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Neue Art der Klirrdarstellung

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  • Farad
    Registrierter Benutzer
    • 09.09.2001
    • 5775

    Neue Art der Klirrdarstellung

    Hallo,

    ich möchte euch eine neue Art der Klirrfaktordarstellung vorstellen und eure Meinung dazu hören.

    Um die Diagramme richtig lesen und interpretieren zu können, braucht man als allererstes - wie auch beim Isobarendiagramm - einen (kalibrierten) Frequenzgang auf Achse. Man weiß jetzt, wie laut ein einzelner Sinuston bei 2,83V Klemmenspannung wiedergegeben wird.



    Gemessen wurde eine Lautsprecherbox einer sehr billigen Kompaktanlage mit etwa 10W Belastbarkeit. (Herstellerangabe) Die Messung ist zwar kalibriert, wurde aber im Wohnraum und mit etwas weniger als 1m durchgeführt. Darum geht es aber jetzt ja nicht.

    Im Folgenden gibt es ein Diagramm für K2 und ein Diagramm für K3. Die beiden Faktoren werden vollkommen getrennt voneinander betrachtet. Das ist sinnvoll, weil der jeweils hervorgerufene Höreindruck stark varriiert. Auch ich wiederhole die Fachliteratur: K2 wird angeblich eher angenehm wahrgenommen, K3 eher als unangenehm, im Sinne von Hi-Fi sind natürlich beide "böse".

    Das besondere an der Darstellung ist nun, dass die Informationsdichte erheblich größer ist, als man es von Klirrdiagrammen gewohnt ist. Man ließt zeilenweise und fängt von unten an:

    Die Angaben in Dezibel beziehen sich auf den kalibrierten Frequenzgang, also auf 2,83V. Zur besseren Übersicht ist daneben auch noch die direkte Spannung angeben. -6dB entspricht also beispielsweise der halben Spannung relativ zu 2,83V und somit einem viertel Watt.

    Die Farbe von hellgrün über dunkelgrün bis zu rot gibt den Klirrfaktor bei der jeweiligen Frequenz und dem jeweiligen Wiedergabepegel (aufwärts) an. Mit einem einzigen Blick ist jetzt also zu erkennen, wie sich der Klirrfaktor mit steigendem Pegel verändert. Da 3dB mehr Leistung auch 3dB mehr Schalldruckpegel bedeuten, weiß man zusätzlich, wie stark die Box bei einer bestimmten Lautstärke klirrt, man braucht die Angabe an der Ordinate nur auf den Frequenzgang "aufzuschlagen".

    Als obere Grenze habe ich mehr oder minder willkürlich 5% Klirrfaktor gesetzt. Steigt er darüber, wird er hellrot angezeigt, der Meßbereich ist überschritten. Im Beschallungsbereich geht man von einer 3% und einer 10% Marke aus: Bei 3% ist der sinnvolle Bereich verlassen, mehr als 10% sollten der Box nicht abverlangt werden. Die Skalierung kann je nach sinnvollem Darstellungsbereich geändert werden.

    Wie man sieht, ist die kleine BR-Box schon mit einem viertel-Watt im Bassbereich überfordert. Dies ist kein Meßfehler.

    Der Pegel wird nun solange erhöht, bis es zu hörbar sehr starken Verzerrungen kommt, oder die Nennbelastbarkeit des Herstellers oder der maximale Hub erreicht ist. Ich habe die Messung bei 8W (entsprechend 9dB relativ zu 2,83V) abgebrochen. Alle Farben und Werte darüber sind also sinnlos und dürfen nicht zur Charakterisierung des Lautsprechers herangezogen werden.

    Man sieht also "Flächen gleichen Klirrs", etwas holprig übersetzt könnte man die Darstellung also "Isochink"-Diagramme nennen.

    Hier je ein Diagramm für K2 und K3






    Ich finde die Darstellung sehr übersichtlich! Man sieht eigentlich sofort, was sich tut, wo man die Box sinnvoll einsetzen kann, und ab welcher Leistung sie definitiv nichtmehr geht. Würde man die Eingangsspannung jetzt weiter steigern, würde sich nach oben hin irgendwann ein Farbverlauf Richtung rot bilden, und man wüßte, dass die Maximallautstärke bei diesem Pegel und dieser Leistung dann erreicht ist. Vorgesehen ist im Diagramm eine Maximalleistung von etwa 0,5kW. Für Signalspitzen kann diese Leistung bei belastbaren Boxen durchaus kurz gefordert werden.

