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Einrichtung zum Messen von Schalldrücken oder Lautstärken Zum Messen
von Schalldrücken oder Lautstärken, insbesondere. von Geräuschen, benutzt man in
der Regel Einrichtungen, die ein elektrisches Meßgerät enthalten, das über eine
Verstärkeranordnung an ein zur Aufnahme des zu messenden Schalles. dienendes Kondensatormikrophon
angeschlossen ist. Da im allgemeinen Schalldrücke bzw. Geräusche sehr verschiedener
Größe zu messen sind, so ist meist noch ein Meßbereichwähler erforderlich.
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Derartige Meßeinrichtungen werden dabei zweckmäßig so unterteilt,
d@aß das Mikrophon der für den Schalldruck oder die Lautstärke maßgebenden. Stelle,
das Ableseinstrument dagegen .an einer beliebigen anderen Stelle ,ang eordinet werden
kann. Ferner ist es für ein genügend störungsfreies Arbeiten eines Kondensatormikrophons
erforderlich, das eigentliche Mikrophon mit einer Vorverstärke:rröhre zusammen in
ein gemeinsames Gehäuse einzubauen, weil bewegliche Zuleitungen zwischen dem Mikrophon
und der Vorvers.tärkerröhre Störungen verursachen würden. Die eigentliche Verstärkeranordnung
wurde -daher bislang stets in einem besonderen Gehäuse angeordnet, das auch den
Meß. bereichwählerenthält und mit dem das die Vorverstärkerröhre .enthaltende, leicht
transportable Mikrophongehäuse .durch bewegliche Zuleitungen verbunden ist. Die
Einstellung ,auf die verschiedenen Meßbereiche erfolgt am Eingang des eigentlichen
Verstärkers in oder Regel .durch einen Spannungsteiler, der die vom Vorverstärker
geliefexte Amplitude je nach dem Meßbereich herabsetzt.
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Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß der Vorverstärker
bei großen Lautstärken übersteuiert werden kann. Um dieser Gefahr zu begegnen.,
ist man gezwungen, Röhren mit verhältnismäßig großem Durchgriff und eine verhältnismäßig
hohe Anodenspannung zu wählen. Infolge des verhältnismäßig geringen Verstärkungsgrades
,der Vorverstärkerröhre muß man ihre Ausgangsspannung durch Transformation. erhöhen,
was stets mit einer Verschlechterung des Frequenzganges verbunden ist. Da es aber
nicht ratsam ist, die verhältnismäßig hohen Spannungen über die beweglichen Leitungen
zum Verstärker zu führen, ist man gezwungen, die Spannung durch besondere übertnager
zunächst herabzusetzen und beim Eingang zum Verstärker wieder heraufzutransformieren.
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Die bekannte Anordnung hat außerdem den Nachteil, daß die einzelnen
Teile der Einrichtung durch wechselstromführende Leitungen miteinander verbunden
sind, die daher sorgfältig gegen äußere Wechselfelder abgeschirmt werden müssen.
Ein
Ausführungsbeispiel einer solchen bekannten Anordnung ist schematisch in Fig. i
dargestellt. Das Gehäuse i enthält das Kondensatormikrophon 2, die Vorverstärkerröhr
und -einen Übertrager ¢ sowie einen Kondc r@ sator 5 und zwei Horhohmwiderstände
6und In einem zweiten Gehäuse 8 sind die cigehfi-`-liche Ver.s.tärkerröhre 9 und
der Meßbereichwähler io untergebracht; der .an einen beispielsweise aus :drei Widerständen
enii, 1z, 13
bestehenden Spannungsteiler angeschlossen ist. Ferner enthält
das Gehäuse 8 am Eingang und am Ausgang der Verstärkeranordnung noch je einen Übertrager
1q. und 15. Die Anordnung wird vervollständigt durch ein drittes Gehäuse 16, das
eine Batterie 17
und das elektrische Meß:gerät 18 enthält.
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Dias Kondensatormikrophon z ist einerseits über den Widerstand 6 und
die Leitungen i9 und 2o ;an den Minuspol und andererseits über die Leiturigen 21
und 22 :an- den Pluspol der Batterie 17 angeschlossen. Die Leitungen 23,
24. verbinden die Übertrager ¢ und 1q., während über die Leitungen 25, 26 das zur
Messung es Schalldruckes. oder zur Geräuschmessung dienende elektrische Meßgerät
18 an den Übertrager 15 angeschlössenist. Die aus der Zeichnung ersichtliche Schaltung
.der Verstärkerröhren 3 und 9 entspricht im wesentlichen der üblichen Widerstandsverstärkerschaltung.
