Ursache von Membranresonanzen?

[Chaomaniac]

Beim Tüfteln an einem meiner Boxenpaare ist mir aufgefallen, dass bei meinen beiden W130S-4 (laut Stempel aus der gleichen Charge) der untere Resonanzgrat an verschiedenen Stellen auf der Frequenzskala zu finden ist (3,5kHz und 4,6kHz).
Nun würde mich interessieren, welches konstruktive Detail eines Chassis diese Resonanzen zu verursachen imstande ist.

Nebenbei bemerkt: bei der Visaton-Messung liegt auch der obere Resonanzbuckel anders (7kHz statt gut 6kHz bei meinen Messungen).
Selbe Ursache?

[bili]

Die Ursache dürfte bei Papierchassis in der sehr schwer zu realisierenden gleichen Mischung und Herstellung der Pappmasse sein. Auch zu verarbeiten ist das Zeugs sehr schwer. Ist der Brei nicht zu 100% homogen dann entstehen Unterschiede.

Die Beschichtung der Membran ist eine weitere Fehlerquelle. Winzg kleine Mengenunterschiede haben große Auswirkungen.

Vermutlich ist das ein Grund dafür, wieso andere Membranmaterialien populärer geworden sind. Sie sind zum Teil erheblich genauer zu verarbeiten.


PS: Solange das nur das Resonanzverhalten betrifft ist es ja garnicht so tragisch. Die Resos müssen eh weg

[walwal]

Hier könnte auch die Einspielzeit mitwirken. Pappe, Sicke, Spinne werden durchgewalkt.

[Timo]

hallo bili, Chaomaniac, walwal,

über diese frage habe ich mir schon lange, sehr lange gedanken gemacht.

bili, du hast einen teil schon angesprochen, wo ich mir aber nicht ganz sicher bin ob du damit richtig liegst.

aus gut informierten kreisen weiß ich dass das eigentliche material der membran auf die stelle der resonanz sehr wenig einfluss hat, ... nur die stärke wird durch das material beeinflusst.

ich habe mal einen bericht von jordan gelesen, ist schon jahre her, wo er untersuchungen mit verschiedenen membranmaterialien gemacht hat in bezug auf seine breitbänder, die verschiedenen materialien hatten kaum einfluss wo die resos auftraten, lediglich das material beeinflusste die stärke der resos.
die geometrie der membran ist wohl sehr viel wichtiger wo in welchem frequenzband die resos auftreten. diese aussage habe ich unabhängig auch an anderer stelle mitgenommen!

@ Chaomaniac, jetzt steht meine aussage aber komplett gegen deine Messungen, ....
ich kann mir die situation nicht erklären, du drehst mein weltbild auf den kopf.
liege ich mit meinem angelesenen wissen doch daneben, hat jordan damals einiges nicht beachtet, und hat falsche messungen präsentiert?

ich werde der sache aus theoriesicht nochmals nachgehen. wenn ich andere erkenntnisse habe, werde ich diese hier posten.

gruß timo

[gewitter]

Ich habe da einen interessanten Artikel über ein Bass-Chassis gelesen, wo im Vorfeld genau auf diese Thematik eingegangen wird. Bei Dir ist mir aufgefallen, das die Resonanzfrequenzen früher anfangen als in der Visaton-Simulation. Kann es sein, dass die Lautsprecher mal ein wenig feucht wurden (nicht nass) oder eine hohe Raumfeuchtigkeit geherrscht hat. Und weitere Frage: Wie alt sind die Chassis denn? Gummis verlieren im Vorfeld an Elastizität, bevor der Gummi bröselt, das könnte Einbußen in der Membranführung durch die Sicke nach sich ziehen.

http://www.ilmag.de/html/body_bestfit.html

[gutton]

hallo,

ein chassis spielt bspw. in der nähe der heizung bzw. ein chassis wird stärker bzw. länger von der sonne bestrahlt etc. --> wirkt sich jedenfalls beides auf die weichmacher im gummi aus... was sich dann wiederum auf die Effektivität der Bedämpfung der Schwingungsmoden der Membran auswirken könnte...


gruß
gutton

[Chaomaniac]

Die Chasis hab ich (glaub ich zumindest) 2005 gekauft, der Chargenaufdruck auf dem Magnet sagt Baujahr 2004.
Durchgemacht haben sie schon einiges, eingespielt sind sie auf alle Fälle...
Einflüsse durch Luftfeuchtigkeit sind nicht auszuschließen, allerdings müssten ja dann beide Membranen sehr ähnlich betroffen sein. Schade nur, dass ich keine Messungen vom Neuzustand habe.
Falls es eine Änderung der Materialbeschaffenheit durch Einwirkung von Feuchtigkeit gegeben haben sollte, dann wäre quasi das Papier aufgeweicht und wieder getrocknet. Dadurch hätte sich schätzungsweise die Materialstruktur etwas gelockert, was einer besseren Bedämpfung der Resos sogar zugute kommen müsste.
Allerdings sagen die Messungen, dass die Resonanzen von hoher Güte sind und relativ lange nachschwingen.
Einen Einfluss der Sicke auf diese Resos halte ich für unwahrscheinlich. Die sogenannten Sickenresonanzen wären doch ein ganzes Stück tiefer.

