In einer Fabrik, auf einer Baustelle oder im Bergbau hört der Lärm nie auf. Maschinen dröhnen, Motoren laufen im Leerlauf, Alarme heulen, und Metall prallt gegen Metall. Ein Arbeiter, der ein Headset trägt, muss klar kommunizieren können, doch das Mikrofon ist von Schalldruckpegeln umgeben, die 100 dB überschreiten können.
Die Herausforderung besteht nicht nur darin, die Stimme aufzunehmen. Es geht darum, alles andere auszublenden. Wenn die Mikrofonkapsel nicht für diese Umgebung ausgelegt ist, nimmt sie die Maschine hinter dem Arbeiter, den Kompressor auf der anderen Seite des Raums und den vorbeifahrenden Lkw mit auf. Das Ergebnis ist ein verzerrtes, unbrauchbares Audiosignal – oder schlimmer noch: ein Signal, das durch Umgebungsgeräusche so stark überlastet ist, dass es in Verzerrungen ausbricht.
In diesem Artikel geht es um die Mikrofonkapsel selbst: Wie eine Elektret-Kondensatorkapsel für Nahbesprechung industrielle Geräusche ausblendet und Tonaussetzer verhindert, sodass nur die Stimme direkt vor dem Mund erfasst wird – selbst wenn die Umgebungsgeräusche extrem laut sind.
Warum die Positionierung bei „Close-Talk“ die erste Verteidigungslinie darstellt
Die effektivste Rauschunterdrückung findet nicht in einer Schaltung statt, sondern in der Luft. Wenn ein Mikrofon nur wenige Zentimeter vom Mund des Sprechers entfernt positioniert wird, trifft die Stimme mit weitaus mehr Energie auf die Membran als jede entfernte Schallquelle. Dies ist der Nahspracheffekt: Das Abstandsgesetz wirkt hier zugunsten des Mikrofons.
Stellen Sie sich eine Maschine vor, die in nur drei Metern Entfernung einen Lärmpegel von 100 dB erzeugt. Am Mikrofon beträgt dieser Lärmpegel möglicherweise 80 dB oder weniger. Die Stimme des Arbeiters, die nur zwei Zentimeter von der Kapsel entfernt erzeugt wird, erreicht einen wesentlich höheren Pegel. Die Stimme ist naturgemäß lauter als der Hintergrundlärm, noch bevor eine elektronische Bearbeitung erfolgt.
Doch die Positionierung für Nahsprache allein reicht nicht aus. Die Kapsel muss zudem gerichtet sein.
Unidirektionale Aufnahme: Unterdrückung von Geräuschen von den Seiten und von hinten
Eine unidirektionale – in der Regel nierenförmige – Kapsel reagiert am empfindlichsten auf Schall, der direkt von vorne, also aus Richtung des Mundes, eintrifft. Für Schall von den Seiten und von hinten nimmt die Empfindlichkeit zunehmend ab. In einer lauten Umgebung bietet diese Richtcharakteristik einen erheblichen Vorteil.
Wird die Kapsel an einem Auslegerarm befestigt, der auf den Mund ausgerichtet ist, befindet sich die Maschine hinter dem Arbeiter in der Nullzone des Aufnahmemusters. Ihr Schall wird gedämpft, bevor er überhaupt die Membran erreicht. In der Praxis kann eine gut konstruierte unidirektionale Kapsel die Aufnahme von Umgebungsgeräuschen im Vergleich zu einer omnidirektionalen Kapsel um 20 dB oder mehr reduzieren.
Diese Reduzierung ist entscheidend. Sie macht den Unterschied zwischen einem klar verständlichen Sprachsignal und einem, das im Rauschen untergeht.
Vermeidung von Tonaussetzern: Hohe Schalldruckpegel und geringe Verzerrung
In extrem lauten Umgebungen ist das Problem nicht nur die Aufnahme von Störgeräuschen, sondern auch die Überlastung. Wenn der Gesamt-Schalldruckpegel an der Membran die Auslegungsgrenzen der Kapsel überschreitet, kommt es zu Clipping und Verzerrungen im Audiosignal. Die Stimme klingt dann schrill, knisternd und ist schwer zu verstehen.
Ein Mikrofon, das für den industriellen Einsatz im Nahbereich vorgesehen ist, muss hohe Schalldruckpegel bewältigen können, ohne dass es zu Verzerrungen kommt. Ein maximaler Eingangsschalldruckpegel von 125 dB bei einer harmonischen Gesamtverzerrung von höchstens 1% ist ein wichtiger Maßstab. Damit verfügt die Kapsel über genügend Headroom, um sowohl die Stimme des Arbeiters als auch die Umgebungsgeräusche, die auf die Membran treffen, zu verarbeiten.
