Mikrofon

Hallo Heiko,
ganz einfach: Vergleichsmessung mit einem Meßmikrofon.
Du nimmst ein freifeldentzerrtes Kleinmembran-Kondensatormikrofon mit Kugelcharakteristik, diese Dinger haben bauartbedingt IMMER einen absolut linealglatten Frequenzgang, weswegen auch nur solche Mikros als Meßmics zum Einsatz kommen. Damit mißt Du einen Sinussweep von einem Lautsprecher. Anschließend packst Du das zu messende Mikro an die Stelle des Meßmikros und mißt den selben Sweep wieder. Anschließend ziehst Du die eine Meßkurve von der anderen ab, und - viola - du hast den Frequenzgang des zu messen Mikrofons. Allerdings sollte das ganze nur im schallarmen Raum gemacht werden, da sonst die Raumreflexionen böse Meßfehler verursachen können.
cu, Georg :)

Hallo , wie kann man die Parameter eines Mikrofons bzw.eines Lautsprechers messen? Man braucht doch eine Referenz,einen idealen Lautsprecher/Mikro für einen Vergleich .Wie bekommt man dieses Referenzelement ?
Gruss,
Heiko

Hallo Georg,
der VOrgang wird heute automatisiert druchgeführt, d.h. das Meßmikrofon mißt gleichzeitig den Schallpegel des Lautsprechers und hält diesen über einen Regelkreis frequenzlinear.
Ich nehme an, Heiko meint auch die Ermittlung der Empfindlichkeit des Meßmikrofons. Dies geschieht mit Hilfe der Reziprozitätskalibrierung. Ich glaube ich habe vor längerer Zeit schon mal darüber geschrieben. Ansonsten, Heiko, wenn es Dich interessiert, werde ich mal das Kapitel aus der Literatur raussuchen, kopieren und Dir mailen. Deine Mailadresse habe ich ja noch.
Grüße
Rainer

Lieber Rainer,
die Literatur zur Reziprozitätskalibrierung würde mich auch mal brennend interessieren. Wäre es möglich, daß Du mir auch eine Kopie davon zusendest ?
Vielen Dank + liebe Grüße vom don ( eigentlich Thomas, aber einer unter vielen...)

Hallo Heiko,
was Georg und Rainer schreiben leuchtet mir ein. Was aber nicht klärt, womit Du den Sweep erzeugst und dokumentierst.Ich könnte dir hierzu das A1 von Neutrik empfehlen.

Lieber Rainer,
die Literatur zur Reziprozitätskalibrierung würde mich auch mal brennend interessieren. Wäre es möglich, daß Du mir auch eine Kopie davon zusendest ?
Vielen Dank + liebe Grüße vom don ( eigentlich Thomas, aber einer unter vielen...)

Kein Problem!
Das ganze kann ich allerdings erst nächste Woche machen, weil ich zu Hause kein Buch kopieren kann. Aber ich denke solange wird wohl jeder Geduld haben. :-)
Grüße und schönes WE!
Rainer

Hallo Don,
ein Sweep zu erzeugen ist mit den heutigen modernen Meßgeräten kein Problem mehr. Jedes größere Audiomeßgerät hat diese Funktion. Alternativ zum A1 käme der UPD und UPL von Rohde und Schwarz in Frage. Früher gab es da den Pegelschreiber von Bruel und Kjaer. Weiß nicht ob es den noch gibt. B+K hat in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Audiotechnik etwas an Marktbedeutung verloren - leider.
Grüße
Rainer

Grüsze!

ein Sweep zu erzeugen ist mit den heutigen modernen Meßgeräten kein Problem mehr.
Früher gab es da den Pegelschreiber von Bruel und Kjaer. Weiß nicht ob es den noch gibt.
B+K hat in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Audiotechnik etwas an Marktbedeutung verloren - leider.

