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Was heißt eigentlich "linearer Hub"? Teil 2 (Praxis)

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  • 20Hertz
    Registrierter Benutzer
    • 05.09.2004
    • 1050

    Was heißt eigentlich "linearer Hub"? Teil 2 (Praxis)

    Guten Tag,

    nachdem Admin dem Ursprungsthread den Riegel vorgeschoben hat, möchte ich das Thema nochmal aufwärmen. Diesmal aber eher von der praktisch-pragmatischen Seite her.

    http://www.klippel.de/pubs/assessdis...splacement.pdf

    Klippel beschreibt hier, wie man den "linearen Hub" eines Lautsprechers mit einfachen Mitteln messen kann. Die Grenzen für THD und IMD2 / IMD3 legt er bei 10% fest, was ja auch Admins "Schlußworten" im alten Thread entspricht.

    Und wie macht man das jetzt? Nun, eigentlich ist es ganz einfach, wenn auch etwas mühsam:

    - zuerst werden die TSP des Prüflings bestimmt. Man sollte ruhig auch mal den "Drift" der fs bei höheren Eingangspegel beobachten, denn auf der fs wird später noch heftig "rumgeritten"
    - dann berechnet bzw. simuliert man anhand der ermittelten TSP den Hub in Abhängigkeit der Eingangsspannung und trägt ihn in ein Diagramm ein. Besser wäre es natürlich, wenn man den Hub messen und nicht nur simulieren könnte
    - der LS wird senkrecht eingespannt und das Mikro im Nahfeld platziert. Auf Übersteuerung der Messkette achten, denn es wird ordentlich laut bei den Messungen
    - sämtliche Verzerrungsmessungen werden mit dem Spectrum Analyzer durchgeführt (z.B. ARTA). Leider muß man hier einiges "zu Fuß" auswerten, was recht mühsam ist. Ich hoffe, daß zukünfitge Versionen von ARTA diesbezüglich ein wenig aufgebohrt werden
    - die Messung der "totalen harmonischen Verzerrungen", also die Summe aller Klirrkomponenten (THD) gestaltet sich recht einfach, weil sie direkt im SA abgelesen werden können. Die Messung erfolgt dabei bei der fs des Lautsprechers. Mißt man bei mehreren Spannungen, so erhält man den Verlauf der Verzerrungen in Abhängigkeit vom Membranhub. Ich war dabei nicht zimperlich und habe die LS jeweils nahe an ihre mech. Hubgrenze getrieben, was natürlich sehr hohe Verzerrungen zur Folge hatte
    - die Messung der Intermodulationsverzerrungen (IMD2 und IMD3) ist dagegen etwas aufwendiger, weil der ARTA SA nur den "total" IMD ausgibt, die einzelnen Komponenten muß man leider zu Fuß berechnen. Für die Messung wird wieder die fs des Prüflings herangezogen. Der zweite Ton beträgt das 8,5fache von fs (Spannungsverhältnis 4:1 zugunsten von fs). Idealerweise mißt man natürlich wieder mit den gleichen Spannungen wie oben ... und rechnet ... und rechnet ....
    - hat man alles im "Kasten", erstellt man ein Diagramm, welches z.B. so aussehen könnte wie dieses hier:



    Es handelt sich dabei um einen GF250, wie man unschwer erkennen kann. Legt man die Klippel-Kriterien an, schafft der GF250 einen linearen EFFEKTIV-Hub von ca. 4mm, darüber steigen die Verzerrungen an (THD ist das limitierende Kriterium).

    Soviel mal für heute. Leider beschränken sich meine Besitztümer aus dem Hause Visaton auf den GF250 (bzw. 4 davon *g*), sodaß ich kaum mehr was mit Hand und Fuß beitragen kann. Aber zumindest von Heinrich (ente) weiß ich, daß er einen FRS8 "geklippelt" hat. Bei der Gelegenheit kann Heinrich auch mal was dazu schreiben, denn schließlich ist er an (fast) allem Schuld.


    Grüße
    Matthias
    Zuletzt geändert von 20Hertz; 07.10.2006, 12:29.
  • Gast-Avatar
    tiki

    #2
    Hallo,

    eine ungewohnte Darstellung, im positiven Sinne! Zur Chassisbewertung scheint mir dies eine wertvolle Vorarbeit zu sein.
    Sinnvollerweise sollte man zu den Verzerrungswerten in Abhängigkeit vom Eingangspegel auch den korrespondierenden Schalldruckpegel kennen, gemessen ist er ja schon, wenn hier auch unkalibriert(?).

