Interessante Untersuchung zu Gehäusevibrationen

[krabat]

Schau hier: http://www.althen.de/vibrationssenso...ionsaufnehmer/

Wer nach dem Preis fragt will sich's eh nicht leisten ...

ps: größere Gehäuse sind vergleichsweise weich, weshalb eigentliche Gehäuseresonanzen stärker durchschlagen als in den üblich kleineren Testgehäusen. Soweit ich das verstehe, lassen sich die Effekte auch nicht skalieren, weil die Steifigkeit mit Wanddicke^3 geht, die beteiligten Frequenzen mit Länge^1, und irgendein Quadrat wird man auch noch finden

[krabat]

... größere Gehäuse sind vergleichsweise weich ...

Nach der etwas aufgeregten Diskussion sind zwei Gehäuse gefertigt worden, die auch einmal herumgetragen werden sollten. Der Leichtbau lag nahe, auch um den Einfluss von Resonanzen zu testen.

Größe 42*30*30cm^3 für Zweiweg reflext, Wandstärke 12 (zwölf) Millimeter MDF stumpf unverpresst zusammengekleistert, drei Versteifungbrettchen im Baumarktzuschnitt und eine verschraubte Rückwand. Trotz Reflex wurde der Innenraum stark bedämpft, keine Weichfaser, kein Teppich; die Reflexresonanz von 40Hz ist deutlich beeinträchtigt, die Hubentlastung des Treibers aber nach wie vor gegeben.

Die Versteifungsbrettchen teilen alle Wände unregelmäßig in eine recht harte Zone nah beim Treiber und weichere nach hinten/oben. Im Ergebnis kann per Klopfen eine breite Resonanz der Seitenwand um 600Hz festgestellt werden. Der Deckel liegt um 800Hz, Rückwand um 700Hz.

Anbei die Messung des Schalldurchgangs in rund 1m Abstand. Der Hochtöner war abgeschaltet. Die Boxen wurde einmal gegenphasig gegeneinander gestellt. Einmal mit, einmal ohne Reflexfunktion (Kurven 1 & 2 blau/grün). Die Kurve 3 (lila) zeigt den Pegel mit immer noch gegenphasig betriebenen Boxen, jetzt aber nicht gegeneinander, sondern nebeneinander aufgestellt.

Die Idee ist, dass beim Gegeneinanderstellen die Schallanteile der Membranen komplett aufgehoben werden. Nebeneinander gestellt ist die Aufhebung nicht perfekt, sondern abhängig von der Wellenlänge und Mikroposition. Das gilt ähnlich auch für den gemessenen Schalldurchgang des Gehäuses. Deshalb ist die leztere Messung Kurve 3 ein Vergleichsmassstab Gehäuseschall (1&2) versus Membranschall (3).

Im Ergebnis liegt bei dieser Bauweise der Gehäuseschall mehr als 20dB, im Mittelton sogar mehr als 30dB unter dem Membranschall. Es gibt offenbar absolut keine Wandresonanzen! Der Luftschall innerhalb des Gehäuses dringt trotz der labberigen Wände nicht nach aussen, geschweige dass die Wände zu Plattenresonanzen (600Hz aufwärts) angeregt würden. Die im "Klopftest" wahrnehmbaren Geräusche werden vom eingebauten Treiber nicht angeregt!

Lediglich im unteren Grundton tritt das Reflexrohr in Erscheinung. Ich führe das aber auf die während der Messung große Entfernung der Reflexmündungen zurück, die eine gegenphasige Auslöschung behindert. Ein irrealer Effekt aus der Messmethode.

Es geht also - wie theoretisch ausgedacht - auch ohne Bitumen, Beton, Blech. Dass die Kisten ein paar Kilo leicher sind ist ein willkommener Nebeneffekt. Auch die Schallwand ist nur 12mm stark - die Löcher waren im nu gesägt ... Zusammenfassung: Leicht, steif mit weit verteilten Plattenresonanzen und 101% Dämpfung der Hohlraumresonanzen.