    Das Problem ist jedoch, dass die Box (wie aber bei jeder anderen Klirrmessung) auch sonst sehr stark belastet wird. Solche Töne kommen bei Musik ja seltenst bei diesen extremen Pegeln vor! Bei der nächsten Messung wäre der Hochtöner (eine 12mm Kalotte oder sowas) immerhin rund 50mal mit jeweils >>200ms 16W - 200ms Pause - 200ms 16W... usw<< belastet worden. Das ist für eine Kalotte ganz schön viel... thermisch mag es - insbesondere beim Einsatz von FFL - noch gehen, der Hub ist aber schon ganz ordentlich.

    Ausserdem fällt auf, dass solche Messungen eigentlich auch (wie auch die Isobarendarstellung) erst oberhalb des Bassbereiches sinnvoll sind. Wir sind auf Klirr im Bassbereich nicht sehr empfindlich und man treibt die Chassis unnötigerweise zig mal in die mechanische Begrenzung. Der Zeitaufwand für eine solche Messung ist enorm! Wie jede Klirrmessung ist das ganze obendrein sehr nervötend. Lohnt der Aufwand??


    Was haltet ihr davon?

    gruß, farad

    PS: Alle Watt-Angaben beziehen sich im Beispiel auf 8 Ohm. Das Diagramm "kennt" nur Spannungen und dB, die jeweils unabhängig vom tatsächlichen Impedanzverlauf sind.
  • Diablo
    Registrierter Benutzer
    • 24.09.2004
    • 2685

    #2
    so, und jetzt soll der admin das doch bitte mal beim gesamten visaton-programm machen

    aber mit der darstellung kann sogar ich was anfangen, der ich sonst nur bunte linien ohne sinn seh, wenn ich auf ein diagramm schau
    Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

    Kommentar

    • Susie Q
      Registrierter Benutzer
      • 27.11.2005
      • 557

      #3
      Hallo Farad,
      500Watt sind 16A Spitzenstrom an 4&Omega; - bleibt zu hoffen, das das dt nach dI für das einzelne Chassis bekannt ist (resp. eff. Meßmöglichkeit) ...
      Ansonsten finde ich Deine Darstellung innovativ, nach 2, 3 Minuten Eingewöhnung weiß man, was Sache ist (zum Messen Ohrstöpsel benutzen, an Zeit darf es einem Enthusiasten eh' nicht mangeln )
      Susie Q

      Kommentar

      • ArthurDent
        Registrierter Benutzer
        • 02.12.2005
        • 100

        #4
        Auch für einen Laien wie mich leicht verständlich und sehr übersichtlich --- Gute Sache.

        Kommentar

        • Mr.E
          Registrierter Benutzer
          • 02.10.2002
          • 5316

          #5
          Auf sowas in der Art warte ich schon recht lang.

          Kommentar

          • VISATON
            Administrator
            • 30.09.2000
            • 4490

            #6
            Ich finde die Darstellung auch sehr gut. Die Bedenken, dass die Chassis schnell zerstört werden können, sind natürlich berechtigt. Man müsste die Maximalpegel mit Monkey Forest messen. Da werden ja nur einzelne Sinuspakete (mit Pausen dazwischen) mit stetig steigendem Pegel auf den Lautsprecher gegeben und bei einem gewissen definierten Klirrfaktor die Messung beendet. Trotzdem kann man damit auch einen Hochtöner zerstören, wenn man nicht aufpasst.
            Admin

            Kommentar

            • pluto
              Registrierter Benutzer
              • 04.09.2006
              • 129

              #7
              Hallo Farad,

              Ausgezeichnet. Die Darstellung bietet viel mehr Info als eine pegelabhängige Messung bei nur einer Frequenz (z.B. Hobby Hifi) und etwas mehr Info als ein paar Kurven Klirr über Frequenz für verschiedene Pegel (z.B. K&T).

              Wie lang hast Du denn gemessen und Daten aufbereitet?

              Gibt es schon Ähnliches für eine echte Box? Hier handelt es sich ja offenbar nur um einen Mitteltöner.

              Interessant wäre auch eine Messung bei kleineren Pegeln (besonders für Ferrofluid-haltige Hochtöner). Oder geht der Klirr dann im Rauschen unter?
              Wie genau ist eigentlich die Messung im Bassbereich (Mikrofon-Klirr, Störgeräusche, hier sehr geringer Wiedergabepegel)?

