ARTA Mikrofon Kalibrierung mit Korrekturdatei

Hi tubie,

in der Korrekturdatei wird nur der RELATIVE Frequenzgang korrigiert, der Wert bei 1 kHz ist immer 0 dB.

Die PEGEL-Differenz muss bei der Empfindlichkeit des Mikros berücksichtigt werden.

Eine Druckkammer funktioniert bei tiefen Frequenzen ganz gut, bei hohen Frequenzen ist eine Vergleichsmessung im Freifeld genauer, vor allem wenn es unterschiedliche Mikrofone sind.

Gruß Pico

HiFi-Selbstbau schrieb:

Hi tubie, in der Korrekturdatei wird nur der RELATIVE Frequenzgang korrigiert, der Wert bei 1 kHz ist immer 0 dB. Die PEGEL-Differenz muss bei der Empfindlichkeit des Mikros berücksichtigt werden. Eine Druckkammer funktioniert bei tiefen Frequenzen ganz gut, bei hohen Frequenzen ist eine Vergleichsmessung im Freifeld genauer, vor allem wenn es unterschiedliche Mikrofone sind. Gruß Pico

Hallo Pico,

vielen Dank für die Antwort. So ähnlich hatte ich mir das auch gedacht. Es wundert mich nur, dass die Einstellung der Empfindlichkeit sich zwar auf die SPL-Messungen auswirkt, man das aber im Pegel-INDIKATOR nicht sieht.

Die Druckkammer ist nur ein Versuch, um zunächst exakt gleiche Verhältnisse zu haben. Ich will sehen, ob diese Methode der Kalibrierung als grobe Annäherung funktioniert. Ich verwende die gleichen Mikros. Die Abweichungen beim Pegel sind dabei viel größer als beim Frequenzgang.

Gruß,

tubie

Ich habe das Mikro übrigens bei Hifi-Selbstbau kalibrieren lassen. Etwas verwundert war ich über das Cal-File, das so aussieht:




So sieht die typische Kurve der von mir verwendeten MCE-4000 Kapsel aus:



OK, typisch ist halt typisch, aber kann der Peak von rund 7dB sein? Der Vorverstärker, den ich mitgeliefert hatte, hat einen ganz guten Frequenzgang von +2dB bei 20-20.000 Hz und sollte kein Problem sein.

Haben andere ähnliche Erfahrungen gemacht?

tubie

Hi,

tubie schrieb:

Haben andere ähnliche Erfahrungen gemacht?

Ja, das ist bei den billigen Elektret-Kapseln normal.
Die Serienstreuung ist da auch recht groß.

Ich messe mit der "legendären" MCE-2000 Kapsel und habe einen Anstieg zum SHT von 4dB.

grüsse

Karsten

Serienstreuung ist ok. Aber genau das sollte die Kalibrierdatei ja ausgleichen. Etwas verstehe ich hier noch nicht. Wenn ich die Kalibrierdatei plotte, sieht das so aus:




Der mitgelieferte Frequenzgang des Mikros sieht aber identisch aus:




Müsste die Korrekturdatei nicht zu einem spiegelverkehrten Plot führen? Eine Anhebung von +6dB bedeutet ja, dass das zu messenden Mikro gegenüber dem Referenzmikro einen Abfall von -6dB haben muss. Laut Kalibrierdatei referenzieren die Korrekturwerte auf 0dB. Dann müsste doch der Frequenzgang des Mikros ganz anders aussehen. Oder stehe ich hier komplett auf dem Schlauch?

tubie schrieb:

Müsste die Korrekturdatei nicht zu einem spiegelverkehrten Plot führen? Eine Anhebung von +6dB bedeutet ja, dass das zu messenden Mikro gegenüber dem Referenzmikro einen Abfall von -6dB haben muss. Laut Kalibrierdatei referenzieren die Korrekturwerte auf 0dB. Dann müsste doch der Frequenzgang des Mikros ganz anders aussehen. Oder stehe ich hier komplett auf dem Schlauch?

