Entwurf DIN 45619, Teil 3, Febr. 1983

DIN 45619, Teil 3
Entwurf, Februar 1983
Kopfhörer
Bestimmung des Diffusfeld-Ubertragungsmaßes durch
Sonden-Vergleichsmessungen
1.
Zweck
Mit diesen Festlegungen werden eine direkte und zwei indirekte Methoden zur
Bestimmung des Diffusfeld-Ubertragungsmaßes von einzelnen Kopfhörern in Abhängigkeit von den Terzmittenfrequenzen angegeben.
2.
Direkte Meßmethode
2.1 Meßverfahren
Das Verfahren besteht aus einem Vergleich der von einem in dem Ohrkanal
eingebrachten Sondenmikrofon abgegebenen Spannungspegel bei Kopfhörerbeschallung
einerseits und Beschallung in einem homogenen, diffusen Schallfeld bekannter Energiedichte anderersei ts. Der Vergleich ist mit einer Anzahl Personen mit terzbreit
gefiltertem rosa Rauschen durchzuführen.
2.2 Meßraum
Für die Messung ist ein ausreichend homogenes, diffuses Schallfeld erforderlich.
Deshalb soll ein Hallraum verwendet werden, der so beschallt wird, daß in einem
Umkreis um den Kopf der Versuchsperson mit einem Radius von I m bei Verwendung
von terzbreitem Rauschen in keinem Frequenzbereich Unterschiede von mehr als
I dB auftreten. Zur Sicherstellung ausreichender Diffusität soll im gesamten Meßbereich unter 200 Hz die Mindest-N achhallzeit von 4 s eingehalten werden. Oberhalb
von 5 kHz sollte die Nachhallzeit I s nicht unterschreiten. In dem Bereich zwischen
- 2 -
- 2 -
200 Hz und 5 kHz sind mindestens 2 s erforderlich. Außerdem ist darauf zu
achten, daß keine der Raumbegrenzungsflächen deutlich von der übrigen Oberfläche
abweichende Absorptionseigenschaften hat.
Der Störpegel muß hinreichend weit unter dem Pegel des Prüfschalls liegen. Diese
Bedingung ist mit Sicherheit bei einem Störabstand von 30 dB erfüllt.
2.3
Meßgeräte
Die Meßeinrichtung besteht aus einem Rauschgenerator, Terzfiltern, einem Verstärker, einem bis drei Lautsprechern, einer Ohrsonde, einem den Effektivwert
bildenden Spannungsmesser und einer Einrichtung zur Messung des Schalldruckpegels.
Die Meßunsicherheit bei der Bestimmung des Schalldruckpegels und der elektrischen
Eingangsgröße sowie der Sondenausgangsspannung darf nicht größer als jeweils
::0.5 dB sein.
2.4
Durchführung der Messungen
2.4.1 Prüfschall
Für das Terzbandrauschen sollten Bänder mit Mittenfrequenzen nach DIN 45 652,
Ausgabe Januar 1964, Reihe b, gewählt werden. Es ist darauf zu achten, daß der
Frequenzgang des Lautsprechers in den einzelnen Terzbändern keine scharf ausgeprägten Resonanzstellen besitzt. Der Schalldruckpegel des Prüfschalls sollte 80 dB
nicht überschreiten.
2.4.2 Versuchspersonen
Die Sondenmessungen sind in jedem Terzband mit mindestens 5 Personen durchzuführen. Die Hörfähigkeit der Personen spielt keine Rolle, jedoch sollen die
individuellen Kopf- und Ohrformen nicht auffällig von normalen Maßen abweichen.
2.4.3 Ankopplung der Kopfhörer
Die Art der Ankopplung der Kopfhörer an das Ohr ist anzugeben. Bei Doppelkopfhörern, die durch einen Bügel miteinander verbunden sind, sind Angaben über die
Andruckkraft der Kopfhörer zu machen. Doppelkopfhörer sind entsprechend der
Kopfhörerausführung seitenrichtig aufzusetzen.
