DIN EN 61094-6-2005 Measurement microphones - Part 6 Electrostatic actuators for determination of frequency response (IEC 61094-6 2004) German version EN 61094-6 2005《测量传声器 第6部分 频率.pdf

1、Mai 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Akustik, L rmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIDKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 14DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit

2、 Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.140.50; 33.160.50DF 9626456www.din.deXDIN EN 61094-6Messmikrofone Teil 6: Elektrostatische Anregeelektroden zur Ermittlung des Frequenzgangs (IEC 610946:2004);Deutsche Fassung EN 610946:2005Measurement microphones Pa

3、rt 6: Electrostatic actuators for determination of frequency response (IEC 610946:2004);German version EN 610946:2005Microphones de mesure Partie 6: Grilles d entra nement pour la dtermination de la rponse en frquence (CEI 610946:2004);Version allemande EN 610946:2005Alleinverkauf der Normen durch B

4、euth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.deGesamtumfang 31 SeitenDIN EN 61094-6:2005-052Nationales VorwortDiese Norm beinhaltet die deutsche Fassung der Europischen Norm EN 61094-6:2005. Die dieser Euro-pischen Norm zugrunde liegende Internationale Norm IEC 61094-6:2004 ist im Technischen Komitee 29E

5、lectroacoustics der IEC unter deutscher Mitarbeit erstellt worden. Fr die deutsche Mitarbeit ist derGemeinschaftsausschuss NALS/DKE A 3 Schallmessgerte unter Federfhrung des NALS zustndig.IEC 61094 besteht aus den folgenden Teilen mit dem Titel Messmikrofone:g190 Teil 1: Anforderungen an Laboratoriu

6、ms-Normalmikrofoneg190 Teil 2: Primrverfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Laboratoriums-Normalmikrofonen nach derReziprozittsmethodeg190 Teil 3: Primrverfahren zur Freifeld-Kalibrierung von Laboratoriums-Normalmikrofonen nach der Rezipro-zittsmethodeg190 Teil 4: Anforderungen an Gebrauchs-Norma

7、lmikrofoneg190 Teil 5: Verfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Gebrauchs-Normalmikrofonen nach der Vergleichs-methodeg190 Teil 6: Elektrostatische Anregeelektroden zur Ermittlung des Frequenzgangsg190 Teil 7: Werte fr die Differenz zwischen dem Freifeld- und dem Druck-bertragungsma von Laborato-r

8、iums-Normalmikrofonen (in Vorbereitung)Zu den im Inhalt genannten Internationalen Normen und Schriftstcken wird im Folgenden auf die ent-sprechenden Deutschen Normen hingewiesen:IEC 61094-1 siehe DIN EN 61094-1IEC 61094-2 siehe DIN EN 61094-2IEC 61094-3 siehe DIN EN 61094-3IEC 61094-5 siehe DIN EN 6

9、1094-5IEC 61672-1 siehe DIN EN 61672-1ISO/IEC Guide siehe DIN V ENV 13005Express (GUM)DIN EN 61094-6:2005-053Anhang NA(informativ)LiteraturhinweiseDIN V ENV 13005, Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen; Deutsche Fassung ENV 13005:1999DIN EN 61094-1, Messmikrofone Teil 1: Anforderungen an

10、 Laboratoriums-Normalmikrofone(IEC 61094-1:2000); Deutsche Fassung EN 61094-1:2000DIN EN 61094-2, Messmikrofone Teil 2: Primrverfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Labora-toriums-Normalmikrofonen nach der Reziprozittsmethode (IEC 61094-2:1992);Deutsche Fassung EN 61094-2:1993DIN EN 61094-3, Mess

11、mikrofone Teil 3: Primrverfahren zur Freifeld-Kalibrierung von Laboratoriums-Normalmikrofonen nach der Reziprozittsmethode (IEC 61094-3:1995); Deutsche Fassung EN 61094-3:1995DIN EN 61094-5, Messmikrofone Teil 5: Verfahren zur Druckkammer-Kalibrierung von Gebrauchs-Normal-mikrofonen nach der Verglei

