Zusammenhang güte einbaugüte !?

[Andy 2002]

Hallo Leudels,

Ich und Johnjay unterhielten uns über gütewerte usw. da ich zuvor nachgelesen hatte :

eine abstimmgüte laut butterworth z.b mit 0.707 .
mit dieser güte heist das folgendes:
( bei geschlossenen gehäusen, da der bassreflex nicht dazu zählt)
heist das das der lausprecher (gehen wir mal von einen tieftöner aus) im idealfall nur noch an seiner Resonanzfrequenz 70.7 prozent ( güte 0.707 ) leistung bringt .

das hatten wir vorher garnicht gewust und ich bilde mir ein das steht nicht mal im visaton handbuch der laustprechertechnik drinne . wir dachten immer es handelt sich dabei um freie werte die nur reine rechnerische funktion haben. NUN würd uns mal folgendes interessieren :

Sind dann die mechanischen und elektrischen güte werte auch auf etwas bezogen ? wirkungsgrad kann man ja warscheinlich schlecht übertragen da die werte meisens 1.0 weit übersteigen können.

so wie weit hängt aber jetzt die einbaugüte mit der gesamtgüte zusammen ... meiner meinung nach verändert man ja nur durch das gehäuse die güte ... bedeutet das das ein woofer mit ner 0.3er gesamtgüte nur 30 % an der resofrequenz wirkungsgrad hätte von normal 100 % ?
das wäre ein ziemlich niedriger wirkungsgrad .. durch den einsatz im gehäuse und einer anderen einbaugüte steigert man jedoch wieder auf mehr wirkungsgrad .. stimmt das ?




jo und grosse frage dann was is mit mechanisch und elektrisch ? oder sind das freie werte ? und was bewirkt zum beispiel die erhöhung von Qms oder wenn man Qes höhere werte hat wie wirkt sich das direkt aus auf den laustprecher?




so aufs pratische übertragen heist das (???) :

bei bassrefelx gehäusen nimmt man ja grössere gehäuse um warscheinlich auf weniger wirkungsgrad aber mittleren tiefbass aufzustocken das erreicht man durch tiefe abstimmfrequenz von woofer ABER mit wenig wirkungsgrad so dazu : !PLUS! die bassreflex abstrahlung bei tiefer bassfrequenz aber auch niedrigen wirkungsgrad ... mit wirkungsgrad von der schüssel PLUS das bassreflex mit seinen wirkungsgrad kommt man wieder auf nen ziemlich HOHEN wirkungsgrad .. aber das erklärt warum bassreflex gehäuse immer grösser sind als geschlossene

stimmt das jetzt so in etwa?

mfg andy und johnjay

[Andy 2002]

nachtrag .. mit nachforschungen und laustprecher parameter vergleiche sind wir auf folgendes gekommen :

hohe qms werte deuten auf eine höhere einspannung oder höhere mechanische reibung eben. wobei die qes den wirkungsgrad von der spule und magnetfelt beschreibt .. somit hängen auch die werte warscheinlich für die prakis recht mit der leistung zusammen zumindest kann man das in eine relation bringen . weiche ls haben scheinbar niedrige FS frequenzen höhere Qes werte und niedrige Qms werte. werden werte verändert dann muss denke ich mit Nennleistung erhöhung gerechnet werden ...

kann das sein ? ( alles reinste vermutungen )

mfg andy und johnjay

[derjan]

Mir wäre es gänzlich neu, dass die Güte (welche auch immer) irgendetwas über den Wirkungsgrad aussagt. Meines Wissens ist sie ein Maß für das Ausschwingverhalten bei der Resonanzfrequenz.

Die Einbaugüte errechnet sich als

Qtc = Qts * (sqrt ((Vas / Vb) + 1))

Wie man sieht, ist das mit dem Wirkungsgrad Essig, da du mittels beliebig kleiner Gehäuse beliebig hohe Einbaugüten erzeugen kannst. Ein W300/8 hätte in 10 Litern z.B. rein rechnerisch ein Qtc von ca. 2,46.



die Freiluftgesamtgüte Qts eines Chassis errechnet sich aus Qes und Qms

Qts = (Qes * Qms) / (Qes + Qms)

Meines Wissens deutet ein besonders hohes Qms auf besonders geringe mechanische Verluste hin......

