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Neuer Messplatz zur Bauartprüfung und Kalibrierung von Schallkalibratoren

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
13.10.2005

Der Aufbau eines neuen Messplatzes ermöglicht die Automatisierung der Prüfabläufe bei der Bauartprüfung und Kalibrierung von Schallkalibratoren.

Schallkalibratoren können bei bestimmten Frequenzen akustische Signale mit bekanntem Schalldruckpegel erzeugen. Wegen der hohen Genauigkeit des Pegels sind sie bestens als Transfernormal für die Schalldruckeinheit geeignet. Sie dienen als Referenz bei der Bestimmung des Übertragungsmaßes akustischer Messeinrichtungen, insbesondere bei der Überprüfung und Justierung von Schallpegelmessern. Diese unterliegen, sofern sie für öffentliche Überwachungsaufgaben eingesetzt werden, der Eichpflicht, d.h. sie benötigen eine Bauartzulassung. Dasselbe gilt damit auch für Schallkalibratoren, die als Bezugsschallquelle bestimmte Bedingungen erfüllen müssen (Anlage 21 der EO).

Grundlage für die Bauartzulassung von Schallkalibratoren sind die in der internationalen Norm IEC 60942 festgelegten Anforderungen, Prüfverfahren und Fehlergrenzen hinsichtlich des Schalldruckpegels, der Frequenz und des Klirrfaktors des erzeugten Signals. Durch sie soll sichergestellt werden, dass die Gerätespezifikationen auch unter dem Einfluss verschiedener äußerer Bedingungen (unterschiedliche klimatische Bedingungen, Änderung der Versorgungsspannung, Einfluss elektrischer oder magnetischer Felder, etc.) eingehalten werden. Um mit Schallkalibratoren auf Dauer zuverlässig arbeiten zu können, ist es außerdem erforderlich, sie in bestimmten Zeitabständen (in der Regel alle 2 Jahre) zu kalibrieren.

Um die Anforderungen der aktuellen Norm aus dem Jahr 2003 umsetzen zu können, wurde ein neuer Messplatz konzipiert (Bild 1). Dazu wurde eine Software entwickelt, die es ermöglicht, die Messdaten entsprechend den in der Norm beschriebenen Prüfverfahren automatisch zu erfassen und hinsichtlich der Einhaltung der Fehlergrenzen zu überprüfen.

Schallkalibrator-Messplatz

Bild 1: Schallkalibrator-Messplatz

Die Bestimmung des Schalldruckpegels erfolgt nach dem Ersatzspannungsverfahren: das vom Schallkalibrator abgegebene akustische Signal wird bei Ankopplung an ein Mikrofon (Bild 2) in eine elektrische Spannung umgewandelt. Da diese Mikrofonspannung nicht direkt gemessen werden kann, wird sie über einen Wechselspannungsgenerator nachgebildet. Aus dem so ermittelten Spannungswert und dem bekannten Übertragungsmaß des Mikrofons lässt sich der Schalldruckpegel des abgegebenen Signals berechnen.

Schallkalibrator auf Referenzmikrofon

Bild 2: Schallkalibrator, der auf ein Referenzmikrofon aufgesteckt wurde

Nach einer Übergangszeit, in der auf dem "alten" und dem "neuen" Messplatz parallel gemessen wurde, zeigte sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse. Beim Schalldruckpegel werden Messunsicherheiten von bis zu 0,05 dB erreicht.

Der neue Messplatz wurde so konzipiert, dass er auch in anderen Räumen innerhalb kurzer Zeit aufgebaut und dort über ein Notebook gesteuert werden kann. Das war erforderlich, weil einige Prüfungen für die Bauartzulassung an verschiedenen Orten innerhalb der PTB stattfinden.

Aus der automatischen Erfassung und Weiterverarbeitung der Messdaten haben sich folgende wesentliche Vorteile ergeben:
- verbesserte Reproduzierbarkeit der Messergebnisse
- Vermeidung von Fehlern bei der Übertragung von Messwerten
- Beschleunigung der Prüfungsvorgänge.
Damit ist eine verlässliche und effektive Prüfung und Kalibrierung von Schallkalibratoren nach IEC 60942 in der Zukunft gesichert.

Ansprechpartner:

Manfred Brandt, FB 1.6, AG 1.61, E-mail: Manfred.Brandt@ptb.de

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