[krabat]

... Größe 42*30*30cm^3 für Zweiweg reflext, Wandstärke 12 (zwölf) Millimeter MDF stumpf unverpresst zusammengekleistert, drei Versteifungbrettchen im Baumarktzuschnitt und eine verschraubte Rückwand.
... Zusammenfassung: Leicht, steif mit weit verteilten Plattenresonanzen und 101% Dämpfung der Hohlraumresonanzen.

Anbei nochmal ein Foto des Innenaufbaus. Ein 10cm breites Brettchen stützt die Front zwischen HT und TT gegen die Seitenwände ab. Ein zweite Brettchen verläuft an der Rückwand vom Boden zum Deckel. An dieses ist wiederum ein weiteres Brettchen angepappt, das Boden und Seitenwände verbindet. Die Brettchen hinten und vorn werden durch ein Kantholz verbunden. Die Seitenwände resonieren beim Draufklopfen um etwa 600Hz - der Bereich um den HT ist recht weich.

Schade, dass das Thema mangels spektakulärem Aufwand keinen mehr interessiert. Dabei ist dieses Gehäuse den durchgeführten Messungen nach optimal. Im Betrieb als Lautsprecher resoniert nichts; der Schalldurchgang durch die Gehäusewände ist gering und auch sehr gleichmäßig. Die daraus entstehenden Störungen machen sich schlimmstenfalls als geringste, wohl kaum messbare Welligkeiten um 0.1dB bemerkbar. Der Aufwand ist praktisch Null, mit Bitumen und Blech etc pp gar nicht zu vergleichen. Man muss nur mal den Mut haben, mit 12mm MDF loszulegen ... statt mit 50mm aufgedoppelten Schwellwänden.

[ALler]

krabat schrieb:

Schade, dass das Thema mangels spektakulärem Aufwand keinen mehr interessiert.

Also meinereiner liest interessiert mit

Bezüglich dem Abstand "Wandschall zu Chassis-Schall" kann ich die Tage auch noch was beitragen.

Grüße solong von
ALler

[Rudolf]

Die Idee ist, dass beim Gegeneinanderstellen die Schallanteile der Membranen komplett aufgehoben werden. Nebeneinander gestellt ist die Aufhebung nicht perfekt, sondern abhängig von der Wellenlänge und Mikroposition. Das gilt ähnlich auch für den gemessenen Schalldurchgang des Gehäuses.

Darf man wissen, wie Mikrofon und Lautsprecher zueinander aufgestellt waren? Sind die Versteifungen in beiden Gehäusen gleich aufgebaut?

[krabat]

Darf man wissen, wie Mikrofon und Lautsprecher zueinander aufgestellt waren? Sind die Versteifungen in beiden Gehäusen gleich aufgebaut?

Ja klar (beides). Die Treiber haben vorn einen Schaumstoffring, der die beiden beim Gegeneinanderstellen gut abdichtet. Das Reflexrohr ist hinten - es kommt aber sowieso kein Mittelton daraus wegen stark gedämpftem Hohlraum (Bild 5) - sodass bei der zu erkennenden Anordnung der Teile die beiden Öffnungen maximal weit auseinanderliegen. Deshalb die imperfekte Auslöschung bei gegenphasigem Betrieb.

Selbstverständlich hätte für eine "Veröffentlichung" eine Reihe von Kontrollmessungen gemacht werden müssen. Welche ist offensichtlich. Es handelt sich hier aber eher um eine Anekdote. Ich möchte anregen in diese Richtung zu experimentieren. Fette Gehäusewände bringen ergahrungsgemäß nichts, leichte können (!) wie hier absolut herausragend funktionieren. Es fehlt auch noch die Weichfaserdämmplatte a la BBC. Es könnte demnach noch besser werden.
Als "Innovation" sehe ich die Versteifungen, die über den BBC Ansatz hinausgehen. So wie hier verwendet beeinträchtigen sie die stark dämmende Wirkung der dünnen (!) Holzplatten nicht.

Das nächste Vorhaben wird eine wiederum kleine Kiste für einen 20er, diesmal dann in Multiplex 12mm.

