Andere Darstellung des Amplitudengangs

[Stauber]

Hallo miteinander!

Hat sich schon mal jemand Gedanken darüber gemacht, ob es vielleicht sinnvoll sein könnte, einen Amplitudengang zusätzlich zu der Frequenz von der anliegenden Spannung abhängig darzustellen?

Mit anderen Worten: Kann man für jeden Lautsprecher sicher davon ausgehen, dass die Regel gilt, dass der Amplitudengang mit der Hälfte (einem Zehntel, einem Hunderstel, möglichst noch kleineren Teilen) der Eingangsspannung jeweils mit einem konstanten Abstand unter der 2,83V-Messung verläuft? Oder wäre es vorstellbar, dass sich z. B. je nach Membranmaterial, -verarbeitung und -form Veränderungen in der Form des Amplitudengangs ablesen ließen?

Unsere Überlegung ist die, dass Membranen vielleicht frequenzabhängig einen konstanten Teil der reingesteckten Energie z. B. durch Verwindung oder ähnliches ohne Tonerzeugung "schlucken" können. Wenn diese Überlegung richtig ist, dann müsste sich bei anderen Eingangspannungen doch eine anders geformte Amplitudenmessung ablesen lassen, da dieser Konstante Teil sich gegenüber dem veränderten Eingang auch frequenzabhängig unterschiedlich stark auswirkt... Oder?

Wir besitzen derzeit leider noch keine entsprechende Messmöglichkeit, daher die Idee zunächst mal als Frage hier ins Board. Irgendeinen derartigen Faktor muss es doch eigentlich noch geben - wie lässt sich sonst erklären, dass unterschiedliche Membranen, die innerhalb ihres Sollbereichs (fernab jeglicher Resonanz und >40db von K3 und anderen bösen Dingen entfernt) mit demselben Signal gefüttert werden, einen unterschiedlichen Klang an den Raum abgeben, obwohl sich die Gesamtlautstärke auf einem vergleichbaren Maß befindet?

Vielleicht ist die Überlegung natürlich auch falsch und lässt sich einfach widerlegen... Für Kommentare und Denkanstöße wären wir jedenfalls sehr dankbar!

Vielen Dank im Voraus und beste Grüße
Die Stauber

[Frank]

Re: Andere Darstellung des Amplitudengangs

Wer ist denn "wir"? Sprechen wir schon im Pluralis Majestatis?

Original geschrieben von Stauber
Unsere Überlegung ist die, dass Membranen vielleicht frequenzabhängig einen konstanten Teil der reingesteckten Energie z. B. durch Verwindung oder ähnliches ohne Tonerzeugung "schlucken" können.

Dieser Aussage liegt eine seltsame Vorstellung von Physik zugrunde.

Festzuhalten ist, dass Energie nicht "verschwindet" -> 1. Hauptsatz der Thermodynamik. Es finden lediglich Umwandlungen verschiedener Energieformen statt, und wenn es letztlich Wärme ist.

Aber fangen wir vorne an. "Verwinden" ist nichts anderes als eine elastische Verformung des Werkstoffes. Damit hier nicht wieder zu Verwirurngen kommt: elastische bedeutet, dass das Bauteil nach der Verformung wieder genau so aussieht wie vorher: Gummi. Im plastsichen Fall bleibt die Verformung: verbeultes Blech.

Jede (elastische) Verformung (Feder) wird von einer gewissen dämpfenden Komponente begleitet -> innere Reibung. Hier wird "geschluckt", d.h. Bewegungs(hier Verformungs)energie wird in Wärme umgewandelt. Die zurückfedernde Komponente macht scheinbar messbare Geräusche. Besonders schön ist das am lang ausschwingenden Resonanzgrat einer Metallmembran am oberen Übertragungsende zu sehen. So wie es eben jede Resonanz tut: sie schwingt auf ihrer Eigenfrequenz aus.

Deine Beobachtung erscheint mir vielmehr mit der Unlinearität des Antriebes zusammenzuhängen.

[Stauber]

Hi Frank, danke für die schnelle Antwort!

Festzuhalten ist, dass Energie nicht "verschwindet" -> 1. Hauptsatz der Thermodynamik. Es finden lediglich Umwandlungen verschiedener Energieformen statt, und wenn es letztlich Wärme ist.

Genau diese innere Reibung war ja gemeint, wenn auch weniger exakt beschrieben, dafür aber auch nur mit "quotation fingers" erwähnt...

