får du komma ihåg värdet per enhet.

När du kalibrerar om

Några situationer motiverar omkalibrering:

• Ny enhet eller ny webbläsare. Ljudkedjan skiljer sig mellan Chrome, Firefox och Safari, och mellan OS-versioner. Efter en stor uppdatering — kalibrera om om avläsningarna driver.
• Ny mikrofon. USB- och Bluetooth-mikrofoner har egen kalibrering. Bluetooth är särskilt knepigt eftersom kodeken kan förskjuta uppfattad nivå olinjärt.
• Stora ändringar i temperatur eller fuktighet. MEMS-mikrofoner driver med omgivningen, men effekten är liten (under en decibel) i normala innomhusförhållanden.
• Avvikelse från en känd referens. Avviker en mätning vid stabil källa mer än 5 dB från publicerad referens, kalibrera om innan du tar skillnaden för sann.

En månatlig kontroll mot samma referensrum (samma fläkt, samma rum) är en bra vana om mätaren används för beslut som spelar roll.

Vad kalibreringen inte kan lösa

Tre begränsningar i konsumenthårdvara går inte att åtgärda med en offset.

Mättning högt upp

De flesta smartphone- och laptopmikrofoner mättas — det analoga steget slår i taket och den digitala signalen är inte längre proportionell mot ingången — mellan 95 och 110 dB SPL. Över mättnadspunkten underskattar mätaren verklig nivå. Ingen offset reparerar det: informationen är förlorad innan den når mätaren.

Måste du mäta 100 dBA eller mer pålitligt behöver du en klass 2-bullermätare (IEC 61672‑1) eller en dedikerad dosimeter. Vår webbläsarmätare är ett utmärkt screeningverktyg under mättnadszonen.

Frekvensgång

En idealisk mätmikrofon har platt gång från 20 Hz till 20 kHz. Smartphone- och laptopmikrofoner uppvisar några decibels toppar och dalar över bandet: de är trimmade för tal (200 Hz – 4 kHz) på bekostnad av djup bas och diskant. Calibration offset är ett enda skalärt värde; det rättar inte till en icke-platt frekvensgång.

I praktiken är mätaren rätt exakt med bredbandskällor i mitten (trafik, samtal, ventilation) och något sämre med mycket låga eller mycket höga källor. C-vägning förstärker felet i basen; A-vägning trycker ner det. Vid tvekan: A.

Tidsintegration

Mätaren visar tidsvägda momentanvärden; att kalibrera ett värde på en stabil nivå garanterar inte exakt Leq över en timme, särskilt vid varierande buller. Tips-sidan förklarar när det spelar roll.

Verifiera kalibreringen

Efter att offsetn lagts in gör du ett upprepningstest:

1. Ta tre 30-sekundersmätningar på en stabil källa (samma fläkt, samma avstånd). De ska ligga inom 1 dB.
2. Driver värdena mer än 1 dB är källan inte verkligt stabil eller så är enhetens AGC fortfarande aktiv trots getUserMedia-flaggorna. Pröva en annan källa (ett ventilationsgaller på 1 m är ofta en av de mest tillförlitliga).
3. Jämför med en andra referens om möjligt. Stämmer två oberoende referenser inom ±2 dB står din kalibrering stadigt.

En kalibrerad webbläsarbullermätare som används inom sina gränser räcker för nästan allt utom formell efterlevnadsdokumentation. Guiden, tipsen och jämförelsetabellen utgår från att du har gjort detta minst en gång. Utan kalibrering är alla avläsningar på sajten förskjutna med ett okänt men sannolikt betydande belopp.