Kalibrierung

Pegel-Kalibrierungen und atmosphärische Einflüsse

Um absolute Pegelmessungen durchzuführen, müssen Mess-Systeme kalibriert werden. Aber wie lange "hält" eine solche Kalibrierung? Wie stark wird sie durch atmosphärische Einflüsse (Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck) beeinflusst? Wie oft sollte nachkalibriert werden? Ein Feldversuch soll für Klarheit sorgen. Wer es gerne kurz und bündig hat, kann auch direkt zum Fazit springen und sich die Zusammenfassung der Ergebnisse ansehen.

Kalibrierung von Mess-Systemen

Als Kalibrierung im hier vorliegenden Sinne bezeichnet man die Justage eine Mess-Systems durch den Anwender. Bei einer Pegelmessung soll damit sichergestellt werden, dass das Mess-System auch die tatsächlichen physikalischen Schalldruckpegel (in dB SPL) anzeigt und nicht irgendwelche Fantasiezahlen. Einerseits geht es zunächst einmal darum dem Mess-Systeme ursächlich beizubringen, welche Auslenkung der Mikrofonmembrane (bzw. welcher proportional dazu verlaufenden Ausgangsspannung) welchem Schalldruck entspricht. Dann geht es aber auch um eine regelmässige Kontrolle und Nachjustage, welche vorwiegend aufgrund veränderter atmosphärischer Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck) nötig wird.

Die Abstimmung wird im Feld mit einem Mikrofonkalibrator durchgeführt, einem etwa handgrossen, batteriegespiesenen Gerät mit einem eingebauten Piezolautsprecher, welcher einen 1-kHz-Referenzton mit einem definierten Pegel von 94 und/oder 114 dB SPL (entsprechend einem Schalldruck von 1 bzw. 10 Pascal) in eine Druckkammer abgibt. Mittels verschiedener Adapter-Stücke, kann die Öffnung in diese Druckkammer verändert werden, so dass sie das Mikrofon aufnehmen kann.

Mithilfe der Referenzquelle wird dem Mess-System dann "beigebracht", dass der gerade anliegende Druck einem Pegel von eben diesen 94 bzw. 114 dB SPL entspricht. Da sich Schalldruck, Auslenkung der Membrane und Ausgangsspannung des Mikrofons proportional verhalten, kann das Mess-System nun auch beliebige andere Pegel und - im Rahmen seiner Frequenzlinearität - auch beliebige andere Frequenzen korrekt anzeigen.


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Toleranzen

Praktisch alle Vorschriften im Zusammenhang mit Messungen fordern, dass ein Mess-System vor jeder Messung neu zu kalibrieren ist. Weiter muss auch nach jeder Messung die Kalibrierung wiederholt werden, um festzuhalten, ob es während der Messdauer eine Verschiebung des Kalibrier-Punktes und somit eine fehlerhafte Anzeige gegeben hat. Technische Defekte, Anwenderfehler und unbeabsichtigte Verstellungen von Pegelstellgliedern innerhalb des Mess-Systems (z.B. Veränderung der Mikrofonvorverstärkung) einmal ausgeschlossen, können Abweichungen eigentlich nur noch von der Änderung atmosphärischer Einflüsse herrühren. (Ein Leser hat mich darauf aufmerksam gemacht, dass interessanterweise in der Schweizer Schall- und Laserverordnung (SLV) keine Kalibrierung vorgeschrieben ist. Das ist zwar richtig, allerdings entbindet dies nicht von einer korrekten Messung: Zeigt ein Gerät falsche Messwerte an, dann haftet der Veranstalter trotzdem. Dies impliziert entweder die Einhaltung genügend grosser Sicherheitsabstände oder eben eine Überprüfung der korrekten Werte mittels Kalibrator, auch wenn dies nicht explizit so vermerkt ist.)

