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Empfindlichkeit (Technik)

Die Empfindlichkeit (engl. sensitivity) ist in der Messtechnik definiert als

Dabei ist der Begriff Messgerät keineswegs auf anzeigende Geräte beschränkt. Es ist auch eine physikalische Größe, wie z. B. die elektrische Spannung, als Ausgangsgröße denkbar; siehe Messeinrichtung.

Für eine Kennlinie, in der die Ausgangsgröße als Funktion der Eingangsgröße dargestellt wird, stellt sich bei hinreichend kleinen Änderungen die Empfindlichkeit als Anstieg der Kennlinie (der Tangente an die Kennlinie) dar.

Besonders anstrebenswert ist eine Kennlinie in Form einer Geraden durch den Koordinatenursprung (Spannung über Strom bei einem Widerstand, den man als ohmschen Widerstand bezeichnen kann, Zeigerausschlag über Strom beim Drehspulmesswerk). Dann können die Wörter „Änderung des“ weggelassen werden, und es ergibt sich salopp gesagt „Ausgangsgröße pro Eingangsgröße“.

Übertragen auf die Akustik und die Tontechnik ist die Empfindlichkeit eines Mikrofons die Ausgangsspannung im Verhältnis zum einfallenden Schalldruck. Das Wort "Empfindlichkeit" wird in den Mikrofondaten der Firmen nicht genannt; dafür findet man die technische Bezeichnung Feldbetriebsübertragungsfaktor in mV/Pa. Verständlicherweise verwendet der Praktiker anstatt "Feldbetriebsübertragungsfaktor" lieber dafür den schlichten Ausdruck "Empfindlichkeit".

Ein zur Temperatur-Messung eingesetztes Thermoelement liefert eine elektrische Spannung als Maß für eine Temperaturdifferenz gemäß einer leicht gekrümmten Kennlinie. Wenn bei entsprechender Vergleichsstelle U = 0 μV bei t = 20 °C ist, wäre eine Angabe von U / t sinnlos. Repräsentative Aussagen zur Empfindlichkeit erhält man mit ΔU/Δt, die man in μV/K angibt. So kann man eine „mittlere Empfindlichkeit“ über die Spanne Δt von 0 bis 100 °C bestimmen. Bei genauerer Betrachtung ist wegen der Krümmung der Kennlinie anzugeben, zu welcher Temperatur die Empfindlichkeit gehört. So wäre z. B. die Empfindlichkeit bei 100 °C mit guter Näherung aus der Spanne von 95 bis 105 °C zu bilden.

Je schwächer ein Eingangssignal sein soll, für das das Messgerät noch ein weiter verwertbares Ausgangssignal liefert, desto höher muss die Empfindlichkeit sein. Dabei stößt man auf Grenzen,

  1. weil der Messbereich nach oben immer weiter eingeschränkt wird (Gefahr der Übersteuerung), und
  2. weil man nach unten an eine Ansprechschwelle (engl. discrimination (threshold)) kommt, von der ab das Gerät überhaupt erst reagiert.

Die Ansprechschwelle ist in DIN 1319 definiert als

Akustik und Optik kennen auch den Begriff der spektralen Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. Frequenz des Lichts oder der Schallwellen.

In der Fototechnik wird die Empfindlichkeit meistens in Einheiten wie DIN, ASA, ISO angegeben; siehe Filmempfindlichkeit.

Siehe auch