Nur wird das kaum mehr gemacht. Dauert zu lange, es gibt schon bessere und genauere Methoden (MLSS-Signalbursts oder ähnliches).
Es gibt ihn noch ;-)
Aber die Technik ist nicht mehr aktuell. Wird aber im Labor noch öfters mal benutzt um schnell mal ein Mic zu vermessen.
Naja, waren/sind nicht gerade die billigsten.
Wir arbeiten teilweise sogar mit selbstentwickelten und vollautomatischen Meßprogrammen, die eben Meßimpulse auswerten. Damit sind bessere Ergebnisse zu erzielen als mit einem ordinären Sweep.
mfg
JF

Hallo JF,

Nur wird das kaum mehr gemacht. Dauert zu lange, es gibt schon bessere und genauere Methoden

(MLSS-Signalbursts oder ähnliches).

Hallo Rainer,
mein Hautpanliegen war ein Referenzgerät zu finden.
Also:Warum ist das Kondensatormessmikrofon "absolut" linear ?
Es ist ja unmöglich dies festzustellen.
Man müsste den Frequenzgang schon berechnen .Bei den Berechnungen nimmt man allerdings immer ideales Verhalten an ,und das ist niemals gegeben.
Wie genau kann man die Abweichung vom Idealfall abschätzen?
Gruss,
Heiko

der VOrgang wird heute automatisiert druchgeführt, d.h. das Meßmikrofon mißt gleichzeitig den Schallpegel des Lautsprechers und hält diesen über einen Regelkreis frequenzlinear.
Ich nehme an, Heiko meint auch die Ermittlung der Empfindlichkeit des Meßmikrofons. Dies geschieht mit Hilfe der Reziprozitätskalibrierung. Ich glaube ich habe vor längerer Zeit schon mal darüber geschrieben. Ansonsten, Heiko, wenn es Dich interessiert, werde ich mal das Kapitel aus der Literatur raussuchen, kopieren und Dir mailen. Deine Mailadresse habe ich ja noch.
Grüße
Rainer

Hallo Heiko,
jetzt komme ich endlich dazu zu antworten. Ich habe auch erst mal in der Literatur nachsehen müssen.
Zunächst erst mal zu den Kondensatormikrofonen nach dem Druckempängerprinzip: So absolut linear ist es auch wieder nicht und das läßt sich auch feststellen wie ich gleich noch näher beschreiben werde.
Zu den von Georg angegebenen Sachverhalten muß noch gesagt werden, daß dies nur solange gilt, wie die Mikrofonabmessungen klein sind gegen die Schallwellenlänge. Deshalb erwähnt er ja auch ausdrücklich "Keinmembranige" Mikrofone. Kommt nämlich die Wellenlänge in die Größenordnung des Kapseldurchmessers tritt ein Druckstau auf der dann zu Welligkeiten des Frequenzgangs führt. Diese Welligkeiten beginnen bei Großmembrankapseln wie z.B. die Neumann U 87 schon relativ früh, so bei etwa 4 kHz. Deshalb sollte für Meßmikrofone die Kapsel möglichst klein sein - kann man selbstversträndlich genau berechnen. Druckempfänger sind aber auch physikalisch gesehen sog. Elongationswandler, d.h. die Membranauslenkung - und damit die Kapazitätsänderung - sind nur dem Schalldruck proportional. Daher auch frequenzunabhängig.
Feststellen läßt sich das auf folgende Weise:
Man setz über die Membran des Kondensatormikrofons eine weiter Gegenelektrode in definiertem Abstand die stark schalldurchlässig ist. Diese wird nun mit einer hohen Gleichspannung beaufschlagt. Durch die elektrostatische Kraft wird nun die Mikrofonmembran ausgelenlenkt und dadurch entsteht eine Kapazitätsänderung die man ja genau messen kann. Moduliert man nun die Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung, dann wird ja auf die Membrane ein Wechseldruck erzeugt aufgrund der Coulomb'schen Kräfte. Dieser Wechseldruck läßt sich ja gemäßt der bekannten Formeln genau bestimmten und er entspricht dann einem äquivalenten Schallwechseldruck. Somit läßt sich sowohl die Kennempfindlichkeit selbst als auch deren Frequenzabhängigkeit der Mikrofonkapsel ermitteln und man erhält somit die Kalibrierkurve des Mikrofons. Halt man erst mal die Kalibrierkurve des Mikrofon ermittelt, kann man sie in ein Rechnerprogramm implementieren und die Regelschaltung wie ich sie an anderer Stelle beschrieb, danach kalibrieren und hat somit eine Referenzschallquelle mit definiertem Schaldruck und Frequenzgang.
Nachlesen kannst Du dies in dem Buch "Physikalische und technische Akustik" von E.Meyer/E.G. Neumann (letzterer Autor hat nichts mit dem gleichnamigen Mikrofonhersteller zu tun!).
Als weitere Literatur dazu empfehle ich das bekannte Buch "Mikrofone" von Dr. Gerhard Boré. Gibt die Firma Georg Neumann heraus und ist auch auf deren Webseite abrufbar.
Ebenso möchte ich auf die Mikrofonaufsätze von Jörg Wuttke (Fa. Schoeps) verweisen. Sind auch auf der Webseite von Schoeps abrufbar. Diese enthalten sehr viel wertvolle Infos quer durch das Gebiet "Mikrofone". Du siehtst: Hier kann man sich sachlicher unterhalten als in diesen albernen Hifi-Foren.
MfG
Rainer

