DE828851C - Vorrichtung zur Absoluteichung von Schallaufnahmegeraeten mittels in einer Druckkammer durch Volumenaenderung erzeugten definierten Schalldrucks - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Absoluteichung von Schallaufnahmegeräten mittels in einer Druckkammer durch Volumenänderung erzeugten definierten Schalldrucks Um den Frequenzgang und das übertragungsmaß von Mikrophonen bestimmen zu können, verwendet man Vorrichtungen, die im wesentlichen aus einer luftdicht abgeschlossenen Kammer bestehen, deren Volumen durch einen beweglichen Bauteil im Rhythmus der verschiedenen zur Messung benutzten Frequenzen verändert wird. Meist ist dies ein in Schwingung versetzter kolbenartiger Teil, der mehr oder weniger in die Kammer eintaucht. Das Mikrophon bildet während der Messung einen Teil der Kammerwandung, wird also luftdicht an die Kammer angesetzt.
• Der infolge der Bewegung des weiterhin kurz Kolben genannten beweglichen Bauteiles entstehende Schalldruck p ist abhängig von der Änderung z,1 1-' der Kammer nach folgender Beziehung, in der k eine Proportionalitätskonstante und p, der Druck in der Kammer bei ruhendem Kolben ist: Die Größe der Volumenänderung 4 h ihrerseits ist wiederum proportional der Amplitude a der Kolbenbewegung, die man bei den bekannten Vorrichtungen im allgemeinen optisch mißt, um den Schalldruck am Mikrophon bestimmen zu können. Aus dem Schalldruck bei einer bestimmten Frequenz und der vom :Mikrophon dabei abgegebenen Spannung läßt sich so das Übertragungsmaß des Mikrophons feststellen und durch Aufnahme dieser Werte bei einer Anzahl von Frequenzen eine Kurve des Frequenzgangs und der Absolutempfindlichkeit gewinnen.
• Die Bewegung des Kolbens wird gewöhnlich elektromagnetisch erzeugt, indem eine von einem Tongenerator gelieferte Frequenz durch eine Antriebsspule geschickt wird, die den anzutreibenden Kolben oder einen an ihn starr angesetzten Teil umgibt. Bei dieser Art des Antriebs ist, wenn man den die Antriebsspule durchfließenden Strom konstant hält und die Resonanzfrequenz tief liegt, die :Amplitude a der Kolbenbewegung proportional I CO z , bei hohen Frequenzen herrscht also ein wesent-]ich geringerer Schalldruck am Mikrophon. Vor allem aber macht bei den 'kleinen Bewegungen die Messung ihrer Größe Schwierigkeiten, weil diese bereits in der Größenordnung der kleinsten erreichbaren Strichdicke einer optischen Anzeigevorrichtung liegt.
• Gemäß der Erfindung wird daher zur Messung des Schalldruckes eine die Bewegungsamplitude des Kolbens anzeigende Meßeinrichtung mit induktiver Wirkungsweise vorgesehen. Beispielsweise kann dies so geschehen, daß ein mit dem Kolben starr verbundener Dauermagnet und eine gegenüber der Druckkammer feststehende Spule verwendet wird, die den Dauermagneten umgibt. Ist die Spulenlänge 1, die im Luftspalt vorhandene Induktion B und die Kolbengeschwindigkeit v, so entsteht in der Spule die Wechselspannung e=B-1-v, wobei für die Kolbengeschwindigkeit v=a#cu gilt. Aus der von der Spule gelieferten Spannung und der gewählten Frequenz läßt sich also die Bewegungsamplitude des Kolbens und damit der Schalldruck am Mikrophon leicht berechnen.
• Die Anordnung kann auch umgekehrt, also mit ruhendem Magneten und bewegter Spule, ausgeführt werden, oder es können sowohl Magnet als auch Spule auf dem gleichen Bauteil, ruhend oder bewegt, angeordnet sein, wobei dann im anderen Bauteil Kraftlinienleitstücke erforderlich sind und die Meßspannung durch Änderung des Luftspalts oder des wirksamen Querschnitts infolge der Bewegung in an sich bekannter Weise gewonnen wird.