    Wenn es jetzt noch wegen der "zu-Fuß-Rechnungen" etwas mühsam ist, wäre ein Automatismus in Arta denkbar, z.B. zwei Durchläufe nacheinander, der erste für Pegel und HD, der zweite für IMD, mit Ausgabe der Teilkomponenten in dB und/oder %. Die Zahlenwerte sind in Arta ja schon vorhanden, es fehlt lediglich die Zuordnung zu fs und 8,5*fs in diesem Fall.
    Ich werde Klippel mal löchern, weshalb nun gerade fs für die IMD-Messung herhalten soll, an dieser Stelle muß das jeweilige Chassis nicht unbedingt seinen Schwachpunkt haben. Deshalb würde ich bei einer Arta-Integration vorerst auch für eine variable untere Frequenz plädieren.

    Zu guter Letzt zeigt dies Beispiel deutlich, daß VC-(Wickelhöhe minus Polplattenhöhe)/2 eben nicht den "linearen Hub" wiedergibt, es sei denn, man nimmt exzessive Verzerrungen in Kauf.

    Vielen Dank für die interessante Arbeit!

    Gruß, Timo

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    • Farad
      Registrierter Benutzer
      • 09.09.2001
      • 5775

      #3
      Hallo!

      Sehr interessant, schöne Arbeit.

      THD wird im Spektrum Analyzer höher angezeigt als mit Steps. Auch wenn man bei Steps die Zeit so groß wählt, dass ein statisches Signal anliegt.

      Ist das nur bei mir so? Kannst du das mal überprüfen? Ich weiß nicht, welches die "richtigen" Werte sind.

      Warum werden die harmonischen im THD zusammengefasst, die IMD aber nicht als Summe?

      Ich habe die beiden DIN-Entwürfe, wenn du sie einsehen möchtest...

      farad

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      • 20Hertz
        Registrierter Benutzer
        • 05.09.2004
        • 1050

        #4
        Moin moin,

        nur ganz kurz, heute Abend mehr.

        @Timo

        Absolutpegel machen hier IMHO keinen Sinn. Der LS wird ohne Gehäuse im Nahfeld vermessen. Natürlich könnte man den Pegel vom Nahfeld auf 1m Entferung umrechnen (wird ja im SA direkt angezeigt), aber Sinn macht das bei einem LS mit ohne Gehäuse eher nicht.

        Es ist außerdem anzumerken, daß AJ-Horn grundsätzlich Effektivhübe simuliert. Die erklippelten 4 mm Linearhub entsprechen also einem Spitzenhub von +/- 5,6 mm (4 mm * Wurzel aus 2), das kommt schon recht nahe an die mathematische Berechnung heran!

        @Farad

        Das mit STEPS werde ich heute Abend mal überprüfen, ist mir noch nicht direkt aufgefallen.

        Du hast recht, man müßte auch die harmonischen Verzerrungen einzeln betrachten, zumal der Verlauf über den Hub sehr interessant ist. Ist halt wieder mehr "Handarbeit".


        Grüße
        Matthias

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        • walwal
          Registrierter Benutzer
          • 08.01.2003
          • 27978

          #5
          Interessant.

          Und ne dumme Frage: Ist der Chassisklirr in seiner Eigenschaft anders als zB der Klirr durch (gesättigte) Spulen?
          „Audiophile verwenden ihre Geräte nicht, um Ihre Musik zu hören. Audiophile verwenden Ihre Musik, um ihre Geräte zu hören.“

          Alan Parsons

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          • Gast-Avatar
            tiki

            #6
            Hallo,
            hast Recht Matthias, wer lesen kann...

            Chassisklirr:
            Unabhängig von der Entstehung ist Klirr per Definition Addition von Harmonischen zur Grundwelle. Eine zweite Harmonische ist von "einer anderen" zweiten Harmonischen nicht zu unterscheiden, deren Pegel wird einfach addiert. Damit kann man den Verursacher also kaum fangen.
            Etwas anderes ist die Zusammensetzung aller Verzerrungen. Hier setzt eben Klippel an:
            "Loudspeaker nonlinearities - causes and symptoms.pdf" (Januar 2006), habe ich von der CD, glaube ich, ansonsten dort bitte mal nachfragen. Das diesjährige Seminar findet übrigens in Rüsselsheim statt, offizielle Informationen folgen sicher noch von dort.

            Gruß, Timo

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            • 20Hertz
              Registrierter Benutzer
              • 05.09.2004
              • 1050

              #7
              Original geschrieben von Farad
              THD wird im Spektrum Analyzer höher angezeigt als mit Steps. Auch wenn man bei Steps die Zeit so groß wählt, dass ein statisches Signal anliegt.

              Ist das nur bei mir so? Kannst du das mal überprüfen? Ich weiß nicht, welches die "richtigen" Werte sind.
              Bei mir liefern STEPS und der Spectrum Analyzer gleiche Werte, selbst wenn man in STEPS recht kurze Messzeiten wählt (200 ms). Habe das mal bei ein paar unterschiedlichen Frequenzen getestet. Der Messaufbau war natürlich jeweils der selbe, bin nur zwischen STEPS und ARTA hin- und hergesprungen.

              Um welche Größenordnung liegen Deine Messungen denn auseinander?


