Verständnisproblem? Mikrofonpegel passt bei akustischer Vorgabe nicht.

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Soundy73
Inventar
#1 erstellt: 16. Mai 2014, 12:18
Hallo, liebe Messtechnik affine Forums-Kollegen.

Ich habe ein Verständnisproblem, oder einen Denkfehler bei der Mikrofonkalibrierung.

Aktuell nutze ich ein ATB 502 Mess-System, das mitgelieferte Mikrofon ist kalibriert und weist einen Kalibrierfaktor nach Kirchner elektronik von 36,7 dB auf.
Meine Vorgabe erfolgt mit einem Norm-Pegel-Geber von Testo mit 96dB und 106 dB bei 1kHz, quasi ein Pistofon, für 1/2"-Kapseln.
In der FFT sehe ich den 1kHz-Peak + die (logisch) Harmonischen. die 96/106 dB lassen sich jedoch nicht erzielen, der Pegel schießt bei 1kHz weit über die Skala hinaus.

Meine dementsprechende Frage an Herrn Kirchner beantwortete dieser mit: Die Mikrofonempfindlichkeit bezieht sich auf das Messsignal, das das ATB nutzt. Die Darstellungsgrenze der FFT um 12dB erweitern, dann klappt's.

Nun seht ihr mich so:

Wer kann mich da aufklären, wo liegt mein Denkfehler?
Ich habe mehrere Messmikrofone und würde gern mit dem "Sound-Calbrator" die Kalibrierung der Empfindlichkeit und auch den Schnellcheck, ob das Mikro noch in Ordnung ist, durchführen können. Dazu muss ich aber verstehen, was die richtige Anzeige ist.

Vielleicht liegt's daran, dass ich stets in Religion besser war, als in Mathe?
Also wäre eine Erklärung für blonde Nordeuropäer eher zielführend, als eine mehrseitige Formelsammlung

Ich danke für die Mühe, die ich mache.
Soundy73
Inventar
#2 erstellt: 16. Mai 2014, 18:35
Und hiief! Hief! -aaf no boben!

Nüms dor? Oder hab' ich mich missverständlich ausgedrückt? Oder weiß das keiner?

Also stelle mer uns mal janz dumm:

Ein Mikrofon befindet sich in einem abgeschlossenen Raum mit einem Lautsprecher. Dieser Raum agiert, mangels Größe, als Druckkammer. Der Lautsprecher strahlt Luftdruckschwankungen entsprechend 94 oder 104 dB mit 1 kHz ab.

Das Mikrofon (auf Freifeld ausgelegt?) "misst" aber erheblich mehr. Zumindest geht's in der FFT weit über 105 dB (Signalpegel 94 dB) hinaus.

Shit, ich glaub' ich hab's mir selbst erklärt... Freifeld => 0dB, Halbraum =>+6dB, Voll-Raum => +12 dB? Stimmt das so?

Bitte um Feedback.


[Beitrag von Soundy73 am 16. Mai 2014, 18:35 bearbeitet]
Wave_Guider
Inventar
#3 erstellt: 16. Mai 2014, 23:04
n Abend,

hört sich alles recht misteriös an.

Was ist z.B. der Kalibrierfaktor von 36,7dB?

Von einem Mikrofon muss man normal seine Empfindlichkeit wissen.

Bei solchen Elektret-Mics liegt die Empfindlichkeit je nach Höhe ihrer Stromversorgung, bei so 3mV/Pa bis 10mV/Pa.

Dann muss der Messkette noch bekannt sein, welche Verstärkung der Mikrofon-Vorverstärker hat (oft im Bereich 10 - 30dB, je nach Mikrofon-Empfindlichkeit und Messabstand, muss die Verstärkung erhöht oder verringert werden).

Dann muss man auch noch wissen, wie hoch die Messsignal-Spannung an den Lautsprecher ausgegeben wird.
Gibt man beispielsweise 2 Volt Signalspannung an einen 4 Ohm Lautsprecher, so ergibt sich eine Leistung von 1Watt.

Nun will man aber ja wissen, welchen Spannungswirkungsgrad der Lautsprecher hat (also bei welcher Frequenz wieviel dB/SPL bei welcher Signalspannung bzw. Watt).

