Von 1/4" zu 1/8" Mikrofonen

Warum so klein?

Der Beitrag Genauigkeit bei hohen Frequenzen ist von entscheidender Bedeutung, und… beschäftigt sich mit den Vorteilen der Verwendung eines 1/4"-Mikrofons im Vergleich zu den häufiger verwendeten 1/2"-Mikrofonen und Messszenarien, in denen diese Vorteile die Nachteile überwiegen oder wo die Nachteile nicht waren sind. Die offensichtliche Frage ist natürlich, warum beim 1/4"-Mikrofon aufhören? Wenn kleinere Mikrofone Vorteile bieten und die Interessengebiete Rauschunterdrückung und Klangqualität in Richtung Hi-Res und höhere Frequenzen tendieren, wie klein können Mikrofone dann werden und dabei noch nützlich sein?

Die Antwort beinhaltet natürlich mehrere Variablen. Generell gilt: Je kleiner der Durchmesser des Mikrofons ist, desto höher wird die obere Frequenzgrenze. Der Übergang von einem 1/4"- auf einen 1/8"-Durchmesser erweitert die obere Grenze für nicht spezialisierte Mikrofone von etwa 100 kHz auf 140 kHz und die Schalldruckpegel von 166 dB auf 175 dB. Aber zusammen mit den Vorteilen entsteht eine leichte Abnahme der Empfindlichkeit und eine Erhöhung des Eigenrauschens. Das derzeit kleinste Kondensator-Messmikrofon der Welt ist das GRAS 46DE, ein 1/8"-Mikrofon. Kleiner als dieses scheint einige Probleme aufzuwerfen. Aus praktischer Sicht sind die tatsächlichen Vorteile der Messung über 140 kHz eher Nischenanwendungen. Ein entscheidendes Problem sind jedoch die konstruktionsbedingten Einschränkungen der Komponenten, die für ein funktionsfähiges Mikrofon benötigt werden. Derzeit sind 1/8" Messmikrofonmembranen die kleinsten produzierten, aber die Komponenten in den Vorverstärkern benötigen mehr Platz als 1/8".

1/8" Mikrofone

Nur GRAS und ein weiterer Mikrofonhersteller produzieren derzeit 1/8" Messmikrofonsets. Diese Mikrofonsets sind in zwei Bauformen erhältlich, entweder mit einem Vorverstärker mit größerem Durchmesser direkt an der 1/8"-Mikrofonkapsel (erinnert an die alten Apollo-Raketen aus den Mondmissionen) oder mit einem entfernten Vorverstärker, der über ein Kabel mit der Mikrofonkapsel verbunden ist.

Vergleich des 1/8" Mikrofonsets mit abgesetztem Vorverstärker und dem raketenförmigen Mikrofonset mit 1/4" Vorverstärker

Beide Sets haben ähnliche Eigenschaften in Bezug auf Dynamikbereich, Eigenrauschen und obere Frequenzgrenzen, aber das getrennte Mikrofon-Vorverstärker-Design bietet die Möglichkeit für einen erheblichen Vorteil. Bleibt die Gesamtabmessung bei 1/8" für das gesamte Set (wie beim GRAS 46DE), nehmen die Mikrofone deutlich weniger Platz in der Messumgebung ein und können in kleineren Strukturen wie Modellen oder schmalen Strukturen wie in Kanten von Flügeln oder Turbinen platziert werden. Sie können auch näher aneinander platziert werden, was eine bessere Auflösung bei der Betrachtung des Schalls in komplexen Umgebungen ermöglicht, z. B. bei Phasendifferenzen und Aliasing.

Wenn Schallwellen synchron sind, mit der gleichen Frequenz, dem gleichen Ursprungspunkt und der zurückgelegten Entfernung, sind sie in Phase. Sobald sich jedoch eine dieser Variablen unterscheidet, tritt eine Phasendifferenz auf. Der Phasenunterschied kann zu Problemen führen, wenn die Mikrofonposition oder die Abtastrate zu niedrig ist – dies kann zu Aliasing und fehlerhaften Informationen führen.

Die blauen Linien sind die versetzten Quellwellen und die violetten Linien sind die fehlerhaften Informationen

Um eine lange Geschichte klein zu machen

Genauso wie 1/4"-Mikrofone nicht für alle Anwendungen ein Allheilmittel sind, haben 1/8"-Mikrofone ihre Grenzen. Sie zeichnen sich jedoch bei Anwendungen wie Impulsschallmessungen (z.B. Schüssen), Flugzeugturbulenzen, Strömungsmessungen und kleinmaßstäblichen Modellmessungen aus. Ihre physikalischen Eigenschaften eröffnen auch Möglichkeiten bei der Schalldatenerfassung in komplexen Umgebungen, beispielsweise beim Umgang mit Phasendifferenz und Aliasing oder bei der Erforschung neuer Wege zur Messung von Hinterkantengeräuschen von Windkraftanlagen und Flugzeugen im Anflug – einzigartig geeignet dank ihrer geringen Größe und großen Bandbreite an Möglichkeiten.