Die Fragestellung, wie gross die atmosphärischen Einflüsse ausfallen können, ist auch insofern interessant, als dass man mit einigen einfachen Tricks (welche ich auch in meinem Messtechnik-Seminar lehre) auch ohne Kalibrator dafür sorgen kann, dass ein Mess-System mindestens von seiner elektrischen Kette und der Empfindlichkeit des verwendeten Mikrofons her auf korrekte Werte hin überprüft werden kann; allerdings ohne dass atmosphärische Einflüsse berücksichtigt werden. Für einige Anwender ist dies eine willkommene Lösung, da selbst ein nicht-klassierter Kalibrator in der Regel mit mindestens 200 Euro zu Buche schlägt, was sich manch einer sparen möchte. Nicht-klassierte Kalibratoren empfehle ich übrigens generell nicht, da ein Klasse 2 Gerät bereits ab ca. 300 erhältlich ist. Für Klasse 1 bewegt man sich schon recht stramm auf 1'000 Euro zu und nach oben gibt es ohnehin kaum eine Preisgrenze.

Einen Hinweis darauf wie gross die atmosphärischen Einflüsse ausfallen können, liefert zunächst die IEC-Norm 61672 ("Elektroakustik - Schallpegelmesser - Teil 1: Anforderungen"). Die maximal zulässigen atmosphärischen Abweichungen (95% Überdeckungsintervall) sind in der folgenden Grafik dargestellt:

Toleranzen Messmikrofone

Die genannten Toleranzen sind doch recht beträchtlich, zumal wenn sich die Effekte der verschiedenen Einflussparameter kumulieren würden. Kurz zur Erinnerung: eine Differenz von 3 dB entspricht einer Halbierung/Verdoppelung der akustischen Energie und damit auch einer ebensolchen Belastungsänderung des Gehörs!

Fragestellung und Aufbau Feldversuch

Um herauszufinden, wie gross die Abweichungen in der Praxis tatsächlich sein könnten(!), habe ich einen Feldversuch durchgeführt, dessen Ergebnisse ich im Folgenden präsentiere. Ich möchte ausdrücklich betonen, dass es sich um keine wissenschaftliche Untersuchung handelt. Eine solche ist mir alleine deshalb schon nicht möglich, weil ich nicht in der Lage bin, jeweils nur einen einzigen Parameter in der Versuchsanordnung zu verändern. In der Praxis ändern sich oftmals mehrere Einflüsse gleichzeitig. Es ist dann zwar dann feststellbar, wie gross eine allfällige Pegeländerung ausfällt, nicht jedoch ohne weiteres auf welcher Ursache diese Abweichung letztlich beruht.

Das erklärte Ziel dieses Feldversuches ist es anhand von Einzelbeispielen mindesten eine grobe Abschätzung vorzunehmen, welche Effekte sich in der Praxis in welche Richtung und in welcher Grössenordnung ergeben können.

Als Testobjekte habe ich drei unterschiedliche Mikrofone aus meinem Fundus ausgewählt. Bei allen handelt es sich um dedizierte Messmikrofone mit omnidirektionaler Richt-Charakteristik (reiner Druckempfänger).

Die Mikrofone sind von verschiedenen Herstellern und in unterschiedlichen Preisklassen eingeordnet, die ich an dieser Stelle mal bewusst noch nicht nenne. Vorerst habe ich die Mikrofone mit den Buchstaben A, B und C gekennzeichnet.

Bewusst habe ich kein Billig-Mikrofon in der Preisklasse unter 100 Euro in den Versuch einbezogen, auch wenn diese vermutlich von nicht wenigen Anwendern eingesetzt werden. Zum einen befindet sich ein solches Mikrofon nicht in meinem Bestand und ausserdem rate ich generell von der Verwendung von Billig-Produkten ab, unter anderem da sie in aller Regel nicht einmal minimalste Anforderungen an die Linearität erfüllen.