              Bei hohen Pegeln und hohen Frequenzen würde doch auch eine kleinere Messdauer reichen, so dass der Hochtöner thermisch nicht überlastet wird? (Keine Ahnung, welche Einstellmöglichkeiten Arta bietet.)
              Wenn der Hub bei hohen Pegeln ein hochtönergefährdenes Problem bei der Messung ist, müsste das auch für den praktischen Betrieb gelten und eine Halbwelle schon zur Zerstörung ausreichen. Bei Hobby Hifi werden Messspannungen bis 14 V (ferrofluidlose Hochtöner) bzw. 20 V (mit Ferrofluid) verwendet. Kritisch sind dabei offenbar nur Bändchenhochtöner.

              Super wäre eine ähnliche Darstellung auch für Intermodulationsmessungen (2-Ton-Messung, IM-Gesamtpegel über Frequenz x Frequenz).

              Mit freundlichem Gruß

              Peter

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              • spendormania
                Registrierter Benutzer
                • 25.07.2004
                • 439

                #8
                Mir persönlich sagt die herkömmliche Darstellung mehr zu, da sie mir ausreicht und ich die Informationen schneller erfassen kann. Aber vielleicht ist das auch nur Geschmacksache bzw. ein persönliches Problem.

                Gruß!

                Kommentar

                • SpeedyG
                  Registrierter Benutzer
                  • 08.09.2005
                  • 56

                  #9
                  Endlich mal ein Klirrdiagramm was auch ich verstehe, evtl. liegt das aber auch an deiner Erklärung.
                  Wie ich die Klirrdiagramme aus der HH und K+T lesen musste hatte ich nicht richtig verstanden, und dann haben sie auch noch die Skalierung geändert, grml.
                  Deine vorgestellte Darstellung finde ich sehr gut und sehr verständlich.

                  Hättest du noch Lust, eine Visatonbox so "durch"zu Messen.
                  Wäre sehr interessant was dabei so ans Licht kommt.

                  Kommentar

                  • Gast-Avatar
                    tiki

                    #10
                    Fabian Du fleißiges Bienchen,

                    eins rauf mit Mappe!
                    Die Darstellung gefällt auch mir sehr, auch wenn ich heimlich eine "3D"-Darstellung (Flächendiagramm) im Hinterkopf hatte. So ist es aber selbstverständlich auch 3D.
                    Die Idee, die Leistung pro Frequenz bis zur vorbestimmten Verzerrungsgrenze zu steigern ist sicher chassis- und gehörschonend sowie zeit"sparend", kennt man auch aus EMV-Messungen ähnlich. Hast Du schon Ivo oder alternativ Heinrich informiert? Das interessiert ihn/sie ganz sicher.
                    Die Pico/Data-Darstellung war auch vergleichbar informativ, nur war hier die Dimension Eingangsleistung mit der Darstellung aller auftretenden Harmonischen getauscht.

                    Danke!
                    Gruß, Timo

                    Kommentar

                    • Farad
                      Registrierter Benutzer
                      • 09.09.2001
                      • 5775

                      #11
                      Hallo.

                      Freut mich, dass euch die Darstellung gefällt.

                      @Visaton
                      die Maximalpegelmessungen von Monkey-Forest kenne ich natürlich. Wie du schon angedeutet hast, ist das aber nicht ganz unkritisch. Die Software steigert den Eingangspegel der Endstufe bis zum Clipping, wenn die 10% Klirr einfach nicht erreicht werden. Wenn dann bei 2kW (das hat man zum Ende hin schnell!) der Limiter der Endstufe nicht perfekt arbeitet, und die ersten paar Perioden clippen, ist ruck-zuck Schluß.

                      @pluto
                      Arta ist für diese Aufgabe eigentlich denkbar ungünstig. Man kann nur eine "Burstdauer" und eine "Intraburstdauer" in ms eingeben. Sie stehen standardmäßig beide auf 200ms, das ja prinzipiell erstmal nicht so lange klingt. Blöderweise ist das bei 20Hz gerade mal vier Perioden, bei 10kHz hingegen eine halbe Ewigkeit. Ausserdem wird der Pegel nicht ausgeblendet oder wenigstens im Nulldurchgang abgeschaltet, sondern nach 200ms machts PLOPP und das Chassis muß erstmal ausschwingen. Es wäre viel, viel sinnvoller, einfach die Anzahl der Perioden angeben zu können und dann auch wirklich im Nulldurchgang abzuschalten. DAAS in allen mir bekannten Versionen kann das. Das hat ausserdem den Vorteil, dass die letzten zwei Okatven in Sekundenbruchteilen durchgefetzt werden und der Raum kein Chance hat.