Dafür wird, wenn die Messsoftware nicht automatisch auf 1 Meter Abstand umrechnen kann, also z.B. von 50cm auf 1 Meter, oder z.B. von 2 Meter auf 1 Meter) das Mikrofon in 1 Meter Abstand zum Lautsprecher aufgestellt und eine 1Watt entsprechende Signal-Spannung an den Lautsprecher gegeben (wobei manche Softwares höhere oder niedrigere Spannung ebenfalls auf 1 Watt umrechnen können).

Bei bekannter Mikrofon-Empfindlichkeit, bekanntem Mikrofonvorverstärker-Verstärkungsfaktor, 1 Watt Leistung und 1 Meter Mikrofonabstand zum Zentrum des Lautsprechers, erhält man dann

- den Frequenzgang
- mit dem zutreffenden dB/SPL / bei 1Watt / bei 1 Meter Abstand

(unbenommen davon, dass man bei 1 Meter Messabstand dann bei tiefen Frequenzen schon Raumreflektionen mit einfangen kann, die man durch Verkleinern des Zeitfensters in der Impulsantwort, normal aber ja ausblenden kann).

So eine Software sollte die sich ergebende Kurve eigentlich automatisch in einem sichtbaren Bereich im Diagrammfenster zeigen.
Also angenommen die Y-Achse ist aktuell bis max. 80dB gehend, die neue Messung liegt aber bei 100dBSPL, sollte die Software die Y-Achse entsprechend automatisch anpassen.

Wenn nicht, muss man halt mit den üblichen Pfeiltasten die Y-Achse entsprechend manuell ändern und somit die Kurve in den Sichtbereich holen.

PS: bei Verwendung eines Pistofons für 1/2" Mikrofone für ein 1/4" Mikrofon, muss der sich ergebende Spalt natürlich irgendwie abgedichtet werden.

Soweit dies was mir dazu einfällt.
Kannst ja mal schauen, ob sich das Gesagte nicht auch irgendwie in den Konfigurations-Menues wiederfindet.

Grüße von
Thomas
Soundy73
Inventar
#4 erstellt: 17. Mai 2014, 00:31
Moin Wave Guider!

Eben alles das, was Du da schildertest, ist mir bewusst. Normalerweise wird die Empfindlichkeit eines Mikrofons in xx mV/µPa angegeben.
Eben sowas macht's für mich etwas mysteriös.

Auch habe ich eine kalibrierte Mikrofon -Meskette, bestehend aus Messmikro, Übertragungsfrequenzgang und Einstellungen des Mikrofonverstärkers - genau so, wie von Dir geschildert.

Glaube aber trotzdem, oben erkannt zu haben, was der Dichter mir beibringen wollte. Werde mal testen, dann wäre ja im "Voll-Raum" 96+12 = 108 dB zu erwarten und alles wäre plausibel

Ludwig Kirchner befasst sich nun schon so lange mit Audio-Messtechnik, wenn da etwas im Dunklen bliebe, würde es mich seeehr wundern.
Wave_Guider
Inventar
#5 erstellt: 17. Mai 2014, 21:18
n Abend,

der Mikrofon-Vorverstärker, sofern er separat also extern ist, wird ja noch an den Line-Eingang der Soundkarte angeschlossen.

Für den Line-Eingang ist wiederum eine Verstärkung/Abschwächung einstellbar.
Dieser Wert muss natürlich in die SPL-Kalibrierung des Mikrofon-Stranges mit eingehen, habe nicht rauslesen können, ob Du das so machst.

Dann wegen diesen +12dB.

Wenn es dabei um niedrige Frequenzen geht, bekommt man ja nicht einen pauschal um 12dB angehobenen Frequenzgang.
Sondern eine Berg-und-Tal-Kurve, deren Pegeldeutung dann höchst vage ist.
Und: kurze FFT/hohe Abtastfrequenz = weniger Pegel im Tieftonbereich.
Niedrige Abtastfrequenz, lange FFT, viele Wiederholungen = mehr Pegel wird im Tieftonbereich ausgewiesen.

Zur Kontrolle ob der SPL zutreffen gemessen wird, könnte man einfach einen Höchtöner messen, von dem Messdaten aus z.B. Hobby-HiFi bekannt sind (in Schallwand von so 60 x 60cm einbauen, dass ist dann vergleichbar genug bezüglich Pegel oberhalb so 2.000Hz).

Dabei gibt es auch keine Probleme wegen Raum-Moden.
Viel Erfolg und

Grüße von
Thomas
Soundy73
Inventar
#6 erstellt: 18. Mai 2014, 19:35
Hallo Thomas!