Die Mikrofone wurden ganz zu Beginn des Versuches mit einem Klasse 2 Kalibrator Center 326 kalibriert und dann nach jedem erfolgten Testschritt nachgemessen, um die entstandenen Differenzen festzuhalten. Nicht ganz ausser Acht gelassen werden darf, dass auch der Kalibrator auf geänderte atmosphärische Bedingungen eine Reaktion zeigt. Diese sollte allerdings erheblich kleiner ausfallen, als die Abweichungen der Mikrofonkapseln. Dies ist ja auch der Grund, dass man Mikrofone im Feld kalibriert, um eben genau die hohe Genauigkeit des Kalibrators auf das Mess-System zu übertragen.

Die Tests erfolgten über insgesamt sechs Wochen hinweg, womit auch eine allgemeine Aussage über die "Langzeitstabilität" der Kalibrierung möglich ist.

Test 1: Temperaturdrift Kälte

Um die durch Temperatur entstehende Abweichung zu untersuchen, kalibrierte ich alle Mikrofone bei Zimmertemperatur (Messung 1) unter den folgenden Konditionen:

  • Niveau über Meer: 1360 m
  • Temperatur: 17 Grad Celsius
  • relative Luftfeuchte 59%

Dann verfrachtet ich das gesamte Equipment inklusive Kalibrator in den Kühlschrank und machte mehrere Messungen über die Zeit, wobei ich hier nur die letzte darstelle, die nach 140 Minuten Kühlung erfolgte (Messung 2). Die Klima-Messgeräte zeigten hierbei eine Temperatur von 5 Grad Celsius und eine relative Luftfeuchte von 65% an.

Anschliessend nahm ich den Kalibrator inklusive den Adapterringen aus dem Kühlschrank und liess ihn für 45 Minuten bei Raumtemperatur akklimatisieren, während die Mikrofone in dieser Zeit noch im Kühlschrank verblieben.

Die Raum-Konditionen hatten sich inzwischen auf 20 Grad Celsius und 46% relative Luftfeuchte verändert. Dann nahm ich die Messmikrofone einzeln aus dem Kühlschrank und unterzog sie nach einer Minute einer Nachmessung (Messung 3) und wiederholte die Messung nach 5, 30, 60, 90 und 120 Minuten (Messungen 4-8).

Die Ergebnisse der 8 Messungen sind in der folgenden Grafik dargestellt und werden anschliessend diskutiert.

Kalirbierung Test Kälte

Diskussion der Ergebnisse (s. Grafik):