                      Die Zweitondarstellung ist extrem schwierig für Lautsprecherboxen, weil oft die Trennfrequenz zwischen den beiden Tönen liegt. Warum Intermodulationsverzerrungen an 14kHz und 40Hz messen.... das macht keinen Sinn. Man müßte sehr eng beieinanderliegende Töne wählen, dann aber die Intensität sehr stark verändern. Also statt 4:1 einfach mal 10:1 nehmen. Das ist aber alles nicht so einfach. Hast du eine Idee wie man das normen könnte?

                      Kleine Pegel zu messen ist prinzipiell kein Problem, dann muß das Mikro für den großen Störabstand eben nahe an die Membran. Da ich hier nur relativen Klirr auftrage, ist der Absolutwert des Schalldruckpegels ja egal. Kritisch sind eher große Pegel. Mein billiges ECM8000 schafft nur 120dB und das hat man in einzelnen Frequenzbereichen sehr schnell erreicht. Ich muß also den Meßabstand verdoppeln, um wieder 6dB "rauszuschinden", aber spaß macht das keinen. Man bräuchte also einen großen Raum... am besten Absorbierend... naja, ist schon klar worauf das rausläuft...

                      @SpeedyG
                      Als richtige box habe ich derzeit nur eine Couplet Ultralight und eine Aria zur Verfügung. Beide brauche ich noch! Mir ist nicht so ganz Geheuer an dem Gedanken, 63V Sinus auf eine G20SC zu schicken...

                      @tiki
                      die Leistungssteigerung bis zur Klirrgrenze ist bei Lautsprecherboxen leider auch nicht so ganz leicht zu interpretieren. Wenn irgendwo ein extremer Einbruch in der Kurve ist... woran lags dann? War der Klirr da schon immer so hoch? wäre der Klirr danach vielelicht sogar wieder abgesunken? Ich habe mit DAAS32 damit herumprobiert und war nicht so recht zufrieden mit der Aussagekraft.


                      gruß, farad

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                      • Gast-Avatar
                        tiki

                        #12
                        Hallo,
                        Ausserdem wird der Pegel nicht ausgeblendet oder wenigstens im Nulldurchgang abgeschaltet, sondern nach 200ms machts PLOPP und das Chassis muß erstmal ausschwingen. Es wäre viel, viel sinnvoller, einfach die Anzahl der Perioden angeben zu können und dann auch wirklich im Nulldurchgang abzuschalten.
                        Der erste Kritikpunkt ist bereits Teil seiner Abarbeitungsliste. Den zweiten sollte man ihm noch mitteilen -> Arta-thread?
                        Zweitondarstellung ist extrem schwierig für Lautsprecherboxen...Hast du eine Idee wie man das normen könnte?
                        Ja, auch schon für die meisten Chassis, insbesondere mit steigendem Pegel.
                        Eine Norm zur Chassismessung wurde schon genannt:
                        Eigenzitat (aus: Allgemeines Diskussionsforum > Was heißt eigentlich "linearer Hub"? 30.07.2006 15:05)
                        Andererseits hat Klippel doch gerade die IMD-Messung nach IEC60268 in seiner parameterbasierten Methode als einen Teil für die Xmax-Bestimmung vorgeschlagen, neben der THD-Messung (S. 16).
                        War dies gemeint? Wobei auch die dort propagierte Vorgehensweise mit quasi festgelegten Frequenzen und Pegeln durchaus nicht alle Chassisschwächen aufdecken muß, weil ebenso wie beim Klirr lokale Minima/Maxima auftreten können, frequenz- und/oder pegelmäßig.

                        Gruß, Timo

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                        • Farad
                          Registrierter Benutzer
                          • 09.09.2001
                          • 5775

                          #13
                          Hallo Tiki,

                          ja, den anderen Wunsch könnte man Ivo noch mitteilen. Mir fallen da ja noch zig andere ein, ich weiß nicht, ob das noch alles mitverwurstet werden kann.

