2 Tieftöner in einer geschlossenen Box -> Meßprobleme = Klangprobleme?

[capslock]

Kann es sein, daß zwei gleiche, parallelgeschaltete Treiber in einem geschlossenen Gehäuse sich mächtig beeinflussen?

Ich habe 2x Scan 21W8555-01 gemeinsam in eine geschlossene Box von 70 l gesperrt. Diese ist innen weitgehend unbedämpft, da sie eh bei 100 Hz getrennt werden soll. Nur die unteren 10 cm sind unterhalb eines Teilers mit Mineralwolle ausgestopft (falls ich die Box doch mal so hoch betreiben will, daß Längsresonazen ein Thema werden.

Es gibt sicher bessere Gehäuse für diese Treiber oder bessere Treiber für dieses Gehäuse, aber die hatte ich nun mal, und mit einer Linkwitz-Transform-Schaltung kann ich ja immer noch eine Oktave oder so rausholen.

Naja, ich habe dann mit Speakerworkshop und meinem Testverstärker (LM3886) gemessen. SW grob eingepegelt (Pegel mit Sinussignal muß normalerweise bei ca. 15000 liegen, damit ein MLS-Signal nicht übersteuert wird) und kalibriert. Box angeschlossen, das MLS-Signal klang sehr laut, und die Messung war übersteuert.

Habe also Box wieder von dem Verstärker gelöst, und die Eingangsverstärkung neu eingepegelt (von 16000 auf 13000 Aussteuerung), kalibriert und Box wieder angeschlossen. Signal war jetzt deutlich leiser, es gab keine Übersteuerung mehr und einen verbreiterten Resonanzpeak (zwei Peaks ca. 15 Hz auseinander, die zusammengewachsen waren). Was war los? Vermutlich hatte eines des beiden Kabelpaare keinen richtigen Kontakt, wodurch ich ein System mit Passivradiator hatte. Was ich nur noch nicht verstehe: die Impedanz bei 5 bis 10 Ohm entspricht normalerweise bis aus 20% dem mit dem Multimeter gemessenen Widerstand. Hier hatte ich knapp 4 Ohm (genau wie bei nachfolgender Messung), obwohl ich eher 6 hätte messen sollen.

OK, also Kabel geprüft und neu in die Lüsterklemme gezwängt. Jetzt gab es wieder das laute MLS-Signal, und beide Treiber klangen ungefähr gleich laut (vorher nicht getestet). Die Impedanz hatte eine Resonanz bei 56 Hz, ein Q_m von ungefähr 6 und ein Q_t von 0,23, alles ungefähr wie berechnet, also kräftig Arbeit für die Linkwitz-Schaltung..
Nur war das Signal jetzt wieder übersteuert gewesen (sieht man an dem Signal, was am Spannungsteiler Vorwiderstand/Treiber liegt). In der Impedanzkurve drückt sich das in fiesen Spikes aus, die bei 30-80 Hz auch 3x höher als auf dem Rest der Kurve sind.

Meine Vermutung ist, daß da irgendwelche hochfrequenten Anteile des MLS-Signals weitgehend undämpft durch das Gehäuse sausen, auf den zweiten Treiber stoßen, dieser dank seiner geringen elektrischen Güte diese effizient in Strom umwandelt, asn dann an dem 7,5 Ohm Vorwiderstand der Meßanorndung Spannungspitzen erzeugt. Bei der Resonanz sind die Spitzen besonders ausgeprägt, weil der jeweils andere Treiber dort auch hochohmig ist, also nicht so effizient wie bei anderen Frequenzen die Störsignale auf Erde legen kann.


Wenn ich die aus den gefitteten Parameters simulierte Kurve über die gemessene lege, zeigt sich, daß die Spikes die Fit etwas aus der Bahn geworfen haben; per Augenmaß würde ich die Resonanz ein paar Hz tiefer legen und die Güte etwas höher wählen.

- Wie komme ich zu einer ordentlichen Messung?
- Ist der Effekt auch im praktischen Betrieb klangrelevant? Ich würde dann bei 100 Hz 3. Ordnung filtern , also gibt es keine hochfrequenten Anteile. Außerdem würde die Chassis direkt parallel an einem Verstärker mit hohem Dämpfungsfaktor hängen.


Grüße,

Eric

[capslock]

Ergänzung:

Bei Messungen 1 und 3 hingen beide Treiber parallelgeschaltet an einem Vorwiderstand.

Ich könnte eine Trennwand einsetzen, aber die Volumina wäre dann ungleich, d.h. ich würde zwei Endstufen und zwei Linkwitz-Filter benötigen.

[wickie]

Hast du die TSP der Chassis einzeln nachgemessen, vielleicht streuen die ja zu weit. (Obwohl bei Scan-Speak eher unwahrscheinlich)

[capslock]

Habe ich, die sind praktisch identisch. Abgesehen davon würde das ja eine verbreiterte Spitze erklären, aber nicht die üblen Spikes.