Genau genommen würde das der eigentlichen Idee doch aber auch nicht widersprechen, dass die Umsetzung von eingesetzter Energie in Membranbewegung bzw. abgestrahlten Schall nicht proportional sein muss, oder?

So wie es eben jede Resonanz tut: sie schwingt auf ihrer Eigenfrequenz aus.

Heißt das auch, dass jede Beschleunigung einer Membran immer zu einem gewissen Anteil als (ungewollte) Anregung der Eigenresonanz für die gewollte Bewegung verloren geht? Wenn z. B. eine Tieftonmembran bei der Impulsantwort auf der Eigenresonanz ausschwingt, liegt das dann daran, weil diese Frequenz im Impuls auch enthalten war, oder weil dies das Verhalten der Membran ist, auf Auslenkungen zu reagieren?

Deine Beobachtung erscheint mir vielmehr mit der Unlinearität des Antriebes zusammenzuhängen.

Sollten diese Unlinearitäten nicht erst bei sehr großen Auslenkungen der Membran auftreten, wenn die Schwingspule beginnt, den Luftspalt zu verlassen?

Uns interessieren in dem Fall eher die Unterschiede zwischen lauten und sehr leisen Geräuschen auf Membranen, die ansonsten mit möglichst vergleichbaren Variablen betrieben werden: Wenn z. B. ein W 130 S und ein AL 130 in vergleichbaren Gehäusen isoliert mit Geräuschen gefüttert werden, die steilflankig auf 500-2000 Hz begrenzt sind, dann ist das Ergebnis (Ansichtssache?) nicht identisch (besser/schlechter komplett außen vor gelassen!).

Die Frage ist eigentlich nur, ob dies dann an den kleinen Unterschieden im Aplitudengang der Membranen liegt, an der Tatsache, dass sie bis auf wenige cm nicht dieselbe Position im Hörraum einnehmen, oder vielleicht doch eher daran, dass man weiß, dass eins der beiden Teile deutlich teurer war...

Beste Grüße
Die Stauber

[tiki]

Hallo,

Wenn z. B. ein W 130 S und ein AL 130 in vergleichbaren Gehäusen isoliert mit Geräuschen gefüttert werden, die steilflankig auf 500-2000 Hz begrenzt sind, dann ist das Ergebnis (Ansichtssache?) nicht identisch...

Meines Wissens sind noch ein paar mehr Voraussetzungen für den Vergleich zu erfüllen: Freifeld oder RAR, identisches(!) Gehäuse, identische Pegel, Entzerrung auf identischen FG, identische Abhörposition in Bezug auf den Lautsprecher - auf Achse (als Minimum, evtl. noch mehr). Dann sollte man auch Identisches hören, sofern die nichtlinearen Verzerrungen (eure Voraussetzung) unterhalb der Hörschwelle bleiben. Die angedeuteten Bedingungen sollen zur Ausschaltung der linearen Verzerrungen führen. Oder?
Gruß, Timo

[Stauber]

Hi Timo,

Original geschrieben von tiki
Entzerrung auf identischen FG [...] Die angedeuteten Bedingungen sollen zur Ausschaltung der linearen Verzerrungen führen. Oder?
Gruß, Timo

Genau, die Membranen sollten (soweit von uns beeinflussbar) nur in dem Bereich angesprochen werden, wo durch bekannte Verzerrungen und Ungleichmäßigkeiten in der Amplitudenkurve keine Probleme im hörbaren Bereich zu erwarten wären...

Sorry, aber was ist mit identischem FG gemeint?

Das bedeutet umgekehrt, dass sich alle Faktoren, die man als Eigenklang einer Membran interpretieren könnte, in Amplitudengang, Wasserfall und Verzerrungsmessung ablesen lassen und die Membran darüber hinaus in den ihr gesteckten Grenzen so linear arbeiten sollte, dass man sich keine Gedanken darum machen muss, richtig?

Beste Grüße
Die Stauber

[Frank]

Original geschrieben von Stauber
Heißt das auch, dass jede Beschleunigung einer Membran immer zu einem gewissen Anteil als (ungewollte) Anregung der Eigenresonanz für die gewollte Bewegung verloren geht? Wenn z. B. eine Tieftonmembran bei der Impulsantwort auf der Eigenresonanz ausschwingt, liegt das dann daran, weil diese Frequenz im Impuls auch enthalten war, oder weil dies das Verhalten der Membran ist, auf Auslenkungen zu reagieren?