Njet Tawarisch.
Die Korrekturdatei teilt dem Programm die +/- Fehler der Kapsel im Vergleich zum Referenzmikro/Nullachse mit.
Zeigt dem Programm also was die Kapsel (absolut) macht.

grüsse

Karsten

holly65 schrieb:

Njet Tawarisch. Die Korrekturdatei teilt dem Programm die +/- Fehler der Kapsel im Vergleich zum Referenzmikro/Nullachse mit. Zeigt dem Programm also was die Kapsel (absolut) macht.

Hi Karsten,

ok, das habe ich kapiert. Ich habe den zweiten Plot missverstanden. Ich hatte bei Hifi-Selbstbau gefragt, ob man einen Schrieb des Frequenzganges bekäme. Sie sagten, es gäbe eine Grafik dazu. Die ist aber wohl der Plot der Korrekturwerte, daher sind beide Kurven identisch. Schöner wäre halt ein Schrieb mit geladener Korrekturdatei gewesen.

Ich habe die gängige Konstruktion in einem Alurohr verwendet. Hältst Du es für wahrscheinlich, dass der Peak eine Resonanz sein könnte? Sobald ich gleiche Kapseln habe, werde ich mal einen Test machen und das Rohr ausgießen.

Gruß, tubie

Hi Robert,

tubie schrieb:

Schöner wäre halt ein Schrieb mit geladener Korrekturdatei gewesen.

Theoretisch wäre das dann (im Meßprogramm) eine gerade Linie (wenn ich dich richtig verstehe).

tubie schrieb:

Hältst Du es für wahrscheinlich, dass der Peak eine Resonanz sein könnte? Sobald ich gleiche Kapseln habe, werde ich mal einen Test machen und das Rohr ausgießen.

Ich vermute eher das es eine Reso (in) der Kapsel selbst ist,
durch Serienstreuung wird die meist etwas unterschiedlich gelagert und ausgeprägt sein.
Daher benötigt man auch eine individuelle Kalibrierung bei jeder Kapsel.

Das man sich u.U. Resos durch die Montage der Kapsel in einer - ich nenne es mal
"Halterung" einfangen kann denke ich schon.
Da muß man imho grobe Fehler bei Montage oder Materialwahl machen weil die "Reso" ja von außen (zu messende Schallquelle) angeregt werden muß.

grüsse

Karsten

Hi,

wir bilden den Frequenzgang des Mikros ab, das ist "eingängiger" als das spiegelbildliche Korrekturspektrum. Alle Messprogramme die ich kenne verlangen auch genau diesen Frequenzgang und korrigieren ihn dann spiegelbildlich.

Hier wurden mal die Ergebnisse von 500 Kalibrierungen gezeigt:
http://www.hifi-selb...&view=article&id=367

Übrigens: ein Mikrofon MUSS (ohne spezielle Korrekturmaßnahmen) bei hohen Frequenzen eine Überhöhung bei Beschallung von vorne machen, da es durch die Anwesenheit des Mikros einen Druckstau vor dem Membran gibt.

Die angegebenen linealglatten Frequenzgänge von Billig-Elektretkapseln sind möglicherweise mit einer Druckkalibrierung erreichbar, mit einer üblichen Freifeldkalibrierung ergibt sich jedoch der o.g. Anstieg.

Gruß Pico

Hi,

irritierend ist halt auf den ersten Blick, dass man den Frequenzgang des unkalibrierten Mikrofons sieht. Ich hatte erwartet, dass es einen Schrieb des kalibrierten Mikros gibt, der dann weitgehend auf 0dB verlaufen müsste. Den Plot der Korrekturdatei kann ich ja problemlos in meiner Software erstellen. Den Frequenzschrieb des kalibrierten (!) Mikros kann ich hingegen nur unter präzisen Messbedingen erstellen, die ich eben nicht habe.