12、chsmethode (IEC 61094-5:2001); Deutsche Fassung EN 61094-5:2001DIN EN 61672-1, Elektroakustik Schallpegelmesser Teil 1: Anforderungen (IEC 61672-1:2002); DeutscheFassung EN 61672-1:2003DIN EN 61094-6:2005-054 Leerseite EUROPISCHE NORM EN 61094-6EUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNE Januar 2005CENELECEuro

13、pisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B - 1050 Brssel 2005 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind welt

14、weit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref.-Nr. EN 61094-6:2005 DICS 17.140.50Deutsche FassungMessmikrofoneTeil 6: Elektrostatische Anregeelektrodenzur Ermittlung des Frequenzgangs(IEC 61094-6:2004)Measurement microphonesPart 6: Electrostatic actuators fordetermination of frequency response(IE

15、C 61094-6:2004)Microphones de mesurePartie 6: Grilles dentranementpour la dterminationde la rponse en frquence(CEI 61094-6:2004)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2004-12-01 angenommen. Die CENELEC-Mitgliedersind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen fe

16、stgelegt sind,unter denen dieser Europische 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 sindbeim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich.Die

17、se Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). EineFassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durchbersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat dengleichen Sta

18、tus wie die offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark,Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Sch

19、weden, der Schweiz,der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich undZypern.EN 61094-6:2005 (D)2Inhalt SeiteVorwort 31 Anwendungsbereich. 42 Normative Verweisungen. 43 Begriffe 44 Referenz-Umgebungsbedingungen 55 Funktionsprinzip elektrostatischer Anr

20、egeelektroden . 55.1 Allgemeines. 55.2 Elektrostatisch erzeugter Druck 65.3 Mikrofonfrequenzgang mit einer elektrostatischen Anregeelektrode. 86 Konstruktive Ausfhrung von Anregeelektroden . 96.1 Allgemeines. 96.2 Konstruktive Ausfhrung 97 Nachweis der Richtigkeit . 107.1 Allgemeines. 107.2 Wiederho

21、lbarkeit der Messwerte. 117.3 Gleichartigkeit von Anregeelektroden desselben Typs 117.4 Identische Pegeldifferenz zwischen dem Mikrofonfrequenzgang mit der Anregeelektrodeund dem Druck-Frequenzgang 118 Messung des Frequenzgangs mit einer elektrostatischen Anregeelektrode. 118.1 Messsysteme zur Ermit

22、tlung des Frequenzgangs mit einer Anregeelektrode 118.2 Unsicherheitsbeitrge 139 Einsatzbereiche einer elektrostatischen Anregeelektrode. 149.1 Allgemeines. 149.2 Nachprfung des Frequenzgangs eines Messsystems 149.3 Ermittlung der Abhngigkeit eines Schallmesssystems von Umgebungsbedingungen 159.4 Er

23、mittlung des Freifeld- und des Druck-Frequenzgangs . 159.5 Messung des Frequenzgangs mit einer elektrostatischen Anregeelektrode bei sehr hohenFrequenzen 16Anhang A (informativ) Beispiele fr die konstruktive Ausfhrung von elektrostatischenAnregeelektroden . 17Anhang B (informativ) Messaufbau zur Erm

24、ittlung des Frequenzgangs mit einer elektrostatischenAnregeelektrode 20Anhang C (informativ) Beispiel fr die Berechnung der Messunsicherheit. 22Anhang D (informativ) Pegeldifferenz zwischen dem Mikrofonfrequenzgang mit einerelektrostatischen Anregeelektrode und dem Freifeld- bzw. dem Druck-Frequenzg

25、ang beitypischen Messmikrofonen . 25Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihrenentsprechenden europischen Publikationen. 27EN 61094-6:2005 (D)3VorwortDer Text des Schriftstcks 29/562/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 61094-6, ausgearbeitet von demIEC/TC 29

26、 Electroacoustics, wurde der IEC-CENELEC-Parallelen Abstimmung unterworfen und vonCENELEC am 2004-12-01 als EN 61094-6 angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalen Normoder durch Anerkennung bern

