DIN EN 61094-5-2016 Electroacoustics - Measurement microphones - Part 5 Methods for pressure calibration of working standard microphones by comparison (IEC 61094-5 2016) German ver.pdf

1、Dezember 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 13DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.140.50; 33.160.50!%xDeutsche Fassung EN 61094-5:2016Electroacoustics Measurement

2、 microphones Part 5: Methods for pressure calibration of working standard microphones by comparison (IEC 61094-5:2016);German version EN 61094-5:2016lectroacoustique Microphones de mesure Partie 5: Mthodes pour ltalonnage en pression par comparaison des microphones talons de travail (CEI 61094-5:201

3、6);Version allemande EN 61094-5:2016Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 61094-5:2003-02www.beuth.deGesamtumfang 26 SeitenDNormenausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIDKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Info

4、rmationstechnik in DIN und VDEDIN EN 61094-5:2016-12 2 Nationales Vorwort Diese Norm enthlt die Deutsche Fassung der Europischen Norm EN 61094-5:2016. Die dieser Europi-schen Norm zugrunde liegende Internationale Norm IEC 61094-5:2016 ist im Technischen Komitee 29 Electroacoustics“ der IEC (Sekretar

5、iat: DS, Dnemark) unter deutscher Mitarbeit erstellt worden. Fr die deutsche Mitarbeit war der Gemeinschaftsausschuss NA 001-01-03 GA (NALS/DKE A 3) Schallmessgerte“ unter Federfhrung des Normenausschusses Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI zustndig. Es wird auf die M

6、glichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN EN 61094 mit dem Titel Elektroakustik Messmikrofone besteht aus folgenden Teilen: null Teil 1: Anforderungen

7、 an Laboratoriums-Normalmikrofone null Teil 2: Primrverfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Laboratoriums-Normalmikrofonen nach der Reziprozittsmethode null Teil 3: Primrverfahren zur Freifeld-Kalibrierung von Laboratoriums-Normalmikrofonen nach der Reziprozittsmethode null Teil 4: Anforderungen

8、an Gebrauchs-Normalmikrofone null Teil 5: Verfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Gebrauchs-Normalmikrofonen nach der Vergleichsmethode null Teil 6: Elektrostatische Anregeelektroden zur Ermittlung des Frequenzgangs null Part 7: Values for the difference between free-field and pressure sensitivit

9、y levels of laboratory standard microphones*)null Teil 8: Verfahren zur Ermittlung des Freifeld-bertragungskoeffizienten von Gebrauchs-Normalmikrofonen nach der Vergleichsmethode Fr die in diesem Dokument zitierte internationale Publikation wird im Folgenden auf die entsprechende Deutsche Norm hinge

10、wiesen: ISO/IEC Guide 98-3 siehe DIN V ENV 13005 Normen mit der Bezeichnung IEC xxx entsprechen den Normen mit der Bezeichnung EN xxx, die auf Deutsch als DIN EN xxx verffentlicht sind. Die Deutsche Norm ist im nationalen Anhang NA aufgefhrt. *)Keine deutsche Ausgabe dieser Technischen Spezifikation

11、. DIN EN 61094-5:2016-12 3 nderungen Gegenber DIN EN 61094-5:2003-02 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Behandlung der Messunsicherheit przisiert und weitere Unsicherheitsbeitrge behandelt; b) Korrekturwerte fr Mikrofone der Klasse WS3 revidiert; c) Angaben zum elektrischen Potential der Absc

12、hirmung bei der Kalibrierung von Mikrofonen ver-pflichtend gemacht; d) Betrachtung des untersuchten Mikrofons in Verbindung mit seinem Vorverstker als System ergnzt. Frhere Ausgaben DIN EN 61094-5: 2003-02 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN V ENV 13005, Leitfaden zur Angabe der

13、Unsicherheit beim Messen*)*)Zwar zurckgezogen, aber als deutsche Ausgabe sehr hilfreich und ber den Beuth-Verlag weiterhin erhltlich DIN EN 61094-5:2016-12 4 Leerseite EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 61094-5 September 2016 ICS 17.140.50 Ersatz fr EN 61094-5:2001 Deutsche Fassung

14、 Elektroakustik Messmikrofone Teil 5: Verfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Gebrauchs-Normalmikrofonen nach der Vergleichsmethode (IEC 61094-5:2016) Electroacoustics Measurement microphones Part 5: Methods for pressure calibration of working standard microphones by comparison (IEC 61094-5:2016)

15、 lectroacoustique Microphones de mesure Partie 5: Mthodes pour ltalonnage en pression par comparaison des microphones talons de travail (CEI 61094-5:2016) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2016-07-04 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, i

16、n der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CEN

17、ELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Managem

18、ent Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Ir

19、land, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. Europisches Komitee fr

20、Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brussels 2016 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit d