Beim ATB502 habe ich auf den Mikrofon-Verstärker (ist in der Black-Box und somit von mir nicht einstellbar!) keinen Einfluss. Der Einflussbereich ist lediglich der Eintrag der Mikrofon-Empfindlichkeitin dB, in der entsprechenden Maske.

Ich weiß aber was Du meinst, da ich einen Mikrofonverstärker mit festen (Stufenschalter) Verstärkungseinstellungen in dB, hier rumstehen habe.

Wenn ich allerdings sowas:
Sound-Calibrator
..zur Verfügung habe, um die Empfindlichkeit der Messkette, über alles, zu kontrollieren - und die Ergebnisse trotz brandneuem kalibriertem System, vom Erwarteten abweichen, sucht man aber nach Erklärungen.
Soundy73
Inventar
#7 erstellt: 20. Mai 2014, 18:06
Hmm, scheint schwierig zu sein, die meisten nutzen wohl arta, aber da hatte ich bereits das gleiche Phänomen. Ich mach' mal 'n Bild:

Mikro-Korrektur ATB

Herr Kirchner hat mir ein kalibriertes Elektret-Mikro beigelegt, eine seiner Eigenbauten (hatte schon in meiner Laufbahn zwei davon - sind die Fachpresse sei mein Zeuge! - echt gut). Draufgedruckt stand dort Mic-sense 33,7 dB. was ich wahrheitsgemäß (s.o.) eingetrommelt habe.

Damit soll die Messkette kalibriert sein -Punkt- Nun kommt der ungläubige Thomas ins Spiel: Messen wollen, ob's auch passt, verifizieren, man hat ja....
Und: Neeese!

Dabei macht das ganze System (ATB 502) nunmehr einen fast völlig bastelfreien Eindruck - echt gut. Das soll funzen und es wird funzen
Soundy73
Inventar
#8 erstellt: 20. Mai 2014, 18:21
Nachtrag: Ich hab' auch noch so'n Mikrofon-Set (natürlich kalibriert!), aber damit ergeben sich dann die gleichen Probleme. Wenn ich den Vorgabe-Peak auf den entsprechenden Pegel einstelle, dann verschwindet die Messung (am realen Objekt) fast im Grundrauschen.

Achso, bei mehr (Frei-) Zeit gibt's Bilder vom Messaufbau - sorry -

Der Drops muss sich doch lutschen lassen.


[Beitrag von Soundy73 am 20. Mai 2014, 18:22 bearbeitet]
Wave_Guider
Inventar
#9 erstellt: 20. Mai 2014, 23:21
soundy schrrieb:


Ich habe mehrere Messmikrofone und würde gern mit dem "Sound-Calbrator" die Kalibrierung der Empfindlichkeit und auch den Schnellcheck, ob das Mikro noch in Ordnung ist, durchführen können


Gibt es in dem ATB denn überhaupt die Möglichkeit die Mic-Empfindlichkeit per Pistofon zu ermitteln?

Wenn man sonst bei einer normalen Frequenzmessung als Signal das Pistofon/via Mikrofon einspeist, dann wäre ja noch die Frage des Messabstandes und die Frage des Verhältnisses zur Leistung der Schallquelle.

Grüße von
Thomas
Soundy73
Inventar
#10 erstellt: 21. Mai 2014, 06:57
Moin Thomas!

Blauäugig und blond, wie ich bin, hatte ich mir vorgestellt: Ich gebe da mal 96 dB vor und stelle so lange an der Verstärkung/Dämpfung, bis da 96 dB rauskommen
Da aber das neue Messsmikro gaanz frisch kalibriert hier ankam und ich es als Referenz hernehmen wollte, ob's denn auch so geht, stand ich somit im Wald.
Der Messabstand muss dabei (Druckkammer) ja theoretisch bei "Null" liegen.

Die Einflüsse des Luftdrucks sind in der BDA des Vorgabegerätes in einer Tabelle hinterlegt.
Diese zeigt jedoch nur die Kalibrierung von "sound-level-meters) auf. Werde, sobald ich die Zeit finde (morgen?) mal mit dem Sound-Level Meter quer checken. (-sowas liegt auch in der Schublade - als Klein-PAler logisch, oder?)
Soundy73
Inventar
#11 erstellt: 22. Mai 2014, 11:52
So schnell mal gemessen:

Preiswertes Sound-Level-Meter macht, bei der Vorgabe mit dem o.g. Sound-Calibrator, folgende Anzeigen: 93,7dB und103,9 dB - passt. In der Preisklasse sollte das genügen. Zumindest ist das plausibel.
Wave_Guider
Inventar
#12 erstellt: 22. Mai 2014, 19:37
Moinsens,

das war auch zu erwarten, dass es mit dem Schallpegelmesser funktioniert.

