Mikrofon Verständnis-Frage...

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Bert

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Hi @all,

ich schreibe bald Prüfung und muss zum Thema Mikrofone fit sein, allerdings sind mir noch so einige Dinge gänzlich unklar.

1. ein [g=116]Mikrofon[/g] mit Kugelcharakteristik empfängt ja rundum den [g=107]schall[/g], nur fehlt es mir
von der Vorstellungskraft, wie soll da die membran sitzen? So ne membran kann doch
bloß von oben oder unten angesprochen werden damit sie schwingt, und nicht von der seite? Zudem handelt es sich um einen druckempfänger wo die Rückseite der Membran geschlossen ist......

2. warum darf man eine niere nicht von der Seite besprechen wenn sie doch nur
unten keinen [g=107]Schall[/g] aufnehmen kann? Bei ner Acht würde ich das verstehen

3. Es gibt Geschwindigkeits und Elongationswandler, der eine wandelt die
geschwindigkeit der membran in elektrische Signale um und der andere die Auslenkung der Membran.
Nun unterscheidet man wiederum Mikrofone zwischen Druckempfänger und Druckgradientenempfänger. Heißt das der Druckempfänger besitzt nur den Elongationswandler und der Druckgradient nur den Geschwindigkeitswandler?
Müssen nicht beide [g=60]Wandler[/g] in einem [g=116]Mikrofon[/g] vorhanden sein um Tonhöhe und lautstärke messen zu können?

Würde mich riesig über eure Hilfe freuen, vielleicht habt ihr ja auch noch ne gute Internetseite, abgesehn von wiki.....

Danke schonmal....

Grüße
Bert
 
1. ein [g=116]Mikrofon[/g] mit Kugelcharakteristik empfängt ja rundum den [g=107]schall[/g], nur fehlt es mir
von der Vorstellungskraft, wie soll da die membran sitzen? So ne membran kann doch
bloß von oben oder unten angesprochen werden damit sie schwingt, und nicht von der seite? Zudem handelt es sich um einen druckempfänger wo die Rückseite der Membran geschlossen ist......

was ist oben und unten? anyways, wie du ja richtig schreibst ist die rückseite der membran geschlossen. die kapsel wird durch den schalldruck bewegt, wobei z.b. signale aus 180° off axis um die kapsel gebeugt werden. daher gilt auch, dass die kugelcharakteristik nicht für alle frequenzbereiche gilt. je höher die [g=349]frequenz[/g], desto gerichteter wird auch die charakteristik des mikrofons.

bitte verwechsle nicht einen druckempfänger (kleinmembran-kugel) mit einem großmembran-doppelmembranmikrofone, welches die kugel aus zwei nieren zusammenbastelt und somit kein druckempfänger ist, sondern ein doppelter druckgradientenempfänger.

2. warum darf man eine niere nicht von der Seite besprechen wenn sie doch nur
unten keinen [g=107]Schall[/g] aufnehmen kann? Bei ner Acht würde ich das verstehen

hmm, verbieten würd ichs nicht, allerdings erhältst du einen geringeren pegel als bei on-axis besprechung und weiters aufgrund der frequenzabhängigen [g=98]richtcharakteristik[/g] einen höhenabfall.

Es gibt Geschwindigkeits und Elongationswandler, der eine wandelt die
geschwindigkeit der membran in elektrische Signale um und der andere die Auslenkung der Membran.

hatte ich zugegebenermaßen zuvor noch nie gehört, nach 2sekunden google bin ich aber zu folgendem ergebnis gekommen:

elongationswandler = ausgangsspannung entspricht membranauslenkung - trifft z.b. bei kondensatormikrofonen zu.

geschwindigkeitswandler = ausgangsspannung entspricht der membrangeschwindigkeit - trifft bei tauchspulenmikrofonen zu (induktion!).

das wandlerprinzip hat nichts mit der [g=98]richtcharakteristik[/g] bzw. dem empfängerprinzip zu tun. es gibt genauso druckempfänger, die als elongationswandler arbeiten (z.b. schoeps), als auch druckempfänger, die als geschwindigkeitswandler arbeiten (z.b. sennheiser md21).

lg
flox
 
hey floxe, vielen vielen dank, jetzt wird mir so einiges klarer :)

Grüße
Bert
 
[Edit: was ich hier schreibe stimmt nicht, siehe die Korrektur von floxe unten]


Guter Post von floxe, nur eine kleine Korrektur: ein Doppelmembran-Mikro bastelt eine Kugel nicht aus zwei Nieren zusammen, sondern hat eine Kugelkapsel (Druckempfänger) und eine 8'er-Kapsel (Druckgradienten). Wird Kugel gewählt, wird die andere Kapsel abheschaltet, für eine Acht wird die Kugelkapsel abgeschaltet. Die Mischung der beiden ergibt diverse Nieren, bei 1:1 Mischung gibt's die klassiche Niere mit null Empfindlichkeit (theoretisch) nach hinten, da sich die Kugel und die hintere Keule der Acht (phasengedreht) auslöschen.