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2.4.4 Meßsonde
Die Meßsonde sollte aus einem Miniatur-Elektret-Mikrofon bestehen, dessen Abmessungen klein genug sind, um damit im Ohrkanal einige Millimeter vor dem
Trommelfell den Schall messen zu können. Dabei darf die Schallausbreitung am
Außenohr, bis zur Ohrkanalebene 4 mm einwärts, nicht gestört werden. Die
Mikrofonleitungen, die aus dem Ohrkanal herausgeführt werden, müssen deshalb
aus Litze sehr geringen Querschnitts bestehen. Um einen festen Sitz des Miniaturmikrofons im Ohrkanal zu gewährleisten, sollten sich am Mikrofon zweckmäßigerweise federnde Bügel befinden, die an der Ohrkanalwand andrücken und deshalb
das Mikrofon im Ohrkanal zentriert festklemmen. Die Federeigenschaften der
Bügel müssen so bemessen sein, daß einerseits ein ausreichend fester Sitz auch
bei unterschiedlichen Ohrkanalquerschnitten gewährleistet ist und daß andererseits
das Ein- und Ausführen der Sonde ohne Schwierigkeiten möglich ist. Die Sonde
darf keine scharfkantigen Elemente aufweisen, sodaß Verletzungen, insbesondere
des Trommelfells, nicht zu befürchten sind.
An den Frequenzgang der Meßsonde werden keine besonderen Anforderungen
gestellt. Es ist aber darauf zu achten, daß innerhalb der einzelnen Terzbänder
keine scharf ausgeprägten Resonanzstellen vorhanden sind.
2.4.5 Meßprozedur
Vor Beginn der Messung wird der Versuchsperson die Meßsonde in den Ohrkanal
eingeführt. Der Meßpunkt im Ohrkanal ist beliebig; er muß sich jedoch mindestens
4 mm hinter dem Ohrkanaleingang befinden. Die Mikrofonleitung wird locker aus
dem Ohrkanal herausgeführt und mit Hilfe von Heftpflaster unterhalb der Ohrmuschel fixiert; sie darf den Sitz der Sonde im Ohrkanal nicht mehr verändern,
wenn der Kopfhörer auf- oder abgesetzt wird.
Der vom Sondenmikrofon abgegebene Spannungspegel wird für jedes Frequenzband
bei Beschallung der Person im Meßraum im diffusen Schallfeld gemessen. Unmittelbar danach wird der Kopfhörer sorgfältig aufgesetzt und der Spannungspegel für
jedes Frequenzband bei Kopfhörerbeschallung gemessen. Diese Meßreihe wird
zweimal wiederholt, und die Person verändert dazu jedesmal im Meßraum den
Hörort und die Ausrichtung von Kopf und Rumpf.
2.4.6 Auswertung für eine Person
Aus dem Spannungspegel des Sondenmikrofons bei Kopfhörerbeschallung, bezogen
auf den Spannungspegel am Eingang des Kopfhörers, sowie aus dem Spannungspegel
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des Sonden mikrofons bei Beschallung im diffusen Schallfeld, bezogen auf den am
Hörort im diffusen Schallfeld erzeugten Schalldruckpegel, wird das für die betreffende Meßreihe und das betrachtete Frequenzband gültige Diffusfeld-Übertragungsmaß des Kopfhörers errechnet. Die errechneten Diffusfeld-Übertragungsmaße des Kopfhörers für die drei Meßreihen an einer Person werden arithmetisch
gemittelt.
2.4.7 Mittelung über interindividuelle Unterschiede
Die für jede der fünf Personen getrennt ermittelten Diffusfeld-Ubertragungsmaße
des Kopfhörers werden im betrachteten Frequenzband arithmetisch gemittelt.
Dabei bleibt jeweils der obere und untere Extremwert unberücksichtigt. Der
Mittelwert ist das Diffusfeld-Übertragungsmaß des zu kalibrierenden Kopfhörers
für das betrachtete Frequenzband.
3.
Indirekte Meßmethoden
3.1
Sonden-Vergleichsmessung
mit einer fortschreitenden Schallwelle
Wird anstelle des Diffusfeld-Ubertragungsmaßes das Freifeld-Ubertragungsmaß
(Bezug: frontaler Schalleinfall) gemessen, so ergibt sich eine spezifische Differenz
der Ubertragungsmaße entsprechend Bild 1. Bild 1 zeigt das Bündelungsmaß des
Außenohres (00 -Freifeld- minus Diffusfeld-Ubertragungsmaß).