Mit dem ATB kann das nur funktionieren, wenn eine Pegelkalbrierfunktion mittels Pistofon in der Software enthalten ist.

Wenn das aus den Menues nicht hervor geht bzw. ein entsprechender Menuepunkt fehlt, dann geht es halt nicht wie gedacht.

Grüße von
Thomas
Soundy73
Inventar
#13 erstellt: 22. Mai 2014, 20:15
Tscha nuu bin ich ganz durchhin.. 94 dB sind nur dann 94 dB, wenn der Menüpunkt in der Software einstellbar ist

Wie kalibriert denn Ihr Profis eure Messmaschinen? Düsenjäger im Startvorgang =130 dB?
Wave_Guider
Inventar
#14 erstellt: 22. Mai 2014, 23:15
High,

wie das intern genau funktioniert, kann ich Dir mangels entsprechender Einsicht nicht sagen.

Vom Tun her

wird ein Menue für die Micempfindichkeits-Kalibrierung mittels Pistofon aufgerufen,
dem Menue mitgeteilt welchen Schallpegel das Pistofon macht (wie z.B. 94dB),
das Mic in das Pistofon gesteckt,
das Pistofon eingeschaltet,
der Kalibrier-Vorgang gestartet,
dann wird die Mic-Empfindlichkeit in mV/Pa effektiv ausgewiesen und registriert.

Mittels

vorherig anderweitig elektrisch pegelkalibriertem Mic-Eingang,
vorherig anderweitig pegelkalibriertem Line-Eingang/Referenzeingang (mißt u.a. ja den Endstufenpegel mit),
der Angabe der Messentfernung und der Nennimpedanz,
wird dann bei einer akustischen LS-Messung,
der zutreffende SPL ausgewiesen.



Grüße von
Thomas
Soundy73
Inventar
#15 erstellt: 26. Mai 2014, 09:55
Danke Thomas, das habe ich beides verstanden.

Bin aber immer noch am Knöseln, wie ich da aus der Kurve komme
Den Menüpunkt "Kalibrierung mittels Pistophon" gibt's nämlich nicht.
Im Gegensatz zu Deinem "Tun 2", so funktioniert das auch beim ATB - kann aber nur, wenn die Empfindlichkeit des Mikros bekannt und einkalibriert ist. Ansonsten schließt sich der Kreis nienicht.
Und in dem Punkt hänge ich an dem mitgelieferten Mikro mit der o.g. Angabe von 33,7 dB.

Werde mal weiter forschen müssen.
detegg
Inventar
#16 erstellt: 26. Mai 2014, 12:28
Hallo,

evtl. kannst Du mal eltipo per PN kontaktieren. Der kennt sich mit Mic-Kalibrierung aus.

;-) Detlef


[Beitrag von detegg am 26. Mai 2014, 19:24 bearbeitet]
Soundy73
Inventar
#17 erstellt: 26. Mai 2014, 19:00
Danke für den Tipp, Detlef, PM ist auf Achse.
eltipo
Hat sich gelöscht
#18 erstellt: 27. Mai 2014, 18:19
Also irgendwie.....


ich verstehe das oder die Probleme nicht.

Ich verstehe aber auch ATB nicht ;-)


Vielleicht hilft dir das hier.....

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-sensitivity.htm

Sry, ich stochere nur, ich weiss nicht genau, was du vor hast...
detegg
Inventar
#19 erstellt: 27. Mai 2014, 19:07

eltipo (Beitrag #18) schrieb:
Also irgendwie.....

ich verstehe das oder die Probleme nicht.

... geht mir genau so - aber Danke für Dein Statement

Detlef
HiFi-Selbstbau
Inventar
#20 erstellt: 02. Jun 2014, 10:14
Hi,

wenn ein Messsystem normalerweise mit Rauschen anregt, dann verteilt sich die Anregungsenergie ja auf einen weiten Frequenzbereich. Wenn ich dieselbe Energie auf nur eine Frequenzlinie konzentriere kann ich bei dieser Frequenzlinie eine viel höhere Anregungsenergie erzielen. Den Unterschied dieser beiden Anregungsvarianten muss ich bei der Rauschanregung auf das Ergebnis draufschlagen (wenn man nur 1-kanalig misst muss man das OFFLINE macht wie ATB 502) oder eben mitmessen (bei einer 2-kanaligen Messung).

