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Interessante Untersuchung zu Gehäusevibrationen

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  • krabat
    • 19.04.2024

    Interessante Untersuchung zu Gehäusevibrationen

    Hallo!

    Dort findet man eine sehr interessante Untersuchung zu Gehäusevibrationen:

    http://www.waveguide-audio.de/gehaus..._nachlese.html

    Es fällt doch auf, dass die Ergebnisse kaum zu der Vorstellung passen, die Gehäusewände würden "irgendwie" zu Schwingungen angeregt, und dann würden die Wände "in gewisser Weise" ein Eigenleben führen, das einen schlechten Einfluss auf den "Klang" hat.

    Die Ergebnisse oben passen eher zu der Vorstellung, dass die Wände gar nicht selbstständig schwingen. Vielmehr lassen sie vieleicht nur das resonanten Eigenleben der umschlossenen Luftmasse, die Hohlraumresonanzen durch.

    1) Die Spitzen im durchgelassenen Schall liegen auffällig dicht bei den Frequenzen der zu erwartenden Hohlraumresonanzen.
    2) Die ganzzahlige Abfolge von Resonanzen f, 2f, 3f ... würde man für Plattenschwingungen nicht (!) erwarten, bei Plattenschwingungen sind ziemlich krumme Werte die Regel. Bei Schwingungen einer Luftsäule erwartet man allerdings die 1, 2, 3, ...!
    3) Auch auf den höheren Moden scheint die untesuchte Platte nicht in Teilschwingunegn aufzubrechen, was aber geradezu per Definition notwendig ist, wenn die Gehäusewand ein Eigenleben haben soll.
    4) Nicht zuletzt gilt nach Newton: "Actio = Reactio" - mithin, wenn die Gehäusewände durch die Luftmasse im Gehäuse angeregt werden, wirken sie auch auf die Luft zurück. Fraglich ist aber, wie die Kopplung stattfindet.

    Es gibt Akabak, einen "akustischen Abakus" von Jörg Panzer. Mit dem kann man einiges anstellen. Zum Beispiel Gehäuseschwingungen simulieren.

    Die "theoretischen" Ergebnisse mal vorweg. Gehäuseschwingungen lassen sich am ehesten unterdrücken, indem:

    1) die Hohlraumresonanzen auch im tieffrequenten Bereich ab ca 100Hz stark gedämpft werden, ein gewisser Tiefbassverlust ist als Kompromiss hinzunehmen (8cm Basotect?).
    2) das Gehäuse recht steif ausgeführt wird, die Masse hat dabei kaum einen Einfluss (ein bisschen Matrix?).

    Diese Lösungshinweise widersprechen den althergebrachten Formeln. Aber dabei ist zu bedenken, dass die bisherigen Ratschläge aus der Idee geboren wurden, die Gehäusewände würden wie Platten zu Eigenschwingungen angeregt, und die jeweilige Eigenschwingung dieser Platten wäre das Übel. Unter diesen Umständen wäre es tatsächlich sinnvoll, die Platte mit Bitumen und sonst was zu bedämpfen. Würde die Gehäusewand aber nur von der Luft mitgeschleppt, ist die aufwändige Dämpfung der Wand ein recht fleissiger Umweg, die Luftsäule zur Ruhe zu bringen (Actio = Reactio). Das kann man einfacher haben.

    Auch die klassische BBC-Untersuchung lässt sich mit dem Modell "Luftsäule und mitgeschleppte Wand" in Einklang bringen. Genauso eine moderne von der Uni Southampton.

    Hier das Akabak-Skript:
    *************************************************
    Def_Driver 'D1'
    dD=17cm dD1=3cm tD1=2.5cm |Cone
    fp=1.3kHz
    fs=30Hz Mms=15g Qms=20
    Qes=0.2 Re=5ohm Le=1.5mH ExpoLe=0.618

    System 'S1'
    |Generator resistance
    Resistor 'Rg' Node=1=20
    R=1ohm
    |Transducer
    Driver 'Drv1' Def='D1' Node=20=0=30=40
    |Radiation element
    Radiator 'R0' Def='Drv1' Node=30

