Maximaler Schallpegel bei Messmikrofonen

Bei vielen Mess-Aufgaben steht der maximal messbare Schalldruck im Vordergrund. In diesem Dokument fassen wir die wichtigsten Einflussgrößen zusammen.

Der Schall wirkt auf die Membran der Mikrofons und erzeigt ein Spannungsgröße. Ein zu hoher Schalldruck kann die empfindliche Membran einfach mechanisch zerstören. Diesem Schallpegel dürfen die Mikrofone niemals ausgesetzt werden. Solch hohe Schallpegel entstehen nicht nur bei Düsentriebwerken oder Explosionen, sondern beim schnellen Einführen eines Mikrofons in ein Schallpegelkalibrator, können enorme Drücke auftreten.

Der sinnvolle Pegelbereich ist jedoch wesentlich kleiner, da die Membranbewegung bei hohen Pegeln nicht-linear wird. Es treten Verzerrungen auf, die das Messergebnis verfälschen. Dieser Grenzschallpegel, bei dem der Klirrfaktor noch unter 3% (bei 1kHz) liegt, wird meist im Datenblatt angegeben.
Bei einem typischen 1/2" Klasse 1 Mikrofon liegt dieser Wert bei 135dB (Microtech Gefell MK250).

Der maximale Schallpegel wird jedoch weiter durch die elektrische Verstärkerkette verringert. Hierbei ist die maximale Ausgangsspannung der Vorverstärker von zentraler Bedeutung.

Systeme, die mit Konstantstrom betrieben werden liefern eine maximale Ausgangsspannung von 3-6,5V RMS (MV210 6,5V).

Ein typisches Mess-Mikrofon hat eine Empfindlichkeit von 50mV/Pa. Bei einem Schallpegel von 94dB beträgt die Ausgangspannung daher 50mV

Die folgende Tabelle zeigt die Ausgangspannung für verschiede Schallpegel

120dB   

 1.0V

125dB   

1.7V

130dB   

3.1V

135dB   

5.6V

140dB   

9.9V

145dB   

17.7V

Ein Vorverstärker mit 3V Ausgangsspannung erreicht daher schon eher die Begrenzung als die Kapsel selbst. Bei digitalen System muss auch der maximale Eingangsbereich des AD-Wandlers berücksichtigt werden.

Grundsätzlich können hohe Schallpegel sinnvoller mit kleineren Mikrofonkapseln (1/4") gemessen werden, da diese einen höheren Grenzschallpegel haben und durch die geringere Empfindlichkeit (typisch 1-5mV) die nachfolgenden Verstärker nicht so schnell übersteuern.

 

 

 

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Last modified: Februar 05, 2013