Wenn ATB nur vorsieht, dass das ATB-Anregungssignal verwendet wird, dann kann man dieses "Draufschlagen" bzw. "Abziehen" nur "im Kopf" machen. Dazu muss man aber das Anregungsspektrum von ATB kennen. Bei unserem JustOct ist der Unterschied zwischen dem Pseudo-Rosa-Rauschen und einem Sinuston mit 100% Vollaussteuerung z.B. 33.5 dB.

Bei ATB könnte auch noch die Verstärkung der Endstufe hinzu kommen, weil die Ergebnisse ja in der Regel auf Schalldruckpegel pro 2.83 Volt in 1 m Abstand normiert werden. Bei unserem JustOct gibt es für beide Fälle ein kombinierte Eingabemaske:



Gruß Pico


[Beitrag von HiFi-Selbstbau am 02. Jun 2014, 10:15 bearbeitet]
Soundy73
Inventar
#21 erstellt: 05. Jun 2014, 15:27
Uuups, war eine Weile offline hier im Forum.

Danke für die Erklärungen, besonders an Pico - nämlich genau das isses!

Nun brauch ich eigentlich nur noch den exakten dB-Wert zum "Abziehen" (bzw. zum "Draufschlagen" beim Pegel-Soll!) und alles ist geklärt.
Also das ist der Kasus-knaxus: Die Energieverteilung passt somit (wie ich auch schon vermutet hatte, mir aber nicht recht erklären konnte) nicht zum Algorythmus => Apparatur misst Mist

Demnach (gern korrigieren,will lernen!) ist es schlicht dem Schallpegelmesser völlig wumpe, wie sein Energieinhalt unter dem (z.B.) A-Filter zustande kommt, während das FFT-auflösende Mess-System auf so'nen "Einkanaler" leicht unpässlich reagiert.

Wenn nun noch jemand mit der exakten Dämpfung helfen könnte würde ich diverse (Hofknickse) absolvieren , da das mir ziemlich helfen könnte, die Apparatur richtig hin zu bekommen.

Ansonsten werde ich mir mal ein Pass-Stück für den Kalibrator und die dünnen ATB-Mikros basteln (ich vermute wohl richtig, dass die Geometrie/Physik (Eintauchtiefe, Dichtigkeit) ebenfalls stimmen muss?) und experimentell ermitteln.
HiFi-Selbstbau
Inventar
#22 erstellt: 12. Jun 2014, 08:05
Hi soundy73,

wir haben vor vielen Jahren mal das damalige ATB-PCpro getestet - und dabei auch die Sounds auf der Test-CD analysiert:



Demzufolge würde der Korrekturwert vom verwendeten Geäusch abhängen :-(

Gruß Pico
Soundy73
Inventar
#23 erstellt: 12. Jun 2014, 17:04
Moin, liebe Mitdenkenden!

Ich bedanke mich für die Gedanken und aufhellenden Erklärungen. Ich hatte in der Zwischenzeit die Gelegenheit, von Hern Kirchner Aufklärung zu erhalten.

Hallo,

das Problem lässt sich leicht lösen.

Bei der Kalibrierung mit 94dB den Mikrofoneingangsregler auf -12dB stellen. Dann wird der Aussteuerungsbalken neben dem Regler leicht rot, ist aber noch in Ordnung. Den dB Wert im grünen Schalldruckmeter ablesen.
Im Plot ist die dB Skalierung auf das Messsignal bezogen. Ein einzelner Ton ist zu laut und kann so nicht mehr angezeigt werden.

Gruß

Leo Kirchner

Kalibrierung ATB
Auf dem (mikrobenhaften) Bildchen ist das alles drauf zu sehen Die grüne Pegelanzeige entspricht dann dem "Pegelmesser" (eff. dB!).
Wenn man's beschrieben bekommt, erklärt sich vieles.
Andere Mikros bedürfen also somit des Ausprobierens (wenn sie direkt angeschlossen werden), bzw. der Anpassung über ihren Vorverstärker.
Okay, das geht vielleicht eleganter, aber es geht


[Beitrag von Soundy73 am 12. Jun 2014, 17:04 bearbeitet]
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