  • Auf die 140 Minuten Kühlung reagiert A mit einem Pegelanstieg, B und C hingegen mit einem Abfall. Bei C war die Differenz mit lediglich -0.1 dBr am kleinsten.
  • Nach einer Minute zurück bei Zimmertemperatur reagieren B und C mit einem Pegelanstieg, besonders bei C fällt dieser recht stark aus.
  • C zeigt in den folgenden Minuten ein recht uneinheitliches Bild, manchmal erfolgt ein Anstieg, dann wieder ein Absinken des Pegels. Hierzu muss allerdings erwähnt werden, dass die Elektronik von C wohl nicht sehr erfreut über die Kühlung war: Wurde das Mikrofon an das Mess-System angeschlossen und mit Phantomspeisung versorgt, so veränderte sich der Pegel nämlich zunächst im Sekundentakt in 0,1 dB-Schritten, dann erfolgten die Änderungen zunehmend langsamer. Dies erschwerte die Aussage etwas, weil teilweise mehr als eine Minute gewartet werden musste, bis der Pegel wenigstens über die folgenden 10 bis 20 Sekunden stabil blieb. Gerade bei Messung 3, die ja nach einer Minute aus dem Kühlschrank erfolgen sollte (und eben nicht erst nach 2 oder 3 Minuten), war somit eigentlich gar keine vergleichbare Aussage mehr realisierbar. Dieses aussergewöhnliche Verhalten von Mikrofon C zeigte sich auch bei nachfolgenden Tests öfters mehr oder weniger stark ausgeprägt, während es bei Kandidaten A und B nicht auftrat: Bei diesen waren die angezeigten Pegel von der ersten Sekunde an völlig stabil.
  • Interessantes zeigte sich in der weiteren zeitlichen Folge. Ausgehend vom Pegel am Ende der Kühlphase, näherten sich alle 3 Mikrofone (nicht ganz unerwartet) wieder an die ursprüngliche Kalibrierung an. Dann jedoch schossen sie alle über diesen Punkt hinaus und bleiben dauerhaft über bzw. unter der ursprünglichen Kalibrierung stehen.
  • Auch nach 90 Minuten wurde bei allen 3 Mikrofonen noch eine Pegeländerung verzeichnet (Differenzen Messungen 6 und 7). Dann bleib sie jedoch bei allen Kandidaten konstant (selbe Werte bei 90 und bei 120 Minuten). An dieser Stelle wurde der Test abgebrochen; es kann also nicht ausgeschlossen werden, ob sich nach weiterer Wartezeit noch weitere Änderungen ergeben hätten. (Berno Nigsch, Product Manager bei NTI Audio hat mich darauf aufmerksam gemacht, dass IEC 61672 ausdrücklich auf die Akklimatisierung hinweist und vorschreibt, dass die Hersteller die dafür nötigen Zeitintervalle angeben müssen. Ein Blick in die deutschsprachige Anleitung des Analysators XL2 zeigt auf Seite 263, dass diese Werte in Form von Empfehlungen auch tatsächlich vorbildlich angegeben werden. Andernorts sind mir solche Angaben noch nicht begegnet - aber ich lese natürlich auch nicht alle Anleitungen von hinten bis vorne durch ;-) ).
  • Die maximalen Abweichungen über alle drei Mikrofone hinweg liegen bei +0,5 dBr (A im Kühlschrank) und -1,1 dBr (B im Kühlschrank), also in einem Bereich von 1,6 dBr.
  • Ausgehend von der Ursprungskalibrierung zeigt A den geringsten Drift (-0.2 bis +0.5 dB). C lag in der selben Grössenordnung bzw. umfasst die selbe Spanne von insgesamt 0,7 dBr (-0.3 bis +0.4 dB). Bei B beträgt die Gesamtspanne beinahe das doppelte, nämlich 1,3 dBr (-1.1 bis +0.2 dB)

Test 2: Temperaturdrift Wärme

Als nächstes wollte ich den Einfluss von Hitze überprüfen und habe dazu den Backofen vorgeheizt. Allerdings musste ich dann feststellen, dass ich die Hitze zu wenig gut regulieren konnte und die minimal einstellbare Temperatur bereits über dem Betriebsbereich der Mikrofone und meines Temperaturmessgerätes lag. Wenig umweltbewusst liess ich deshalb bei minimaler Hitze die Backofentür kurzerhand etwas offen. Auch dies brachte nicht das gewünschte Ergebnis, der Innenraum des Backofens war immer noch viel zu heiss - und die Wohnung inzwischen auch.

Also wartete ich auf einen sich ankündigenden schönen Herbsttag, der meinen Balkon am Vormittag zunehmend aufheizte. Dankbarerweise änderte sich die Raumtemperatur innert vier Stunden von 11 auf beachtliche 44 Grad Celsius (der Klasse 2 Bereich reicht eigentlich nur bis 40 Grad). Die relative Luftfeuchte sank in der selben Zeit von 41% auf 18%. Letzteres sollte beachtet werden, da die folgenden Ergebnisse sowohl an der Temeraturänderung als auch an der Änderung der relativen Luftfeuchte liegen könnte.

Um einen gemeinsamen Ausgangspunkt herzustellen, wurde die Kalibrierung vor diesem Subtest zurückgesetzt, d.h. alle Mikrofone sind in der ersten Messung auf 94 dB SPL kalibriert.

