Kopfhörer. Bestimmung des Diffusfeld-Ubertragungsmaßes durch Sonden-Vergleichsmessungen

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1 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 andererseits. 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 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 Prüfschall Für das Terzbandrauschen sollten Bänder mit Mittenfrequenzen nach DIN , 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 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 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

3 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 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 Auswertung für eine Person Aus dem Spannungspegel des Sondenmikrofons bei Kopfhörerbeschallung, bezogen auf den Spannungspegel am Eingang des Kopfhörers, sowie aus dem Spannungspegel - 4 -

4 - 4 - des Sondenmikrofons 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 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 Freifeld Ubertragungsmaß 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 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 Diffusfeld Ubertragungsmaß abgeleitet, so muß das Meßprotokoll die zusätzliche Angabe enthalten: "Lautheitsmessung nach DIN 45619, Teil I".

6 db T ~ ~ I...- '/~ ~ ~ ~''ii.- I"'!!" r-" t;::.;:;;;;: ~ ~ l% ~ ~ k 1,25 1,6 2 2,5 3, , ,5 16k Hz.. Bild 1: Bündelungsmaß des Außenohres, Sondenmessungen. (00-Freifeld- minus Diffusfeld-Übertragungsmaß) Korrekturkurve für die Überführung vom Freifeld Übertragungsmaß zum Diffusfeld-Übertragungsmaß 5 db T - ~ F'" f;% ~ ~~~ fo""" ~ ~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ k 1,25 1,6 2 2,5 3, , ,5 16k Hz... Bild 2 Korrekturkurve für die Überführung vom Freife1d Übertragungsmaß nach DIN , Teil L, zum Diffusfe1d-Übertragungsmaß nach DIN , Teil 3 (Vorläufige \Verte)