Jetzt aber richtig: Nieren-Abstrahlcharakteristik im Bass

[raw]

Über dieses Thema haben wir schon oft gesprochen. Es gab dafür schon mehrere Konzepte, die hier durchgesprochen wurden. Ich habe mich für die Variante mit einem einzelnen Basschassis entschieden, bei dem lediglich durch die Gehäuseform ein solches Abstrahlverhalten erreicht wird.

Ich habe nun mit meinem neuen Projekt begonnen, eine nierenförmige Abstrahlcharakteristik im Bass zu erzielen. Ich bin kein Wissenschaftler, eher ein Bastler mit ein klein wenig Ahnung von Lautsprechertechnik. Daher wird das Ziel eines sehr geringen Pegels unter 180° nur durch gezieltes Herumprobieren erreicht werden.

Meine Messungen finden...
im Garten, auf dem Boden, weit weg von Hauswänden, mit Glaswolleballen zur restlichen Reflexionbekämpfung und mit Zeitfenster zum Auslassen der verbliebenen Reflexionen
...unter 1.5m Mikrophonabstand zum akustischen Zentrum des Subwoofers statt. Ich messe per ETF die Winkel alle 15° und trage die Schalldrücke bei 20, 40, 60, 80, 100 und 120 Hertz in ein von Boxsim/UweG geklautes Polardiagramm ein (danke Uwe ). Ich werde dabei nur bis 150Hz hoch messen. Somit ist das Ziel nur auf den Bassbereich und auf 1.5m Mikrophonabstand beschränkt. Den Abstand habe ich so gewählt, da ich das für einen guten Mittelwert für den Abstand von Subwoofern zu ihren nächsten Begrenzungsflächen halte (für "freie Aufstellung im Raum", ganz grob gesagt ). Dahingehend finde ich eine Optimierung auf größere oder kleinere Abstände nur für den jeweiligen, konkreten Fall erstrebenswert.

Als Ausgangspunkt habe ich ein nicht erwähnenswertes Basschassis in ein U-Frame-Gehäuse mit 30cm*30cm*30cm Größe gebaut. In diesem U-Frame werde ich nun mit bedämpften und unbedämpften Schallführungen hin zum Ziel arbeiten.
Das wird dann erreicht, wenn der Schall von hinten genau den gleichlangen Laufweg und Pegelverlust erfährt, wie ihn der Schall von vorne beim Laufen nach hinten erfährt. Das schafft man durch laufzeitverlängernde Labyrinthe im U-Frame und mit Wolle zur Bedämpfung. Dann kommt's unter 180° zu einer destruktiven Interferenz.


Um mir Anhaltspunkte zu schaffen, habe ich erstmal drei Messreihen durchgeführt.


1. Messreihe: Reiner U-Frame-Subwoofer




2. Messreihe: U-Frame mit kleinem, laufwegverlängernden (etwa 5 bis 10cm mehr), unbedämpften Kanal.




3. Messreihe: U-Frame mit gleichem Kanal, aber Kanal und Gehäuse mit Wolle leicht gefüllt.



(Das in den Dias zu sehende akustische Zentrum ist in Wirklichkeit etwas weiter vorne.)

Eine kurze und ganz grobe Interpretation:

Meine Vorüberlegungen bestätigen sich.
Unbedämpfte Anordnung funktionieren nicht. Der Pegelverlust im U-Frame selber ist nämlich längst nicht so groß wie beim vorne abgestrahlten, mitunter auch nach hinten laufenen Schall. Gemischt mit der noch zu kleinen Wegverlängerung kommt somit bei der ersten und zweiten Messreihe längst keine Nierencharakteristik raus. Eher stellt sich im Tiefbass eine Dipolcharakteristik ein und darüber "krummes Zeug". Der unbedämpfte Kanal hat gegenüber dem reinen U-Frame nur die Interferenzen etwas verschmiert.
Die dritte Messung stimmt mich aber schon optimistisch. Hier kann man schon eine Annäherung an eine Nierenform erkennen. Das rührt daher, dass die Wolle den Schallweg etwas verlängert, aber hauptsächlich den Schall, welcher sonst viel zu laut hinten rauskäme, dämpft.

Ich werde nun also einen noch längeren bedämpften Kanal als nächsten Versuch nehmen.

Weitere Messungen folgen, wenn ich wieder nächste oder übernächste Woche Zeit habe und das Wetter gut ist...