• Zur Ausschaltung von Störfehlern trifft man die Anordnung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig so, daß man in den Kolben einen in Richtung der Bewegurig sich erstreckenden Stabmagneten einbaut, dessen beiden Polen gegenüber Spulen angeordnet werden. Diese Spulen werden so geschaltet, daß die bei der Kolbenbewegung in ihnen entstehenden Nutzspannungen sich addieren. Da sie dann gegensinnig geschaltet werden müssen (die eine liegt einem Südpol, die andere einem Nordpol gegenüber), heben sich die meist aus größerer Entfernung und daher .gleichsinnig auf beide Spulen wirkenden Störeinflüsse weitgehend auf: Um ferner im Kolben und den mit ihm-verbundenen Bauteilen auftretende innere Schwingungen von der Messung fernzuhalten, wird man den mit dem Kolben verbundenen, zur Messung gehörenden Bauteil möglichst in die Nähe des die Volumenänderung in der Druckkammer bewirkenden Kolbenendes legen. Auf diese Weise gewinnt man auch den notwendigen Abstand von der am anderen Kolbenende angeordneten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, deren Wirkungen auf die Meßspule weiterhin dadurch 'kompensiert werden, daß man in an sich bekannter Weise den Antriebsstrom außer durch die Antriebsspule noch in entgegengesetztem Sinn durch eine auf dem Kolben angeordnete H'ilfßwicklung schickt.
• Statt eines Dauermagneten kann auch ein Elektromagnet für die Erregung der Meßspannung verwendet werden. Es wird dann am besten sowohl Erregerspule als auch Meßspule fest angeordnet und die Spannungserzeugung in der vorhin erwähnten Weise durch Luftspalt- oder Querschnittsänderung infolge der Bewegung vorgenommen.
• Eine sehr wirkungsvolle Anordnung ergibt sich, wenn man in die Nähe des Kolbenendes einen Stabmagneten einbaut und den Rückschluß der von ihm ausgehenden Kraftlinien mittels lamellierter Joche vornimmt; die Meßspule wird in diesem Fall innerhalb der Joche und gegenüber dem einen Ende des Stabmagneten angebracht.
• Zur Eichung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird bei einer kleinen Frequenz, bei der die Bewegungsamplitude des Kolbens noch genügend groß ist, diese Bewegung optisch in bekannter Weise gemessen und die bei der gemessenen Bewegung von der Meßspule gelieferte Spannung bestimmt. Aus diesen Werten läßt sich dann die bei anderen Frequenzen auftretende Bewegungsamplitude aus der dort gemessenen Spannung nacht der Beziehung: leicht ausrechnen.
• In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung als Beispiel im Längsschnitt dargestellt. An die Kammer D ist das zu prüfende Mikrophon M luftdicht angesetzt. Gegenüber dem Mikrophon taucht der Kolben K in die Kammer ein, der vom linken Ende her mittels der Antriebsspule A in Schwingungen versetzt wird. Zur Kompensation der vom Antrieb ausgehenden Störfelder ist auf dem Kolben selbst gegenüber der Antriebsspule A eine Kompensationsspule C angebracht, die vom Antriebsstrom in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird wie die Spule A. In möglichst großer Nähe zum rechten wirksamen Kolbenende ist in den Kolben .der Dauermagnet I eingesetzt, dessen rechtem Pol gegenüber die Meßspule S angeordnet ist. Zum besseren Rückschluß der vom Magnet 1 ausgehenden Kraftlinien sind die aus Eisenblechen aufgebauten Joche B vorgesehen. Eine Eindrehung E in das Blechpaket B ergibt am Magneten 1 einen sehr schmalen Luftspalt, so daß bereits sehr geringe Bewegungen des Kolbens K eine verhältnismäßig starke Änderung der Spannung der Meßspule S bewirken. .

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Absoluteichung von Schallaufnahmegeräten mittels in einer Druckkammer durch Volumenänderung erzeugten definierten Schalldruckes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Schalldruckes: eine die Bewegungsamplitude des das Druck'kammervolumen ändernden Bauteiles anzeigende Meßeinrichtung mit induktiver Wirkungsweise vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung aus einem mit dem das Druckkammervolumen ändernden Bauteil starr verbundenen Dauermagnet und einer relativ zur Druckkammer feststehenden Spule besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß um jeden Pol eines in Richtung der Bewegung sich erstreckenden Stabmagnet eine relativ zur Druckkammer ruhende Spule angeordnet ist und diese Spulen so geschaltet sind, daß die vom Stabmagnet in ihnen induzierten Spannungen sieh addieren. q..
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschluß der vom Magnet ausgehenden Kraftlinien durch lamellierte Joche erfolgt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des vom Antriebsmagnet des das Druckkamrnervolumen ändernden Bauteiles ausgehenden Störfeldes der Antriebsstrom außer durch die Antriebsspule noch im entgegengesetzten Sinn durch eine auf dem angetriebenen Teil sitzende Hilfswicklung geführt ist.