    Duct 'Du1' Node=40=50
    dD=14cm Len=1cm QD/fo=1
    MechMass 'Mm11' Node=50=60 Mm=100g
    MechCompliance 'Cm12' Node=60=61 Cm=0.001um/N Rm=1Ns/m
    Radiator 'R1' Node=61
    dD=14cm |Piston

    Duct 'Du2' Node=40=150
    dD=14cm Len=27cm QD/fo=1
    MechMass 'Mm22' Node=150=160 Mm=100g
    MechCompliance 'Cm22' Node=160=161 Cm=0.001um/N Rm=1Ns/m
    Radiator 'R2' Node=161
    dD=14cm |Piston
    *************************************

    Das Gehäuse ist als Rohr simuliert, der Treiber arbeitet am kurzen Ende. Die Gehäusewände sind als Massen an die Luft im Rohr gekoppelt, und zwar an den beiden Enden des Rohrs. Die Massen sind an ihrer jeweiligen anderen Seite mechanisch "gegroundet", also über eine Feder an "etwas" unendlich schwerem, harten aufgehängt. Masse und Feder stellt die Eigen-Schwingungsfähigkeit der Gehäusewände dar. Alle beweglichen Teile sind in Akabak mit "Radiatoren" gekoppelt.

    Man untersucht den Einfluss von Masse, Federkraft, Dämpfung über >Inspect>Volume Velocity (Bode Type = Level in dB -120..-40, 50Hz ..3kHz) für die Radiatoren R0 .. R2.

    Selbstverständlich ist das Modell sehr einfach. Aber das ist das Thiele/Small-Modell ja auch. Trotzdem gibt dieses hier die Modale Struktur der Gehäuseschwingungen recht gut wieder. Es erklärt auch den überaus positiven Effekt harter Wände (Cm11, Cm22 sehr klein), desgleichen die heilende Wirkung von Dämpfungs-Wolle(!) (QD/fo klein), die Wirkungslosigkeit von Massebelegung (M11, M22 beliebig). Die Dämpfung der Wände (Rm in Cm11, Cm22) bringt erst dann etwas, wenn sie absurd hoch wird und eigentlich nur noch als Bewegungsblockade wirkt.

    Macht was draus!
    Angehängte Dateien
    Zuletzt geändert von krabat; 18.10.2012, 11:15.
  • walwal
    Registrierter Benutzer
    • 08.01.2003
    • 27556

    #2
    Hier findet man die Diskussion, die auch andere Auslegungen bietet.
    http://www.hifi-forum.de/index.php?a...ack=&sort=&z=1

    Der Beitrag gefällt mir gut:

    http://www.hifi-forum.de/index.php?a...6&postID=79#79


    Nachtrag: Diese Messung
    http://www.hifi-forum.de/index.php?a...postID=109#109
    zeigt eindeutig, was alles in einem Gehäuse vibriert und dass es eben nicht nur die Hohlraumresonanzen sind!
    Zuletzt geändert von walwal; 23.10.2012, 13:46.
    „Audiophile verwenden ihre Geräte nicht, um Ihre Musik zu hören. Audiophile verwenden Ihre Musik, um ihre Geräte zu hören.“

    Alan Parsons

    Kommentar

    • Gast-Avatar
      krabat

      #3
      Zitat von walwal Beitrag anzeigen
      Der ist ja auch von dir selbst, oder? Mir fällt dort die Aussage ins Auge:

      "Sind die vom Gehäuse produzierten zusätzlichen Frequenzen nur kurzzeitig, werden sie unhörbar, hier gelten die gleichen Gesetze wie bei Chassis."

      Das Gehäuse produziert keine "zusätzlichen Frequenzen" - oder habe ich etwas grundsätzlich falsch verstanden?

      Es macht sehr wohl einen Unterschied, ob die Gehäusewand durch den Luftschall im Inneren angeregt wird, oder über ein Klopfen von aussen. Die Angelegenheit ist ja im Eingangspost hinreichend dargelegt. Aus dem zitierten Lieblingsposting kann ich kein Argument dagegen entnehmen.