1) Boxen gegeneinandergestellt, gegenphasig betrieben, Mikro in 60cm Abstand, Hochtöner aus
2) Boxen nebeneinandergestellt, gegenphasig betrieben, Mikro in 60cm Abstand, Hochtöner aus
3) Front
4) Rücken - verschraubbar, um den Treiber für das verklebte Waveguide wechseln zu können
5) Refelxrohr Amplitudenfrequenzgang

[Rudolf]

Danke für die Erläuterung.

Wenn ich annehme, dass 1. beide Gehäuse im wesentlichen gleich versteift sind, und 2. beide Gehäuse symmetrisch links und rechts vom Mikrofon standen, ergäbe sich dann nicht folgendes:

Beide Membranen bewegen sich um 180° phasenverschoben und erzeugen zusammen die Summenlautstärke Null (oder zumindest eine wesentlich verringerte Lautstärke).

Die Wände beider Gehäuse schwingen ebenfalls gegenphasig und erzeugen zusammen die Summenlautstärke Null (oder zumindest eine wesentlich verringerte Lautstärke).

Ich will hier garnicht die Sinnhaftigkeit der vorgenommenen Gehäuseversteifung anzweifeln. Aber für die fettgedruckten Passagen in deinen letzten beiden Beiträgen scheint mir die Beweisführung doch (noch) etwas zu dünn.

Ich habe leider bis auf weiteres keinen Anhaltspunkt dafür, wie weit (oder nicht) sich die Gehäuseschwingungen aus deinen Messungen gegenseitig rausgerechnet haben.

[krabat]

...
Beide Membranen bewegen sich um 180° phasenverschoben und erzeugen zusammen die Summenlautstärke Null (oder zumindest eine wesentlich verringerte Lautstärke).

Die Wände beider Gehäuse schwingen ebenfalls gegenphasig und erzeugen zusammen die Summenlautstärke Null (oder zumindest eine wesentlich verringerte Lautstärke).

...
Ich habe leider bis auf weiteres keinen Anhaltspunkt dafür, wie weit (oder nicht) sich die Gehäuseschwingungen aus deinen Messungen gegenseitig rausgerechnet haben.

Der Einwand ist naheliegend. Was hier stattfindet ist die Interferenz von Wellenzügen, die von verschiedenen, räumlich verteilten Schallquellen ausgehen. Deren Phase ist von der Anregung (hier: gegenphasig) und von der Laufzeit abhängig. Wollte man Ernst machen, müsste man die sogenannte Green'sche Funktion ermitteln (s.o. im thread irgendwo). Im Unernst kann man aber auch "Null" mit "Null" vergleichen. Der Schalldurchgang durch - richtig bemerkt! - beide gegenphasigen Gehäuse(Kurve #2) wird mit dem gegenphasigen Signal aus beiden Treibern (Kurve #3, lila) verglichen. Die gegenphasigen Treiber lassen im Mittelton offenbar ein Restsignal übrig. Desgleichen lassen die gegenphasigen Gehäusewände ein Restsignal übrig. Verglichen wird in der Grafik Restsignal gegen Restsignal.

Diese Arbeitsweise wird durch Erfahrungen mit diesem Verfahren an anderen Gehäusen gerechtfertigt, bei denen durchaus noch größere Resonanzen im Restsignal zu erkennen waren. Entsprechende Darstellungen finden sich weiter oben im Thread. Der Schluss, dass hier jetzt keine Resonanzen mehr auftreten, weil sie eben nicht sichtbar werden scheint mir naheliegend. Was für eine sichere Basis noch fehlt ist eine Messung genau mittig für das Rest-Rest-Signal etc pp et al.

Ich bin aber nunmehr zu gelangweilt, als dass ich soweit vorpreschen wollte. Wäre es nicht spannend, wenn mehr Leute als nur einer die Idee verfolgen, den alten BBC-Ansatz nochmals aufzugreifen? Bei so wenig gemeinsamer Arbeit am Problem vergeht einem dann schon mal die Lust an "wissenschaftlich" korrekten Ergebnissen.

[krabat]

Der Einwand ist naheliegend. ... vergeht einem dann schon mal die Lust an "wissenschaftlich" korrekten Ergebnissen.

NUN - weil mir schon mal jemand aus unbekannten Gründen ein "Diplom" nachgeschmissen hat, konnte mich das hier nicht in Ruhe lassen. Cross-Check O/K - mehr will ich dazu nicht schreiben. Das verwendete Verfahren zur Einschätzung der Gehäuseresonanzen erscheint als valide.