Kalibrierung Test Wärme

Diskussion der Ergebnisse (s. Grafik):

  • Kandidat A reagierte tendenziell mit einer leichten Absenkung des Pegels, Mikrofon B hingegen mit einem Pegelanstieg.
  • Mikrofon C zeigte zunächst ebenfalls einen starken Pegalabfall, der bei der letzten Messung dann aber nahezu wieder kompensiert wurde.
  • Die Differenz zwischen Messung 1 und 2, also ein Temperaturanstieg um 6,5 Grad führte bei allen 3 Mikrofonen zum stärksten Pegelsprung innerhalb dieses Subtests. Da die relative Luftfeuchte nahezu dieselbe blieb (nur 1 Prozentpunkt Differenz), kann gesagt werden, dass der Effekt mit ziemlicher Sicherheit auf den Temperaturanstieg zurückzuführen ist, obschon sich natürlich auch die absolute Luftfeuchte verändert hat und womöglich auch der absolute Luftdruck, welcher nicht gemessen wurde.
  • Der maximale Pegeldrift beläuft sich bei A auf 0,8 dBr, bei B auf 1 dBr und bei C auf 1,2 dBr.

Test 3: Drift relative Luftfeuchte

Wiederum mit einfachsten Hausmitteln erfolgte im nächsten Subtest eine Überprüfung des Einflusses der relativen Luftfeuchte. Hierzu baute ich das Equipment in meiner Küche auf und brachte nach einer ausreichenden Akklimatisierungsphase Wasser in einem Steamer zum Verdampfen. Zu beachten ist, dass mit dem Anstieg der Luftfeuchte auch ein kontinuierlicher Anstieg der Temperatur um insgesamt rund 3 Grad Celsius zu verzeichnen war.

Um einen gemeinsamen Ausgangspunkt herzustellen, wurde die Kalibrierung vor diesem Subtest wiederum zurückgesetzt, d.h. alle Mikrofone sind in der ersten Messung auf 94 dB SPL kalibriert. Dann wurde die Luftfeuchte von zunächst 42% auf 52% und 61% erhöht. Eine weitere Steigerung war mit den vorhandenen Mitteln nicht ohne weiteres möglich, weshalb der Steamer ausgeschaltet wurde. Mit dem Absinken, der Luftfeuchte wurden dann noch einmal 2 Messungen vorgenommen (52% und 46%), um zu beobachten, ob sich die Werte wieder in die Gegenrichtung verschieben.

Kalibrierung Test Luftfeuchte

Diskussion der Ergebnisse (s. Grafik):

  • Bei Kandidaten B und C waren nur geringe Pegelverschiebungen (0,2 dBr) nachweisbar, die bei Kandidat A doppelt so gross ausfielen (0,4 dBr).
  • Besonders bei Mikrofon A sind die Sprünge auffällig, die sich beim Wechsel von 42% auf 52% bzw. in umgekehrter Richtung von 52% auf 46% ergaben (Messungen 2 und 5). Auch bei Kandidat C ist dieses Verhalten festzustellen, allerdings weniger stark ausgeprägt. Bei der Änderung von 52% auf 61% (Messung 3) und zurück auf 52% (Messung 4) fiel die Änderung kleiner aus oder berug gar Null.
  • Mikrofon B verhielt sich am unauffälligsten, die Änderung von Stufe zu Stufe betruig maximal 0,1 dBr.

Test 4: Drift atmosphärischer Luftdruck

Um den Einfluss des absoluten Luftdrucks zu testen, begab ich mich auf eine Bahnfahrt, die mich von 1360 m.ü.M. auf 684 m.ü.M. führte. Da der Zug klimatisiert war, boten sich ideal gleichbleibende Bedingungen mit einer maximalen Temperaturdifferenz von 1 Grad Celsius (25-26 Grad C) und einer relativen Luftfeuchte zwischen 41% und 43%. Der atmosphärische Luftdruck nahm während der Reise um insgesamt 66 hPa zu.