[harry_m]

Auch wenn es sehr interessant und aufschlussreich ist: ca. 6dB, dabei herauskommen können die Welt doch nicht bewegen, was?

Denkt man daran, dass die heftigste Raumresonanzen zwischen 40 und 100Hz auftreten, muss man sich doch Frage nach der Wirksamkeit dieser Nierenabstrahlung genauer vor Augen führen.

Oder sehe ich es falsch?

[Calvin]

Hi,

die Verwendung von dämpfenden Materialien ist imo ein ungünstiger Weg. Was Du brauchst ist eine Verzögerung des rückwärtigen Schallanteiles um einen bestimmten Betrag, möglichst ohne Pegelverlust. Da ist Wolle sicher nicht das geeignete Material. Metallgestrick sollte bessere Eigenschaften aufweisen.

jauu
Calvin

[raw]

@ Harry:
Was meinst du mit den 6dB?
Natürlich ist eine nierenförmige Abstrahlung vorteilhaft. Die Vergleichsmessungen von Monopol, Dipol und Unipol wurden hier doch schon gepostet und hinreichend ausführlich besprochen.

@ Calvin:
Der Schalldruck muss, während er in dem Labyrinth läuft, gemindert werden. Der sollte nämlich unter 180° pegelgleich mit dem von vorne abgestrahlten Schall sein - nur phasenverkehrt. Und der Schall, der von der Vorderseite abgestrahlt wird und sich kugelförmig ausbreitet, wird natürlich bei 1.5m Mikrophonabstand und bei 180° Winkel weniger Schalldruck haben, als der rückwärtige Schall, der einen nicht-bedämpften Schallkanal durchläuft.

Dass ich Wolle und kein anderes Material zur Bedämpfung nehme, liegt nur daran, dass ich einen reproduzierbaren Bauvorschlag am Ende haben möchte. Das mit den Metallnetzen wird schwieriger zu realisieren sein.

[SvenT]

ist dieses Labyrinth nicht eher wieder der anfang eine TL zu bauen???
beim dipol ist der vordere Schall 0° versetzt,
der rückwärtige Schall ist bereits 180° Fasenversetzt,
da braucht es keinen kanal mehr, um an der Fase zu drehen
man braucht nur eine Konstruktion, die es schafft, den akkustischen kurzschluss einigermaßen einzudämmen, so dass sich die tiefen Frequenzen nicht zu brutal auslöschen und noch bass rauskommt

bei deinem Labyrinth-aufbau könntest du mal den kanal knallhart mit dämmaterial zustopfen
-> das ergebnis wird sich immer weiter einer geschlossenen box mit kontrollierter undichte annähern

[raw]

Natürlich braucht es eine Wegverlängerung im U-Frame. Lies doch! Sieh dir die Messungen an!

[SvenT]

OK, ich glaub, ich hab den ein oder anderen satz überlesen

Wäre es vielleicht zielführender, das rückwärtige labyrinth mit nur einer schall-austritts-öffnung zu bauen, statt mit zweien???

[Peter K]

Hallo,

wenn man sich deine Messreihe ansieht, dann erreichst du offensichtlich eins:
Du verwandelst Deinen Dipol in einen Monopol (schau dir mal die 90°-Kurvenverläufe an!)

Und Deine in der Messung zu sehende Dämpfung 180° ist meiner Meinung nach ein Messproblem, da, wenn du dein Mikro in etwa um das akustische Zentrum herumbewegst, bei deinen ersten 2 Messungen mehr Schalldruck bei 180° misst, da du mit dem Mikro näher an der schallabstrahlenden Fläche (hier dem Ausgang des u-Frames) bist.
Bei deine letzten Messung mit Bedämpfung zeigt sich bei 180° zwar ein Pegelabfall gegenüber 0°, aber lediglich deshalb, weil der Schallanteil aus dem U-Frame Ausgang bedämpft ist.
Mit Auslöschung wie für eine Nierenabstrahlung nötig hat das aber leider nichts zu tun, wie auch, wenn der Schall aus dem U-Frame zwar weiter verzögert ist, aber im Pegel auch gesenkt.....

Wie schon jemand gesagt hatte, läuft das eher auf CB mit KU 'raus mit Monopolabstrahlung.....

Unterm Strich befürchte ich, daß so das Ziel nicht erreicht werden kann..