Gruß,

Eric

[wickie]

Auf Gehäuseleck prüfen: Beide Membranen vorsichtig (nicht die Kalotte - eh schon wissen) nach innen drücken und hören ob es irgendwo rauspfeift.

Man erkennt ein kleines Leck auch daran, dass die Membranen verzögert in die Ausgangslage zurückkehren.

Ansonsten hab ich keine Ahnung.

[walwal]

verzögert?????
Eher schneller!!!!

[capslock]

Lecks gibt es, Zeitkonstante etwa 20 s, was durchaus ok ist. Aber Lecks haben bislang noch keine Spikes gemacht.

[capslock]

Teilauflösung des Problems:

1) Bei 48 kHz Samplerate waren die Spikes deutlich weniger stark. Anscheinend ist das Analogfilter fest auf gut 20 kHz gestellt und bei 12 kHz Samplerate erzeugt jedweder hochfrequente Dreck Aliasing.

2) Misstrauisch wurde ich, als bei Neukalbrierung plötzlich abstruse Werte für den Referenzwiderstand rauskamen: eine Erdung am Eingang für das Soundkartensignal war wackelig. Wenn sie gerade offen war, konnte jede Menge Dreck vom Lautsprecheranschluß rüberkoppeln.

OK, Messergebnisse:

Mit beiden Treibern:
50,965 Hz Q 2,388 / 0,896 / 0,652

Das Q_m ist wird fälschlich zu niedrig berechnet. Tatsächlich besteht der breite Peak aus einem stärkeren bei ca. 58 und einem etwas schwächeren bei ca. 43 Hz.

Treiber einzeln gemessen, anderer jeweils kurzgeschlossen (stark gedämpfter Passivradiator):
Oben 33,008 Hz 1,745/ 0,661 / 0.479
Unten 34,469 Hz 1,777 / 0,611 / 0,455

Die TSP stimmen immer noch gut überein, liegen aber etwas weiter auseinander als die der einzelnen Treiber. Das mag daran liegen, dass der obere nah am Gehäusedeckel eingebaut ist, der untere aber noch 20 cm Platz zum Boden hat.

Einzeln gemessen, anderer Treiber offen (Passivradiator):
Oben 24,000 Hz 9.953 / 1,004 / 0,912
Unten 23.988 Hz 9.559 / 0,964 / 0.876

Der Fit ist nicht ganz korrekt, weil es noch das zweite Maximum gibt. Fitkurve und Messkurve passen aber im Bereich des Hauptmaximums gut zusammen.


Preisfrage: warum bildet sich trotz so guter Übereinstimmung ein Doppelmaximum aus? Treten die Effekte auch auf, wenn statt des gemeinsamen 7,5 Ohm Vorwiderstands nur einige mOhm anliegen? Wenn nicht, kann ich wohl auf eine Trennwand verzichten. Aber wie bestimme ich das korrekte Q für den Linkwitz-Shifter?

[capslock]

Ich habe zur Kenntnis nehmen müssen, daß zwei identische (an Freiluft nachgemessene Treiber) doch in irgendeiner Weise koppeln und dabei aufspalten. Das war überraschend, die gängigen Texte gehen eigentlich davon aus, daß die Treiber bei einer geschlossenen Box dann auch beide die gleiche Resonanzfrequenz ohne Aufspaltung haben, sich also wie ein größeres Chassis verhalten. Auch gibt es diverse kommerzielle Designs (sogar Bassreflex), die mit einem gemeinsamen Volumen arbeiten. Naja, kommerziell muß ja nix heißen...

Da mir die Kopplung doch suspekt ist, habe schon eine Stelle ausgemacht, wo ich durch Einbau einer schrägen Trennwand einigermaßen gleiche Volumina schaffen kann und mir schon Brettchen zugesägt (die Wand muß ich in drei Stücken einbringen und verkleben).


Ich würde dennoch aus reiner Neugier gerne verstehen, was diese Kopplung bewirkt. Die Messung der einzelnen Chassis sollte nur zeigen, ob die Resonanzen und Güten im eingebauten Zustand vergleichbar sind. Da die Fits im Bereich des Hauptmaximums sehr gut sind, ist das für diese Vergleichszwecke allemal ausreichend. Die Unterschiede betragen maximual 5% (Spitze-Spitze), was immer noch sehr gut ist.