Als Referenzpunkt diente eine Messung, die unmittelbar vor Besteigen des Zuges auf 1360 m.ü.M. vorgenommen wurde. Die Konditionen waren hier 26 Grad Celsius (also identisch mit der Temperatur im Zug), die Luftfeuchte lag mit 49% allerdings um 8 Prozentpunkte höher.

Die Grafik zeigt die Abweichung der Kalibrierung jeweils bezogen auf den erwähnten Referenzpunkt.

Kalibrierung Test Luftdruck

Diskussion der Ergebnisse (s. Grafik):

  • Weder die Änderung der Luftfeuchte (-8%) zu Beginn noch der Anstieg des Luftdrucks änderte die Kalibrierung von Mikrofon A. Der Pegel blieb völlig stabil. Dies ist insofern bemerkenswert, als sich A beim obigen Luftfeuchte-Test von allen 3 Kandidaten am schlechtesten präsentiert. Diesmal schien die Änderung jedoch keinerlei Auswirkung zu zeigen.
  • Testkandidat B zeigt sich deutlich empfindlicher: Der Abfall der Luftfeuchte (und der geringfügige Höhenunterschied von 109 Metern) führte sogleich zu einem Pegelanstieg von 0,6 dB der dann bis auf 0,3 dB im letzten Testschritt zurückging.
  • Indifferent verhielt sich Mikrofon C: die Anfangsänderung der Luftfeuchte führte zu einem niedrigeren Pegel, bis am Ende des Experiments war dann eine Pegelerhöhung festzustellen.
  • Die maximalen Abweichungen über alle drei Mikrofone liegen bei -0,2/+0,6 dBr, die Spanne beträgt also 0,8 dBr.

Zusammenfassung alle Messungen

Die folgende Grafik zeigt gruppiert für die einzelnen Mikrofone, wie gross die Abweichung ausfiel, und zwar immer im Vergleich zur unmittelbar vorhergehenden Kalibrierung. Im Gegensatz zu den vorgenannten Daten wurde die Kalibrierung am Anfang der Subtests für diese Auswertung also nicht zurückgesetzt. Entsprechend enthält die Grafik auch die Abweichungen von der jeweils letzten Überprüfung eines Subetsts zur Anfangsmessung des nächsten Tests. Ausserdem sind in den Daten zusätzlich einige wenige hier undokumentierte Zwischenmessungen enthalten, welche in den obigen Test-Auswertungen nicht aufgeführt sind.

Diese Darstellung zeigt insbesondere bei denjenigen aufeinanderfolgenden Messungen, bei denen ein Einflussparameter graduell verändert wurde, wie stabil die Kalibrierung in sich ist. Eindeutig zeigt sich hier, dass Kandidat A am stabilsten auf Änderungen reagiert und maximal um 1,0 dBr von der jeweils vorhergehenden Kalibrierung abweicht. Bei Mikrofonen B und C sind die Abweichungen mit maximal 1,7 dBr deutlich grösser.

Kalibrierung Alle Messungen

Die selben Daten finden sich in der folgenden Darstellung noch einmal, diesmal wurden die Abweichungen aber immer auf die Erstkalibrierung bezogen. Diese Darstellung ist besonders aufschlussreich, weil sie die folgende wichtige Fragestellung aus der Praxis beantwortet: "Wie gross ist die Pegelabweichung nach einer einmalig erfolgten Kalibrierung unter verschiedenen geänderten Konditionen?"

Kalibrierung Alle Messungen

  • Bei A liegt der Drift bei maximal -0.6/+0.8 dBr, umfasst also eine Spanne von 1.4 dBr.
  • Bei B liegt der Drift bei maximal -1.3/+1.4 dBr, total also bei 2.7 dBr.
  • Bei C liegt der Drift bei maximal -0.5/+1.7 dBr, total also bei 2.3 dBr.