27、ommen werden muss (dop) 2005-09-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der ENentgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow) 2007-12-01Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt._AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 61094-6:2004 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung

28、alsEuropische Norm angenommen.EN 61094-6:2005 (D)41 AnwendungsbereichDieser Teil von IEC 61094g190 enthlt Hinweise zur konstruktiven Ausfhrung von Anregeelektroden (Anregegitter, Kalibriergitter) frMikrofone, die eine elektrisch leitende Membran haben,g190 gibt Vorgehensweisen zum Nachweis der Richt

29、igkeit von elektrostatischen Anregeelektroden an,g190 legt ein Verfahren zur Ermittlung des Mikrofonfrequenzgangs mit einer elektrostatischen Anregeelektrodefest.Die Einsatzbereiche elektrostatischer Anregeelektroden sind in dieser Norm nicht erschpfend beschrieben;Anregeelektroden knnen auch verwen

30、det werdeng190 zum Aufspren von Vernderungen des Frequenzgangs eines Mikrofons,g190 zur Ermittlung des Umgebungseinflusses auf das bertragungsverhalten eines Mikrofons,g190 zur Ermittlung des Freifeld- und des Druck-Frequenzgangs eines Mikrofons ohne eine Prfumgebung mitbesonderen akustischen Eigens

31、chaften, indem vorab bestimmte Korrekturwerte angewandt werden, diefr den Mikrofontyp und die benutzte Anregeelektrode spezifisch sind,g190 bei hohen Frequenzen, die bei Kalibrierverfahren mit Anregung ber ein Schallfeld typischerweise nichtmglich sind.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten

32、 Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).IEC 61094-1, Measurement microphones Part 1: Specif

33、ications for laboratory standard microphonesIEC 61094-2, Measurement microphones Part 2: Primary method for pressure calibration of laboratorystandard microphones by the reciprocity techniqueIEC 61094-3, Measurement microphones Part 3: Primary method for free-field calibration of laboratorystandard

34、microphones by the reciprocity techniqueIEC 61094-5, Measurement microphones Part 5: Methods for pressure calibration of working standardmicrophones by comparisonISO/IEC GUIDE EXPRESS:1995, Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM)3 BegriffeFr die Anwendung dieses Dokuments gelten

35、die in IEC 61094-1 angegebenen und die folgenden Begriffe.3.1elektrostatische AnregeelektrodeVorrichtung zur Ermittlung des Frequenzgangs eines Mikrofons, die eine elektrisch leitende starre Platteenthlt, die in geringem Abstand vor der Mikrofonmembran angeordnet wird, sodass eine zwischen der Platt

36、eund der Membran angelegte zeitlich vernderliche Spannung eine elektrostatische Kraft erzeugt, welcheeinen gleichmig ber die Membran verteilten Schalldruck simuliertEN 61094-6:2005 (D)53.2Mikrofonfrequenzgang mit einer elektrostatischen Anregeelektrodeauf diejenige bei einer festgelegten Frequenz be

37、zogene Ausgangsgre eines Mikrofons als Funktion derFrequenz, welche mit einer elektrostatischen Anregeelektrode einer bestimmten Bauart gemessen wird, ander eine Spannung anliegt, die bei allen Frequenzen dieselbe Amplitude hatANMERKUNG Der Frequenzgang mit einer elektrostatischen Anregeelektrode wi

38、rd in dB angegeben.3.3akustische Strahlungsimpedanzakustische Impedanz, die der ueren Oberflche der Mikrofonmembran entgegenwirktANMERKUNG 1 Die akustische Strahlungsimpedanz wird in Pa g215 s/m3angegeben.ANMERKUNG 2 Die Strahlungsimpedanz ist vom Vorhandensein und der konstruktiven Ausfhrung der An