Gestern bekam mein Sohn, 3 1/2 Jahre, eine schreiend bunt bedruckte Blechdose voll Lebkuchen geschenkt. Zu meinem Leidwesen war eine Spieluhr montiert. Neugierig wie so ein Panz nun mal ist, wollte er wissen, wie das Ding funktioniert. Nun ist es nicht meine Gewohnheit, wissen zum einfachen Konsum zur Verfügung zu stellen, sondern den Kleinen seine eigenen Gehirnwindungen zu nutzen. Er erkannte eine "Trommel mit Pickeln" die "kleine Stifte" mitnimmt. Wenn die Pickel sie "loslassen", dann machen die "Stifte" einen Ton. Zweifellos schwingen die Federplättchen auf ihrer Eigenfrequenz aus. Die Trommel läuft (in etwa) mit konstanter Geschwindigkeit.

Du scheinst ein sehr spezielles Interesse an diesem Thema zu haben. Vielleicht erklärst Du mal, worum es genau geht. Dann können die Antworten auch spezieller ausfallen.


Nun sag an, wer sind "die Stauben"? Handelt es sich um eine Persönlichkeitsstörung, einen Geheimbund oder eine Firma? Wenn es sich um letzteres handelt, so ist es, besonders in einem Herstellerforum, nur fair, wenn Du Dich als solche zu erkennen gibst.

[tiki]

Hallo,
ich erlaube mir mal ein längliches Zitat aus:
Gerhart Boré / Stephan Peus: Mikrophone

"Weshalb für Aufnahmen, bei denen höchste Wiedergabegüte gefordert wird, fast durchweg gute Kondensatormikrophone guten Tauchspulmikrophonen
vorgezogen werden, ist aus den angegebenen Daten oft nicht erklärbar: Mikrophone mit völlig gleichem Frequenzgang können über eine gute Wiedergabeanlage recht verschiedene Klangbilder ergeben. Das wird – zumindest teilweise – verstehbar, wenn das Impulsverhalten der Mikrophone untersucht
wird.
Abb. 41 zeigt die Ausgangsspannung zweier Cardioid-Mikrophone, die in 20 cm Abstand vor einer Funkenstrecke aufgestellt wurden. Eine Kondensatorentladung über die Funkenstrecke ruft einen extrem kurzen Druckimpuls hervor. Die dabei von den Mikrophonen abgegebene Spannung zeigt in ihrem Verlauf große Unterschiede.

Selbst wenn man berücksichtigt, daß das menschliche Gehör Phasenverschiebungen einzelner Komponenten des Impulsspektrums nicht wahrnimmt, fällt auf, daß die vom Tauchspulmikrophon abgegebene Spannung
gedämpft abklingende, in den Hörbereich fallende Schwingungen enthält, die zweifellos „färbend“ auf den Klang wirken und unmittelbar nachfolgende Schallsignale verdecken können.
Ein weiterer Grund für Unterschiede im Klangbild zweier ihren technischen Daten nach übereinstimmender Mikrophone kann ein unterschiedlich verlaufender
Diffusfeldfrequenzgang sein. Im Datenblatt wird er leider meist nicht angegeben."

Ich denke, das ist zumindest teilweise auf Lautsprecher übertragbar. Insofern sind also die oben genannten Bedingungen noch zu erweitern.
Mit identischem FG meine ich Übereinstimmung der Freifeldfrequenzgänge beider Schallquellen unter den Abhörbedingungen bis auf unhörbare (Pegel-)Abweichungen.

Gruß, Timo

[Stauber]

Hallo Timo, vielen Dank für Deine ausführlichen Antworten und Denkanstöße!

Ich nehme an, das Pendant zum Diffusfeldfrequenzgang dürften die diffusen Raumreflexionen beim Lautsprecher sein, die man durch die Freifeldanforderung an die Messung ja ausschließen kann, richtig?

Das gegenseitige Beeinflussen von direkt aufeinander folgenden Impulsen finde ich allerdings sehr interessant! Aber ließe sich das saubere Verhalten von Lautsprechern in dem Fall nicht vergleichsweise einfach mit einem entsprechenden Messaufbau durch 2 Impulsantwortmessungen (entgegengesetzt und/oder unterschiedlich stark ausgeprägt) sicherstellen, die zeitlich sehr eng zusammengeschoben werden?

Beste Grüße
Die Stauber

Original geschrieben von Frank
[...] Du scheinst ein sehr spezielles Interesse an diesem Thema zu haben. Vielleicht erklärst Du mal, worum es genau geht. Dann können die Antworten auch spezieller ausfallen.


