Schalldruckpegel-Messung
Zur Ergebnisüberprüfung und ggf. als Grundlage iterativer
Verbesserungen muss das System elektrisch und insbesondere akustisch
vermessen werden.
Messequipment:
- Kondensatormikrophon "Behringer ECM 8000" (€ 45,-)
- USB-Soundkarte "Terratec DMX 6Fire USB" mit 48 V Phantomspeisung
(€ 198,-)
- Laptop mit dem Programm "ARTA" (http://marjan.fesb.hr/~mateljan/arta/index.htm,
freie Testversion ist ausreichend)
- Cinch-Kabel, 3-Poliges XLR-Mikrophonkabel
- Sound-Datei und CD mit "weissem Rauschen"
Alle weiterführenden Auswertungen und Berechnungen werden in
einer beliebigen Tabellenkalkulation durchgeführt.
Die
Übertragungsfunktionen des Mikrophons und der Soundkarte
repräsentieren den Fehler der Messkette. Für das Mikrophon liegen keine
individuellen Korrekturdaten vor. Die Daten werden daher aus
verschiedenen, im Internet verfügbaren Korrekturdaten für andere
Exemplare dieses Mikrophontyps gemittelt. Die Übertragungsfunktion der
Soundkarte entspricht der Summe aus den Übertragungsfunktionen eines
Eingangs und eines Ausganges. Sie wird ermittelt, indem ein Ausgang der
Karte auf einen Eingang zurückgeführt und die Antwort der Karte über
den Frequenzbereich aufgezeichnet wird. Dabei muss angenommen werden,
dass ein Line-In der Soundkarte eine ähnliche Übertragungsfunktion wie
der Mikrophoneingang besitzt.
Die folgenden Bilder geben einen Eindruck vom Messaufbau und
zeigen die Mikrophonposition für die Messungen an der Position des
Fahrerkopfes. Zur Direktschallmessung wird das Mikrophon senkrecht in
einem Abstand von ca. 200 mm über dem Lautsprecher aufgehängt.
Die
erste Messreihe soll das Übertragungsverhalten des Subwoofers im
Freifeld, möglichst ohne Beeinflussung durch den Fahrzeuginnenraum
untersuchen. Für diese Messungen wird die Soundkarte direkt mit dem
Endverstärker verbunden. Diese Form der Messung wird im Zweikanal-Modus
durchgeführt. Dazu wird das Testsignal auf zwei Ausgangskanälen der
Soundkarte erzeugt. Eines der beiden Signale wird auf einen
Eingangskanal zurückgekoppelt und dient der Messung als Referenz.
Dadurch werden nichtlinearitäten im Frequenzverlauf der Soundkarte
weitestgehend eliminiert. Der Frequenzbereich wird durch Erzeugen
einzelner Sinustöne sequentiell vermessen. Das Messmikrophon wird ca.
20 cm senkrecht über den
Tieftöner positioniert. Alle Türen und der Kofferraumdeckel werden
möglichst weit geöffnet, um Reflexionen zu vermeiden. Am Endverstärker
wird der Subsonicfilter deaktiviert und der die Grenzfrequenz des
Tiefpassfilter 2. Ordnung auf den maximalen Wert von 180 Hz gestellt.
Die um den Frequenzverlauf des Messmikrophons korrigierte
Übertragungskennlinie des Subwoofers zeigt eine gute Übereinstimmung
mit der Summe der theoritisch erwarteten Verläufe. Diese Summe setzt
sich aus dem simulierten Freifeldverhalten und dem Tiefpassfilter des
Endverstärkers zusammen.
In der nächsten Messreihe wird das Mikrophon an die Stelle des
Fahrerkopfes positioniert. Gemessen wird der Frequenzverlauf bei
geschlossenen und bei offenen Seitenfenstern.
Die Subtraktion des Subwoofer-Freifeldverhaltens von den Messwerten am
Fehrerkopf ergibt die Einflüsse des Autoinnenraumes bei geschlossenen
Seitenfenstern. Durch den Druckkammereffekt wird der Bereich ab ca. 50
Hz (+3 dB-Punkt) zu tiefen Frequenzen hin um 12 dB/Oktave verstärkt.
Höhere Frequenzen werden zusammen mit der zunehmenden Schallbündelung
des Tieftöners mit der Frequenz zunehmend von der Rücksitzbank und der
Heckablage gedämpft.
Diese letzte Messreihe wird mit offenen Seitenfenstern (Fahrer und
Beifahrer) wiederholt. Der Einfluss der geöffneten Seitenfenster
betrifft erwartungsgemäss die tiefen Frequenzen durch die Änderung der
Druckkammerbedingungen.