39、regeelektrodeabhngig.4 Referenz-UmgebungsbedingungenDie Referenz-Umgebungsbedingungen sind:Temperatur: 23,0 C;Luftdruck: 101,325 kPa;Relative Luftfeuchte: 50 %.5 Funktionsprinzip elektrostatischer Anregeelektroden5.1 AllgemeinesIn der Praxis wird Schall in ganz verschiedenen Umgebungen gemessen, in

40、denen unterschiedliche Arten vonSchallfeldern vorkommen. Da der bertragungskoeffizient und der Frequenzgang von Messmikrofonen vonder Art des Schallfelds abhngen, sollten Mikrofone vorzugsweise in einem solchen Schallfeld kalibriertwerden, das dem am Messort bestehenden hnlich ist. Die unterschiedli

41、chen Arten von Schallfeldern lassensich im Allgemeinen nherungsweise durch drei idealisierte Felder charakterisieren: Freifeld, Diffusfeld undDruckfeld.Die praktische Realisierung solcher idealisierter Schallfelder, die zur Kalibrierung von Messmikrofonen berden jeweils interessierenden Frequenzbere

42、ich geeignet sind, ist jedoch schwierig und erfordert eine teureakustische Laborausstattung. Deshalb werden zur Ermittlung eines bezogenen Frequenzgangs von Mess-mikrofonen elektrostatische Anregeelektroden benutzt. Dieses Verfahren bentigt keine derartige Labor-ausstattung, sondern bercksichtigt di

43、e Art des Schallfelds durch die Anwendung bestimmter spezifischerKorrekturen.Bei hheren Frequenzen wird der Freifeld-bertragungskoeffizient eines Mikrofons zum einen durch dasVerhalten der Mikrofonmembran und zum anderen durch die Schallbeugung und -reflexion an der Mikrofon-kapsel bestimmt.Da das V

44、erhalten der Mikrofonmembran signifikante Unterschiede in den bezogenen Frequenzgngen voneinzelnen Mikrofonen desselben Typs bedingen kann, muss der Frequenzgang individuell ermittelt werden.Diese Ermittlung des Frequenzgangs erfolgt mit einer elektrostatischen Anregeelektrode.Die Schallbeugung und

45、-reflexion hngen von der Art des Schallfelds sowie der Form und den Abmessungender Mikrofonkapsel ab. Da diese Parameter fr alle Mikrofone desselben Typs im Wesentlichen dieselbensind, unterscheidet sich der Einfluss der Beugung und Reflexion zwischen einzelnen Mikrofonen desselbenTyps nicht signifi

46、kant.EN 61094-6:2005 (D)6Daher knnen Korrekturen fr die jeweiligen Schallfeldarten fr einen speziellen Mikrofontyp einmal bestimmtund dann auf den mit einer elektrostatischen Anregeelektrode ermittelten Frequenzgang jedes beliebigenMikrofons dieses Typs angewandt werden.Freifeld- und Druckfeld-Korre

47、kturen werden berechnet, indem von den entsprechenden Frequenzgngeneines oder mehrerer Mikrofone desselben Typs, die mit akustischen Kalibrierverfahren (z. B. nachIEC 61094-2 und IEC 61094-3) ermittelt wurden, der Mikrofonfrequenzgang mit der elektrostatischen Anrege-elektrode abgezogen wird.Prinzip

48、iell kann mit einer elektrostatischen Anregeelektrode von sehr tiefen bis zu sehr hohen Frequenzenkalibriert werden. Die Anregeelektrode regt allerdings nur die Mikrofonmembran an und nicht auch dieKapillare des Ausgleichssystems fr den statischen Luftdruck, auf die aber in der Regel Schall einwirkt

49、, wennim Freifeld gemessen wird. Die Anregung durch die Anregeelektrode entspricht derjenigen im Druckfeld;daher kann die fr Freifeldbedingungen geltende untere Grenzfrequenz eines Mikrofons nicht ermitteltwerden. Mit einer elektrostatischen Anregeelektrode sollte der Freifeld-Frequenzgang nur bei solchenFrequenzen ermittelt werden, die mindestens zehnmal so hoch wie die untere Grenzfrequenz des Mikrofonssind, welche sich aus der Z