[derjan]

Nachtrag:

Die Einbau-Resonanzfrequenz Fc errechnet sich analog zu Qtc:

Fc = Fs * (sqrt ((Vas / Vb) + 1))


(steht aber eigentlich alles in FH's "Handbuch...." drin)

[Andy 2002]

ochnoe das meinte ich ja garnicht ... jetzt nicht mit berechnen kommen das is ja klar ... doch was sagt z.B eine hohe güte über ein chassis aus .. was sagt ein hoher elektrischer gütewert aus .. kommen diese prakisbezognen vegleiche und überlegungen hin? stimmen die jetzt? denn noch ne überlegung : freeair woofer haben ne ziemlich hohe güte da sie die schon besitzen müssen da sie nicht mehr durch ein volumen auf höhere einbaugüte kommen ... dat auch richtig?

die einbaugüte ist aber richtig. sie ist die prozentzahl des wirkungsgraden von normalleistung des woofers


mfg andy

[Andy 2002]

ich ergänge bei der resonanzfrequenz ... wie laut er diesen bereich rüberbringt ist jetzt ja logischerweise egal

[derjan]

Wie gesagt, mir ist s komplett beremdlich, dass die Einbaugüte ein Prozent-ähnlicher Zahlenwert für den Wirkungsgrad sein soll. M.W. sagt er nach wie vor lediglich etwas über das Ausschwingverhalten aus.

Deine Formulierungen klingen aber auch so schwammig, dass ich nicht so recht weiß, was ich dazu konkret sagen soll... (vielleicht auch nur mein pers. subjektiver Eindruck)......

Aber ich lasse mich natürlich gerne eines besseren belehren. :-)

Wäre schon nett, wenn jemand, der "richtig" Ahnung hat, mal dazu ein paar Aussagen abgeben könnte.......

[Tomtom]

Hallo,

Qts, also der Gütewert aus Qes und Qms zeigt an, um wieviel gegenüber dem Normalpegel das Chassis auf seiner Resonanzfrequenz bedämpft ist.

Wird ein beliebiges Chassis in ein geschlossenes Gehäuse eingebaut ändert sich seine Resonanzfrequenz und seine Güte. Aus fs wird fc und aus Qts wird Qtc.
Der rechnerische Zusammenhang wurde ja bereits dargestellt.

Durch Variation von Vb kann die Gesamtgüte des Chassis-Gehäuse-Systems eingestellt werden, wobei eine Güte von 0,707 (Qtc 0,707 = Butterworth) eben besagt, dass der Pegel der Box auf fc um 3dB abgesunken ist.
Die mathematische Beziehung lautet:

Dämpfung bei fc = 20 x log10(Qtc)

Auch hier ändert sich der Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Abstimmungen nicht.

Qes allein geht in die Berechnung des Referenzwirkungsgrades ein. Es gilt hierbei:

n0 = 4pi²/c³*fs³*Vas/Qes

(n0 ==> Eta-Null)

Wie man sieht, tritt Qms erneut nicht in Erscheinung.

Zusätzlich sagt wie bereits angemerkt, Qts etwas über das Ausschwingverhalten des Lautsrechers insgesamt aus.



mfg

Tomtom

[Andy 2002]

Das ist klar da sich die güte aus elektrisch und mechanisch zusammenrechnet . deshalb muss sie ja die eigenschaft ( ausschwingverhalten wie du so schön sagtest) bestimmt des laussprechers . Aber zumindest kann man den wirkungsgrad auf die gehäuse beziehen. wie Tomtom und ich unten ja schon geschrieben haben verändert man ja die güte beim einbau.
Soweit stimmt anscheinend alles bis auf meine theorie mit dem wirkungsgrad. Doch dafür könnte das mit dem bassrefelxgehäuse doch bestimmt auch mit ein grund sein für grössere BR-Volumen ... denn das passt sich ja an das volumen bei berechnugn an .

wäre nett wenn jemand noch was zu der theorie mit dem bassreflexwirkungsgrad sagen könnte.

mfg

[Battlepriest]

Zusätzlich sagt wie bereits angemerkt, Qts etwas über das Ausschwingverhalten des Lautsrechers insgesamt aus.

ohja. Herrlich. Da sind wir gleich bei der Diskussion, ob ein Chassis nun auf seiner Resonanzfrequenz oder auf allen Frequenzen ausschwingt. Meine 2 Cent dazu stehen im Archiv

[NoName]

Hallo Andy,

vielleicht solltet Ihr zunächst nochmal alle Begriffe sortieren und Euch die jeweilige Bedeutung klar machen.

