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  Normgemäße Meßverfahren der Magnettontechnik
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Dr. E. Christian  

Normgemäße Meßverfahren der Magnettontechnik 2. Teil
 


Neben den zur Schallaufzeichnung verwendeten Magnetbändern (siehe 1. Teil, Heft 11, S. 437) müssen natürlich auch die Magnetbandgeräte bestimmte einheitliche Voraussetzungen zur Sicherstellung der Austauschbarkeit der Aufzeichnungen erfüllen. Zur fachgerechten meßtechnischen Erfassung der wichtigsten Geräte-Eigenschaften und Betriebsdaten wurden entsprechende Meßverfahren genormt. In diesem zweiten Teil werden die wichtigsten genormten Meßverfahren besprochen.
 
Magnetbandgeräte

Gleichlauf-Meßverfahren
(DIN 45 507)

Der Gleichlauf, d. h. die Gleichmäßigkeit der Bandgeschwindigkeit innerhalb kurzer Zeiteinheiten, ist wohl die wichtigste mechanische Qualitätsgröße eines Magnetbandgerätes. In der Praxis muß grundsätzlich mit geringfügigen kurzzeitigen Geschwindigkeitsschwankungen, auch Gleichlauffehler genannt, gerechnet werden. Gleichlauffehler werden gehörmäßig als Tonhöhenschwankungen empfunden. Je nachdem wie häufig sie pro Zeiteinheit auftreten, unterscheidet man zwischen langsamen und schnellen Tonhöhenschwankungen. Besonders störend werden 2 bis 6 Schwankungen pro Sekunde empfunden. Das normengemäße Meßverfahren sieht daher nicht nur die Erfassung der Größe der Geschwindigkeitsabweichung, sondern auch die Erfassung der Schwankungsfrequenz vor.
Die Messung erfolgt durch Spitzenwertanzeige über ein Bewertungsfilter entsprechend Bild 5. Die Bewertungskurve des Filters umfaßt den Bereich von 0,2 Hz bis 200 Hz. Der Bereich zwischen 0 und 0,2 Hz wird gesondert durch die sogenannte Schlupfmessung erfaßt. Dabei soll neben der Größe insbesondere auch die Richtung der Abweichung erkannt werden.
 
Bewertungskurve Bild 5. Bewertungskurve für Frequenzschwankungsmessungen
Nach dem normgemäßen Meßverfahren wird 3150 Hz als Pilotfrequenz mit dem zu prüfenden Tonbandgerät aufgezeichnet und anschließend mit dem gleichen Gerät wiedergegeben. Geeignete Geräte zur Gleichlaufmessung sind z. B. EMT 420 A, Woelke ME 102 und ähnliche. Durch Anschließen eines Pegelschreibers läßt sich neben der Gleichlaufschwankung in % auch die Schwankungsfrequenz feststellen. Die Norm schreibt vor, daß als Gleichlauffehler immer der schlechteste mögliche Wert angegeben werden muß.
Die Auswirkung eines Gleichlauffehlers ist stark von der Art der übertragenen Musik abhängig. Bei hohen Gleichlauffehlem, die Hi-Fi-Norm läßt beispielsweise maximal ± 0,2 % zu, klingt eine Musikaufnahme rauh oder verjault.
Für Kassettengeräte¹) ist mit E DIN 45 529 (E bedeutet Entwurf) eine Gleichlauf-Meßkassette genormt. Sie besteht aus einer Kassette nach DIN 45 516, die ein mit 3150 Hz bespieltes Magnetband enthält. Dieses Meßmittel ist insbesondere für Geräte anzuwenden, die nur Wiedergabefunktion, also keine Aufnahmefunktion besitzen.
¹) Mit der weltweit genormten Compact-Cassette


Bandgeschwindigkeits-Meßverfahren
(DIN 45 524)

Durch konstruktions- oder fertigungsbedingte Ursachen können in der Praxis Bandgeschwindigkeitsabweichungen relativ zu den genormten Bandgeschwindigkeiten 38,1 cm/s, 19,05 cm/s, 9,53 cm/s, 4,76 cm/s und 2,38 cm/s auftreten. Bandgeschwindigkeitsabweichungen bedingen störende Verfälschungen der Aufzeichnung. Die Geschwindigkeitsabweichung ist in ± % als "Abweichung der mittleren Geschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit über 30 s gemittelt" anzugeben. Die Hi-Fi-Norm läßt beispielsweise maximal ± 1,5 % zu.
Repräsentativ für die Qualität eines Gerätes in dieser Beziehung ist die Geschwindigkeitsabweichung zwischen Bandanfang und Bandende. Die Bandgeschwindigkeit wird durch Messen der Durchlaufzeit und Bandlänge bestimmt. Für die Messung soll Bandmaterial verwendet werden, das dem DIN-Bezugsband-Leerteil entspricht. Die Messung der Bandlänge muß bei definierter Bandzugkraft, beispielsweise 0,5 N bei Bändern mit 6,3 mm Bandbreite und 25 µm Banddicke, erfolgen. Die Norm läßt dem Praxisfall angepaßt folgende drei Meßverfahren zu:
 
