Mikrofonempfindlichkeit Mikrofon Empfindlichkeit - Mikrofon Uebertragungsfaktor mV/Pa Einheit Dezibel dB Empfindlichkeit sensitivity dezibel dB re 1 V/Pa dyne/cm2 Umrechnung Rechner Messung - Mikro mV/Pa dB Sensitivity Sensitivität Eingangsempfindlichkeit Mikrofoneingang Dynamik Bereich Dynamikbereich - sengpielaudio
 
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Mikrofon-Empfindlichkeit (sensitivity) - Umrechnung

1. Empfindlichkeit: dB re 1 V/Pa ← → Übertragungsfaktor in mV/Pa
 
Wofür steht die Abkürzung re? Dieses re heißt regarding oder in reference to = in Bezug auf.
Mikro ist ein
Vorsatz für Maßeinheiten und sollte besser umgangssprachlich nicht für Mikrofon verwendet werden.
Das Präfix 1 Mikro (µ) entspricht 10−6 = 0,000001 = 1 Millionstel

Häufig wird bei außer-europäischen Mikrofonen die Empfindlichkeit, also der Feldbetriebsübertragungsfaktor
(Übertragungsfaktor = transfer factor), nicht in der bei uns üblichen Maßeinheit "mV/Pa" angeben, sondern
als "Empfindlichkeit = sensitivity" =
Übertragungsmaß in "dB re 1 V/Pa". Hierbei entspricht 1 Pa ≡ 94 dB-SPL
In den Datenblättern wird die Empfindlichkeit gern mit Feld-Betriebs-Übertragungsfaktor oder Feld-Leerlaufs-
Übertragungsfaktor bezeichnet und gilt immer für die Frequenz 1 kHz, wenn nicht anders angegeben.
Mikrofone wandeln schlicht den Schall(wechsel)druck
p (Pascal Pa) in Audio-Wechselspannung U (Volt V).
Vergiss dabei unbedingt die Energie als Ausgangsleistung des Mikrofons!
 
Referenz: 94 dB-SPL ≡ 1 Pascal = 10 µbar = 10 dyn/cm2
Hörschwelle: 0 dBSPL ≡ 0,00002 Pa = 0,0002 dyn/cm2
 
Fülle das richtige Eingabefeld oben aus und klicke auf die Berechnungs-Taste darunter.
Die Empfindlichkeit muss unbedingt als negativer dB-Wert eingegeben werden.

Bei Dezimal-Eingabe ist der stets Punkt zu verwenden.
 
Empfindlichkeit  dB re 1V/Pa   |   Übertragungsfaktor  mV/Pa
   |  
 |
   |  
 Übertragungsfaktor  mV/Pa  | Empfindlichkeit  dB re 1 V/Pa 
   |  
 
1 Pascal = 10 µbar = 10 dyn/cm2 und 1 µbar = 1 dyn/cm2 = 0,1 Pascal
1 mV/Pa = 0,1 mV/µbar oder 1 mV/µbar = 10 mV/Pa und Pascal = Newton/m2

 
Formeln: Empfindlichkeit = 20 · log (Übertragungsfaktor) und Übertragungsfaktor = 10Empfindlichkeit/20
Gegeben ist die Empfindlichkeit in dB re 1 V/Pa und der Übertragungsfaktor in V/Pa. 1 mV = 0,001 Volt.
Bisweilen wird die Bezeichnung "Kennempfindlichkeit" (Sensitivity) in dB pro W/m,
die für Lautsprecher gilt, unrichtig auch für Mikrofone als mV/Pa verwendet.