Das erklärt auch, watum bei Niere das Mikro doppelt so empfindlich ist wie bei Kugel oder Acht. Noch vorne addieren sich bei Niere nämlich die Kugel- und die Achterkapsel, so dass 6dB mehr rauskommen.

Gerhard

Edit: Da fällt mir noch auf, eine Niere ist halb Druck, halb Druckgradientenempfänger. Entweder mit Doppelkapsel wie oben beschrieben oder durch kleine Löcher hinten in einer ansonsten geschlossenen Kugelkapsel. Ein reiner Druckgradientenempfänger macht eine Acht.
 
hey gerhard,

ein Doppelmembran-Mikro bastelt eine Kugel nicht aus zwei Nieren zusammen, sondern hat eine Kugelkapsel (Druckempfänger) und eine 8'er-Kapsel (Druckgradienten). Wird Kugel gewählt, wird die andere Kapsel abheschaltet, für eine Acht wird die Kugelkapsel abgeschaltet. Die Mischung der beiden ergibt diverse Nieren, bei 1:1 Mischung gibt's die klassiche Niere mit null Empfindlichkeit (theoretisch) nach hinten, da sich die Kugel und die hintere Keule der Acht (phasengedreht) auslöschen.

ich hab das irgendwie anders gelesen bzw. anders in erinnerung. welche mikrofone sind denn so aufgebaut bzw. woher hast du die info.

in meinen mikrofonbüchern (leider grad nicht zur hand, da in der arbeit) steht das meiner erinnerung nach anders drinnen.

siehe http://www.synthax.de/media/4270/v6-prof-audio-mag-11-2006.pdf

Die [g=98]Richtcharakteristik[/g] wird bei Großmembran-
Kondensatormikrofonen auf
elektrischem Wege umgeschaltet. Zwei
Kapseln mit Nierencharakteristik sind
Rücken an Rücken auf dem Speiseteil
stehend angebracht; die Nieren zeigen in
entgegengesetzte Richtungen. Diese
Technik findet man auch bei einigen
umschaltbaren Kleinmembran-
Kondensatormikrofonen – meistens
kommt jedoch die Großmembrantechnik
zum Einsatz.

lg
flox
 
Auch sehr schoen hier zu sehen.
 

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Gute Frage, wo ich das her habe. Jetzt hab ich ein bisschen gegoogelt und festgestellt, dass Ihr recht habt. Danke, man lernt nie aus!

Gerhard
 
Bert schrieb:
Hi @all,

ich schreibe bald Prüfung und muss zum Thema Mikrofone fit sein, allerdings sind mir noch so einige Dinge gänzlich unklar.

1. ein [g=116]Mikrofon[/g] mit Kugelcharakteristik empfängt ja rundum den [g=107]schall[/g], nur fehlt es mir
von der Vorstellungskraft, wie soll da die membran sitzen? So ne membran kann doch
bloß von oben oder unten angesprochen werden damit sie schwingt, und nicht von der seite? Zudem handelt es sich um einen druckempfänger wo die Rückseite der Membran geschlossen ist......

Wenn Du etwas fit in Mathe und Vektorrechnung bist:
Der Druck ist ein Skalar, also eine reele Größe, kein Vektor, der Druck kennt keine Richtung, sondern wirkt in alle Richtungen gleich. [g=107]Schall[/g] ist Druckänderung pro Zeit, also auch ein Skalar. Somit ist es egal, aus welcher Richtung man den Schalldruck mißt, bzw. seine Änderung mit der Zeit.
Ein Kugelmikrophon arbeitet im wesentlichen wie ein Barometer: Es besteht aus einer luftdichten Kapsel, die an der Vorderseite mit einer durch den Luftdruck durchbiegbaren Membran abgeschlossen ist. Höherer Außendruck bewirkt Eindrücken der Membran, niedrigerer Außendruck als Innendruck ein Herausbeugen der Membran. Beim Elongationswandler (Kondensatormikro) wird die momentane Position der Membran in elektrisches Signal umgewandelt, beim Schnellewandler (dynamisches Mikro) die Geschwindigkeit, mit der sich die Membran z.B. vom Unterdruck zum Überdruck bewegt.
Soweit die Theorie.
Praktisch haben die Kugelmikros an der Rückseite eine kleine Druckausgleichsöffnung, die bewirkt, dass der mittlere Druck (also der über längere Zeit, länger als die zu übertragenen Perioden des Schalls gemittelte Druck) innen und außen gleich ist. Damit sich die Membran z.B. beim Aufstieg auf einen Berg oder bei Wetteränderung nicht nach außen wölbt, sondern immer noch schön flach liegt, wenn kein [g=107]Schall[/g] auftrifft.

