Diffusfeldmikrofone

040514
Ein diffuses Schallfeld ist die Bezeichnung für ein Feld, bei dem die Schallwellen aus unterschiedlichen Richtungen mit ähnlichem Pegel gleichzeitig oder verzögert eintreffen.

Musikinstrumente und Lautsprecher erzeugen ein solches Feld in einem normalen Wohnraum.

Die linke Abbildung zeigt einen optimierten Vorsatz für ein Diffusfeldmikrofon, oben ein Mikrofon im diffusen Schallfeld.

Mikrofone verfügen nicht über eine differenzierende Möglichkeit, Direktschall von seitlich reflektierten Schallanteilen zu trennen. Im Gegensatz dazu verfügt das menschliche Gehör über ein Ohr mit nachfolgender  intelligenter Auswertung und durch Form und Anordnung unterstützen 2 Ohren die Fähigkeit, Richtungen zuzuordnen.
Beim Einsatz von Messmikrofonen muss dies berücksichtigt werden. Wird in einem Hallraum, also mit reflektierenden Decken und Wänden, mit einem Mikrofon gemessen, welches für Freifeldmessungen optimiert ist (also ein klassisches Messmikrofon für einen schalltorten Raum), muss man damit rechnen, dass von Wänden reflektierter Schall das Messergebnis beeinflusst und verfälscht. Das obere Diagramm zeigt ein solches Freifeldmikrofon mit seinem Fehler im Diffusfeld (erste Kurve), die zweite Kurve darunter beschreibt den maximalen Fehler im Freifeld, wenn der Einfallswinkel nicht bekannt ist. Er kann 5 dB bei 10 kHz betragen
Das zweite Diagramm zeigt ein für ein  Diffusfeld ausgelegtes Mikrofon im Einsatz unter Freifeldbedingungen und die möglichen Fehler.
Eine kurze vereinfachte Zusammenfassung: Benutzt man für eine Messung ein Mikrofon in einem Wohnraum, muss man mit einem Fehler von etwa -4 dB oder mehr bei 10kHz rechnen, der auf den Einsatz im Diffusfeld zurückzuführen ist.
Benutzt man ein spezielles Diffusfeldmikrofon, spielt die Struktur des Diffusfeldes eine Rolle, ebenso die Ausrichtung des Mikros.
Beachte: Der mögliche Fehler nimmt oberhalb 1KHz deutlich zu.
Nach Bruel&Kjaer
Freifeldkorrektur in 5 Grad- Stufen von 0 bis 180 Grad. Die Diffusfeldkorrektur (fette Kurve in der Mitte) wird nach IEC 61183 (Random- incidence and Diffuse-field Calibration of Sound Level meters) berechnet und in der Praxis zum Frequenzgang des Eichgitters hinzugerechnet.
Mikrofone mit kugelförmiger Richtcharakteristik haben eine tiefreichenden Frequenzgang ohne den Nahbesprechungseffekt (Zunahme der Bassintensität im Nahbereich). Mit zunehmender Frequenz bildet sich eine Richtwirkung, nimmt das Bündelungsverhalten zu.
Messmikrofone mit ihren kleinen Kapseln sind etwa bis 3 kHz omidirektional, also nehmen Schall aus allen Richtungen gleichartig auf. Darüberhinausgehend, also oberhalb 3 kHz kann seitlich / von hinten einfallender Schall frequenzabhängig um 6 bis 15dB abgeschwächt werden.
Die Kalibrierung bezieht sich auf Schalleinfall auf Achse 0°

Abb. links: typisches Polardiagramm eines omnidirektionalen Meßmikrofons mit Elektretkapsel, in ähnlicher Form auch anzuwenden auf das von TacT gelieferte Mikrofon.

Konsequenz für den Einsatz des Messmikrofons bei TacT RCS Raumkorrektur 1. Der Höhenabfall bei der Zielkurve ist eine Korrektur für die zu erwartende Kompensation des Messfehlers durch die Automatik der Elektronik, weil ein Freifeldmikrofon unter Diffusfeldbedingungen eingesetzt wird. Lösung : Zielkurve nicht linear stellen, sondern Vorgabe in Höhen folgen (Messung der Lautsprecher).
2. Bei Lautsprechern mit stark diffuser Abstrahlung ist das Diffusfeld überrepräsentiert, der Messfehler nimmt zu
zu 1.:Zielkurve nicht linear stellen, sondern Vorgabe in Höhen folgen.
Lösung : Abhängig von Mikrofonplatzierung bei Zielkurve mit Feldkorrekturkurven (s.o.) experimentieren, ebenso mit Mikrofonwinkeln, grundsätzlich ausgehend von der Mikrofonachse ausgerichtet auf den Lautsprecher. Eine senkrecht von oben hängende Positionierung reduziert den starken Hallanteil der oberen Raumhälfte, jedoch auch schon den Dirketschall, der dann unter 90° auf das Mikrofon trifft..
Körperschall beeinflußt das Meßergebnis. Die gefederte Mikrofon- Halterung filtert Vibrationen und verbessert das Meßergebnis. Begrenzende Flächen reflektieren den Schall und verursachen Frequenzgangfehler am Mikrofon. Ein Stativ mit Ausleger entkoppelt vom Boden und ermöglicht eine Platzierung des Mikrofons am gewünschten Platz. 
Sparversion: Alternativ kann das Mikrofon mit /auf einem weichen textilen Kissen auf der Sessellehne positioniert werden (etwa auf Ohrhöhe)

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Wir danken Bruel&Kjaer für die freundliche Unterstützung dieser Seite.
besuchen Sie auch http://www.bk.dk
Sie finden dort 50 Jahre "Technical Review" vom Marktführer im Bereich Akustikmessungen
http://www.bksv.com/pdf/Measurement_Microphones.pdf

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