21、en Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 61094-5:2016 D EN 61094-5:2016 2 Inhalt Seite Europisches Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Referenz-Umgebungsbedingungen . 5 5 Grundlagen der Druckkammer-Kalibrierung nach der Vergleichsmethode 5 5.1 Gru

22、ndlagen. 5 5.2 Messung der Mikrofon-Ausgangsspannungen 6 6 Einflussgren bei der Bestimmung des Druck-bertragungskoeffizienten . 6 6.1 Allgemeines . 6 6.2 Druckausgleichssystem des Mikrofons . 6 6.3 Polarisationsspannung 7 6.4 Referenz-Abschirmkonfiguration . 7 6.5 Druckverteilung auf den Membranen 7

23、 6.6 Abhngigkeit von Umgebungsbedingungen 8 6.7 berprfung auf Gltigkeit (Validierung) 8 7 Beitrge zur Unsicherheit der Kalibrierung 9 7.1 Allgemeines . 9 7.2 bertragungskoeffizient des Referenzmikrofons . 9 7.3 Messung der Mikrofonausgangsspannung . 9 7.4 Unterschiede im Schalldruck am untersuchten

24、Mikrofon und am Referenzmikrofon . 9 7.5 Akustische Impedanzen der Mikrofone 9 7.6 Abstand zwischen den Mikrofonen . 9 7.7 Kapazitt des Mikrofons . 10 7.8 Mikrofonanordnung bei der Kalibrierung . 10 7.9 Unsicherheit des Druck-bertragungsmaes 10 (informativ) Beispiele fr Kuppler und Abstandhalter fr

25、die gleichzeitige Anregung . 11 Anhang A(informativ) Beispiele fr Kuppler fr die zeitversetzte Anregung Anhang B(Substitutionsverfahren) 14 (informativ) Bestimmung des Leerlauf-bertragungskoeffizienten eines Anhang CMessmikrofons ohne Anwendung des Ersatzspannungsverfahrens 16 (informativ) Typisches

26、 Beispiel zur Berechnung der Unsicherheit . 18 Anhang DAnhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen 21 Literaturhinweise . 22 DIN EN 61094-5:2016-12 EN 61094-5:2016 3 Europisches Vorwort Der Text des Schriftstcks 29/8

27、70/CDV, zuknftige 2. Ausgabe von IEC 61094-5, ausgearbeitet von dem IEC/TC 29 Electroacoustics“, wurde der parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung unterworfen und von CENELEC als EN 61094-5:2016 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene d

28、urch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop) 2017-04-04 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurck-gezogen werden mssen (dow) 2019-07-04 Dieses Dokument ersetzt EN 61094-5:2001. Es wird auf die Mglic

29、hkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patent-rechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 61094-5:2016 wurde von CENELEC ohne irgen

30、deine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung ist unter Literaturhinweise“ zu der aufgelisteten Norm die nachstehende Anmerkung einzutragen: IEC 61094-2:2009 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 61094-2:2009. DIN EN 61094-5:2016-12 EN 61094-5:2016 4 1 Anwendungsbereich Dieser T

31、eil von IEC 61094 gilt fr Gebrauchs-Normalmikrofone mit abnehmbarem Schutzgitter, die die An-forderungen nach IEC 61094-4 erfllen, sowie fr Laboratoriums-Normalmikrofone, die die Anforderungen nach IEC 61094-1 erfllen. Dieser Teil von IEC 61094 beschreibt Verfahren zur Bestimmung des Druck-bertragun

32、gskoeffizienten durch Vergleich entweder mit einem Laboratoriums-Normalmikrofon oder mit einem anderen Gebrauchs-Normalmikrofon, deren bertragungskoeffizient in dem betrachteten Frequenzbereich bekannt ist. Andere Vergleichsverfahren, die auf den in IEC 61094-2 beschriebenen Grundlagen beruhen, sind

33、 mglich, fallen jedoch nicht in den Anwendungsbereich des vorliegenden Teils von IEC 61094. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die

34、in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 61094-1, Measurement microphones Part 1: Specifications for laboratory standard microphones IEC 61094-4, Measurement microphones Part 4: Specificati

35、ons for working standard microphones 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach IEC 61094-1 und die folgenden Begriffe. 3.1 Referenzmikrofon Laboratoriums-Normalmikrofon oder Gebrauchs-Normalmikrofon, dessen Druck-bertragungskoeffizient bekannt ist 3.2 untersuchtes Mikrofo

36、n Laboratoriums-Normalmikrofon oder Gebrauchs-Normalmikrofon, das durch Vergleich mit einem Referenz-mikrofon kalibriert wird 3.3 Kontrollmikrofon Mikrofon zur Messung von Vernderungen des Schalldrucks 3.4 Kuppler Einrichtung, die, wenn Mikrofone mit ihr verbunden werden, einen Hohlraum vorbestimmte