Allerdings bleibt immer noch folgende Frage offen:

...
welches konstruktive Detail eines Chassis diese Resonanzen zu verursachen imstande ist.

[Chaomaniac]

Nachtrag:
In der Hobby-HiFi 2/2009 wurden die W130S-Modelle getestet.
Auch dort zeigten sich Abweichungen der Peakpositionen:
W130S-4: 1. Peak bei ca. 3,8kHz, 2. Peak bei ca. 6,2kHz
W130S-8: 1. Peak bei ca. 4,8kHz, 2. Peak bei ca. 6,2kHz
W130SC-4: 1. Peak bei ca. 4kHz, 2. Peak bei ca. 6,5kHz

Bitte nicht mißverstehen, das soll jetzt kein Problem- oder Lästerthread bezüglich des W130S-er sein, sondern wirklich nur Interessehalber, wie Membranresonanzen und deren Verteilung auf dem Frequenzschrieb zustande kommen.


Könnte es z.B. sein, dass die exakte Position der Dustcap auf der Membran einen Einfluss hat?

[gewitter]

Nachtrag:
In der Hobby-HiFi 2/2009 wurden die W130S-Modelle getestet.
Auch dort zeigten sich Abweichungen der Peakpositionen:
W130S-4: 1. Peak bei ca. 3,8kHz, 2. Peak bei ca. 6,2kHz
W130S-8: 1. Peak bei ca. 4,8kHz, 2. Peak bei ca. 6,2kHz
W130SC-4: 1. Peak bei ca. 4kHz, 2. Peak bei ca. 6,5kHz

Bitte nicht mißverstehen, das soll jetzt kein Problem- oder Lästerthread bezüglich des W130S-er sein, sondern wirklich nur Interessehalber, wie Membranresonanzen und deren Verteilung auf dem Frequenzschrieb zustande kommen.


Könnte es z.B. sein, dass die exakte Position der Dustcap auf der Membran einen Einfluss hat?

Hmm. Was könnte die Membran nachflattern lassen? Ich bin ja ein Vertreter der Gattung von "Alles hat Wirkung" - selbst die Tabakdose auf dem Wohnzimmertisch ist akustisch vorhanden, obwohl nur ein Blinder mit guten Ohren oder eine Fledermaus dies entsprechend deuten könnte. Die Natur macht uns die Wirkungsweise vor. Schwingung und Resonanz bilden Formen, also Wirkung. Ich empfehle diesen Film-Beitrag sich mal vom Aspekt des Lautsprechers in Bezug auf die Natur zu betrachten:
http://nuoviso.tv/feldordnung.html

Was ich damit sagen will, ist, dass beim Lautsprecherbau die Quadratur des Kreises versucht wird, weil so eine Kiste - und selbstverständlich auch ein Chassis - weit davon entfernt ist irgendeine natürliche Harmonie auszudrücken. In diesem Fall können verschiedene Dustcap's, durch Feuchtigkeit in der Materialkonsistenz veränderte Membranen, verzogene Schwingspulen, unterschiedlich starke Magnete, Weichmacher verlierende Sicken usw. zu Differenzen im Klang führen, was sich auch mit entsprechenden Meßsystemen nachweisen läßt. Auf die Sicke bezogen dreht es sich ja nicht um die Sickenresonanzen, sondern um die weniger wirksame Bedämpfung der zum Pendeln und Schaukeln neigenden Membrane im Bereich der Sicke. Eine schiefe Dustcap würde eine Unwucht auf die Membran übertragen, was m.E. auch mehr im hochfrequenten Teil als Störung auftreten würde.

[bili]

Es geht ja eigentlich viel weniger um die Frage was die Resonanzen generell verursacht sondern eher detailiert darum, was die HÖHE der Resonanz beeinflusst.

Welche Ursachen bestimmen darüber, ob ein Chassis bei 2500Hz oder bei 3500Hz resoniert?

Ich gehe jetzt eigentlich mal davon aus, dass die Chassisgeometrie (die sicher einen Einfluss darauf hätte) bei allen W130S in einer so engen Tolleranz liegt, dass sie die gemessenen Unterschiede nicht erklärt.

Die Sache mit der Dustcap ist vielleicht ein Ansatz, vor allem wenn man bedenkt, dass ein Konus ja in Teilbereiche aufbricht und nur noch der innere Bereich effektiv schwingt ab etwa der Frequenz wo er auch anfängt zu resonieren.