Schaut man sich mal die Amplitudenmessungen - den Frequenzgang - von Chassis verschiedener Güte an, fällt natürlich schon auf, daß Lautsprecher hoher Güte (> 0,5) im Bassbereich lauter sind als solche mit kleiner Güte. Aber... warum?

Beim Messen wird der abgegebene Schalldruck bei verschiedenen Frequenzen gemessen. Angeregt wird das Chassis dabei mit einem recht langen Signal - im Regelfall ein Sinus. Das mechanische System aus Feder und Masse bekommt also genug Zeit, sich einzuschwingen und Energie in Form von Bewegung (der Membran) zu speichern.

Würde man das Signal spontan abschalten und so die Antriebseinflüsse eliminieren, würde die Masse munter weiterschwingen bis die Bewegungsenergie durch die Aufhängung in Reibung umgesetzt wurde und die Bewegung zum Erliegen kommt. Je nach Art der Aufhängung geschieht dies früher oder später. Vereinfachter Vergleich: Lastwechsel beim Auto mit weichem und hartem Fahrwerk (gleicher Höhe).

Beim Feder-Masse-System ergibt sich nun aber das Problem der Resonanz. Bei der Resonanzfrequenz (fs) ist die Kontrolle bzw. Bedämpfung der Bewegung am schwersten. Die Membranauslenkung ist bei fs am größten - egal welcher Q-Faktor. Der Q-Faktor gibt dabei Aufschluß über die absolute Größe der Auslenkung. Bei Qts = 1 ists mehr, bei Qts = 0,3 weniger. Zur Erinnerung: bei der Amplitudenmessung wird der Schalldruck weitgehend als Hub mal Weg erfaßt, da es sich um den eingeschwungenen Zustand nach vielen Schwingungsperioden handelt!!

Kommt der Antrieb ins Spiel, wirkt eine zusätzliche Komponente zur Bedämpfung der Membranbewegung. Die Schwingspule bewegt sich im Magnetfeld, und es wird im Leiter ein Strom induziert. Dieser ist nun abhängig von der Stärke des Magnetfelds und dem Aufbau der Schwingspule (Wicklungen/Länge). Praktisch bedeutet das also, daß "dicke Magneten" eine stärkere Bedämpfung der Bewegung bewirken als kleinere und große Auslenkung der Membran verhindert werden. Der verringerte Hub schlägt sich in der Messung nun Form eines geringeren Schalldrucks nieder, was letztlich aber eben an der stärkeren Bedämpfung der Membranbewegung liegt. Hier ist auch der Zusammenhang zwischen Q-Faktor und Schalldruck zu sehen. Der Wirkungsgrad des Lautsprechers ist jedoch anders definiert. Real beziehen sich die Katalogangaben meist auf 1kHz.

Nun könnte man das ganze bei verschiedenen Frequenzen betrachten und schauen, wie sich ein Lautsprecher mit wenig Antrieb bei hohen Frequenzen im Verhältnis zu einem mit viel Antrieb schlägt. Aber... das find ich weniger interessant.


Viel spannender wirds, wenn man die Überlegungen um die Zeitachse erweitert und andere Signale in den Lautsprecher schickt. Die üblichen Modelle gehen ja von gleichförmigen Signalen und homogenen Schwingungen aus. Hört man nur mit einer Frequenz, wären auch hohe Q-Faktoren kein Problem. Bei der Resonanzfrequenz wärs dann richtig schön laut.

Der Antrieb des Lautsprechers ist aber nun mal der aktive Teil, der die Membran zur Bewegung bringen soll. Das bedeutet ständiges Beschleunigen und Abbremsen - eine erzwungene Schwingung. Den praktischen Vergleich findet man bei Abfahrten mit dem Mountainbike, wo es ständig darum geht, die Richtung zu ändern und die Eigendynamik des Rads im Griff zu behalten. Dabei kommt es wieder auf das Zusammenspiel von Masse und Kraft an. Ohne Kraft keine Kontrolle, hohe Masse erfordert mehr Kraft zu deren Kontrolle. Wir reden hier schließlich von bewegten Massen!!



