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Reziprozitätskalibrierungen von Messmikrofonen im Diffusfeld

23.07.2013

In der PTB ist es gelungen, Primärkalibrierungen von Diffusfeldmikrofonen in einem Modellhallraum durchzuführen.

Messmikrofone werden mit der Reziprozitätstechnik primär kalibriert. Dabei werden die Mikrofone sowohl als Sender als auch als Empfänger eingesetzt. Das Verhältnis zwischen akustischen und elektrischen Kenngrößen ist in beide Richtungen identisch. Das Übertragungsmaß von Mikrofonen kann daher ermittelt werden, indem der Eingangsstrom in das sendende Mikrofon und die Ausgangsspannung aus dem empfangenden Mikrofon gemessen wird. Die Eigenschaften des umgebenden akustischen Feldes müssen bekannt sein. Die Technik erfordert die Verwendung von insgesamt drei Mikrofonen, wobei jedes Mikrofon sowohl als Sender als auch als Empfänger eingesetzt wird. Für Druck- und Freifelder ist die Reziprozitätskalibrierung genormt. Die Anwendung in diffusen Schallfeldern ist weniger entwickelt, da die Quellstärke eines Mikrofons zu gering ist, um in üblichen Hallräumen von ca. 200 m³ Volumen messbare Schalldrücke zu erzeugen.

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde nun an der PTB ein Reziprozitätsmessplatz für das Diffusfeld aufgebaut und erprobt. Die Messungen erfolgten in einem Modellhallraum mit einem Volumen von 0,23 m³. Die so gemessenen Diffusfeldübertragungsmaße entsprechen sehr gut den besten Schätzwerten für diese Kenngröße, die aus Kalibrierungen im Druckfeld unter zusätzlicher Berücksichtigung von Korrektionen gewonnen werden (Bild 1). Eine Messung in einem zweiten Modellhallraum an der Jade Hochschule Oldenburg zeigte eine sehr gute Übereinstimmung mit den Werten aus dem PTB-Modellhallraum.

Die Bachelor-Arbeit wurde von der Deutschen Gesellschaft für Akustik mit einem „DEGA-Grant“ ausgezeichnet und auf der AIA/DAGA 2013 in Meran präsentiert.

Bild 1: Diffusfeldübertragungsmaße gemessen mit der Reziprozitätsmethode im Vergleich zu den Schätzwerten aus Kalibrierungen im Druckfeld und zugehörigen Korrektionen für zwei Mikrofontypen.

Literatur:

[1] Weihe, S.; Wittstock, V.; Blau, M.:  Diffuse-field reciprocity calibration. Tagungsband der AIA-DAGA 2013 auf CD-ROM, Meran, Italien, März 2013

Ansprechpartner:

Volker Wittstock, FB 1.7, AG 1.72, volker.wittstock@ptb.de