HiFi-Selbstbau schrieb:

Übrigens: ein Mikrofon MUSS (ohne spezielle Korrekturmaßnahmen) bei hohen Frequenzen eine Überhöhung bei Beschallung von vorne machen, da es durch die Anwesenheit des Mikros einen Druckstau vor dem Membran gibt.

Wenn das so ist, wäre die Kalibrierung doch aber weitgehend nutzlos. Auf dem Plot oben sieht man einen sehr glatten Frequenzgang mit -2/+4dB zwischen 20 und 7000 Hz. Wenn der Peak tatsächlich auf einen Druckaufbau zurückgeführt werden könnte, dann wäre die Kalibrierung nur dann sinnvoll, wenn ich unter exakt den gleichen Bedingungen messe, was natürlich nicht möglich ist. Die Kalibrierung soll ja die individuellen Fehler des Mikros korrigieren und nicht den Einfluss durch die Freifeldmessung.

Das sieht man auf Eurer Seite ja auch sehr schön. Die Kapseln haben zwar eine recht große Streuung, weil sie nicht selektiert sind, aber prinzipiell haben sie alle einen guten Frequenzgang in dem geannten Band bis ca. 7000 Hz. Wenn der Hochton-Peak aber durch die Freifeldmessung verursacht ist, wären Messungen in diesem Bereich grundsätzlich mit einem so hohen Fehler behaftet (am normalen Hörplatz ohne schalltoten Raum), dass man die Resultate eigentlich vergessen kann. Die Kalibrierung könnte daran aber naturgemäß nichts ändern, weil der Druckaufbau vor dem Mikro von der Schallquelle, dem Raum, dem Abstand, dem Winkel etc. abhängt.

Gruß, tubie

Hallo,

tubie schrieb:

..., weil der Druckaufbau vor dem Mikro von der Schallquelle, dem Raum, dem Abstand, dem Winkel etc. abhängt.

Nur im sehr speziellen Fall der Nah(st)feldmessung. Wellenlängen beachten!

tiki schrieb:

Nur im sehr speziellen Fall der Nah(st)feldmessung. Wellenlängen beachten!

Hm, was stimmt denn nun? Hifi-Selbstbau sagt, dass der Peak auf den Druckaufbau zurückzuführen ist. Aber das war eine Freifeldmessung. Du sagst, dass dieser Effekt nur relevant ist, wenn das Mikro sehr nahe am Chassis ist. Das sind ja zwei ziemlich gegensätzliche Aussagen.

Interessant wäre, mal den Frequenzgang zu sehen, der mit dem Referenzmikro gemessen wird. Wie sieht der aus? Gibt es da auch einen deutlichen Peak?

Ich will ja nicht kleinkariert klingen, aber den Peak von +7dB bei knapp über 10 kHz nehme ich schon ernst. Bei 15 kHz würde ich nichts sagen, das höre ich ohnehin nicht mehr.

Gruß, tubie

Hi tubie,

ich denke du wirfst da einiges durcheinander.
Der Pegelverlauf des Referenzmikro wird den Pegelverlauf der Schallquelle und des Umfeldes abbilden denn genau das ist seine Aufgabe. Die Korrekturdatei zum Mikro xyz beschriebt dann eben dessen relative Abweichung. Du kannst also irgend etwas messen, die Korrektur draufsetzen und schon siehst du, wie die Messung mit dem Referenzmikro ausgesehen hätte.