      Kommentar

      • walwal
        Registrierter Benutzer
        • 08.01.2003
        • 27556

        #4
        Ich werde die Diskussion hier mit Sicherheit nicht fortsetzen.
        „Audiophile verwenden ihre Geräte nicht, um Ihre Musik zu hören. Audiophile verwenden Ihre Musik, um ihre Geräte zu hören.“

        Alan Parsons

        Kommentar

        • boxworld
          Registrierter Benutzer
          • 28.07.2006
          • 397

          #5
          Hallo Krabak,

          der gute alte Klopftest zeigt doch gut auf bei welcher Frequenz sich die Plattenreso befindet.
          Alles andere findet man bei google unter Resonanzfrequenz.
          Auserhalb dieser wird wesentlich mehr Schalleistung benötigt um ein Material zum Schwingen zu bringen.

          Gruss Marc
          Coax Hörer

          Kommentar

          • tilln
            Registrierter Benutzer
            • 27.04.2007
            • 93

            #6
            Hallo,
            im auf die Frage im obigen Post zu antworten:
            Das Gehäuse produziert evtl. schon zusätzliche Frequenzen. Und zwar können, wie bei fast jedem resonierenden System, zusätzlich zur Grundfrequenz auch Harmonische, Superharmonische und Subharmonische angeregt werden. Die treten dann zusätzlich auf.
            Viele Grüße,

            Till

            Kommentar

            • Anselmo
              Registrierter Benutzer
              • 27.06.2012
              • 717

              #7
              also ich hab mal über intermodulation bei breitbandlautsprecher gelesen, könnte das auch bei einer box auftreten ?
              ich mein so hab ich des verstanden: als beispiel zum vorstellen: der tt soll 30 hz und 100 hz gleichzeitig widergeben. das gehäuse schwingt dann mit den beiden frequentzen. nun treten noch 100 minus 30 und 100 plus 30 auf: es entstehen 70 und 130 hertz (das war vorher im elektrischen signal also nicht da) weil durch phasendrehung im inneren der box konstruktive oder destruktive schwingung entsteht. sehe ich des so richtig ?
              klar ist ne box kein breitbänder aber so stell ich mir das vor.
              die vibrationen an den gehäusewänden kann man durch grose masse zb steinplatte löschen oder man verstrebt die wände mit gegenüber. es hilft auch ein brett was man quer aufleimt, das dopplet so hoch sein muss wie die wanddicke. so zerteilt man die grose fläche in kleinere anteile deren resonanzfrequenzen dann höher liegen, am besten so das sie auserhalb des frequnzgangs des subwoofers liegen.
              aber ma echt so schlimm kann des doch gar nich sein weil sonst wären ja komplett alle boxen kacke.
              hier.

              Kommentar

              • tilln
                Registrierter Benutzer
                • 27.04.2007
                • 93

                #8
                Was ich meine ist, dass die Platte, wenn sie mit ihrer Resonanzfrequenz angeregt wird, nicht unbedingt nur mit dieser schwingt, sondern auch (je nach Stärke der Anregung) mit den Harmonischen. Das heißt: wird die Platte mit 100 Hz angeregt, kann sie unter Umständen auch mit 200 Hz, 300 Hz usw. schwingen. Außerdem, bei stärkerer Anregung auch mit 50 Hz, 150 Hz usw. Ich glaube allerdings, dass bei der relativ schwachen Anregung, wie sie bei Lautsprechern auftreten sich das Alles in Grenzen hält.

                Kommentar

                • ALler
                  Registrierter Benutzer
                  • 10.12.2009
                  • 494

                  #9
                  Zitat von boxworld Beitrag anzeigen
                  Hallo Krabak,

                  der gute alte Klopftest zeigt doch gut auf bei welcher Frequenz sich die Plattenreso befindet.
                  Alles andere findet man bei google unter Resonanzfrequenz.
                  Auserhalb dieser wird wesentlich mehr Schalleistung benötigt um ein Material zum Schwingen zu bringen.

                  Gruss Marc
                  Hmm...

                  geklopft erzeugte Plattenresonanz ist warscheinlich was anderes als das Resoanzverhalten einer eingebauten Platte (Gehäuse), die durch Luftdruckschwankungen angeregt wird.

                  Mal davon abgesehen (... wie mir aus dunklen Quellen zugetragen wurde ) das die Mess-Sequenz per Rosa-Geräusch über ca. 30 Sekunden läuft und "phasige" Ereignisse, demnach besser berücksichtig sind.