1) Laufzeit-Meßverfahren entsprechend der Beziehung

  Formel 1

 
2) Frequenzvergleichs-Meßverfanren entsprechend der Formel

  Formel 2

t = Zeit für einen Phasendurchlauf

 
3) Frequenz-Meßverfahren entsprechend der Gleichung

  Formel 3

 
In der Gerätefertigung werden überwiegend die zwei letztgenannten Verfahren angewendet. In beiden Fällen geht man von einem mit der Bezugsfrequenz f0, bei der Bandgeschwindigkeit v0 bespielten Prüfband aus.
Anschließend wird dann die mit dem zu prüfenden Gerät erhaltene Frequenz f mit der Bezugsfrequenz f0 verglichen oder direkt gemessen. Verwendet man beispielsweise 3150 Hz als Bezugsfrequenz, so läßt sich die Geschwindigkeitsabweichung Δ v/v0 mit einem Gleichlaufmesser nach DIN  45 507 direkt bestimmen.

Geräuschspannungsabstands- und Fremdspannungsabstands-Meßverfahren
(DIN 45 512 Teil 2 und DIN 45 633 Teil 1)

Unter Geräuschspannungsabstand oder Dynamik eines Magnetbandgerätes versteht man das Verhältnis der Wiedergabespannung des vollausgesteuerten Magnetbandes zur Wiedergabespannung des betriebsmäßig gelöschten und anschließend vormagnetisierten Magnetbandes. Die Vollaussteuerung ist nach DIN 45 512 Teil 2 durch einen Klirrfaktor k3 von 3 % für Studiogeräte und Hi-Fi-Heimstudiogeräte bzw. durch einen Klirrfaktor k3 von 5  % für alle übrigen Gerätegruppen bestimmt.
Das normgemäße Meßverfahren schreibt die Verwendung des jeweiligen DIN-Bezugsband-Leerteils vor. Bei Studiogeräten ist 1 kHz als Meßfrequenz zu verwenden, bei allen anderen Gerätegruppen 333 Hz. Die Messung der Wiedergabespannungen erfolgt über ein der Frequenzabhängigkeit der Ohrempfindlichkeit angepaßtes Filter. Es ist die Messung mit Bewertungskurve A nach DIN 45 633 Teil 1 vorgesehen.
 
Bewertungskurve Bild 6. Bewertungskurve A für Rauschmessungen
Bild 6 zeigt die Bewertungskurve A mit ihrem relativ flachen mittleren Teil und ihrem um mehr als 12 dB je Oktave unterhalb 125 Hz und oberhalb 12,5 kHz abfallenden steilen Teil. Da die Bandeigenschaften durch das verwendete Bezugsband vorgegeben sind, ist der gemessene Dynamikwert eine echte Betriebsgröße, die durch die Gerätekonzeption, insbesondere Bandgeschwindigkeit und Spurbreite beeinflußt wird. Bandgeschwindigkeit und Spurbreite beeinflussen sowohl den Nutzpegel als auch den Rauschpegel. Die Dynamik steigt im allgemeinen mit der Bandgeschwindigkeit und mit der Spurbreite. Aufgrund dieser physikalischen Randbedingungen wurde beispielsweise für Heimgeräte mit Kassette 51 dB, für Heimgeräte mit Spule 53 dB und HiFi-Heimstudiogeräte 56 dB als normgemäßer Dynamik-Mindestwert festgelegt.
Ein ergänzendes Geräte-Qualitätskriterium zum Geräuschspannungsabstand ist der Fremdspannungsabstand. Das Meßverfahren des Fremdspannungsabstandes weicht gegenüber dem des Geräuschspannungsabstandes nur geringfügig ab. Bei der normgemäßen Messung des Fremdspannungsabstandes sind die Wiedergabepegel, d. h. Vollpegel und Geräuschpegel über ein im Bereich von 20 Hz bis 22 kHz lineares Filter ohne Bewertungskurve zu ermitteln. Alle Spannungswerte der Geräuschspannungsabstands- und Fremdspannungsabstands-Messung werden als Effektivwert gemessen.