Sofort ist bei einer Wiederholung aufgefallen, dass mitlerweile Dämmmaterial entfernt wurde ... .

Das Problem "skaliert" aber nicht - soll heissen, jedes Gehäuse reagiert anders. Doppelt so groß heisst nicht: doppelte Wandstärke = gleiche Problemlösung. Deshalb ist eine weitgestreute Sammlung von Erfahrungen so wertvoll, und weitere "Nachweise" anhand einer einzigen Realisierung so ineffizient.

Jedenfalls sind "Klopftests" an Gehäusen "Banane", sie erfassen nicht die relevanten Anregungsmechanismen. Zu Blech und Bitumen gibt es definitiv ungleich zugänglichere Alternativen.

[Timo]

hallo krabat, ... ich habe dir ja angekündigt dass ich mitlese:

ich lese hier gerne mit, aber die theoretischen betrachtungen gehen mir ziemlich auf die nerven, denn am ende haben sich alle beteiligten hier erschossen und wollen nicht mehr miteinander quatschen, ... das ist mir eine solche diskussion nicht wert, ... wenn jemand mit objektiven praxiserfahrungen kommt, werde ich auch wieder posten, ...

aber ich habe dir auch geschrieben dass diese betrachtung hier im forum nichts bringt, ... nimmt man jetzt einen wissensdurchschnitt der lesenden hier gibt es handwerker, architekten, dipl ing., vertriebler, finanzer, ... usw. nichtmals 20 prozent der mitlesenden interessiert das thema, und noch weitaus weniger verstehen es, ... ich habe es schon geschrieben, ... hier im öffentlichen foren sind andere gesetzmäßigkeiten, ...

ich achte deine arbeit, ... ich hätte es trotzdem wissenschaftlicher aufgesetzt, ... da ich wenig bis keine wissenschaftliche herangehensweise erkenne, ... was ist mit der variation der gehäusematerialen, was ist mit der variation mit verschiedenen treibern, was ist mit der variation der gehäuseform, ... usw, ... zumindest glaubst du ein ergebnis erhalten zu haben, ... auch dies stelle ich, und so wie ich rudolf verstanden habe, auch in frage, ...

aber ich bin stiller mitleser, ... weiter so, ...

gruß timo

[krabat]

... dass diese betrachtung hier im forum nichts bringt ... wissensdurchschnitt der lesenden hier ... nichtmals 20 prozent ... interessiert das thema, und noch weitaus weniger verstehen es ... hier im öffentlichen foren sind andere gesetzmäßigkeiten, ...

... trotzdem wissenschaftlicher aufgesetzt, ... da ich wenig bis keine wissenschaftliche herangehensweise erkenne, ... was ist mit der variation gehäusematerialen, treibern, gehäuseform, ... usw, ...

zumindest glaubst du ein ergebnis erhalten zu haben, ... auch dies stelle ich, und so wie ich rudolf verstanden habe, auch in frage, ...

... weiter so, ...

Ach Timo, du bist so herrlich destruktiv. Der "wissenschaftliche" Anspruch dürfte tatsächlich etwas hoch gegriffen sein. Nicht zuletzt wegen des Publikums, Timo, soweit du für dich sprichst. Auch ist ein Forum mit freien Beiträgen vieler anderer kaum geeignet eine wissenschaftliche Arbeit hervorzubringen. Warum willst du "trotzdem" Wissenschaft? Das ist erklärungsbedürftig. Du bist nach eigenem Bekunden Leiter einer Entwicklungsabteilung in der Autozubehörindiustrie (s.o). Ich war 6 Jahre lang staatlich bezahlter Wissenschaftler. Deshalb wie folgt.