Hallo Rainer,
das ist wirklich eine geschickte Methode ein Mikro zu eichen.
Ich habe nur noch nicht verstanden , warum die Wellenlänge gross im Verhältnis zum Membrandurchmesser sein muss.Mit Druckstau kann ich so nichts anfangen.
Welchen Unterschied macht es , ob ich die Membran einmal , oder 10000 mal pro Sekunde auslenke ?
Das gleiche Phänomen tritt auch bei Lautsprechern auf .
Ich hab´gelesen ,dass sie ab einer bestimmten Frequenz nicht mehr an die Luft ankoppeln.Auch bei Hörnern hängt die Grenzfrequen von der Austrittsöffnung ab.
Kannst Du das mal erklären .

Hallo Heiko,
jetzt komme ich endlich dazu zu antworten. Ich habe auch erst mal in der Literatur nachsehen müssen.
Zunächst erst mal zu den Kondensatormikrofonen nach dem Druckempängerprinzip: So absolut linear ist es auch wieder nicht und das läßt sich auch feststellen wie ich gleich noch näher beschreiben werde.
Zu den von Georg angegebenen Sachverhalten muß noch gesagt werden, daß dies nur solange gilt, wie die Mikrofonabmessungen klein sind gegen die Schallwellenlänge. Deshalb erwähnt er ja auch ausdrücklich "Keinmembranige" Mikrofone. Kommt nämlich die Wellenlänge in die Größenordnung des Kapseldurchmessers tritt ein Druckstau auf der dann zu Welligkeiten des Frequenzgangs führt. Diese Welligkeiten beginnen bei Großmembrankapseln wie z.B. die Neumann U 87 schon relativ früh, so bei etwa 4 kHz. Deshalb sollte für Meßmikrofone die Kapsel möglichst klein sein - kann man selbstversträndlich genau berechnen. Druckempfänger sind aber auch physikalisch gesehen sog. Elongationswandler, d.h. die Membranauslenkung - und damit die Kapazitätsänderung - sind nur dem Schalldruck proportional. Daher auch frequenzunabhängig.
Feststellen läßt sich das auf folgende Weise:
Man setz über die Membran des Kondensatormikrofons eine weiter Gegenelektrode in definiertem Abstand die stark schalldurchlässig ist. Diese wird nun mit einer hohen Gleichspannung beaufschlagt. Durch die elektrostatische Kraft wird nun die Mikrofonmembran ausgelenlenkt und dadurch entsteht eine Kapazitätsänderung die man ja genau messen kann. Moduliert man nun die Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung, dann wird ja auf die Membrane ein Wechseldruck erzeugt aufgrund der Coulomb'schen Kräfte. Dieser Wechseldruck läßt sich ja gemäßt der bekannten Formeln genau bestimmten und er entspricht dann einem äquivalenten Schallwechseldruck. Somit läßt sich sowohl die Kennempfindlichkeit selbst als auch deren Frequenzabhängigkeit der Mikrofonkapsel ermitteln und man erhält somit die Kalibrierkurve des Mikrofons. Halt man erst mal die Kalibrierkurve des Mikrofon ermittelt, kann man sie in ein Rechnerprogramm implementieren und die Regelschaltung wie ich sie an anderer Stelle beschrieb, danach kalibrieren und hat somit eine Referenzschallquelle mit definiertem Schaldruck und Frequenzgang.
Nachlesen kannst Du dies in dem Buch "Physikalische und technische Akustik" von E.Meyer/E.G. Neumann (letzterer Autor hat nichts mit dem gleichnamigen Mikrofonhersteller zu tun!).
Als weitere Literatur dazu empfehle ich das bekannte Buch "Mikrofone" von Dr. Gerhard Boré. Gibt die Firma Georg Neumann heraus und ist auch auf deren Webseite abrufbar.
Ebenso möchte ich auf die Mikrofonaufsätze von Jörg Wuttke (Fa. Schoeps) verweisen. Sind auch auf der Webseite von Schoeps abrufbar. Diese enthalten sehr viel wertvolle Infos quer durch das Gebiet "Mikrofone". Du siehtst: Hier kann man sich sachlicher unterhalten als in diesen albernen Hifi-Foren.
MfG
Rainer