                  Anselmo schrieb:

                  (...)
                  weil durch phasendrehung im inneren der box konstruktive oder destruktive schwingung entsteht. sehe ich des so richtig ? (...)
                  ... Du sprichst von realen Umständen, die ein "Klopftest" eben kaum erfassen wird.


                  (...)
                  so zerteilt man die grose fläche in kleinere anteile deren resonanzfrequenzen dann höher liegen, am besten so das sie auserhalb des frequnzgangs des subwoofers liegen(..)
                  Die Frage beantworte ja sozusagen der löbliche Link ganz oben von krabat:

                  http://www.waveguide-audio.de/gehaus..._nachlese.html

                  eine Verschiebungsmöglichkeit von Wandresoanzfrequenzen zu höheren Frequenzen, existiert offenbar nicht.

                  (...)aber ma echt so schlimm kann des doch gar nich sein weil sonst wären ja komplett alle boxen kacke.
                  ...das ist ja u.a. der Spaß beim Selbstbau: gemessen bessere Boxenbau-Methoden, mit dem Hörergebnis zu vergleichen.

                  Grüße von
                  ALler

                  Kommentar

                  • lanime
                    Registrierter Benutzer
                    • 03.11.2010
                    • 789

                    #10
                    Hallo ALler,

                    ich habe mit großem Interesse deine Untersuchungen und Interpretationen verfolgt,
                    auch die Diskussion dazu im Nachbarforum.
                    Auch die daraus gezogenen Schlüsse kann ich größtenteils
                    nachvollziehen, außer:
                    Die Wandresonanzfrequenzen lassen sich sehr wohl verschieben,
                    nur leider ändert das nichts an der Intensität der Hohlraumresonanzen,
                    die letztendlich den Großteil der Schwingungen der Gehäusewände verursachen.
                    Im Versuch könnte man das nur zeigen wenn die Wandresonanz
                    einmal mit der Frequenz der stehenden Welle im Gehäuse übereinstimmt und dann
                    diese durch konstruktive Maßnahmen verschiebt.
                    (Wer ist eigentlich auf die Idee gekommen einen Klopftest
                    mit seriösen Messmethoden zu vergleichen?)

                    In diesem Zusammenhang würden mich die Rückwirkungen
                    der Gehäusevibrationen auf die Lautsprechermembran
                    brennend interessieren, siehst du da eine Möglichkeit
                    sowas messtechnisch zu erfassen?

                    Grüße lanime

                    Kommentar

                    • Frank
                      Registrierter Benutzer
                      • 05.03.2005
                      • 1387

                      #11
                      Recht seltsam finde ich, dass bei diesen Schalldämmungsdiskussionen von Gehäuse eigentlich das Wort Koinzidenz lese. Scheinbar ist dieses Phänomen beim Lautsprecherbauer nicht bekannt.

                      http://de.wikipedia.org/wiki/Koinzidenzfrequenz
                      Oscar Wilde: "My taste is very simple, I am always satisfied with the best."

                      Kommentar

                      • Gast-Avatar
                        krabat

                        #12
                        Zitat von Frank Beitrag anzeigen
                        Recht seltsam finde ich, dass bei diesen Schalldämmungsdiskussionen von Gehäuse eigentlich das Wort Koinzidenz lese. Scheinbar ist dieses Phänomen beim Lautsprecherbauer nicht bekannt.

                        http://de.wikipedia.org/wiki/Koinzidenzfrequenz
                        Ja, und? Du kannst den Terminus gerne in die Diskussion einführen, was bedeutet der hier?

                        Kommentar

                        • lanime
                          Registrierter Benutzer
                          • 03.11.2010
                          • 789

                          #13
                          Der Wiki-Artikel enthält nmM eine falsche Berechnungsformel
                          und z.T. fachlich falsche Aussagen.....
                          und sagt nichts anderes als: Einbruch der schalldämmenden
                          Eigenschaften eines Materials bei Anregung in der Nähe seiner Eigenfrequenz.

                          Ich würde außerdem eine Untersuchung zu Gehäusevibrationen
                          nicht auf eine "Schalldämmungsdiskussion" reduzieren.