              Grüße
              Matthias

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              • 20Hertz
                Registrierter Benutzer
                • 05.09.2004
                • 1050

                #8
                Original geschrieben von tiki
                Etwas anderes ist die Zusammensetzung aller Verzerrungen. Hier setzt eben Klippel an:
                "Loudspeaker nonlinearities - causes and symptoms.pdf" (Januar 2006)
                Habe ich hier. Das Messen ist das eine - herauszufinden, woher die Verzerrungen kommen, das andere.


                Grüße
                Matthias

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                • ente
                  Registrierter Benutzer
                  • 02.02.2004
                  • 562

                  #9
                  Welch eine Klippelei

                  .. etwas spät, aber es kommen nun doch noch einige Daten zur Fortführung der 20Hertz'schen Klippelei

                  Zunächst mein Lieblingsspielzeug:


                  Herstellerangabe: +/- 2mm Xmax
                  Klippel: 0,95 mm, Kriterium: THD

                  Nun ein recht verbreiteter 12er Langhubbass (TW 3000)

                  Herstellerangabe: +/- 6,3mm Xlin
                  Klippel: ca. 1,9 mm, Kriterium: IMD2

                  ... ein Klassiker von KEF

                  Herstellerangabe: +/- 3mm Xlin
                  Klippel: 2,5 mm, Kriterium: THD

                  ... ein 6 Zoll Superlanghubchassis (Raptor 6)

                  Herstellerangabe: +/- 9mm Xlin
                  Klippel: 3,6 mm, Kriterium: IMD2

                  .. ein 6 Zoll Bassmitteltöner (Predator 6/8)

                  Herstellerangabe: +/- 3,75 Xlin
                  Klippel: 2,05 mm, Kriterium: IMD2

                  und unser guter Freund, der B 200 von Visaton

                  Herstellerangabe: +/- 3,5 Xmax
                  Klippel: 1,8mm, Kriterium: IMD2

                  Messbedingungen wie oben bei 20Hertz beschrieben,
                  oder hier in einem XLS-File:
                  XLS zur Auswertung

                  Gruß
                  Heinrich
                  Zuletzt geändert von ente; 07.10.2006, 18:39.
                  Wenn es die letzte Minute nicht gäbe, würde kein Projekt je fertig!

                  Kommentar

                  • 20Hertz
                    Registrierter Benutzer
                    • 05.09.2004
                    • 1050

                    #10
                    gesammeltes geklippeltes

                    So, nachdem Admin Freigabe für Nicht-Visatonchassis erteilt hat, kommen jetzt auch meine Ergebnisse.

                    Anfangen möchte ich mit einem Klassiker eines berühmten Herstellers aus Berlin. Das Besondere an dem Chassis ist, daß es ungefähr genauso alt ist wie ich; im Prospekt tauchte es zum ersten mal im Jahr 1978 auf.

                    Die Schwingspulendaten sind, soweit bekannt, im Kopf des jeweiligen Datenblattes angegeben. Wer noch weitere Daten zu den Chassis hat, darf diese gerne hier posten.



                    Klippel: +/- 3,2 mm, Kriterium: THD
                    Zuletzt geändert von 20Hertz; 07.10.2006, 17:31.

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                    • 20Hertz
                      Registrierter Benutzer
                      • 05.09.2004
                      • 1050

                      #11
                      Kontrastprogramm aus dem fernen Osten: 10€ Billigchassis mit 20 cm Durchmesser. Schwingspulendaten sind natürlich keine bekannt ....



                      Klippel: +/- 1,5 mm, Kriterium: IMD2

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                      • 20Hertz
                        Registrierter Benutzer
                        • 05.09.2004
                        • 1050

                        #12
                        ... ein recht beliebtes Car-HiFi Chassis mit 20 cm Durchmesser. Leider war auch hier kein vollständiger Datensatz aufzutreiben.



                        Klippel: +/- 2,5 mm, Kriterium: THD

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                        • 20Hertz
                          Registrierter Benutzer
                          • 05.09.2004
                          • 1050

                          #13
                          Noch ein 20er. Recht linearer und langhubiger Antrieb, leider mangelt es dem Chassis generell an Kraft, weshalb es nicht sehr interessant ist.



                          Klippel: +/- 3,7 mm, Kriterium: IMD2

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                          • 20Hertz
                            Registrierter Benutzer
                            • 05.09.2004
                            • 1050

                            #14
                            Noch ein Treiber aus Fernost. Ungewöhnliches Format (oval) und mächtiger Antrieb, der sich allerdings als nicht besonders linear herausstellt hat.



                            Klippel: +/- 2 mm, Kriterium: THD

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                            • 20Hertz
                              Registrierter Benutzer
                              • 05.09.2004
                              • 1050

                              #15
                              Einer DER Klassiker überhaupt: Westra KW160

                              Für erste Versuche mit Lautsprechern sicher allererste Wahl, zumal bei Pollin zum Spottpreis erhältlich.



                              Klippel: +/- 2,3 mm, Kriterium: IMD2

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