Nun sag an, wer sind "die Stauben"? Handelt es sich um eine Persönlichkeitsstörung, einen Geheimbund oder eine Firma? Wenn es sich um letzteres handelt, so ist es, besonders in einem Herstellerforum, nur fair, wenn Du Dich als solche zu erkennen gibst.

Hallo Frank, exakter konnte ich meine Frage leider nicht mehr formulieren: Gibt es außer K2/3/5 und den im Wasserfall sichtbaren Resonanzen Faktoren eines Chassis, die dazu führen könnten, dass eine Messung des frequenzabhängigen Amplitudengangs NICHT in einem konstanten dB-Abstand unterhalb der 2,83V-Messung verläuft, wenn man die Messung z. B. mit einem Hunderstel der Spannung durchführt? Wenn Du es nicht weißt oder keine Lust hast, mir zu antworten, ist das in Ordnung.

Verwirrte Grüße
Die Stauber

PS: Wenn es Dein Gewissen beruhigt, dann kannst Du uns gerne als Geheimbund von 2-4 Personen betrachten, denen es Spaß bereitet, einen Teil ihrer Freizeit mit dem Basteln von Lautsprechern zuzubringen. Die Bezeichnung "Stauber" hatte ich als Benutzernamen eingetragen, weil zu dem Zeitpunkt eines der sichtbarsten Merkmale unserer konspirativen Tätigkeiten die Verwandlung von MDF und Lack in erstaunlich große Mengen Staub war, der sich regelmäßig auf Boden, Klamotten und Haaren angesammelt hat. Das Visatonforum war das Mittel der Wahl, da wir bisher zu etwa 80% Chassis der Firma Visaton verbaut haben und zusätzlich die Firma dankenswerterweise dieses Forum anbietet, in dem wir schon sehr oft sinnvolle Anregungen, Erklärungen und Hilfestellungen gefunden haben...

[Farad]

Hallo.

Von PA-Lautsprechern sind auch Messungen mit größeren Spannungen bekannt. Die Frequenzgänge unterschieden sich nicht sehr stark bis die Verzerrungen deutlich zunehmen. Dann geht logischerweise ein Teil der Energie in die Oberwellen, taucht aber dort dann auch wieder auf. "Verloren" geht wohl nicht deutlich mehr. Durch den großen Hub kommt es auch zu stärkeren linaren Verzerrungen wie Intermodulationsverzerrungen u.ä.

Interessant wären daher inbesondere Verzerrungesmessungen bei SEHR hohen Pegeln. Es ist falsch stets nur die Durchschnittspegel zu betrachten. Ich bin seit langer Zeit dafür Chassis bei Peaks mit 1kW und mehr auf Verzerrungen zu untersuchen. Thermisch ist das kein Problem. Man sollte die Eingangsspannung stückweise steigern und Verzerrungsmessungen auch unter Winkeln messen.

Das Interesse der Hersteller an solchen Daten ist aber wohl gering. Computerprogramme die Verzerrungsmessungen durchführen können sind recht teuer. So ganz trivial ist die Sache also nicht. Ob die zusätzlichen Daten es wert sind? Grob über den Daumen stimmt die Doppelte Leistung + 3dB schon.

gruß, farad

[HCW]

Hallo Stauber,

Geheimbünde dieser Art sind prima, lasst Euch nicht veräppeln, jetzt wo alles geklärt ist, wird das wohl auch ordnungsgemäß verstanden werden. Dieses Forum ist an und für sich lieb.:-)

Zur Sache: K2,3,5 sind natürlich keine Ursachen des von Euch vermuteten Phänomens, sondern Ausdruck nichtlinearen, u.U. frequenzselektiven Dämpfungsverhaltens des Gesamtsystems, insbesondere Membran, Scharnier und Zentrierspinne. Seit geraumer Zeit werden ja in K&T bzw. HH die Klirrfaktormessungen bei verschiedenen Pegeln angegeben, wo duchaus ersichtlich ist, daß da etwas "passiert". Daß das Erscheinen von Klirrspitzen bei bestimmten Pegeln und das Einsetzen von Kompression Einfluss auf den gemessenen Frequenzgang hat, kann ich mir gut vorstellen, auch wenn dann die Antriebseinheit sich geometrisch noch im "linearen" Bereich befindet. Ich denke in die Richtung zielt Eure Frage.

Christian