Gruß
Peter Krips

[raw]

Wäre es vielleicht zielführender, das rückwärtige labyrinth mit nur einer schall-austritts-öffnung zu bauen, statt mit zweien???

Das denke ich auch. Wenn sie aber hinten mittig liegt, muss das Labyrinth noch länger werden; egal. Das werde ich auf jeden Fall noch weiter untersuchen. Ein trapezförmiger Woofer (sich nach hinten verjüngend, HiFi-Selbstbau hat sowas ähnliches auch schon gebaut (nur ohne Labyrinth)) wäre sicher nicht schlecht.

Hallo raw!

Nur ein gaaanz kurzer Einschub von mir, weiß jetzt nicht obs schon an anderer Stelle diskutiert wurde.
Aber wäre es nicht einfacher ein 2tes Chassis rückwärtig arbeiten zu lassen (beide auf ein geschlossenes Volumen) und den Rest mit Elektronik zu machen??

mfg

[SvenT]

das geht aber leider nicht (wie auch, wenn beide chassis dann als monopol (der ja 360° abstrahlt) arbeiten)

was geht, ist einen dipol mit einem monopol zu verheiraten, so dass der monopol die rückwärtigen anteile des dipols "wegfrisst"

der woofer aus der Hifi-selbstbau, (kam der nicht schon mal in diesem forum zur sprache???) ist auch nur ein gewöhnlicher dipol

[raw]

@ Peter:

Und Deine in der Messung zu sehende Dämpfung 180° ist meiner Meinung nach ein Messproblem, da, wenn du dein Mikro in etwa um das akustische Zentrum herumbewegst, bei deinen ersten 2 Messungen mehr Schalldruck bei 180° misst, da du mit dem Mikro näher an der schallabstrahlenden Fläche (hier dem Ausgang des u-Frames) bist.

Genau.

Ansonsten:
Vergleiche mal die Messung vom U-Frame zu dem mit Kanal und Wolle unter 180°. Das sind teils 7dB Unterschied. Und etwa 5dB Unterschied zwischen 180° und 0°. Ebenso bei sieht man bei 120° und 150° einen größeren Pegelverlust. Das hat also auch nichts mit einem Monopol zu tun! Das Teil bewegt sich in der Abstrahlung tatsächlich irgendwo zwischen Monopol, Dipol und Unipol... aber gerade das gilt es ja in Richtung Unipol zu optimieren.

[raw]

@ schauki:

Klar geht das. Aber man hätte größere Kosten - für ein weiteres Chassis, "welches das andere doch nur auslöscht". Daher will ich das nur mit einem Chassis erreichen.

[Calvin]

Hi,

Deine Ausführung zum Schallpegel kann ich leider nicht nachvollziehen.
Die Phasendrehung darf eben auch nicht 180° betragen, sonst ists klassische Auslöschung oder Dipol-Verhalten. Für ein cardioides Verhalten sind -wenn mich die grauen Zellen nicht zu stark verlassen- etwas um 160° vonnöten.
Man kann das Verhalten durch Kombination eines geschlossenen Gehäuses + Dipol + Verzögerung/Phasenschieber erzielen.

jauu
Calvin

[Kingping]

man braucht kein labyrinth sondern die "richtige zusammensetzung des fließwiderstandes".

von der homepage:
"Jochen Kiesler: Auf einen kurzen Nenner gebracht, besteht der Kniff darin, dass wir an der Boxenrückseite ein rein akustisch arbeitendes Phasendrehglied angebracht haben, das etwa 160 Grad Verschiebung erzeugt.
Dabei muss unabhängig von den Druckverhältnissen - das ist das größte Problem - sowohl die Amplitude konstant gehalten werden, als auch die Phase, und zwar innerhalb von fünf Grad. Der Druckbereich bewegt sich immerhin von 25 bis 125 dB im Gehäuseinneren, trotzdem hat die Strömungsgeschwindigkeit gleich zu bleiben.
Wir verwenden dafür eine Kombination aus mehreren Materialien, auf deren Zusammensetzung ich hier nicht eingehen möchte. Die Box RL901K hat zwei Kammern, die mit diesen Strömungswiderständen rückwärts nach außen abgeschlossen werden. Die Flächen entsprechen der Membranfläche des Tieftöners, und wenn man die geeignete Zusammensetzung wählt, funktioniert das bis hinunter zu 30 Hz."