Grüsze!

Wie meßt Ihr eigentlich bei AKG die Richtcharakteristik bei sehr tiefen Frequenzen.

Ich muß zugeben das weiß ich jetzt nicht so auf die Schnelle. Bin halt doch der Elektronikfuzzi und nicht der Akustiker ;-) Hab' mit Akustikmessungen prinzipiell wenig zu tun, eher privates Interesse.
Wir haben aber auch so ein (langes!) Meßrohr mit dem wir z.B. den Maximalschalldruck u.s.w. überprüfen können.
Ob wir es auch zur Messung bei tiefen Frequenzen einsetzen bzw. wie kann ich aber leider nicht sagen.
Sorry das ich da nicht aushelfen kann, werde aber mal nachfragen.
mfg
JF

Hallo Rainer,
das ist wirklich eine geschickte Methode ein Mikro zu eichen.
Ich habe nur noch nicht verstanden , warum die Wellenlänge gross im Verhältnis zum Membrandurchmesser sein muss.Mit Druckstau kann ich so nichts anfangen.
Welchen Unterschied macht es , ob ich die Membran einmal , oder 10000 mal pro Sekunde auslenke ?
Das gleiche Phänomen tritt auch bei Lautsprechern auf .
Ich hab´gelesen ,dass sie ab einer bestimmten Frequenz nicht mehr an die Luft ankoppeln.Auch bei Hörnern hängt die Grenzfrequen von der Austrittsöffnung ab.
Kannst Du das mal erklären .