Um das Diffusfeld-Übertragungsmaß des Kopfhörers zu bestimmen, kann mit der
Meßsonde das Freifeld-Ubertragungsmaß für frontalen Schalleinfall in einer fortschreitenden Welle gemessen werden. Die Durchführung der Messung geschieht
entsprechend Abschnitt 2.4. Anstelle des Meßraumes nach Abschnitt 2.2 wird ein
stark absorbierender Meßraum nach DlN 45619, Teil 1, Abschnitt 4 benutzt, in
dem sich eine fortschreitende Welle erzeugen läßt. Das so ermittelte FreifeldUbertragungsmaß muß rechnerisch mit Hilfe des Bündelungsmaßes entsprechend
Bild 1 überführt werden in das Diffusfeld-Ubertragungsmaß des Kopfhörers.
3.2
Sonden-Vergleichsmessung mit Bezugs-Kopfhörer
Wurde das Diffusfeld-Übertragungsmaß eines Kopfhörers nach Abschnitt 2 bereits
ermittelt, so kann dieser Kopfhörer anstelle des diffusen Schallfeldes als Bezug
genommen werden. Die Angaben zur Durchführung der Messungen in Ab-
- 5 -
- 5 -
schnitt 2.4 gelten sinngemäß, doch müssen die Meßreihen an einer Person nicht
wiederholt werden. Bei der Auswertung entsprechend Abschnitt 2.4.6 entfällt deshalb
die Mittelung über die intraindividuellen Unterschiede der drei Diffusfeld-Ubertragungsmaße des zu kalibrierenden Kopfhörers.
4.
Angabe der Meßergebnisse
Das Meßprotokoll soll folgende Angaben enthalten:
a)
Typenbezeichnung des Kopfhörers
b)
Art der Ankopplung des Kopfhörers an das Ohr, gegebenenfalls Größe der
Andruckkraft, Kissentyp
c)
Bei Doppelkopfhörern die betreffende Kopfhörerseite
d)
Sonden-Meßmethode: Vergleich mit diffusem Schallfeld oder mit fortschreitender Schallwelle oder mit Bezugskopfhörer
e)
für jedes Frequenzband das Diffusfeldübertragungsmaß
Anmerkung
Bezug zum Freifeld-Ubertragungsmaß nach DIN 45619, Teil 1
Aus verschiedenen Gründen liefert die Methode des Lautstärkevergleichs nicht die
gleichen Kopfhörer-Ubertragungsmaße wie die Methode der Sonden-Vergleichsmessungen.
Es läßt sich ein systematischer Unterschied zwischen Freifeld-Ubertragungsmaßen von
Kopfhörern angeben, der bei Anwendung der beiden Methoden auftritt. Hieraus ergibt
sich, in Verbindung mit dem Bündelungsmaß des Außenohres in Abschnitt 3.1, eine
Korrekturkurve, mit der das Freifeld-Ubertragungsmaß nach DIN 45619, Teil 1, eines
Kopfhörers überführt werden kann in das entsprechende Diffusfeld-Ubertragungsmaß
nach DIN 45619, Teil 3. Die Korrekturkurve zeigt Bild 2.
Wird ein Kopfhörer nach DIN 45619, Teil I, gemessen und daraus das DiffusfeldUbertragungsmaß abgeleitet, so muß das Meßprotokoll die zusätzliche Angabe enthalten:
"Lautheitsmessung nach DIN 45619, Teil I".
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Bild 1:
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Bündelungsmaß des Außenohres, Sondenmessungen.
(00 -Freifeld- minus Diffusfeld-Übertragungsmaß)
Korrekturkurve für die Überführung vom FreifeldÜbertragungsmaß zum Diffusfeld-Übertragungsmaß
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Hz
Bild 2
Korrekturkurve für die Überführung vom Freife1dÜbertragungsmaß nach DIN 115 619, Teil L, zum
Diffusfe1d-Übertragungsmaß nach DIN 115 619, Teil 3
(Vorläufige \Verte)
...