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Allgemeine Hinweise für Schallpegel-Kalibratoren

Ein Schallpegelkalibrator ist ein unverzichtbares Instrument zur Qualitätssicherung innerhalb der akustischen Messtechnik.

Ein Schallpegelkalibrator dient dazu, die gesamte Messkette – vom Mikrofon bis zur Anzeige -zu überprüfen.

Wie bedient man ein Schallpegelkalibrator?

Der Schallpegelkalibrator wird über das Mikrofon gesteckt und eingeschaltet.
In der Regel erzeugt ein solcher Kalibrator ein Pegel von 94dB. Im Messgerät wird dieser Wert bestätigt und das Meßsystem kalibriert sich auf den neuen Schallpegel. Viele Messvorschriften erfordern eine Kalibrierung vor und nach einer Messung. 

Aufbau eines Schallpegelkalibrators

Ein Schallpegelkalibrator ist eine kleine Schallquelle mit einem genau definierten Schallpegel. Typischerweise finden wir Schallpegel von 94dB. 114dB ist in der Bauakustik weit verbreitet. In Laboren finden noch Pistonfone mit 124dB Anwendung.

Ein Schallpegelkalibrator besteht aus einer kleinen Druckkammer, die typischerweise auf die Erregungs-Frequenz abgestimmt ist.

Die Schallquelle selbst ist in der Regel ein kleiner Lautsprecher, aber auch ein Piezoelement. Aufwändigere Schallpegelkalibratoren enthalten zusätzlich ein Mikrofon,  so dass der Schallpegel innerhalb der Druckkammer überprüft und nachgeregelt wird.

Gerade dieser Regelkreis ist sehr wichtig, da so Undichtigkeiten oder Änderungen des Kammervolumens keine Rolle spielen.

Kalibratoren im unteren Preissegment verzichten gerne aus Kostengründen auf diese wichtige Funktion.

Sehr hochwertige Kalibratoren enthalten zusätzlich Temperatursensoren sowie ein Drucksensor - ein Barometer - um den statischen Luftdruck zu kompensieren

Welche Frequenz verwendet ein Schallpegelkalibrator?

Schallpegelkalibratoren werden mit unterschiedlichen Frequenzen angeboten. Übliche Frequenzen sind 1000Hz. Dort haben auch die A und C Bewertungskurve eine Dämpfung von 0dB. Man findet aber auch Frequenzen von 250Hz oder 500Hz. Diese Geräte sind dann aber in der Regel für speziellere Anwendung. 

Genauigkeit

Die typische Genauigkeit eines Kalibrators liegt zwischen 0.2 und 0.5dB.

Wie oft sollte ein Schallpegelkalibrator geprüft werden?

Der Schallpegelkalibrator selbst sollte in regelmäßigen Intervallen durch ein zertifiziertes Labor geprüft werden. Typische Intervalle sind 1-2Jahre.

 

Wichtige Hinweise zur Verwendung von Schallpegelkalibratoren

Führen Sie das Mikrofon grundsätzlich langsam in den Schallpegelkalibrator ein, da eine zu schnelle Bewegung zu hohen Druckschwankungen führt, die eventuell die Membran des Schallpegelkalibrator oder des Mikrofons beschädigen kann.

Für eine präzise Kalibrierung ist eine ruhige Umgebung notwendig, da äußerlicher Schall die Kalibrierung beeinflussen kann. Ist der Umgebungslärm nicht zu vermeiden sollte zumindest ein höherer Referenzpegel z.B. 114dB verwendet werden, um so genug Abstand zum Umgebungslärm zu haben.

Bei Messungen in größerer Höhe sollte durch den geringeren Luftdruck die beiliegende Korrekturtabelle  verwendet werden. Die Abweichung zwischen einer Höhe über dem Meeresspiegel von 0m (Luftdruck 1013hPa) und 3000m (702hPa) beträgt 0,5dB. 

 

Welche Hersteller und Produkte gibt es für Schallpegelkalibratoren?

Nahezu jeder Hersteller von Produkten aus dem Bereich akustische Messtechnik bietet auch Kalibratoren an.