Eine Hypothese war:

- Klopftests an Gehäusewänden nach Art von Hifi-Selbstbau sagen viel über den Schalldurchgang von Gehäusen aus
Check: Simulationen über Akabak-Skript (siehe oben), Messungen an verschiedenen Objekten (s.o), mit dem Ergebnis, dass kaum Korrelation zwischen Klopfen und Luftanregung besteht. Insbesondere die zuletzt vorgestellte Box zeigt ausdrücklich keine Reaktion auf Frequenzen, die den Plattenresonanzen entsprechen würden. Auch Versuche anderer haben gezeigt, dass Plattenresonanzen im Vibrationsspektrum wenn überhaupt vorhanden nur zu erahnen sind. Die Hypothese ist widerlegt.

Es ist ja auch unmittelbar einleuchtend, dass sich eine ebene Platte mit Anregung durch Anschlagen ganz anders verhält als ein 3-dimensionales Gebilde mit Anregung durch die enthaltene Luft.

Die ganzen "theoretisch verschwurbelten" Betrachtungen, warum man Bitumen und Blech einbauen soll entbehren damit ihrer Grundlage.

Soweit zur Wissenschaft. Die mal wieder eine Illusion zerstört hat. Eine Illusion welche seit einem halben Jahrhundert größten Aufwand erzeugt hat. Dem so oft zitierten guten Gewissen (wegen Nichtwissen) wurden endlose Arbeitsstunden und Materialkosten geopfert. Zum größten Teil auch noch mit wohl gegenteiligem Effekt.

Die kleine Box, die ich hier zuletzt vorgestellt habe hat definitiv keine Gehäuseprobleme. Vieleicht ist sowas der richtige Weg. Aber wie schon gesagt, es handelt sich um eine Anekdote, keinen ingenieurstechnischen Musterfall. Das Problem skaliert nicht, das heisst, Ergebnisse sind nur schlecht übertragbar!

[Timo]

ich möchte nicht destruktiv sein deshalb:

ich möchte versuchen eine Messreihe zu beschreiben wie ich sie machen würde, zunächst mal drei Fragen die stellen möchte.
1. Zunächst muss an einer einzelnen Platte der Schalldurchgang ermittelt werden, ... dies ist Material, Form und Dickenabhängig, ... leider lese ich hier nichts von diesem Thema, wirst du da noch etwas untersuchen?
2. Die Gehäuseform wird ein weiterer Faktor sein den du betrachten musst, ist hier etwas geplant?
3. Die verwendeten Chassis Größe und Machart und BASS; MITTEL; offener HOCHTON werden ebenfalls eine große Rolle spielen, ist hier etwas geplant zu untersuchen, ... wird der Schalldurchtritt durch die Membran ebenfalls untersucht?

Ich habe einen Lösungsvorschlag: jeweils mit Mikrofon im inneren des Gehäuses und an verschiedenen!!! Stellen außerhalb! Messposition jeweils im Protokoll beschreiben.

- ca. 20-30 Liter Gehäuse
a) Variation der Gehäuseart CB oder BR
b) Variaton der Treiber, in unserem Fall GF200, AL200 und TIW200 , gibt es hier überhaupt unterschiede, vermutlich schon!
c) und Einsatz zB des AL170 und AL130 im Vergleich zu AL200
d) Variation der Gehäusedicke der Gehäusewand MDF 30, 15 und evtl 10 oder 8 mm
e) Variation des Gehäusematerials, und das verwenden was in meinem oben vorgeschlagenen Test "Schalldurchtritt" als "gut" herauskommt.
f) Variation der Gehäuseform bei gleichbleibendem Innenvolumen mehr Cubisch oder mehr ... oder Tropfenformig
g) bei dünnstem Material, Einsatz verschiedenster Aufklebematerialien, was bewirken diese? Alubutyl oder ähnliches, aus meiner täglichen Arbeit im Automobilbau weiß ich dass sich hier extrem viel tut, bei dünstem Aufkleben von Alubutyl, oder ähnlichem Zeugs.
h) Bei dünnstem Material, Einsatz von verschiedenster Bedämpfung, auch hier weiß ich dass man über geeigenete Bedämpfung im Inneren extrem viel herausholen kann, wird auch im Inneren verschiedener Bauteile im Auto so gemacht, Cockpit, Mittelkonsole oder ähnlichem was innen hohl ist. neustes Beispiel ist mein Audi Q3, der hier extrem viel verbaut hat! Und somit sehr gut ist, in dieser Beziehung.
... lediglich Vorschlag, kann beliebig erweitert werden

Nach so einem Messplan könnte man in der Tat irgendetwas herauslesen, ... Leider wurde so nicht vorgegangen, schade drum.