Pico's hinweis mit den Einschränkungen der Druckkammer gehen in eine andere Richtung. Die Druckkammer ist sehr klein. Im Bass und Grundton kann so ein Konstrukt als sehr homogen angenommen werden und genau darum kann man es auch wunderbar benutzen um Messungen im Bass und Grundton zu vergleichen.
Ab dem Mitteltonbereich kommen die Wandabstände der Druckkammer aber in die Größenordnung der zu messenden Wellenlänge. Du wirst am Mikro also eine total chaotische Zusammensetzung aus Direkt- und Indirektschall erhalten. Das Ergebnis ist in hohem Maße von Kleinigkeiten und auch von der Empfindlichkeit des Mikros auf Beschallung von der Seite abhängig. Deine Messung wird also sehr ungenau und unspezifisch weil sie viele Effekte zusammenmixt die du gar nicht mehr trennen kannst. Darum ist die Druckkammer ab dem Grundton ungeeignet für Vergleiche.

In der realen Anwendung wird dein Mikro ja mal z.B 1m vor dem Lautsprecher stehen und du möchtest wissen, was vom Lautsprecher kommt. Also wirst du alle anderen Anteile (z.B Reflexionen von der Seite oder dem Fußboden) ausblenden wollen. Wichtig ist jetzt, dass dein Mikro (inkl. der Korrektor) genau das anzeigen wird, was der Lautsprecher an dem Punkt erzeugt.

Beispiel:
Mikro A hat auf Achse einen exakt linearen Verlauf und da es unendlich klein ist hat es diesen auch bei seitlicher Beschallung.
Mikro B hat auf Achse bei 10kHz eine 10dB-Überhöhung. Da es nicht unendlich klein ist hat es bei 10kHz und seitlicher Beschallung keine 10dB-Überhöhung, eventuell sogar eine 20dB-Senke.
In der Freifeldmessung wird die Korrektur nun den 10dB-Peak herausrechnen und du wirst das gewünschte Ergebnis erhalten.
In der Druckkammer mit chaotischer Richtung des Schalles wirst du mit Mikro B aber einen anderen Höhenpegel messen als mit Mikro A

Hallo Herbert,

vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen. Allerdings ging es mir gar nicht um die Druckkammer. Alle meine Beiträge bezogen sich auf die Messung im Freifeld wie bei der Kalibrierung.

Möglicherweise ist das etwas durcheinander geraten, weil ich ganz am Anfang von Druckkammer sprach und Pico später von dem Druckaufbau vor dem Mikro. Das bezog er aber auf die Messung im Freifeld. Der Peak bei ca. 11 kHz ist ja im Freifeld gemessen worden, nicht in der Druckkammer.

Mir leuchtet einfach physikalisch noch nicht ein, warum es zu diesem Druckaufbau (im Freifeld!) kommt und warum gerade zwischen 8 und 12 kHz. Und wenn das ein unvermeidliches Problem ist, was machen die Hersteller? Wie messen die ihre Produkte? Weiterhin wäre interssant, welcher Anteil dieses Peaks auf das Mikro und welcher auf den Effekt zurückzuführen ist. Daher meine Frage nach einem Schrieb mit dem Referenzmikro. Wenn man dort einen Peak sieht, wäre das (theoretisch) nur durch den Druckaufbau bedingt, wenn man annimmt, dass das Mikro sehr linear ist.

Gruß, tubie

Hi tubie,

an einer Grenzfläche ist immer ein Druckmaximum weil eine Schnelle ja nicht möglich ist. Also muss mit steigender Frequenz die Fläche welche das Mikro dem Schall entgegenstellt auch steigende Auswirkungen haben. Wenn das Mikro größer ist, einen Gummiring oder sonstiges außen rum hat ... dann wird die Fläche groß, der Peak sinkt zu tieferen Frequenzen und ist entsprechend ausgeprägt. Je kleiner das Mikro ist, desto geriinger auch der Anteil dieses Effektes im Audioband.
Da das Mikro selbst diesen Effekt miterzeugt kannst du es höchstens durch einen theoretischen Vergleich trennen, in der Praxis ist das aber unerheblich. Wichtig ist für dich nur, das du damit das Schallfeld an der Position xyz halbwegs genau erfassen kannst.
Hinzu kommen noch weitere Effekte die ich jetzt aber nicht austreten will (Ausformung des Schalleintrittes, Membranresonanzen der Elektret-Kapsel selbst ....). Wichtig ist mir nur, dass gerade die mechanische Größe und die Ausformung des direkten Umfeldes vom Mikro sehr starke Auswirkungen auf den Höhenverlauf hat.

