Richtmikrofon zum Messen

[Ursel]

Original geschrieben von pico
Hi antiasina,

die Überlagerung der Kugel mit der Niere ist doch nur eine gedankliche Vorstellung, oder? Wie wird das denn realisiert? Ist doch bloß eine Kapsel mit "intelligenter" Schallführung, oder?

Hallo,

Soweit ich weiss ja, wobei spezielle Schallführungen und auch Dämpfer pp verwandt werden. Letztlich ist der "kardioide" Lautsprecher ein Versuch, das Verhalten dieses Mikrofontyps zu kopieren. Es gelten die gleichen Formeln, auch für den Nahbesprechungseffekt und andere "Sauereien".

Da hat sich wer was gedacht, aber bevor man jemanden das Experiment ins Aufgabenbuch schreibt, sollte man mal grob abschätzen (besser: rechen können!), was es neben der Richtwirkung an Problemen bringt.

ciao

[Flo]

Hier gibt's etwas zum Thema Mikrofone (ab Seite 10):

PDF

Sind leider nur die Vorlesungsfolien und entsprechend knapp gehalten...

[VISATON]

Vor ein paar Tagen schrieb ich:

"Dabei hätte ich die beste Möglichkeit, das mal zu testen:

- gutes Richtmikro im Messraum messen und kompensieren oder eine Korrekturkurve aufnehmen"

Soweit die Theorie. In der Praxis stellte sich heute heraus, dass mein wunderbares Kondensatormikrofon (Niere), das ich vor 25 Jahren in meiner Zeit bei der Firma Beyerdynamic selbst entwickelt hatte, eine Macke hat. Die Membran hat Falten geschlagen (wahrscheinlich durch einen Stoß). Jetzt musste ich auf ein ebenfalls 1/4 Jahrhundert altes, aber immer noch lieferbares, dynamisches Mikro mit Hypernieren-Charakteristik, das M 88 zurückgreifen. Das hat natürlich nicht so einen geraden Frequenzgang wie ein Kondensatormikrofon. Aber es ließ sich problemlos mit einem grafischen Equalizer entzerren.

Die Messungen wurden mit einer Couplet im Messraum in 2 m Abstand gemacht. Hier ist auch die Frage schon beantwortet, ob ein Richtmikrofon auch bei tiefen Frequenzen eine vernünftige Richtwirkung hat: es hat!

Die Messungen im Hörraum müssen später nachgeholt werden.




Blau: 0° ....rot: 90° ....grün: 120°

[Frankynstone]

Hallo,

das ist ja faszinierend. Als ich angefangen habe, mich intensiver mit Lautsprechern zu beschäftigen, kam mir auch in den Sinn, man müsste mit einem dynamischen "Unidirektional"-Mikrofon messen, (fast) nur den Lautsprecher zu "sehen". War wohl gar nicht so dumm.

zum, von Ursel genannten, Nahbesprechungseffekt: Ich habe die entsprechende Kurvenschar zum Shure PG56, einem Perkussionsmikro, herausgesucht:

Bis zu welchem Abstand findet überhaupt Nahbesprechungseffekt statt? Gibt es den nur bei Richtmikrofonen? Formel?

In Technische Akustik haben wir die Mikrofone leider nicht ausführlich behandelt, da sie alleine ein Semester gefüllt hätten. Aber zumindest haben wir mal in ein Mikro reingeguckt, und was da an Schallführung und Dämpfungselementen drin ist, erstaunt einen.

Von Wegen Herstellung der Nierencharakteristik mit unterschiedlichen Umweglängen: Ich habe hier zwei Billigteile, gibt nur eine Umweglänge darin, vermute ich richtig, dass verschiedene Umweglängen eher die Ausnahme für besonders rückkopplungsfeste Mikrofone vorbehalten ist?

Eignet sich für Messzwecke auch ein Richtrohr? Sowas gibt es z. B. von Røde und the t.bone (Thomann, 60 EUR), sicher auch von einem Dutzend anderer Hersteller, hab nicht lange gesucht.

Bin neugierig auf alle weiteren Erkenntnisse.

Frank.

[pico]

Hi Admin,

danke für die Messungen im RAR - wieder was gelernt. Ich weiß zwar immer noch nicht wie die das machen, aber es scheint zu funzen.

Ich bin schon sehr auf die Messungen im Hörraum gespannt, denn das ist ja die "Hoffnung" hinter der Frage, ob man dann auch in "normalen" Räumen "amtlich" messen kann . . .

[Leo]