Zunächst könnte man ja theoretisch diskutieren was herauskommen sollte, aber bitte nicht die Versuche vergessen!

Gruß Timo

EDIT ps. in mir reift gerade der Wunsch nach einer Master-Arbeit, mal sehen ob ich wieder einen Studenten finde, der mir so etwas untersuchen möchte, ... ich weiß von Porsche dass solche arbeiten gerade laufen, ... auch von Audi weiß ich dass diese hier sehr weit in den Untersuchungen stecken. Schwerpunkt sind alle Hohlräume im Fahrzeug besonders im Interieur. Quasi in meinem Bereich.

[krabat]

ich möchte nicht destruktiv sein deshalb:
...
Nach so einem Messplan könnte man in der Tat irgendetwas herauslesen, ... ...
Zunächst könnte man ja theoretisch diskutieren was herauskommen sollte, aber bitte nicht die Versuche vergessen!

Lies bitte nochmal das posting #56. Damit dürfte der wissenschaftliche Anspruch so weit wie sinnvoll ja wohl erfüllt sein. Hypothesen nachvollziehbar unter Berücksichtigung vorhandenen Wissens widerlegen. Das bedeutet - häufiges Missverständnis - nicht, dass das Gegenteil der Hypothese wahr ist!

Worauf du jetzt hinaus willst ist ein ingenieurstechnischer Ansatz. Dabei gebe ich im Sinne eines theoretischen Diskutierens meinen letzten Satz aus #56 zu bedenken: Das Problem skaliert nicht. Das ist der blödeste anzutreffende Fall. Ergebnisse der Versuchsreihe wären kaum übertragbar. Jede Situation ist anders. Das heisst vieleicht, dass die "Wissenschaft" mal wieder mehr neue Fragen aufgeworfen hat, als sie klären konnte.

Meine eigenen bescheidenen Basteleien werden demnächst MDF durch Multiplex ersetzen. Mal seh'n was der doppelte E-Modul bringt. Die Versteifungen werden durch aufgeleimte Kanthölzer - oder Stahl - noch steifer.

Jedenfalls ist die Abnehmerin der hier vorgestellten MDF-Schwindlinge vollends begeistert von der überaus klaren Stimmwiedergabe. Warum auch immer.

[Timo]

ich bin mit deinen Aussagen fast vollkommen einig, nur diesen Satz gehe ich nicht mit:

Ergebnisse der Versuchsreihe wären kaum übertragbar.

Wichtig ist Trends zu sehen und zu interpretieren und dementsprechende Schlüsse zu ziehen. Bei deiner Arbeit kann ich genau dies nicht sehen, und du schreibst es sogar vollkommen richtig.

Für mich hat jeder Versuch auch ein nachvollziehbares Ergebnis.

Gruß Timo

[krabat]

Wichtig ist Trends zu sehen und zu interpretieren und dementsprechende Schlüsse zu ziehen. Bei deiner Arbeit kann ich genau dies nicht sehen, und du schreibst es sogar vollkommen richtig.

Alles wird gut. Obwohl mir unsere Differenzen fast schon lieber sind - wegen dem Fortschritt. Trends gibt es schon. Aber sie halten einem kritischem Blick nicht stand.

Ich werde wie gesagt ein weiteres Gehäusepaar in gleicher Größe aber anderem Material basteln. Dann kann man mal direkt vergleichen. Nur - das heisst keineswegs, dass dieser Vergleich dann auf andere Größen oder Formen übertragbar wäre!

Nach den eher schlechten Erfahrungen mit meinem letzten Großvorhaben würde ich immer wieder für voll ausgebaute Testgehäuse plädieren. Oder anders gesagt, wer auf stille Gehäuse Wert legt, wird nach dem derzeitigen Stand um einen gelegentlichen Neubau nicht herumkommen. Warum dann nicht einfach mal mit einem ersten Wurf in 12mm MDF + sinnvolle (=kräftige!) Versteifungen vorzugsweise in Treibernähe anfangen?