Bei den BR-Kisten wirds nun noch etwas schwieriger. Baut man ein Chassis mit hohem Gütefaktor in ein geschlossenes Volumen, sind die Verhältnisse anders und ich muß mich nur mit der Kontrolle der Membranbewegung rumschlagen. Parallel zur "Pappe" gibts jetzt einen zweiten Schwinger - den Resonator. Dessen Verhalten wird im wesentlichen vom Innenvolumen und der "Abstimmung" bestimmt. Die (Berechnungs-)Modelle basieren dabei aber wieder auf dem eingeschwungenen Zustand mit längeren, gleichförmigen Signalen. Das bedeutet... Membran in Schwingung versetzen... Volumen wird in Schwingung versetzt... Luftsäule im BR-Kanal beginnt zu schwingen... das Mikro erfaßt in bestimmten Bereichen mehr Schalldruck.

Löst man dieses Problem aber nun nach der Zeit auf und nimmt sehr kurze Meßsignale, ergibt sich ein deutlicher Zeitversatz zwischen Tieftonanteil aus dem Rohr ggü. dem der Pappe. Je länger das Signal wird, desto mehr nähern sich die Verhältnisse der Amplitudenmessung an.

Ketzerisch wirds jetzt bei der Kontrolle des Resonators durch die Pappe. Bei Musik neigt das ja nun auch wieder zu einem dynamischen Modell mit ständigen Veränderungen. Frage... Wie hindere ich ein Volumen am Schwingen und zwinge ihm eine neue Schwingung auf? Und... Wie macht man das mit kraftlosen Schwabbelchassis? *fg*


Denkt man noch weiter, stellt sich die Frage wie sich große Membranflächen im Gegensatz zu kleinen verhalten und wie sich der unterschiedliche Strahlungswiderstand auf die Wiedergabe bzw. die Meßergebnisse auswirkt. Irgendwie ist es ja schon komisch, daß selbst bei kleinen Boxen tiefe Frequenzen meß-, aber eben selten wirklich hörbar sind. Glücklicherweise läßt sich das Ohr hier aber gern mal täuschen.

Sorry, ist etwas länger geworden...

Frank


PS: Könnte mich mal jemand über die Wechselwirkung Verstärker/Chassis aufklären (-> Dämpfungsfaktor?)? Bei manchen Amps ist ja beim Beobachten der Membran sichtbar mehr Kontrolle vorhanden. Meine kleine Engländer sind da Welten besser als der alte Technics!!

[Volker]

Hallo,

ist es möglich, die Reso (fs) am Chassis, auch ohne Vorwiderstand zu Messen?(Verstärker pur)
An meinem Daas32 Messsystem steckt ein 150 Ohm Widerstand in der Messleitung,
wenn ich den Messwiderstand auf 1 oder 2 Ohm reduzieren würde, könnte ich dann noch die Reso. am Chassis feststellen?


Gruß, Volker

[Andy 2002]

Soweit ich weis sagt der dämpfungsfaktro aus wie gut ein verstärker z.B den rückläufigen strom ,der beim wieder eintreten der spule in das magnetfeld entsteht , aufzunehmen und zu "dämpfen". das selbe gibt es auch für kabel nur halte ich da den dämpfungsfaktor uninteressant. das kabel hat aber trotzdem nem dämpfungsfaktor der aussagt wie reibungslos der strom wieder zurück fließen kann.

das hat nichts mit der leistung zu tun beeinflusst aber das ausschwingverhalten enorm ( is ja auch logisch)

mehr weis ich drüber auch ned. mich würde interessieren über welche bauteile ein verstärker diesen strom aufnimmt . etwa auch durch kondensatoren ?

mfg andy

[NoName]

Hallo Andy,

hat mein Beitrag denn sonst Aufschluß bzgl. der Ausgangsfrage gebracht?

Falls Du mit dem Einfluß des Kabels auf den Innenwiderstand anspielst, so halte ich den mittlerweile für überbewertet. Neulich hab ich mal eine ganze 50m-Rolle 0,75er vor die LS gehängt und konnte keine nennenswerte Änderung im Bass feststellen. Die typische Klangcharakteristik des Kabels war aber klar zu hören - aber... das soll hier nicht Thema sein.

Gruß

Frank

[Andy 2002]

@Frank du hast es schön ausführlich geschrieben aber im prinzip stimmt es ja dann laut meiner aussage . zumindest sind wir ein bisschen weiter *G* das mit dem formeln und so das interessiert ja garnich das is uns klar . nur eben das direkte einwirken usw. auf die GROBE prakis übertragen.

aber soweit schonmal ganz gut . und wie schauts mit dem dämpfungsfaktor aus? passt das ?

andy