Meßverfahren für den Übertragungsbereich

Der Übertragungsbereich eines Magnetbandgerätes wird durch seinen Gesamtfrequenzgang sowie durch die untere und obere Grenzfrequenz bestimmt. Die Magnetbandgerätenormen schreiben für die einzelnen Gerätegruppen bestimmte Toleranzfelder des Gesamtfrequenzganges vor. Bild 7 zeigt die Toleranzfelder des Gesamtfrequenzganges (Aufnahme und Wiedergabe) für Geräte nach DIN 45 511 und nach DIN 45 500 Teil 4.
 
Toleranzfelder Bild 7. Toleranzfelder für den Frequenzgang nach DIN 45 500 und DIN 45  511: a = Studiogeräte, b = HiFi-Heimstudiogeräte, c = Heimgeräte mit Spule und Heimgeräte mit Kassette
Für Heimgeräte sind geschwindigkeitsbezogen die Mindestforderungen bezüglich der Grenzfrequenzen gemäß Tabelle 1 festgelegt:

Tabelle 1

Band
geschwindigkeit
4,76
fu/fo
9,53
fu/fo
19,05
fu/fo
cm/s
Hz
Heimgeräte mit Spule 80/6300 63/10.000 40/12.500 Hz Hz
Heimgeräte mit Kassette 80/630 --- --- Hz

Die untere Grenzfrequenz fu darf dabei nicht überschritten und die obere Grenzfrequenz fo nicht unterschritten werden.

Die Gesamtfrequenzgang-Messung ist mit dem jeweiligen DIN-Bezugsband-Leerteil auszuführen. Der aufgezeichnete Pegel soll zur Vermeidung von Band-Übersteuerungen etwa 20 dB unter dem Bezugspegel liegen. Der Frequenzgang wird zweckmäßigerweise mit gleitender Frequenz ermittelt und durch einen Pegelschrieb festgehalten.


Übersprechdämpfungs-Meßverfahren
(DIN 45 521)

Unter Übersprechen versteht man die Pegelbeeinflussung einer Aufzeichnungsspur durch die Nachbarspuren. Die Übersprechdämpfung dient als Maß für das Übersprechen. Sie ist als das Verhältnis der Wiedergabespannung einer vollausgesteuerten Spur eines Mehrspurtonträgers zur Wiedergabespannung der gleichen unbespielten Spur definiert, wobei alle vorhandenen weiteren Spuren voll ausgesteuert sind. Die normgemäße Messung hat vorzugsweise bei 1 kHz zu erfolgen, kann jedoch zusätzlich auch bei anderen Frequenzen des Übertragungsbereiches vorgenommen werden. Aus qualitativer Sicht ist zu unterscheiden zwischen Übersprechen bei Monobetrieb und bei Stereobetrieb. In der Normensprache spricht man im letzteren Fall von zusammengehörigen Stereokanälen.
Bei der Messung ist der Leerteil des jeweiligen DIN-Bezugsbandes zu verwenden. Zur meßtechnischen Ausschaltung sonstiger Störquellen wird selektiv, z. B. mit einem Terzfilter, gemessen. Bei mehreren Betriebsarten (Mono, Stereo, Playback, Multiplayback) ist die Betriebsart anzugeben, auf die sich die Messung bezieht.
Als besonders kritisch erweist sich das Übersprechen bei nicht zusammenhängenden Kanälen. In diesem Fall schreibt die Norm bei 1 kHz für Heimgeräte mit Kassette mindestens 40 dB, für Heimgeräte mit Spule mindestens 50 dB und für Hi-Fi-Heimstudiogeräte mindestens 60 dB Übersprechdämpfung vor.
Wesentlich unkritischer ist das Übersprechen zwischen zusammenhängenden Stereokanälen, da eine Kanaltrennung von mindestens 15 dB für die Stereo-Ortung ausreicht.
Selbstverständlich gibt es außer den hier ausführlicher oder nur am Rand behandelten Meßverfahren der Magnettontechnik noch weitere, weniger wichtige, auf die aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde. Wohl aber werden sicherlich auch in Zukunft Erweiterungen der bestehenden Meßverfahren und neue Meßverfahren infolge der ständigen anwendungsmäßigen Ausweitung der Magnettontechnik notwendig sein.