Erkenntnisse und Fazit

Zunächst zur versprochenen Auflösung der Preisklassen: Mikrofon A ist das teuerste und in der Preisregion von ca. 800 Euro zu finden. Es handelt sich um ein Klasse 1 Mikrofon, während die anderen beiden in Klasse 2 angesiedelt sind. Mikrofon B kostet rund 400 Euro und Mikrofon C ist das kostengünstigste mit ca. 150 Euro.

Die Tests umfassten insgesamt die folgenden Grenzbereiche:

  • Temperatur: 5 bis 44 Grad Celsius; Spannweite 39 Grad Celsius
  • relative Luftfeuchte: 18% bis 61%; Spannweite 43 Prozentpunkte
  • atmosphärischer Luftdruck: relative Änderung 66 hPa (der Luftdruck wurde nur während des entsprechenden Subtestst und lediglich relativ ermittelt)

Aufgrund des oben ausführlich dargestellten Feldversuches, gelange ich zu folgenden Erkenntnissen:

  • Die maximalen Abweichungen von einer einmal erfolgten Kalibrierung lagen bei den vorliegenden Tests bei bis zu 2,7 dBr. Dies ist bereits recht viel, wenn man bedenkt, dass dies annähernd einer Verdoppelung/Halbierung der Energie entspricht. Für einfachere Anwendungen und eine grobe Abschätzung, mag dieser Toleranzbereich allerdings durchaus ausreichend sein. Mit anderen Worten reicht es dann also, das Mess-System einmal zu kalibrieren und gelegentlich zu kontrollieren.
  • Für ernsthafte Pegelmessungen ist eine Kalibrierung vor und nach jeder Messung, wie sie ja auch von den meisten Vorgaben und Normen verlangt wird, unumgänglich.
  • Es ist kein allgemeiner qualitativer Trend ersichtlich wie z.B. "bei Kälte nimmt der Pegel zu". Dies unterscheidet sich (für mich überraschend) von Mikrofon zu Mikrofon; so verhielt sich Kandidat B oft gegenläufig. Auch bei der Betrachtung der einzelnen Kandidaten, ist keine durchgängig schlüssige Systematik erkennbar. Letzteres liegt nicht zuletzt sicher auch daran, dass die einzelnen Parameter nicht isoliert betrachtet werden konnten. Diesem Umstand begegnet man aber auch in der Praxis: selten bis nie ändert sich nur eine atmosphärische Einflussgrösse alleine.
  • Ein Einfluss der Preisklasse scheint sich insofern abzuzeichnen, als dass das teuerste Mikrofon A insgesamt mit deutlichem Abstand die geringsten Drifts aufwies und sich auch in den Einzeldisziplinen (ausgenommen Luftfeuchte) signifikant besser schlug, als die Konkurrenten.
  • Wenn es auf sehr hohe Genauigkeit ankommt, sollte man ein ganz besonderes Augenmerk auf sich schnell wechselnde atmosphärische Bedingungen richten. Insbesondere der durchgeführte Kältest deutet darauf hin, dass auch noch nach mehreren Stunden ein Pegeldrift stattfinden kann, der eine mehrmalige Nachkalibrierung oder eine entsprechend lange Akklimatisierungsphase erfordert. Namentlich sind solche Situationen in der Praxis u.a. in folgenden Fällen zu erwarten:
    • Änderungen Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck während des Tages (v.a. Tag vs. Nacht)
    • Rasche Wetterumschwünge
    • Verbringung des Equipments aus dem Kalten ins Warme oder umgekehrt
    • Einfluss von Aufheizung von Hallen bzw. Einfluss des Publikums.
  • Die Ergebnisse decken sich übrigens auch mit meinen eigenen langjährigen Erfahrungen: Auch wenn ich vor/nach jeder Messung kalibriere, achte ich grundsätzlich darauf, wie gross der Drift seit der letzten Abstimmung ist; alleine schon um Bedienfehler oder technische Defekte ausschliessen zu können. In aller Regel liegen die festgestellten Differenzen bei von mir regelmässig verwendetem Equipment unter 0,5 dBr.