Die weltweit anerkannte Referenz ist der 4231 von Bruel und Kjaer. Dieser Kalibrator ist baumustergeprüft (Type approval) für die Klasse 1

Genauigkeit +/-0.2dB

Pegel 94dB und 114dB bei 1000Hz

 

Bruel Kjaer 4231 calibrator

Im Bereich der Klasse 2 Kalibratoren hat sich der Centertek 326 oder Center 326 einen Namen gemacht und hat sich in der Praxis vielfach bewährt. Sie finden den Center 326 bei uns im Shop

Genauigkeit +/-0.5dB

Pegel 94dB und 114dB bei 1000Hz

 

Centertek 326   Center 326

In der Preisklasse darunter gibt es noch einige "China" Kalibratoren. Diese Geräte sind jedoch ungeregelt und erreichen typische Genauigkeiten von 2dB.

 

Hintergrundinformationen für Schallpegelkalibratoren

 

Ein Schallpegelkalibrator erzeugt ein Schallpegel mit genau definiertem Pegel. Stark vereinfacht kann man sich ein solches Gerät als Lautsprecher mit angeschlossener Druckkammer vorstellen. Eine elektronische Schaltung erzeugt ein sinusförmiges Signal (meist 1kHz). Dieses Signal steuert einen Lautsprecher an, der in einer kleinen Druckkammer einen definierten Schalldruck erzeugt. Der Schalldruck hängt von der Größe der Kammer, der Temperatur und dem statischen Luftdruck ab.

Da das Kammervolumen recht klein ist, führen bereits kleinen Volumenänderungen zu großen Änderungen des Schallpegels. Viele Meßmikrofone haben leicht unterschiedliche Bauformen. Diese Unterschiede können bereits einen deutlichen Einfluss auf den Schallpegel haben. Daher raten wir von Geräten ohne aktive Regelung ab. Der oben beschriebene Schallpegelkalibrator verfügt über ein eingebautes Mikrofon, mit der der Schallpegel in der Druckkammer gemessen wird und so der Schallpegel konstant gehalten wird. Dieses Regelverhalten kann man leicht überprüfen, indem man das Meßmikrofon ein Stück aus der Druckkammer herauszieht. Die Druckkammer sollte dabei natürlich noch abgedichtet sein. Man kann jetzt beobachten wie der Schallpegel kurz abfällt und innerhalb von ca. 500ms seinen Referenzwert wieder erreicht. 

Um den Pegel auch unter unterschiedlichen Umweltbedingungen konstant zu halten, verfügen manche Geräte vielfach über Sensoren für den statischen Luftdruck und Temperatur. Dies sind insbesondere Schallpegelkalibratoren der Klasse 0 und 1, die vielfach auch einen Mikroprozessor eingebaut haben.
Weiterhin werden auch Pistofone verwendet. Hier bewegt ein Kolben ein definiertes Luftvolumen und erzeugt damit einen definierten Schallpegel. Pistonphone werden hauptsächlich im Labor als Referenzgeräte verwendet.

Frequenz und Schalldruckpegel eines Kalibrators

Typischweise wird ein Schallpegel von 94dB verwendet. Weit verbreitet sind auch 114dB. 
Die Referenzfrequenz liegt bei 1000Hz, bei Pistofonen niedriger (250Hz).

Die Frequenz von 1000Hz bei einem Schallpegelkalibrator hat den Vorteil, dass das Bewertungsfilter (A,B,C,D) bei einem Meßsystem keinen Einfluss auf die Kalibrierung dieses Meßsystems hat, da alle Bewertungsfilter bei 1000Hz ein Übertragungsfaktor von 1.0 =0dB haben.  Bei anderen Referenzfrequenzen muss das Bewertungsfilter erntsprechend berücksichtigt werden.

Die Messmikrofone werden in die Schallpegelkalibratoren eingesteckt. Dafür haben die Kalibratoren Öffnungen von meist 1 Zoll. Mit Adaptern können auch ½-Zoll oder ¼-Zoll angesteckt werden.

 

Mit einem Schallpegelmesser können Sie den Druckübertragungsfaktors von Mikrofonen messen. Hierfür wird an den Ausgang des Mikrofons ein Millivoltmeter angeschlossen. Die angezeigte Spannung dividiert durch den Schalldruck (94 dB bezogen auf 2.10-5 Pa entsprechen einem Schalldruck von 1 Pa) ergibt den Druckübertragungsfaktor des Mikrofons bei f=1000 Hz. Typische Meßmikrofone haben ein Übertragungsfaktor von 1-100mV/Pa.

Nach DIN/IEC 60942 sind Schallpegelkalibratoren in verschiedene Genauigkeitsklassen eingeteilt:

  • Klasse 0 Bezugsnormal
  • Klasse 1 Laborgerät
  • Klasse 2 Felduntersuchung
  • Klasse 3 Orientierungsmessung