Hallo Herbert,

guter Punkt! Das lässt sich ja sehr leicht in einem Versuch untersuchen, indem man dem Mikro einen unterschiedlich großen "Kragen" verpasst. Werde ich demnächst testen.

Gruß, tubie

Hi tubie,

mal angenommen an einem bestimmten Punkt im Freifeld herrscht ein Wechseldruck von 80 dB, der mit einem extrem kleinen Mikrofon gemessen wurde, welches das Schallfeld nicht beeinflusst.

Dann schiebst Du ein 30 cm durchmessendes Mikro direkt vor das extrem kleine Mikro. Dieses wird nun einen höheren Schalldruckpegel messen (z.B. 85 dB), da sich der Schalldruck NUN vor dem Riesenmikro staut.

Das Riesenmikro kann nicht wissen was los gewesen wäre wenn es nicht da gewesen wäre, misst also diese 5 dB zuviel.

Bei tiefen Frequenzen (= die Wellenlänge ist deutlich größer als der Mikrofondurchmesser) staut sich der Druck NICHT vor der Membran, weil das Hindernis klein ist.

Theoretisch müsste die Schalldruckerhöhung maximal 6 dB betragen und ab einer bestimmten Frequenz konstant sein. Das funktioniert aber nur dann, wenn das Mikro unendlich steif wäre. Das widerum darf es ncht sein, denn dann gäbe es keine Auslenkung die eine Spannung erzeugen und damit das Messsignal abbilden würde.

Im Endeffekt wird eine schwingungsfähiges System gebildet aus der Nachgiebigkeit der Mikrofonmembran, deren Masse und der Masse des "mitschwingenden Luftpfropfens" (durch den Druckstau bedingt).

Damit die Mikrofonempfindlichkeit möglichst hoch ist ist die Nachgiebigkeit der Mikrofonmembran relativ groß, dadurch ergibt sich eine Resonanz am oberen Ende des Übertragungsbereichs. Die Höhe der Resonanzüberhöhung wird durch die Bedämpfung des mechanischen Schwingkreises definiert - u.a. dazu ist die Fliesabdeckung da.

Nachtrag: dadurch, dass es sich um eine Resonanz handelt kann die Überhöhung des Frequenzgangs nun höher als die theoretisch maximal erzielbaren 6 dB ausfallen, außerdem fällt der Frequenzgang danach systembedingt ab (das Mikro ist im Gegensatz zu einem Lautsprecher ein sog. "hoch" abgestimmtes System, arbeitet also im Wesentlichen UNTERHALB der oben beschriebenen Resonanzfrequenz.

Gruß Pico

Hallo Hubert,

hreith schrieb:

an einer Grenzfläche ist immer ein Druckmaximum weil eine Schnelle ja nicht möglich ist.

pico hat das ja schon etwas aufgeweicht:

Das funktioniert aber nur dann, wenn das Mikro unendlich steif wäre. Das widerum darf es ncht sein, denn dann gäbe es keine Auslenkung die eine Spannung erzeugen und damit das Messsignal abbilden würde.

Meines Wissens ist z.B. das Chassis als solches ein Schnellewandler, trotz Grenzfläche, denn die Membran schiebt primär die Luft vor sich her, wodurch sekundär die Druckschwankungen entstehen.

Geschützter Hinweis (zum Lesen markieren): Verzeih mir bitte die Krümelkackerei.