Hallo Heiko,
jetzt komme ich endlich dazu zu antworten. Ich habe auch erst mal in der Literatur nachsehen müssen.
Zunächst erst mal zu den Kondensatormikrofonen nach dem Druckempängerprinzip: So absolut linear ist es auch wieder nicht und das läßt sich auch feststellen wie ich gleich noch näher beschreiben werde.
Zu den von Georg angegebenen Sachverhalten muß noch gesagt werden, daß dies nur solange gilt, wie die Mikrofonabmessungen klein sind gegen die Schallwellenlänge. Deshalb erwähnt er ja auch ausdrücklich "Keinmembranige" Mikrofone. Kommt nämlich die Wellenlänge in die Größenordnung des Kapseldurchmessers tritt ein Druckstau auf der dann zu Welligkeiten des Frequenzgangs führt. Diese Welligkeiten beginnen bei Großmembrankapseln wie z.B. die Neumann U 87 schon relativ früh, so bei etwa 4 kHz. Deshalb sollte für Meßmikrofone die Kapsel möglichst klein sein - kann man selbstversträndlich genau berechnen. Druckempfänger sind aber auch physikalisch gesehen sog. Elongationswandler, d.h. die Membranauslenkung - und damit die Kapazitätsänderung - sind nur dem Schalldruck proportional. Daher auch frequenzunabhängig.
Feststellen läßt sich das auf folgende Weise:
Man setz über die Membran des Kondensatormikrofons eine weiter Gegenelektrode in definiertem Abstand die stark schalldurchlässig ist. Diese wird nun mit einer hohen Gleichspannung beaufschlagt. Durch die elektrostatische Kraft wird nun die Mikrofonmembran ausgelenlenkt und dadurch entsteht eine Kapazitätsänderung die man ja genau messen kann. Moduliert man nun die Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung, dann wird ja auf die Membrane ein Wechseldruck erzeugt aufgrund der Coulomb'schen Kräfte. Dieser Wechseldruck läßt sich ja gemäßt der bekannten Formeln genau bestimmten und er entspricht dann einem äquivalenten Schallwechseldruck. Somit läßt sich sowohl die Kennempfindlichkeit selbst als auch deren Frequenzabhängigkeit der Mikrofonkapsel ermitteln und man erhält somit die Kalibrierkurve des Mikrofons. Halt man erst mal die Kalibrierkurve des Mikrofon ermittelt, kann man sie in ein Rechnerprogramm implementieren und die Regelschaltung wie ich sie an anderer Stelle beschrieb, danach kalibrieren und hat somit eine Referenzschallquelle mit definiertem Schaldruck und Frequenzgang.
Nachlesen kannst Du dies in dem Buch "Physikalische und technische Akustik" von E.Meyer/E.G. Neumann (letzterer Autor hat nichts mit dem gleichnamigen Mikrofonhersteller zu tun!).
Als weitere Literatur dazu empfehle ich das bekannte Buch "Mikrofone" von Dr. Gerhard Boré. Gibt die Firma Georg Neumann heraus und ist auch auf deren Webseite abrufbar.
Ebenso möchte ich auf die Mikrofonaufsätze von Jörg Wuttke (Fa. Schoeps) verweisen. Sind auch auf der Webseite von Schoeps abrufbar. Diese enthalten sehr viel wertvolle Infos quer durch das Gebiet "Mikrofone". Du siehtst: Hier kann man sich sachlicher unterhalten als in diesen albernen Hifi-Foren.
MfG
Rainer

Ich habe nur noch nicht verstanden , warum die Wellenlänge gross im Verhältnis zum Membrandurchmesser sein muss.Mit Druckstau kann ich so nichts anfangen.
Welchen Unterschied macht es , ob ich die Membran einmal , oder 10000 mal pro Sekunde auslenke ?
Das gleiche Phänomen tritt auch bei Lautsprechern auf .

Wenn die Wellenlänge klein genug ist, kann sie sich nicht mehr um die Mikrofonkapsel gebeugt werden, sondern wird von ihr reflektiert. Inzwischen hat sich die Luft vor der Kapsel aber schon wieder verdichtet, weil die nächste positive Aulenkung der Welle nachstösst. Es kommt also zu einer Frequenz abhängigen Überlagerung und damit verbunden zu einer Verstärkung von zwei Kompressionszonen. Das ist der Druckstau. Die damit verbundene Höhenanhebung wird im Mikro selbst dann wieder gefiltert.
Nein, das ist ein anderes Phänomen. Bei Lautsprechern kann es nicht zu einem Druckstau in obigem Sinne kommen.
mark

Danke Marc ,
die Erklärung habe ich verstanden.
Gruss,
Heiko

Ich habe nur noch nicht verstanden , warum die Wellenlänge gross im Verhältnis zum Membrandurchmesser sein muss.Mit Druckstau kann ich so nichts anfangen.
Welchen Unterschied macht es , ob ich die Membran einmal , oder 10000 mal pro Sekunde auslenke ?
Das gleiche Phänomen tritt auch bei Lautsprechern auf .

Wenn die Wellenlänge klein genug ist, kann sie sich nicht mehr um die Mikrofonkapsel gebeugt werden, sondern wird von ihr reflektiert. Inzwischen hat sich die Luft vor der Kapsel aber schon wieder verdichtet, weil die nächste positive Aulenkung der Welle nachstösst. Es kommt also zu einer Frequenz abhängigen Überlagerung und damit verbunden zu einer Verstärkung von zwei Kompressionszonen. Das ist der Druckstau. Die damit verbundene Höhenanhebung wird im Mikro selbst dann wieder gefiltert.
Nein, das ist ein anderes Phänomen. Bei Lautsprechern kann es nicht zu einem Druckstau in obigem Sinne kommen.
mark