Ich gehe aber nach wie vor davon aus, dass das Material an sich die Unterschiede erklärt. Das Material ist ja an sich entscheidend für die innere Dämpfung und die Steifigkeit der Membran. Letzteres hat doch einen Einfluss darauf, bei welcher Frequenz die Membran akustisch aufbricht und in Teilbereichen schwingt, oder?


PS: Intressant wäre ob ein ähnliches Verhalten auch bei anderen Chassis der W-S Serie auftaucht, oder generell eigentlich bei allen Chassis aus Papier. Oder auch ALLEN Chassis

[gewitter]

Bei meinen anderen Boxen mit Dynaudio im HT-Bereich war eine Spule verzogen und der Magnet schwächer als der andere. Machte eine Differenz von unangenehmen 2-3dB um die 10kHz und war messtechnisch auch zu erfassen, was die Resonanzen anging.

Bei TM oder TT gibt es zur Zeit kein Material, was nicht dazu neigt ab bestimmten höheren Frequenzen zu resonieren. Das liegt an dem Durchmesser der Membran im Verhältnis zur Frequenz. Irgendwann sind die Schwingungen so kurz, dass der Teil der Membran, der der Schwingspule nah ist, etwas anderes macht als der entfernt liegende Teil.

[Timo]

hallo Chaomaniac,
ich habe eine Vermutung, hast du bilder von beiden Membranen, Makros, wo man die Beschaffenheit der Membran im Detail sieht.

Soooo krasse Unterschiede im Resoverhalten hatte ich nur bei Chassis, die leicht beschädigt waren, nur ein kleiner Knick in der membran könnte diesen Unterschied erklären.
ich habe sogar ein aktuelles Beispiel, zwei der vier TL10B50 habe ich von Ebay und nach dem kauf musste ich feststellen dass beiden Membranen Knicke aufwiesen, das Chassis wurde mit dem neuen Chassis messtechnisch verglichen und ich hatte Probleme bei einem khz, da ich die Chassis als TMT bis 1 khz einsetzen wollte musste ich die beiden Chassis austauschen, gegen Neuwertige.
http://www.visaton.de/vb/showthread.php?t=19183

Friedemann hat mal eine zuvor eingedrückte und herausgezogene kalotte vermessen und die Messergebnisse im vergleich zur normalen Kalotte waren ebenso unterschiedlich.

ich glaube immer noch dass das Material sehr wenig Einfluss hat auf die Höhe der Frequenz, Tonhöhe, sondern lediglich auf die Stärke, Amplitude.


ganz weit ausholen möchte ich nicht, ich habe während des studiums im Umweltmesstechniklabor gearbeitet und das Akustiklabor betreut.
wir haben frequenzinterferenzmuster an verschiedenen Materialien gemacht. (Materialresonanzen von Maschinen und Fahrzeugen)
Das Material selbst hatte keinen Einfluss auf das Interferenzmuster

Das Aufbrechen einer Membran ist vergleicbar mit einer Platte die ringsum lose in Gummi eingespannt ist und bei bestimmten Frequenzen resoniert.

Gruß timo

[Chaomaniac]

So, hab mich dem Thema wieder etwas gewidmet (allerdings nicht durch Belesung, sondern durch Datensammlung).
Herausgekommen sind folgende Screenshots. Basierend auf der Annahme, dass Visaton in der W...S-Serie für alle Modelle der gleichen Baugröße auch dieselben Membranbauteile (also Membran, Dustcap, Sicke und Zentrierspinne) verwendet, dürfte der Vergleich der Boxsim-Dateien schon interessant sein. Ich gehe mal davon aus, dass zur Dateierstellung immer einwandfreie Modelle verwendet wurden. Verglichen wurden die Größen, bei denen 4 Varianten vorhanden sind, also 4Ω und 8Ω sowie ...S und ...SC-Typ.

W100S(C):
[ATTACH]3529[/ATTACH]

W130S(C):
Mit 2 Kurven mehr drin, weil die beiden Messungen meiner W130S-4 dabei sind.
[ATTACH]3530[/ATTACH]

W170S(C):
[ATTACH]3531[/ATTACH]

W200S(C):
[ATTACH]3532[/ATTACH]

Zur Verbesserung der Anschaulichkeit hab ich die Kurven pegelmäßig etwas auseinander gezogen.

Anscheinend liegt bei allen Modellen eine bestimmte Abweichung bei den Resonanzen in der Toleranz. Das ist ja nicht weiter schlimm, denn wie bili schon bemerkte, sollen die sowieso außerhalb des Einsatzbereiches in der Box liegen.


Weiter gehts mit einigen Messungen an einigen Exemplaren aus meinem Chassisfundus. Die Quick & dirty-Messungen wurden in 20cm Abstand zur Dustcap bzw. Phaseplug ohne Gehäuse auf einem Stapel Kissen liegend durchgeführt.