Hi Timo,

ich denke, solche Feinheiten sind dem Themenstarter erstmal egal - hier geht es um das Grundsätzliche.
Zumindest für mich ist es hilfreich, wenn ich bei einem Thema erstmal den groben Überblick habe, dass es noch hier und da Kleinigkeiten gibt kann man ja im 2ten Schritt lernen. Wenn ich aber den 2ten vor dem 1ten mache ...

Naja, gegen Feinheiten habe ich nichts einzuwenden.

Habe mal ein paar Tests gemacht. Der Aufbau war etwa so wie im ARTA-Ringversuch mit einem FRS 8 Chassis in einer offenen Schallwand und einem Abstand zum Mikro von 30 cm. Gemessen habe ich den Frequenzgang mit weißem Rauschen. Zunächst habe ich 4 Leermessungen gemacht, um zu sehen, ob die Messungen weitgehend identisch sind. Das waren sie ab 100 Hz aufwärts. Darunter gab es etwas größere Schwankungen. Dann habe ich dem Mikro (Durchmesser 8 mm) Kragen aus Pappe mit den Durchmessern 40, 80 und 140 mm aufgesteckt. Anschließend habe ich wieder eine Leermessung gemacht, um auszuschließen, dass sich die Position des Mikrofons durch das Hantieren merklich geändert hat. Die Ergebnisse sind ganz interessant. Der Druckaufbau ist definitiv nachweisbar. Der Peak wandert dabei zu niedrigeren Frequenzen hin, je größer der Kragen ist. Die blaue Kurve ist die Nullmessung ohne Kragen. Auch hier ist ein Peak deutlich erkennbar.

Hier für 40 mm:



Hier für 80 mm:



Und für 140 mm:



Das Verhalten wird dabei mit größerem Durchmesser immer chaotischer, was wahrscheinlich an den Reflexionen liegt. Die jeweiligen Maxima liegen bei ca. +6dB, was plausibel erscheint.

Dieser Effekt müsste dann aber genau so bei einem sauteuren Referenzmikro auftreten. Aber wie lässt sich das plausibel kompensieren?

Gruß, tubie

"Dieser Effekt müsste dann aber genau so bei einem sauteuren Referenzmikro auftreten. Aber wie lässt sich das plausibel kompensieren?"
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Das hat Pico ja schön beschrieben. Man betreibe das System unterhalb der Reso und bedämpfe diese durch z.B. eine Fliesabdeckung.

Ein "sauteures Referenzmikro" ist ja nicht deshalb "sauter" weil es nach einer anderen Physik arbeiten würde - die ist für alle gleich. Es ist deshalb teuer, weil die Produktion genauestens überwacht wird, weil viel ausselektiert wird, weil viel kontrolliert wird, weil viel dokumentiert wird ...

hreith schrieb:

Ein "sauteures Referenzmikro" ist ja nicht deshalb "sauter" weil es nach einer anderen Physik arbeiten würde - die ist für alle gleich.

Hat ja auch keiner behauptet, dass teure Mikros ihr Geld nicht wert seien oder nach anderen Gesetzen arbeiten.

Die Frage war noch, ob eventuell Resonanzen im Rohr eine Rolle spielen könnten. Dazu habe ich heute zwei identische Mikros vermessen. Gelb und Rot sind die beiden Mikros, die ich parallel vor der Schallwand angeordnet hatte. Beide zunächst ohne Füllung, um zu sehen, ob die Toleranz ok ist. Anschließend habe ich ein Mikro mit Spätzle-Mehl befüllt (Quarzsand hatte ich nicht) und nochmals gemessen (violette Kurve).



Die Unterschiede sind so minimal, dass man da wohl nicht daraus machen muss.

Und hier das Spektrum bei 11 kHz. Ich habe die zweite Messung (rot) etwas verschoben, damit man die Unterschiede sieht. Der Peak beim leeren Rohr (rot) ist minimal niedriger, aber auf jeden Fall nicht deutlich höher, so dass man eine Resonanz eigentlich ausschließen kann:



Gruß, tubie