Eine geringe Verzerrung hängt auch von der Aufhängung der Membran und der internen akustischen Konstruktion ab. Wenn sich die Membran unter hohem Druck zu weit bewegt, kann sie an ihre Endlage stoßen oder ein nichtlineares Ansprechverhalten zeigen. Durch eine angemessene Dämpfung und die Abstimmung der Hinterkammer bleibt die Membran auch bei starken Umgebungsgeräuschen innerhalb ihres linearen Bereichs.
Signal-Rausch-Verhältnis: Für einen klaren Klang
Selbst wenn die Kapsel den Großteil der Umgebungsgeräusche unterdrückt, gelangt dennoch ein Teil davon zur Membran. Das Eigenrauschen der Kapsel muss so gering sein, dass das Sprachsignal klar und frei von Rauschen bleibt. In A-bewerteten Werten ist ein Signal-Rausch-Verhältnis von 65 dB oder besser ein guter Maßstab für professionelle Kommunikationsgeräte.
Ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis bedeutet, dass sich die Stimme klar vom Hintergrund abhebt, ohne die körnige, rauschende Klangqualität, die bei minderwertigen Kapseln auftritt. Es bedeutet außerdem, dass der Verstärker des Headsets nicht so stark arbeiten muss, um die Stimme verständlich zu machen, was das Risiko verringert, dass zusätzliche Störgeräusche oder Verzerrungen entstehen.
Ausgewogener Frequenzgang für eine gute Sprachverständlichkeit
Industrielärm ist nicht gleichmäßig über das Frequenzspektrum verteilt. Ein Großteil davon liegt im Tieftonbereich – das Brummen von Motoren, das Stampfen von Maschinen, das Dröhnen von Lüftungsanlagen. Eine Kapsel, die gegenüber tiefen Frequenzen übermäßig empfindlich ist, nimmt mehr von diesem Lärm auf als nötig.
Ein kontrollierter Tieftonbereich trägt dazu bei, den Energiebereich zu dämpfen, in dem Industrielärm am stärksten ist, während das Sprachband erhalten bleibt. Der für die Sprachverständlichkeit entscheidende Bereich liegt ungefähr zwischen 300 Hz und 5 kHz. Eine Kapsel mit ausgewogenem Mitteltonbereich und einer sanften Anhebung der hohen Frequenzen oberhalb von 5 kHz erfasst auch in lauten Umgebungen natürlich klingende Sprache mit klaren Konsonanten.
Hier geht es nicht darum, die Stimme dünner klingen zu lassen. Es geht darum, die Empfindlichkeit der Kapsel dort zu konzentrieren, wo die Sprache tatsächlich stattfindet, und die Empfindlichkeit dort zu verringern, wo Störgeräusche überwiegen.
Eine Kapsel, die speziell für den industriellen Einsatz im Nahbereich entwickelt wurde
Der ECM-B1045UML50-25082 ist eine Elektret-Kondensatormikrofonkapsel, die für Anwendungen im Nahbereich in anspruchsvollen Umgebungen entwickelt wurde. Sie vereint eine unidirektionale Richtcharakteristik mit hoher Schalldruckpegelbelastbarkeit, geringer Verzerrung und einem typischen Signal-Rausch-Verhältnis von 65 dB.
Mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 4,5 mm ist es kompakt genug für am Kopf getragene Geräte, während das Gehäuse aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung für ein geringes Gewicht und Langlebigkeit sorgt. Der Frequenzgang ist auf die Nahfeld-Sprachaufnahme abgestimmt, mit einem kontrollierten Tieftonbereich zur Reduzierung der Umgebungsgeräusche und einem ausgewogenen Mitteltonbereich für eine gute Sprachverständlichkeit.
Wir stellen das Headset nicht her. Wir fertigen die Kapsel, die die Geräuschunterdrückung des Headsets ermöglicht. Wenn Sie ein Kommunikationsgerät für industrielle Umgebungen oder Umgebungen mit hohem Geräuschpegel entwickeln, ist die Kapsel die erste Komponente, die richtig ausgewählt werden muss. Wir können Ihnen dabei helfen, zu prüfen, ob diese Kapsel – oder eine maßgeschneiderte Version davon – Ihren akustischen Anforderungen entspricht.
Weitere Informationen finden Sie auf der Produktseite ECM-B1045UML50-25082 oder kontaktieren Sie uns, um Ihre Bewerbung zu besprechen.