Weiterhin klappt die ganze einfache Theorie nur, wenn die Abmessungen der ganzen Kapsel klein sind gegen die Wellenlänge des Schalls. Wenn nicht, treten Beugungseffekte auf, die bewirken, dass das Kugelmikrophon bei hohen Frequenzen eine Richtungsabhängigkeit der Empfindlichkeit zeigt, also richtungsabhängige Verfärbungen des Klangs. Anschaulich erklärt: Passen bei seitlicher Einsprache auf das Kugelmikrophon je ein Wellenberg und ein Wellental auf den Membrandurchmesser, so löschen sich Wellenberg und -Tal annähernd aus; die Membran lenkt sich ungefähr gar nicht aus. Ist die Wellenlänge hingegen sehr groß gegen den Membrandurchmesser, so laufen nacheinander selbst bei seitlicher Einsprache je ein Wellenberg und danach ein Wellental an und auf der Membran entlang, und lenken sie im [g=253]Takt[/g] des Schalldruck nach innen bzw. nach außen aus; die Membran detektiert also den [g=107]Schall[/g] aus seitlicher Einsprache genauso gut wie den von vorne eintreffenden [g=107]Schall[/g].

Aus diesem Grund richtet man Kugelmikrophone selbst bei AB-Stereoaufnahmen in die gleiche Richtung aus, damit es möglichst keine richtungsabhängigen Klangverfärbungen zwischen den Kanälen bei höheren Frequenzen gibt.

Ich hoffe, das hat Dir etwas weiter geholfen.

Beste Grüße
 
Noch was zu Achtern und Nieren:
Achter sind im Prinzip Membranen, die frei hängen, also ohne Rückseitenabdichtung. Schallwellen können die Membran also ungstört von vorne wie von hinten erreichen. Bei Einsprache von vorne läuft ein Wellenberg auf die Membran und lenkt sie nach hinten aus. Bei Einsprache von hinten läuft z.B. zuerst ein Wellenberg von hinten auf die Membran und lenkt sie nach vorne aus. Druckanstieg von vorne bewirkt also ein Anstieg der Spannung, von hinten hingegen ein Abfall der Spannung. Deshalb die + und - Zeichen in der Richtcharkteristik. Schallwellen von der Seite bewirken, dass gleichzeitig ein Wellenberg oder ein Wellental die Membran sowohl von hinten als auch von vorne trifft, deshalb lenkt sich die Membran idealerweise gar nicht aus, deshalb nimmt die Acht von der Seite nichts auf.

Nieren sind ein Mittelding zwischen Acht und Kugel: Nieren haben eine Rückseitenabdichtung, die aber auf der Rückseite durch Schalleintrittsöffnungen geöffnet ist, nicht aber an der Seite.
[g=107]Schall[/g], der von der Rückseite auf die Niere auftrifft, erreicht die Membranrückseite einerseits durch die Schalleintrittsöffnungen der Rückseitenabdichtung und lenkt die Membran bei einem Wellenberg nach vorne aus. Gleichzeitig erreicht der [g=107]Schall[/g] aber über den Weg außen an der Kapsel vorbei gleichzeitig die Vorderseite der Membran, und der Wellenberg lenkt die Membran nach innen aus: Die beiden Effekte kompensieren sich gerade, das Mikrophon nimmt nichts von hinten auf.
[g=107]Schall[/g], der von vorne auf das Mikro trifft, erreicht die Vorderseite der Membran "sofort", ein Teil des Schalls läuft um die Kapsel herum und erreicht die Rückseite der Membran über die Rückseiten-[g=107]Schall[/g]öffnungen der Kapsel, aber erst verspätet, sodass, wenn z.B. der Wellenberg die Rückseite der Membran über die rückwärtigen [g=107]Schall[/g]öffnungen erreicht und die Membran nach vorne auslenkt, mittlerweile schon ein Wellental von vorne direkt auf die Membran eingetroffen ist und die Membran nach vorne auslenkt: diese Effekte verstärken sich, die Niere nimmt den [g=107]Schall[/g] von vorne auf.
Die Niere funktioniert im Prinzip also dadurch, das Auftreffen des von vorne eintreffenden Schalls auf die Rückseite der Membran um eine halbe Wellenlänge zu verzögern, hingegen aber das Auftreffen des von hinten eintreffenden Schalls auf Rück-und Vorderseite der Membran um jeweils die gleiche Zeitspanne zu verzögern, sodass sie gleichzeitig Vorder- und Rückseite der Membran erreichen, wodurch die Membran nícht bewegt oder ausgelenkt wird.
Die Verzögerungszeit über den rückwärtigen Kanal ([g=107]Schall[/g]öffnungen an der Kapselrückseite) ist über die Schallgeschwindigkeit und die Länge des Kanals festgelegt. Daraus folgt, dass tiefe Frequenzen weniger stark gerichtet aufgenommen werden wie hohe Frequenzen, oder, je nach Konstruktion, eine richtungsabhängige Klangverfärbung aufgrund der frequenzabhängigen Richtungsempfindlichkeit des Nierenmikrophons. Diese Effekte kann man an den Polardiagrammen der Mikrophone, die die guten Hersteller ihren Mikrophonen beilegen, ablesen.
Eine Niere von der Seite besprochen, macht also nicht bloß eine geringere Lautstärke, sondern auch eine Klangverfärbung, im allgemeinen durch Dämpfung der höheren Frequenzen, klingt also dumpfer.

Ich hoffe, das war wenigstens etwas hilfreich.
 

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