Wie bereits eingangs erläutert, stammen die oben dargestellten Ergebnisse aus einem einfachen Feldversuch, der keinen Anspruch auf Wissenschaftlichkeit erhebt. In allen Mess-Sequenzen änderte sich stets mehr als ein atmosphärischer Paramater, was eine genauere Ursachen-Wirkung-Zuordnung verunmöglicht. Dies war aber auch nicht die Aufgabenstellung. Besonders die für die Praxis wichtige Frage, wie stark ein einmal kalibriertes System wegdriftet, konnte für die drei untersuchten Mikrofone beantwortet werden. Anhand der Einzeltests lassen sich ausserdem qualitative Aussagen zu den zu erwartenden Pegeländerungen treffen.

Stabilität von Kalibratoren (Nachtrag 29.9.17)

Berno Nigsch, Product Manager bei NTI Audio hat mich nach dem Lesen dieses Artikels darauf aufmerksam gemacht, dass bei Ihnen im Hause (unter natürlich sehr viel professionelleren Bedingungen, als ich sie bieten kann) in den vergangenen Monaten Klasse 2 Kalibratoren getestet wurden. Bei einigen stellte sich heraus, dass sie die Klasse 2 Anforderungen nicht erfüllen. Unter anderem wurde auch der von mir eingesetzte Kalibrator im spezifizierten Bereich bemängelt. Immerhin hat ein kurzer Test meines eigenen Modells auf die Schnelle keine grösseren Abweichungen ergeben, was sich - wie beschrieben - ja auch mit meiner Praxiserfahrung und gelegentlichen Abgleichen mit Klasse 1 Geräten deckt. Allenfalls werde ich den Test zu einem späteren Zeitpunkt aber womöglich noch ergänzen und eventuell auch meinen Kalibrator oder Kalibratoren ganz allgemein noch genauer unter die Lupe nehmen.

So oder so behalten die wesentlichen Kernaussagen des obigen Artikels meiner Meinung nach Ihre Gültigkeit. Ich halte vorerst auch an der pauschalen Aussage fest, dass bei nicht kalibrierten Systemen und Klasse 2 Geräten mit einer Abweichung von bis zu ca. 3 dB gerechnet werden sollte und dass sich Klasse 1 Equipment in dieser Hinsicht besser schlägt. Nicht zuletzt sind die aufgezeigten Abweichungen ja auch im Toleranz-Rahmen der IEC-Vorgaben für Klasse 1 bzw. 2

Ebenso ist klar, dass eine Kalibrierung vor und nach jeder Messung zu empfehlen ist. Wie präzise der eingesetzte Kalibrator arbeitet, dürften neben den gestellten Anforderungen an den Einzelfall primär auch von wirtschaftlichen Interessen abhängen. Gerade im Bereich von Live-Beschallungen stelle ich immer wieder fest, dass Techniker keine oder mindestens keine hohen Summen in Kalibratoren investieren wollen oder können. Es stellt sich dann die Frage, ob man ein preisgünstigeres Modell mit (geringen?) Abweichungen einsetzt oder dann auch gleich ganz auf die Kalibrierung verzichten kann.

Wenn die oben erwähnten Aussagen von Berno Nigsch von NTI Audio stimmen (und ich habe keinen Grund, diese anzuzweifeln), dann wäre es aus Anwendersicht unbedingt wünschenswert, wenn eine unabhängige Instanz einen belastbaren Test von solchen Kalibratoren durchführt bzw. wenn vorhandene Daten der Öffentlichkeit zugänglich gemacht würden. Für sachdienliche Hinweise, bin ich dankbar. Ich werde sie gegebenenfalls und mit ausdrücklicher Zustimmung gerne hier veröffentlichen.


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