Ein Messmikrofon wandelt den Schall in eine elektrische Spannung.

 

 

Anforderungen an Messmikrofone

  • Konstanter Frequenzgang in einem definierten Bereich
  • Definierte Richtcharakteristik, meist Kugel
  • Geringes Rauschen
  • Hoher maximaler Schallpegel
  • Unempfindlich gegen Umwelteinflüsse wie Temperatur und statischem Luftdruck
  • Langzeitstabil

 

Es gibt im wesentlichen folgende Typen von Mikrofonen

  • Kondensator-Mikrofone
  • dynamische Mikrofone
  • MEMS-Mikrofone
  • Sonderlösungen wie optische Mikrofone

 

Kondensator-Mikrofone

Ein Kondensator-Mikrofon besteht aus einer Gegenelektrode und einer Membran, die vor der Gegenelektrode in einem sehr geringen Abstand gespannt ist. Durch den Schall wird die Membran bewegt und dadurch ändert sich die Kapazität des Kondensators. Diese Kapazitätsänderung wird in ein elektrisches Signal umgesetzt.

 

Dynamische-Mikrofone

Dynamische Mikrofone spielen im Bereich der Messtechnik keine Rolle. Sie bestehen aus einer Membran, die eine Spule in einem Magnetfeld bewegt und dadurch eine Spannung erzeugt. Solche Mikrofone finden sich hauptsächlich in Aufnahme und Studiomikrofonen. Dynamische Mikrofone zeigen häufig einen ausgeprägten „krummen“ Frequenzgang mit ausgeprägten Resonanzen. Dieser Typ besitzt auch eine geringe Empfindlichkeit und rauscht daher deutlich stärker.

 

MEMS Mikrofone

Eine relativ neue Kategorie sind die MEMS Mikrofone. Dies sind spezielle mikromechanische Bauelemente, die mit den Technologien der Chipfertigung kostengünstig hergestellt werden können. In nahezu allen Smartphones finden Sie MEMS-Mikrofone.

In den letzten Jahren haben sich diese Mikrofone auch für Messzwecke bewährt. Ein besonderer Vorteil diese Mikrofone ist ihr geringer Preis und eine hohe Stabilität. Dadurch eignen sich diese Mikrofone insbesondere für Array-Mikrofone, wo eine große Anzahl von Mikrofonen verwendet wird. Ein aktueller Nachteil von MEMS Mikrofon ist ihr hohes Eigenrauschen, das aktuell noch nicht an klassische1/2-Zoll Mikrofonkapseln heranlangt.

 

Details der Kondensator-Mikrofone

Für Messzwecke werden heutzutage hauptsächlich Kondensator-Mikrofone verwendet. Diese Mikrofone haben standardisierte  Bauformen, deren Größe in Zoll (“) angegeben wird.

Die ½“ Kondensator-Mikrofone sind die Arbeitspferde der akustischen Messtechnik.

 

Bei den Kondensator Mikrofonen gibt es zwei Grund-Typen:

  1. Mikrofone mit externer Polarisationsspannung. Dies ist in der Regel 200Volt. Diese Mikrofone sind für den professionellen Einsatz vorbehalten, da sie eine spezielle Versorgungsspannung benötigen. Dafür sind diese Mikrofone aber extrem langzeitstabil.
  2. Hauptsächlich werden heutzutage aber sogenannte Elektretmikrofone verwendet Diese Elektretmikrofone verwenden eine spezielle Membran, die bereits elektrisch vorgeladen ist. Daher benötigen diese Mikrofone keine aufwendige Spannungsversorgung. Heutzutage sind diese Mikrofone aber auch sehr langzeitstabil und werden daher in den meisten Schallpegelmessern eingesetzt.

 

Größe

Kondensator-Mikrofone werden anhand des Membran-Durchmessers in Kategorien eingeteilt. Die häufigste Größe ist 0.5Zoll (1/2“).

Daneben gibt es noch die 1- Zoll Mikrofone mit einer sehr großen Membranfläche. Diese Mikrofone haben dadurch ein geringeres Eigenrauschen und eine höhere Empfindlichkeit. Allerdings erkauft man sich diesen Vorteilen mit einem sehr mit starken akustischen Effekten bei höheren Frequenzen auch schon ab 3kHz.

Daher findet man diese Messmikrofone nur noch selten. Sie eignen sich aber hervorragend für tiefe Frequenzen bis in den Infraschall-Bereich.

Wesentlich häufiger findet man jedoch ein ¼“ Zoll Mikrofonkapseln. Diese Kapseln eignen sich für höhere Frequenzen bis hin zu 70 bis 100 kHz, aber eben auch für hohe Schallpegel. Andererseits haben diese Mikrofone eine geringere Empfindlichkeit und können dadurch eben wesentlich höhere Schallpegel aufnehmen das geht hin bis zu etwa 170 Dezibel. Auf der anderen Seite haben diese Mikrofone ein höheres Eigenrauschen. Typischerweise liegt dies bei etwa 35dB(A). Daher werden diese Mikrofone nicht für rauscharme Messung eingesetzt.

 

Grundregel:

Große Membranfläche: geringes Rauschen aber geringe maximale Frequenz und geringerer maximaler Schallpegel

 

Empfindlichkeit

Ein häufiges ½“ Kondensator-Mikrofon hat eine Empfindlichkeit von 50mV/Pa.

 

Richtcharakteristik

In der akustischen Messtechnik werden meist Mikrofone ohne Richtwirkung eingesetzt (Kugel-Charakteristik).

Studio-Mikrofone haben in der Regel eine ausgeprägte Richtwirkung, um z.B. Signale hinter dem Sprecher zu dämpfen.