                          die DIN zur Messung der IMD-Verzerrungen habe ich mir bereits einmal angesehen. Leider scheint mir das eben, wie bereits gesagt, nicht sonderlich praxisgerecht. Die IEC60268 kenne ich nicht. Kannst du kurz zusammenfassen, was da drinsteht? Ich würde das gerne einmal ausprobieren...

                          Ich habe gerade eben weitere Messungen durchgeführt und die Diagramme etwas angepasst. Unterhalb 100Hz hat man bei kleinen Boxen eigentlich NUR Verzerrungen, spielt aber ja gehörmäßig keine Rolle. Also braucht man es auch nicht darzustellen. Die erste Klirrkomponente K2 von 10kHz hört auch kein Mensch mehr, somit ist der neue Frequenzbereich auf 100Hz...10kHz festgelegt.

                          Ausserdem habe ich sowohl Intraburst, als auch Burst- und Integrationtime so modifiziert, dass die Messungen deutlich schneller gehen. Wenn man nur Frequenzen oberhalb 100Hz mißt, kann man ohne Einbußen der Genauigkeit ohne weiteres auf 50ms Burstdauer und 10ms Intraburstdauer reduzieren. Das reduziert die Messdauer immerhin auf ein Viertel.

                          Geht man unter 30ms erhält man um 100...200Hz sinnlose, stark verrundete Ergebnisse; soviel Zeit muß also sein, wenn man nicht in Perioden angeben kann.



                          Der Frequenzgang der ARIA ist ja hinreichend bekannt, daher direkt die beiden Verzerrungsdiagramme:

                          Wichtig: Oberhalb von +15dB sind die Diagramme nichtmehr gültig!
                          Hier ist die maximale Ausgangsspannung meines kleinen Meßverstärkers erreicht. Die geforderten 64W bei der nächsten Leistungsverdopplung packt er nicht.





                          Ich habe die Farben etwas angepasst. Es brennt nichtmehr gar so in den Augen und man kann es auch mal ohne Weiteres ausdrucken.


                          Interessant ist ausserdem, das Kompressionsdiagramm. Quasi als "Abfallprodukt" der Einkanalmessung muß ja auch der Schalldruckpegel immer um 3dB ansteigen. Das folgende Diagramm zeigt, Wieviel dB jeweils zum rechnerischen Bezug von 1V (-9dB relativ zu 2,83V) fehlen. Die langen gelben "Tentakel" können wohl als Meßfehler interpretiert werden, ein halbes dB hin oder her hat man sich schnell eingefangen. Im Grundtonbereich sieht man aber, wie es tatsächlich langsam rot wird und aus dem Ti100 dann einfach nichtmehr mehr zu holen ist. Die Verzerrungen steigen an, der Pegel bleibt gleich. Ist die Fläche rot, hat sich der Pegel zur vorhergenden Messung nichtmehr geändert.



                          Schade, dass die Leistung jetzt etwas begrenzt war. Die Werte auf der +15dB Linie sind aber noch gültig, man sieht gerade eben so, wie die Aria langsam sowohl von den Verzerrungen als auch von der Kompression her in die Begrenzung geht. Wenn ich die nächsten Tage mal bei der Beschallungsanlage vorbeisehe, bringe ich vielleicht eine Hochleistungsendstufe mit und mache den Test nochmal.

                          Dank der kurzen Burst-Zeiten habe ich von der Belastbarkeit her jetzt eher geringere Bedenken. 50ms muß ein Hochtöner ja auch bei Musik schonmal die Spitzenleistung packen.

                          gruß, farad

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                          • MikeMcFluke
                            Registrierter Benutzer
                            • 05.02.2001
                            • 1512

                            #14
                            Hallo Farad,

                            eine Klasse Idee. Eine Sache stört mich aber gewaltig:

                            Das Diagramm wird wieder grün, zwar aufgrund mangelnder Daten, aber es wird grün... Das verwirrt gewaltig!

                            MIKE

                            Kommentar

                            • Diablo
                              Registrierter Benutzer
                              • 24.09.2004
                              • 2685

                              #15
                              da du ja jetzt für die 0% klirr als farbe weiß statt grün verwendest könntest du ja die farb-skala einfach um einen bereich verschieben, und somit noch den klirr von 6-7% ins diagramm mit aufnehmen

                              ob's was bringt, weiß ich als laie natürlich nicht
                              Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

                              Kommentar

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