 
Übertragungsfaktor, bei 1 kHz und 1 Pa ≡ 94 dB SPL
M = 50 mV/Pa bzw. alternativ:
Übertragungsmaß, dB re 1V/Pa (1 kHz)
LM = 20 · log10 (M/MR) = −26 dBV
mit MR = 1V/Pa.
Dieses ist also die Ausgangsspannung, die das Mikrofon bei Beschallung mit 1 Pa = 94 dB SPL abgibt. Wird nun eine A-bewertete Störspannung von z. B.
UR = 5,6 µV bzw. −105 dBV gemessen, kann über M = UR / pR der äquivalente Schalldruck pR bestimmt werden. Mit LR = 20 · log10 (pR/p0) und dem Referenzschalldruck p0 = 2 · 10−5 Pa ≡ 0 dB SPL wird der äquivalente Störschalldruckpegel zu
LR = 15 dB-A bestimmt.

Microphone sensitivity conversion - sengpielaudio

2. Sensitivity: dB re 1 V/dyn/cm2 ← → Übertragungsfaktor: mV/Pa

In den USA wird teilweise noch heute der Feldbetriebsübertragungsfaktor nicht in der bei uns üblichen
Maßeinheit "mV/Pa" angeben, sondern als "sensitivity" (Übertragungsmaß) in "dB re 1 V/dyn/cm2".
In den Datenblättern wird die Empfindlichkeit mit sensitivity bezeichnet und gilt immer für die Frequenz
1 kHz, wenn nicht anders angegeben. re = in Bezug auf.
 
Referenz: 74 dB-SPL ≡ 1 dyn/cm2 = 0,1 Pascal = 1 µbar
Hörschwelle: 0 dBSPL ≡ 0,0002 dyn/cm2 = 0,00002 Pa
 
Fülle das richtige Eingabefeld oben aus und klicke auf die Berechnungs-Taste darunter.
Die Sensitivity muss unbedingt als negativer dB-Wert eingegeben werden.
Bei Dezimal-Eingabe ist der Punkt zu verwenden.
 
 Sensitivity  dB re dyne/cm²   |   Übertragungsfaktor  mV/Pa
   |  
 |
   |    
 Übertragungsfaktor  mV/Pa  | Sensitivity  dB re 1 V/dyne/cm² 
   |  
 
1 µbar = 1 dyn/cm2 = 0,1 Pascal und 1 Pascal = 10 µbar = 10 dyn/cm2
1 mV/µbar = 10 mV/Pa oder 1 mV/Pa = 0,1 mV/µbar und Pascal = Newton/m2.

 
Pascal wird englisch klein geschrieben: pascal und Dyn ist dyne, im Plural dynes und Mikrobar
ist microbar. Ein typisches Kleinmembran-Kondensatormikrofon mit 12 mV/Pa sind das Gleiche
wie 1,0 mV/µbar. Aber 10 Pa sind 100 µbar.
−40 dB "re 1V/Pa" entsprechen −60 dB "re 1V/microbar". Das ist ein Unterschied von 20 dB.
 
Der Schalldruck
p ist genauer der Schallwechseldruck als Effektivwert.
 
 
 Alle Feldgrößen, wie z. B. die elektrische Wechselspannung oder der
 Schallwechseldruck werden in der Audio-Technik immer als Effektivwert 
 (RMS) angegeben, ohne dass das extra angegeben werden muss.

 
 
Eine oft gehörte Frage: Warum werden die Mikrofonausgangs-
spannungen (Pegel) als negative Dezibel (dB) angegeben?

Antwort: Weil alle Mikrofone eine Spannung abgeben, die weniger als
1 Volt ≡ 0 dB beim Bezugsschalldruckpegel von 94 dB bzw. 74 dB beträgt.
 
 
Der Übertragungsfaktor (Transfer-Faktor) in mV/Pa zeigt deutlich, dass Mikrofone den Schallwechseldruck (Pa) in Audiospannung (mV) wandeln.
Energie und Leistung spielen bei den Mikrofonwandlern dieser Sensoren keine Rolle.
Auch werden unsere Trommelfelle durch den Schallwechseldruck bewegt.
Schalldruck als Schallfeldgröße kann nicht das gleiche sein, wie Schallintensität oder Schallleistung als Schallenergiegröße.

 

Anmerkung
 
An einem Mikrofon hat der Begriff "Ausgangsleistung" nichts zu suchen.
 