Tabelle 2 DIN-Blätter der Magnettontechnik (E = Entwurf)

Magnettontechnik allgemein
  DIN 40 700 April 1974 Schaltzeichen, Magnetköpfe
  DIN 45 510 Mai 1971 Magnettontechnik, Begriffe
 
Heimstudio-Technik (Hi-Fi)
  DIN 45 500 Teil 4/April 1975 Mindestanforderungen an Magnetbandgeräte für Schallaufzeichnung in Spulen- und Kassettentechnik
  DIN 45 500 Teil 9/April 1975 Mindestanforderungen an Magnettonbänder 4 und 6
für Schallaufzeichnung
 
Magnetbandgeräte für Schallaufzeichnung
E DIN 45 511 Teil 1/April 1975 Studiogeräte für Schallaufzeichnung auf Magnetband 6
Mechanische und elektrische Anforderungen
  DIN 45 511 Teil 2/Mai 1971 Magnetbandgeräte für 3- und 4-Spur-Schallaufzeichnungen auf Magnetband 12
Mechanische und elektrische Anforderungen
  DIN 45 511 Teil 3/Mai 1971 Magnetbandgeräte für 4-Spur-Schallaufzeichnungen
auf Magnetband 25
Mechanische und elektrische Anforderungen
  DIN 45 511 Teil 4/April 1975 Kassettengeräte für Schallaufzeichnungen auf Magnetband 4
Mechanische und elektrische Anforderungen
E DIN 45 511 Teil 5/April 1975 Heimgeräte für Schallaufzeichnungen auf Magnetband 6
Mechanische und elektrische Anforderungen
 
Magnetbänder für Schallaufzeichnung
  DIN 45 512 Teil 1/Aug. 1968 Maße und anzugebende mechanische Eigenschaften
E DIN 45 512 Teil 2/April 1975 Elektroakustische Eigenschaften
  DIN 45 513   DIN-Bezugsbänder
    Teil 1/April 1968 76,2 cm/s Bandgeschwindigkeit
    Teil 2/Okt. 1967 38,1 cm/s Bandgeschwindigkeit
    Teil 3/Okt. 1966 19,05 cm/s Bandgeschwindigkeit
    Teil 4/Jan. 1968 9,53 cm/s Bandgeschwindigkeit
    Teil 5/Juli 1972 4,76 cm/s Bandgeschwindigkeit mit Magnetband 6
E   Teil 6/April 1975 4,76 cm/s Bandgeschwindigkeit mit Magnetband 4
    Teil 7/Febr. 1976 4,76 cm/s Bandgeschwindigkeit mit Magnetband 4 für Hi-Fi-Kassettengerät
 
Spulen und Kassetten
  DIN 45 514 Jan. 1975 Spulen für Magnetband 6 mit Dreizack-Aufnahme
  DIN 45 515 März 1955 Wickelkern für Bandgeräte (Europäische Ausführung)
E DIN 45 516 Sept. 1974 Magnetbandkassette für Schallaufzeichnung auf Magnetband 4
  DIN 45 517 Teil 1/Okt. 1963 Spule Spule für Magnetband 6 mit NAB-Aufnahme
 
Meßverfahren für Magnetbänder
  DIN 45 519 Teil 1/Febr. 1976 Bestimmung der Kopierdämpfung
    Teil 2/Jan. 1975 Bestimmung der Bandflußschwankungen
E   Teil 3/April 1975 Bestimmung der Löschdämpfung
  DIN 45 520 Jan. 1973 Bestimmung des Bandflusses auf Magnettonbändern
  DIN 45 522 Teil 1/Dez. 1968 Bestimmung der Reibungszahl von Magnetband 6
    Teil 2/Aug. 1968 Bestimmung der Schmiegsamkeit von Magnetband 6
    Teil 3/Aug. 1968 Bestimmung der Nennbelastbarkeit von Magnetbändern
    Teil 4/Aug. 1968 Bestimmung der Säbelförmigkeit von Magnetband 6
 
Meßverfahren für Magnetbandgeräte
  DIN 45 405 Juli 1967 Geräusch- und Fremdspannungsmesser für elektroakustische Breitbandübertragung
  DIN 45 507 Okt. 1966 Meßgerät für Frequenzschwankungen b. Schallspeichergeräten
  DIN 45 521 Okt. 1963 Messung der Übersprechdämpfung bei Mehrspurgeräten
E DIN 45 523 Dez. 1974 Auslösung von Schaltvorgängen durch Magnetbandgeräte
  DIN 45 524 Mai 1971 Bestimmung der Bandgeschwindigkeit bei Magnetbandgeräten
  DIN 45 525 März 1970 Bestimmung der Gebrauchsdauer von Batterien für Magnetbandgeräte
  DIN 45 528 März 1975 Bestimmung der automatischen Aussteuerung von Magnetbandgeräten
E DIN 45 529 März 1975 Meßkassette für Frequenzschwankungen
  DIN 45 633 Teil 1/März 1970 Präzisionsschallpegelmesser
 
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aus: FUNKSCHAU Heft 12/13 1976, Seite 531 ff.

Herzlichen Dank an die Funkschau für die Erlaubnis, diesen Artikel hier zu veröffentlichen.
 
 
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