Am Anfang der AL130. Ich hab es mir gespart alle zu messen (wären bei mir insgesamt 16 Stück...), deshalb nur exemplarisch ein Paar der ältesten (2000) und ein Paar der neuesten (2007). Die beiden Paare sind wieder pegelversetzt dargestellt, da die Kurven sonst zu unübersichtlich wären, weil so gut wie deckungsgleich. Die Messung war Quich & dirty.
[ATTACH]3533[/ATTACH]
Sehr schön ist hier die Serienkonstanz, dass trotz 7 Jahren Altersunterschied keine Unterscheidung anhand der Messwerte möglich ist!


Weiter gehts im nächsten Post...

[Chaomaniac]

...Fortsetzung:

Ein Paar fabrikneuer Omnes Audio BB 3.01 (3"-Breitbänder mit beschichteter Papiermembran und Phaseplug), die Messung war quick& dirty.
[ATTACH]3534[/ATTACH]
Leichte Abweichungen im Pegel der Resos, allerdings nicht in der Position. Auch Hochtöner sind wohl in diesem Frequenzbereich nicht serienkonstanter.


2 Paar Vifa 9 BGS 119/8 (3"-Breitbänder mit Glasfasermembran und PP-Dustcap, ein Paar gebraucht, das andere fabrikneu),
sowie, pegelversetzt dargestellt, ein Paar fabrikneuer Vifa 10 BGS 119/8 (die bekannten gelben Glasfasermembranen mit beschichteter Papierdustcap). Die Messung war quick & dirty.
[ATTACH]3535[/ATTACH]
Bei den 9-ern gibt es leichte Abweichungen auch in der Position. Das wäre auch in den Zerfallsspektren erkennbar, deren Abbildung ich mir aber spare. Außerdem in einem Frequenzbereich, in dem es eigentlich beinahe wurscht ist.
Einen Ausreisser leistet sich der gelbe 10-er! Leicht unterschiedlicher Wirkungsgrad (Messungen mehrmals wiederholt) und beim leiseren auch noch ein länger ausschwingender Peak bei 6,5kHz. Da hätte ich gern mein zweites Paar für eine Vergleichsmessung zur Hand gehabt, allerdings sind die verbaut und derzeit bei meinen Eltern stationiert.


Ein Paar fabrikneuer Visaton W250S-4.
Die Messung war quick & dirty.
[ATTACH]3536[/ATTACH]
Im Gegensatz zu meinen 130-er Exemplaren herrscht hier quasi Deckungsgleichheit, was dem vorgesehenen Eisatzzweck sehr zugute kommt


Ein Paar Tangband W4-657SC (4"-Breitbänder, oder besser gesagt, Tiefmitteltöner mit Alumembran und Phaseplug), beide Treiber sind gebraucht, einer davon hatte auch mal einen Knick in der Membran, der wieder ausgebeult wurde. Sehen tut mans in der Messung weder im Frequenzgang, noch im Zerfallsspektrum.
Gemessen im Gehäuse, Messabstand 50cm.
[ATTACH]3537[/ATTACH]
Ohne Worte.


Ein Paar Visaton B200, gebraucht, einer davon mit beschädigter Membran (und zwar der mit dem etwas glatteren F-Gang!). Da hat wohl der Vorbesitzer mal nicht so gut drauf aufgepasst...
Gemessen im Gehäuse, Messabstand 50cm.
[ATTACH]3538[/ATTACH]
Die Frequenzgänge sehen im obersten Bereich etwas anders aus. In den Zerfallsspektren sind auch deutliche Unterschiede im Ausschwingverhalten erkennbar. Verwunderlich ist das nicht, da ja einer der beiden eine Macke hat. Interessant ist aber trotzdem, dass die Resonanzen in der Frequenz nicht deutlich abweichen!


Was kann man jetzt daraus schließen? Ich weiss es nicht, hab bloß immer mehr Fragezeichen im Kopf.
Eine Tendenz könnte man, mit Phantasie und gutem Willen, glauben zu erkennen. Papiermembrane mit Duscap oder Membrane mit Papierdustcap scheinen anfälliger für abweichende Verhaltensweisen bei den Membranresonanzen zu sein, als solche mit Phaseplug oder aus einem anderen Werkstoff. Aber dafür war das Testfeld einfach zu klein, die Messvoraussetzungen zu suboptimal und eigentlich hätte ich wirklich was ganz anderes zu tun...
Außerdem: wer viel misst, ...


P.S.
@Timo: bei meinen W130S sind beide Membrane in top Zustand! Keine Knicke, Wasserflecken oder sonstige Malheurspuren.

[walwal]

Pappe hat immer Schwankungen, da die Ausgangsstoffe nie homogen sind. Alu ist Alu. So sehe ich das.