Die hin und wieder in Datenblättern gemachten Leistungsangaben (dBm) sind zu vergessen; sie haben keine
Bedeutung in Bezug zu Mikrofonen. Die Bezeichnung "dB SPL" ist ein Maß für den Schall-Druck-Pegel =
Sound Pressure Level (SPL), der die Kraft darstellt, mit der die akustischen Schallwellen als Luftteilchen auf
eine Fläche drücken. Mikrofone sind Sensoren im Schallfeld, die eine dem Schalldruck analoge Spannung
liefern. Mikrofone messen Schalldruck oder manchmal können sie die Partikelgeschwindigkeit (Schnelle)
messen, aber sie messen nie die Schallintensität direkt. Intensitätstereofonie ist eine unglückliche, sprachlich
falsche Bezeichnung, die sich für Stereosignale eingebürgert hat, die sich allein durch Pegelunterschiede
unterscheiden. Diese "Pegelunterschiede" oder Amplitudenunterschiede wurden ungenau
"Intensitäts"-Unterschiede genannt. Aber Schallintensität ist eine spezifisch definierte Größe (Energie) die
nicht durch ein einfaches Mikrofon gewandelt werden kann, noch würde so etwas bei Musikaufnahmen
nützlich sein, wenn das möglich wäre. Unsere Ohren (Trommelfelle) sind für den Schalldruck empfindlich, genau so wie die Mikrofone (Membranen). Als Akustiker und Schallschützer (Lärmbekämpfer) braucht man die Schallintensität - jedoch benötigt man diese als Sound-Designer (Tontechniker) kaum. Man kümmere sich eher um den Schallwechseldruck und den Pegel (Schalldruckpegel) als Wirkung an seinen Ohren und den Mikrofonen.

 
Merke: Die Ausgangsspannung eines Mikrofons ist dem einfallenden Schalldruck proportional.
 
Ein Studiomikrofon wird nie mit einer Last betrieben, die seinem eigenen internen Widerstand gleich ist. Der
Lastwiderstand (die Impedanz) sollte mindestens zehnmal größer als der Innenwiderstand des Mikrofons
sein; also ein quasi unbelasteter Stromkreis. Hier ist nur die maximale Spannung wichtig und nicht die
Energie bzw. die Leistung.
 
Um die maximale Ausgangsspannung des Mikrofons in dBu zu bekommen, ist die Mikrofon-"Sensitivity" auf
der linken Seite der Tabelle zu finden. Man muss dann nach rechts gehen, bis man unterhalb der maximalen
SPL-Bewertung des Mikrofons ist. Als Beispiel sei hier ein Mikrofon mit einer Empfindlichkeit von 20 mV/Pa
und einem maximalem Schalldruck von 130 dBSPL gegeben.
 
Tabelle 1 erklärt uns, dass die maximale Ausgangsspannung +4 dBu ist. Man hat jetzt alles was man braucht,
um Vorverstärker mit ihren jeweiligen maximalen Eingangspegeln vergleichen zu können.
 
microphone max output level

Berechnung: Mikrofon-Dynamikbereich

Zwei Werte eingeben - die anderen beiden Werte werden berechnet.
Benutzt wird hier der Bezug von 1 Pascal = 10 μbar ≡ 94 dBSPL.
Bei Dezimal-Eingabe ist der Punkt zu verwenden.
 
 
Grenzschalldruck, z. B. 138  dB SPL
 Ersatzgeräuschpegel, z. B. 16  dB
Dynamikbereich  dB
 
                  
 
Geräuschpegelabstand
S/N re 94 dB SPL
 
dB
 
Der Ersatzgeräuschpegel kann mit jedem Bewertungsfaktor eingegeben werden
(A, CCIR 468 usw.) Der Dynamikbereich wird dann ebenso mit diesem Faktor belegt.
Der Geräuschpegelabstand "S/N re 94 dB SPL" ist 94 dB minus Ersatzgeräuschpegel.
Der Grenzschalldruck (max. SPL) sollte für 0,5 % THD (Klirrfaktor) angegeben sein.
Ist die Angabe jedoch bei 1 % THD gemeint, dann sind glatt 6 dB abzuziehen, um
einen korrekteren Vergleich zu haben.
 