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'Wenn das beschriebene Gerät zum Messen von Schalldrücken benutzt
werden soll, so wird die Verstärkeranordnung zweckmäßig so bemessen, .d,aß der Frequenzgang
möglichst linear wird. Die Skala des Meßgerätes 18 kann dann unmittelbar in Mikrobar
geeicht werden. Bei Lautstärkenmessungen, insbesondere bei Messungen der Stärke
von Geräuschen; muß der Frequenzgang möglichst genau dem des menschlichen Ohres
entsprechen. In düesern Fälle kann die Skala des Meßgerätes 1-8 unmittelbar in Phon
geeicht sehn.
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Zur Wahl des gewünschten Meßbereiches kann der Schalter io entsprechend
eingestellt werden. Bei schwachen Geräuschen stellt man den Schalter i o auf den
Kontakt a, so daß die volle, von dem Übertrager 1g: gelieferte Spannung dem Gitter
der Verstärkerröhre 9 zugeführt wird. Bei stärkeren Geräuschen. stellt man den Meßbereichschalter
io auf. die Kontakte: b oder c, um die Gitterspannung entsprechend zu verringern.
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Die genannten Nachteile der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnung
werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Meßbereichwähler aus .einer
Schaltvorrichtung besteht, durch die .dem Kondensatormikrophon Gleichspannungen
verschiedener Größe zugeführt werden können, und daß das Mikrophon zusammen mit
der gesamten Verstärkeranordnung in einem gemeinsamen, Gehäuse angeordnet ist, während
ein zweites Gehäuse, das auch die Gleichstromquelle enthalten kann, zur Aufnahme
des eßgeräts: und des Meßbereichwählers .dient, Es ist bereits seit langem bekannt,
daß die Empfindlichkeit eines Kondensatormikrophons von: der Größe der Hilfsspannung
abhängig ist, so daß man die Empfindlichkeit durch Regelung einer dem Mikrophon
zugeführten Gleichspannung verändern kann. Durch diese Maßnahme in Verbindung mit
der angegebenen räumlichen Unterteilung der Meßeinrichtung ist es möglich, sämtliclhe
Verstärkerröhren bei jedem Meßbereich in gleicher Weise auszusteuern. und daher
auch im gang zurr Verstärker eine Röhre mit kleinem Durchgriff zu verwenden. Infolgedessen
ist es ferner möglich, verhältnismäßig kleine Anodenspannungen zu wählen.
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Die- Regelung der dem Kondensatormikrophon zuzuführenden Spannung
geschieht vorzugsweise dadurch, daß die zur Speisung des Mikrophons und der Verstärkeranordnung
dienende Gleichspamungdurch einen Pötentiometerwiderstand unterteilt und das Mikrophon
an eine von :dem Potentiometerwiderstand wahlweise abgegriffene Spannung angeschlossen
ist.
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Die neue Anordnung bietet ferner den Vorteil, @daß alle die Schwierigkeiten
fortfallen, die durch die zwischen der Vorverstärkerröhre und dem eigentlichen Verstärker
bei der bisher üblichen Anordnung erforderlichen beweglichen Leitungen bedingt sind.
Wenn als elektrisches Meßgerät ein an eine Gleichrichteranordnung angeschlossenes
Gleichstrominstrument benutzt wird, so ist es besonders vorteilhaft, wenn auch die
Gleichrichteranordnung in dein das Mikrophon und die Verstärkeranordnungenthaltenden
Gehäuse ,angeordnet isst, .da in diesem Falle die zum Anschluß ödes Meßgeräaes dienenden
beweglichen Leitungen nur Gleichstrom führen. Es sind daher in diesem Falle nicht,
wie bei der bekannten Anordnung, besonders sorgfältig gegen Wechselströme abgeschirmte
Leitungen erforderlich.
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In Fig. 2 ist ein -Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Das Geh.äuse 27 enthält im wesentlichen das Konden.satormikrophon z, die aus den
Röhren 3 und 9 bestehende gesamte Verstärkeranordnung und eine Gleichrichteranordnjung
28 in Vierweg ,schalturig, die durch Leitungen 29, 3o ian -das Gleichstrommeßgerät
31 angeschlossen ist, das zusammen mit der Batterie 32 und dem Meßbereichwähler
33 in ein zweites ortsfestes Gehäuse 34 eingebaut ist. Durch die Leitungen
35 und 36 steht der Minuspol bzw. der Pluspol der Batterie 32
und
.durch die Leitung 37 der Meßbereichschalter 33 mit den Innenteilen des Gehäuses
27 in Verbindung.