Hallo,

zwischen Mikrofonen mit Kugel- und Nierencharakteristik gibt es einen gewaltigen Unterschied.
Mikrofone mit Kugelcharakteristik sind Druckempfänger.
Mikrofone mit Nierencharakteristik sind Druck-Gradienten, Schnelle, Empfänger.
Beobachtet man eine Schallwelle an einem Ort sind die Luftteilchen in stetiger Bewegung, sie besitzen eine Schnell. Die Luftteilchen, die sich ohne die Schallwelle in alle Richtungen bewegten erhalten eine Vorzugsrichtung. Durch die Bewegung mit der bestimmten Geschwindigkeit und Richtung erzeugen die Teilchen, wenn sie auf einen Gegenstand treffen, den Druck. Dieser Vorgang kann am besten in einem Lautsprechergehäuse oder einem Raum beobachtet werden. In dem Raum werden die Luftteilchen an den Wänden, wo Sie den maximalen Druck erzeugen, reflektiert. Beim Auftreffen auf die gegenüberliegende Wand werden sie wieder reflektiert und bewegen sich in Richtung der anderen Wand. Wird jetzt durch einen Lautsprecher Schallenergie hinzugefügt entsteht die stehende Welle oder Mode im Raum. Wird der Raum mit einer stehenden Welle abgeschritten wird ein Stetiger Wechsel von Druck und Schnelle Maxima der Luftteilchen gemessen. Beide sind im Raum verteilt.
Um nach der Theorie zum Richtmikrofon zurückzukommen. Das Richtmikrofon ist ein Schnelleempfänger. Deshalb besitzt es auch im Tieftonbereich eine Richtwirkung, dass die Schnelle gerichtet ist. Das Ohr ist ein Druckempfänger. Beim Hören wird ein Druck auf das Trommelfell ausgeübt und die Bewegung des Trommelfells über….. ausgewertet. Es besteht zwar ein Ausgleich des Druckes hinter dem Trommelfell zum Rachenraum, deren Druckausgleich aber für den hörbaren Frequenzbereich weniger Bedeutung hat.
Wird die Raumakustik mit dem Richtmikrofon ausgemessen, wird die Schnelle gemessen und nicht der Druck, der für das Hören entscheidend ist.
Deshalb hat es schon seinen Sinn, dass das Messmikrofon eine Kugelcharakteristik besitzt.

Leo

[antiasina]

der Nahmbesprechungseffekt tritt m.W. dadurch auf, dass
1. Durch das Ansprechen auf die Schallschnelle tiefere frequenzen geschwächt wiedergegeben werden.
2. Der Mikrofonhersteller das auszugleichen versucht, indem er dem Mikrofon einen zum Bass hin ansteigenden Frequenzgang verpasst
3. Bei Nahbesprechung der Schall der die Membran von hinten trifft, einen viel größeren Weg zurücklegen muss und daher leiser ist.
4. Das Mikrofon dadurch teilweise zum Druckempfänger ohne Bassabfall wird
5. Der Ausgleich für den Mangel an tiefen Frequenzen jetzt zu einer Anhebung führt.

Ich hoffe das ist verständlich... Ob das so stimmt weiß ich nicht genau. Ich habe einige Texte zu dem Thema gelesen (aber nicht wirklich verstanden...) und habe das Obige rausgezogen....

EDIT: Achja: Ein Richtrohrmikro ist ungeeignet, weil es im Bassbereich keine Richtwirkung hat...

[VISATON]

Leo: Es ist richtig, dass ein Druckempfänger (Kugel) viel besser geeignet ist, wenn man das subjektive Schallempfinden beurteilen will. Aber hier ist die Fragestellung anders: Kann man mit einem Richtmikro auch im Hörraum mit den bekanntlich vielen Resonanzen eine Messung durchführen, die der Freifeldmessung näher kommt. Da glaube ich schon, dass wenigstens theoretisch der Schnelleempfänger Vorteile hat.


@ antiasina: Diese Erklärung des Nahbesprechungseffekt ist nicht richtig. Die Anhebung kommt daher, dass im Nahfeld keine ebene Welle vorhanden ist. Dadurch wird der Druckunterschied zwischen der Vorderseite der Membran und der Rückseite größer. Damit steigt auch der Antrieb der Membran. Manche Mikrofonhersteller sehen einen Schalter vor, mit dem man elektrisch die Tiefen absenken kann.

Ein Kondensatormikrofon ist vom prinzipiellen Aufbau her sehr simpel. Bei der Druckkapsel gibt es eine flache Elektrode und eine leitende Membran in ganz geringem Abstand. Das ist schon alles. Die Membran wird so straff eingespannt wie möglich. Bei der 1/2" Kapsel von B&K soll das 40 kHz sein. Dazu braucht man eine reine Nickelfolie. Kunststoff könnte man nicht so hart einspannen.

Beim Richtmikrofon sind hinten Öffnungen (Richtrohre arbeiten anders), die den Schall verzögert auf die Rückseite der Membran gelangen lassen. Hier muss die Membran ganz locker eingespannt werden, damit der schwache Antrieb bei tiefen Frequenzen (geringe Phasenverschiebung durch Laufzeitverzögerung > kleiner Druckunterschied) kompensiert wird. Die Laufzeit allein erklärt aber noch nicht die gute Auslöschung bei tiefen Frequenzen. Da muss noch eine Phasenverschiebung von mechanisch/akustischen R-L-C-Gliedern als Ursache herhalten. Neumann hat bei seinen Mikrofonen die Reibung mit einem langen, winzigen Spalt erzielt. Ich habe damals mehrere Lagen von Nylongeweben genommen, durch die der Schall sich zwängen musste. Berechnet hatte ich nichts. Es wurde alles ausprobiert und gemessen. Wenn das Ergebnis gut ist, ist man dann auch schnell zufrieden.



Jetzt habe ich mir endlich mal die Zeit genommen und die Vergleichsmessungen im Hörraum gemacht. Es wurde die Couplet im gelben Hörraum gemessen. Boxenaufstellung nah an der Wand, Mikrofonabstand ca. 3 m. Wenn man mit Gewalt etwas hinein interpretieren will, könnte man sagen, dass das Richtmikro im Bereich um 100 Hz etwas weniger empfindlich gegen Raumresonanzen ist. Aber von einer Freifeldmessung sind wir meilenweit entfernt. Unser Hörraum ist relativ stark bedämpft. Mag sein, dass bei einem ungünstigerem Raum der Unterschied größer ist.








Rot: Mikrofon mit Kugelcharakteristik (7 mm Durchmesser)
Blau: Dynamisches Richtmikrofon M 88