 
Anmerkung: Es gibt keine Umrechnungsformel von bewerteten
                         dBA-Werten in Schalldruckpegel dBSPL oder umgekehrt.

 
 
 
 Audiogeräte zeigen in ihren Datenblättern häufig A-bewertete Pegel
 − nicht weil das mit unserem Gehör übereinstimmen würde − sondern
 weil damit beispielsweise Brummkomponenten versteckt werden können,
 die sonst ein Datenblatt schlechter aussehen lassen.

 Worte an helle Köpfe: Immer fragen, was ein Hersteller wohl zu
 verbergen hat, wenn die A-Frequenzbewertung angegeben wird. 
*)
 

*) http://www.google.com/search?q=Always+wonder+what+a+manufacturer+Rane

Der Pegelwert eines bewerteten oder eines unbewerteten 1 kHz-Sinustons sollte identisch sein.

Übertragungsfaktor in mV/Pa und Empfindlichkeit

Einfach den Wert links oder rechts eingeben.
Der Rechner arbeitet in beiden Richtungen des
Zeichens.
Übertragungsfaktor Europa + Int.
mV/Pa (1 mV = 0.001 V)
 ↔  Empfindlichkeit Europa + Int.
dB re 1V/Pa
Übertragungsfaktor = 10Empfindlichkeit / 20
Empfindlichkeit in dB re 1 Volt pro Pascal
  Empfindlichkeit = 20·log(Übertragungsfaktor)
Übertragungsfaktor in Volt pro Pascal
Bezugspegel 94 dB-SPL ≡ 1 Pascal          1 000 mV/Pa ≡ 0 dB

Die Empfindlichkeit (Sensitivity) muss unbedingt als negativer dB-Wert eingegeben werden.

Übertragungsfaktor USA (alt)
mV/Pa
 ↔  Sensitivity USA (alt)
dB re 1 dyn/cm²
 
 
  Diese Zahl zeigt einen 20 dB
"Unterschied" zu Europa.
Bezugspegel 74 dB-SPL ≡ 1 dyn/cm²       10 000 mV/Pa ≡ 0 dB

Der manchmal genannte Mikrofon-"power level" in dB ist falsch
Gemeint ist "sensitivity in dB re 1 V/Pa".

Zusammenschalten von Mikrofon und Vorverstärker Ri < Ra
 
Kondensatormikrofon-Daten im Vergleich

 
 Der Übertragungsfaktor (Transfer-Faktor) in mV/Pa zeigt deutlich,
 dass Mikrofone als Sensoren den Schallwechseldruck (Pa) direkt in
 Audiospannung (mV) wandeln.
 Energie und Leistung spielen bei diesen Mikrofonwandlern keine Rolle.
 Auch unsere Trommelfelle werden effektiv durch den Schalldruck bewegt.
 Schalldruck als Schallfeldgröße kann nicht das gleiche sein, wie
 Schallintensität als Schallenergiegröße.

 
 
"Eingangsempfindlichkeit" ist grundsätzlich das gleiche wie Empfindlichkeit, worin
eine gewisse Redundanz steckt. Regler für die Eingangsempfindlichkeit findet
man bei Verstärkern und anderen Audiogeräten, jedoch nicht bei Mikrofonen.

Umrechnen von Schallgrößen (Pegel)
 
Akustische Äquivalenz zum Ohmschen Gesetz

  1 Pa =   1 N/m2
  10 µbar
  10 dyn/cm2
          
1 µbar =   0,1 N/m2
  0,1 Pa
  1 dyn/cm2
 
In den "Specification Data" sucht man vergeblich das Wort "Elektret-Mikrofon" oder "electret microphone " denn diese Tatsache wird durch die Bezeichnung "pre-polarised condenser microphone" verschleiert.
 
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