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Das Kondensatormikrophon 2 ist einerseits an :die Leitung 35 und andererseits
über einen Hochohmwiderstand 6 :an die Leitung 37 angeschlossen. Das Gitter der
Eing.ang,sverst:ärkerröhre 3 steht über einen Kondensator 5 mit dem :an den Widerstand
6 angeschlossenen Teil des Kondensatormikrophons 2 in Verbindung. An die Leitung
3 5 sind die Kathoden der Verstärkerröhren 3 und 9 sowie ein Widerstand 38 angeschlossen,
der andereiseits mit dem Gitter der Röhre 9 verbunden ist, das über einen Kondensator
39 an die Anode der Röhre 3 :angeschlossen ist. Die Anode der Röhre 3 steht andererseits
über einen Widerstand 4o mit der Leitung 36 in Verbindung. An die gleiche Leitung
ist über die Primärwicklung des Übertragers 15 die Anode der Röhre 9 ;angeschlossen,
während die Sekundärwicklung des Übertragers 15 zu der Gleichrichteranordn.ung 28
führt.
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Im Innern des Gehäuses 34 ist ein aus den Widerständen 41, 42, 43
bestehender Spannungsteiler an die Batterie 32 angeschlossen ,und der Schalter 33
so angeordnet, daß der Schalthebel nach Wahl auf die Kontakte ac, U oder c eingestellt
werden kann, wobei u mit dem Pluspol der Batterie 32 und die Kontakte b und c mit
Zwischeinpunkten ;des Spannungsteilers verbunden sind.
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Beim Gebrauch wird das-zweckmäßig leicht transportable Gehäuse 27
so aufgestellt, daß ,das Mikrophon 2 sich an der Stelle befindet, wo der Schalldruck
oder das Geräusch gemessen werden soll. Dabei wird dem Mikrophon über die Leitungen
35 und 37 eine Gleichspannung zugeführt, die mehr oder weniger groß ist,
je nach der Stellung des Schalters 33. Die infolge der Schallschwingungen der Mikrophonmembran,
auftretenden Wechselströme werden in bekannter Weise, durch die Röhren 3 und 9 verstärkt,
über den Übertrager 15 der Gleichrich.te:ranordnu.ng 28 zugeleitet und Aals Gleichströme
über die Leitungen 29, 30 dem Meßgerät 31 zugeführt, ,dessen Skala zur Schalldruckmessung
in Mikrobar oder bei Wahl eines dem menschlichen Obre angepaßten Frequenzganges
zur Lautstä rkemessung im Phon geeicht werden kann.
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Bezeichnet rnan mit p den Schalldru#ck in Mikrobar, mit u. die dem
Mikrophon zugeführte Erregerspannung und mit c die Konstante des Mikrophons, so
ist die vom Mikrophon abgegeben.. Wechselspannung uW=Zue c # p. Die
Spannu;ngsabgriffe :am Spannungsteiler 41, 43 sind demnach umgekehrt proportional
den Schalldrücken bzw. Lautstärken der einzelnen Meßb:ereiche zu wählen. Wenn also
:schwache Geräusche zu messen sind, so stellt man den. Meßbereichwähler 33 .auf
den Kontakt a. In diesem Falle liegt die volle Spannung Ader Batterie 32 an den
Leitungen 3 5 und 3 7 und damit auch an dem Kondensatormikrophon z. Bei stärkeren
Geräuschen stellt man den Schalter 33 saufeinen der Kontakte b oder c und verringert
dadurch die dem Mikrophon zugeführte Gleichspannung.
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Um zu verhindern, daß ,aus der Röhrenschaltung kommende oder von außen
:auf die Leitungen 35, 37 einwirkenden Wechselspannungen zur Batterie 32 -und zum
Spannungsteiler 41, 43 gelangen, können die betreffenden Leitungen durch Kondensatoren
44, 45 überbrückt werden, die zweckmäßig in :das Gehä-u.se 27 eingebaut werden.
Dadurch werden etwa .auftretende Wechselspannungen gewissermaßen kurzgeschlossen.