                          Grüße lanime

                          Kommentar

                          • Gast-Avatar
                            krabat

                            #14
                            Zitat von lanime Beitrag anzeigen
                            Der Wiki-Artikel ... z.T. fachlich falsche Aussagen.
                            Sehe ich auch so. Der Sachzusammenhang wird durch Begriffe beschrieben, nicht umgekehrt. Leider ist es oft so, dass (z.T. falsch verwendete) Begriffe den Sachzusammenhang zumindest vernebeln.

                            Das scheint ja auch hier bei den "Schwingungen" so zu sein. Anbei mal ein Vergleich einer "Plattenresonanz" und der durch die Gehäuseluft "mitgeschleppten Bewegung".

                            1) Arta auf Spectralanalyse setzen, auf Mittelung stellen, das Ausgangssignal unterdrücken, auf die Platte klöpfeln => Spectralanalyse starten. Ergebnis: Resonanz bei rund 800Hz.

                            2) Mikrofon ganz dicht an die Gehäusewand, Frequenzgang aufnehmen. Ergebnis: maximaler Schalldurchgang bei rund 250Hz, etwa 20dB unter dem Pegel direkt vor der Membran. Das entspricht der halben effektiven Wellenlänge im 60cm hohen Gehäuse.

                            Selbstverständlich ist das jetzt ein Schnellschuss, aber eine kurze Reihe von sorgfältiger durchgeführten Tests mit verschiedenen Gehäusen gab ähnliche Ergebnisse. Die eigentliche Plattenresonanz (Klöppeltest) ist für den Schalldurchgang immer wieder irrelevant gewesen.
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                            • Frank
                              Registrierter Benutzer
                              • 05.03.2005
                              • 1387

                              #15
                              Nun habe ich jetzt wirklich nicht die Zeit, mich durch den ganzen Wust zu arbeiten. Ebensowenig, weiß ich ad hoc, ob die Formel bei Wikipedia stimmt. Irgendwo auf dem Speicher steht ein Karton mit meinen Vorlesungsunterlagen. Mittlerweile auch schon fast 2 Jahrzehnte alt.

                              Anyway, ein paar Schnellschüsse hätte ich doch zu bieten.

                              1. Der Abstand (in dB) zum Nutzsignal wäre interessant. Kann ja sein, dass wir hier über Peanuts reden.

                              2. Sehe ich die Abbildung mit den farbigen Messpunkten und den Messkurven an, so fällt direkt auf, dass Die Punkt emit steigender Entfernung zur Anregung immer leiser werden. Daraus ließe sich schließen, dass hier gar nicht wirklich die Vibration der Gehäusewand, sondern der nach hinten gebeugte Luftschall. Ein Beschleunigungssensor wäre hier geeigneter gewesen.


                              Noch kurz zum Ausgansposting

                              Zitat von krabat Beitrag anzeigen
                              Es fällt doch auf, dass die Ergebnisse kaum zu der Vorstellung passen, die Gehäusewände würden "irgendwie" zu Schwingungen angeregt, und dann würden die Wände "in gewisser Weise" ein Eigenleben führen, das einen schlechten Einfluss auf den "Klang" hat.

                              Die Ergebnisse oben passen eher zu der Vorstellung, dass die Wände gar nicht selbstständig schwingen. Vielmehr lassen sie vieleicht nur das resonanten Eigenleben der umschlossenen Luftmasse, die Hohlraumresonanzen durch.
                              Das ist doch nun wirklich eine Trivialität. "Irgendwie" schwingt wirklich nichts. Es wird sich wohl kaum ausgerechnet ein Lautsprechergehäuse dazu aufschwingen (schönes Wortspiel, gell?), gegen die Newtonschen Axiome zu verstoßen.


                              Zum Plattenschwinger. Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, schwingt diese als ganze Platte? Das könnte man dann nicht mit der Wand eines LS-Gehäuses vergleichen, die ja an allen Kanten durch die Verleimung eingespannt ist.

                              Mir fiele noch so einiges ein, muss aber jetzt Mittag machen. Mahlzeit.
                              Oscar Wilde: "My taste is very simple, I am always satisfied with the best."

                              Kommentar

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