37、r Form und Abmessungen bildet und damit ein akustisches Verbindungselement zwischen den Mikrofonen sowie zwischen den Mikrofonen und der Schallquelle darstellt 3.5 Abstandhalter Einrichtung, die, wenn Mikrofone mit ihr verbunden werden, diese so hlt, dass sich ihre Membranen in sehr geringem Abstand

38、 gegenberstehen, aber den Raum zwischen ihnen nicht umschliet DIN EN 61094-5:2016-12 EN 61094-5:2016 5 4 Referenz-Umgebungsbedingungen Die Referenz-Umgebungsbedingungen sind: Temperatur: 23,0 C Luftdruck: 101,325 kPa relative Luftfeuchte: 50 %. 5 Grundlagen der Druckkammer-Kalibrierung nach der Verg

39、leichsmethode 5.1 Grundlagen 5.1.1 Grundprinzip Der Druck-bertragungskoeffizient eines Messmikrofons ist als Funktion eines gleichmig auf die Membran einwirkenden Schalldrucks definiert. Folglich kann der Druck-bertragungskoeffizient grundstz-lich nur bei solchen Mikrofonen ermittelt werden, bei den

40、en sich das Schutzgitter entfernen lsst, sodass der anregende Schalldruck direkt auf die Membran einwirkt. Das Prinzip der Vergleichsverfahren ist folgendes: Wenn auf das Referenzmikrofon und das untersuchte Mikrofon entweder gleichzeitig oder zeitversetzt (nacheinander, sog. Substitutionsverfahren)

41、 derselbe Schalldruck einwirkt, dann ist das Verhltnis ihrer Druck-bertragungskoeffizienten gleich dem Verhltnis der Leerlauf-Ausgangsspannungen. Der bertragungskoeffizient des untersuchten Mikrofons kann dann (nach Betrag und Phase) aus dem bertragungskoeffizienten des Referenzmikrofons berechnet w

42、erden. Dieses Verfahrensprinzip gestattet es, das untersuchte Mikrofon mit einem bestimmten Vorverstrker zu verbinden, sodass das Ausgangssignal dieses Vorverstrkers als direktes Ma fr den bertragungs-koeffizienten des Systems verwendet werden kann. Die Ermittlung des bertragungskoeffizienten bei me

43、hreren Frequenzen kann auergewhnlich rasch erfolgen, wenn eine breitbandige Schallquelle verwendet wird und die Ausgangsspannungen der Mikrofone schmalbandig ausgewertet werden. ANMERKUNG Wenn das Referenzmikrofon und das untersuchte Mikrofon signifikant voneinander abweichende Frequenzgnge haben, z

44、. B. im Bereich der Resonanzfrequenzen, oder wenn ein Druck-Mikrofon mit einem Freifeld-Mikrofon verglichen wird, kann dieses Vorgehen zu Abweichungen fhren, wenn es die Absicht ist, den Druck-bertragungskoeffizienten bei der Messfrequenz statt in einem Band um die Messfrequenz herum zu ermitteln. U

45、m solche Abweichungen zu vermeiden, ist es ratsam, die Bandbreite der Auswertung besonders zu beachten. blicher-weise ist eine Bandbreite von einer halben Terz oder schmalbandiger ausreichend, um jegliche Abweichungen auf unter 0,01 dB zu beschrnken. Dennoch ist bei bermiger Verringerung der Bandbre

46、ite, wie es mit FFT-Analysatoren (schnelle Fourier-Transformation, en: fast Fourier transform) mglich ist, erhhte Aufmerksamkeit geboten, da hierdurch Unzulnglichkeiten, wie etwa stehende Wellen im Schallfeld, hervorgehoben werden knnen, was ebenfalls zu Abweichungen fhren kann (siehe 11)fr weitere

47、Einzelheiten). 5.1.2 Allgemeine Grundlagen bei der gleichzeitigen Anregung Damit auf die beiden Mikrofone gleichzeitig im Wesentlichen derselbe Schalldruck einwirkt, ist es in der Regel notwendig, dass die Fronten der beiden Mikrofone zueinander einen Abstand von einem geringen Bruchteil der Wellenl

48、nge der hchsten interessierenden Frequenz haben. Bei Frequenzen bis 20 kHz lsst 1)Zahlen in Klammern beziehen sich auf die Literaturhinweise. DIN EN 61094-5:2016-12 EN 61094-5:2016 6 sich das erreichen, indem die beiden Mikrofone entweder in einen Kuppler oder einen Abstandhalter eingesetzt werden,

49、in dem sie sich in einem Abstand von ungefhr 1 mm gegenberstehen. Der optimale Abstand der Mikrofone hngt teilweise von der akustischen Umgebung ab und sollte fr einen bestimmten Messaufbau ermittelt werden. Einzelheiten zu der zu erwartenden Genauigkeit knnen 1 entnommen werden. Kuppler enthalten meistens eine eingebaute Schallquelle, whrend die in einen Abstandhalter eing