Trotzdem bekomme ich bei gleichzeitigem Anschluß eine Aufspaltung um ca. 25%. Wir haben einen gleichsinnigen Antrieb, und Wechselwirkungen über den Antrieb dürften zumindest bei niederohmiger Ansteuerung gerade durch den Verstärker unterbunden werden. Anderseits haben wir die Kopplung über das Luftvolumen, und diese ist gegensinnig. Ich könnte mir vorstellen, daß letztere die Aufspaltung bewirkt. Gibt es dafür irgendwo ein Modell mit dem man nachrechnen kann, ob die Kopplung über die Luft dominiert? Wenn die Kopplung über die Antriebe einen signifikanten Beitrag leisten sollte, gibt es ja immerhin die Hoffnung, daß es im Normalbetrieb anders (besser?) aussieht.



Grüße,

Eric

[gegentakt*]

@ capslock

„Ich habe zur Kenntnis nehmen müssen, daß zwei identische (an Freiluft nachgemessene Treiber) doch in irgendeiner Weise koppeln und dabei aufspalten. Das war überraschend, die gängigen Texte gehen eigentlich davon aus, daß die Treiber bei einer geschlossenen Box dann auch beide die gleiche Resonanzfrequenz ohne Aufspaltung haben, sich also wie ein größeres Chassis verhalten.“

Wo sollte das geschrieben stehen?
Kopplung? Die Verhältnisse liegen doch – für meine Begriffe zumindest – auf der Hand:
Zwei Treiber arbeiten auf eine gemeinsame Gehäuseluftfeder und sind über diese sozusagen nur „lose“-federnd miteienander „verbunden“. Oder anders formuliert: jede Masse schwingt damit quasi mit ihrer eigenen „Teilfeder“ auf einer bestimmten Resonanzfrequenz und beide sind damit auf eine gewisse Weise „federnd entkoppelt“*. Da die Massen wohl gleiche Werte haben, kann ich mir eine jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenz nur in einer dementsprechenden, unterschiedlichen Nachgiebigkeit der Luftfedern denken, verursacht durch asymmetrische Chassisanordnung im Gehäusevolumen (wenn dem nicht so wäre, hätte ich dafür jetzt auch keine Erklärung parat).

Auf der anderen Seite: Ich finde es komplett unsinnig, zwei Treiber in einem gemeinsamen, geometrisch großen Volumen zu betreiben, damit handelt man sich nur Stehwellenprobleme ein. Zwei separate Gehäuse und die Sache hat sich.

(* eine richtig „starre“ Kopplung der beiden Membranmassen zu einer gemeinsam wirkenden Gesamtmasse findet man nur in einem relativ kleinen Koppelvolumen, siehe Compound-Treiber)

Trotzdem bekomme ich bei gleichzeitigem Anschluß eine Aufspaltung um ca. 25%. Wir haben einen gleichsinnigen Antrieb, und Wechselwirkungen über den Antrieb dürften zumindest bei niederohmiger Ansteuerung gerade durch den Verstärker unterbunden werden.

Schlußfolgerung aus oben: Der Verstärker bedämpft rein elektrisch beide „Schwingsysteme“ separat und hat keinen Einfluß auf deren oben beschriebenes, divergierendes Resonanzverhalten. Salopp ausgedrückt: bei der jeweiligen Resonanzfrequenz ist das Chassis hochohmig und macht was es will, wenn es mit einer niederohmigen Konstantspannungsquelle angesteuert wird, die ja eine elektrische Verkoppelung der Chassis untereinander unterbindet - mit einer hochohmigen Konstantstromquelle sähe das natürlich ganz anders aus: hier würden sich die Chassis über die jeweilige Gegen-EMK auch elektrisch stark beeinflussen, da die Konstantstromquelle ein hochohmiger Ausgleichspunkt für einzelne Ströme darstellt.
PS: ein gemeinsamer, hochohmiger Widerstand stellt schon den Weg zu einer Konstantstromquelle dar!

[capslock]

Hallo Erwin,

ich werde einfach nochmal mit kleinerem Vorwiderstand messen und sehen, ob sich die Aufspaltung ändert. Dann weiß ich, welche Kopplung dominant ist.

Stehwellen fürchte ich nicht so, weil ich bei 100 Hz trennen will, d.h. bei stehwellenfähigen Frequenzen neben Harmonischen nur das übrig bleibt, was der Tiefpaß durchläßt.

Vielleicht ist auch ein Teiler aus Hartfaserplatte sinnvoll. Der würde Stehwellen behindern, für die tiefen Frequenzen aber transparent sein, was den Vorteil hätte, daß ich mir um ungleiche Volumina keine Sorgen mehr machen müßte.

Grüße,

Eric

[gegentakt*]

Hallo Eric,

wenn beide Treiber elektromechanisch gleich sind, kann‘s ja nur die Mechanik im Gehäuse sein... (die Auswirkung bekommst/mißt du am Vorwiderstand)

Der „Teiler“ behindert“ die Stehwelle nicht, wenn er die Volumina nicht komplett trennt, er forciert Lambda/2 sogar noch, wetten? (Stichwort: „Umwegline“)
(was ist „Hartfaser“? - du meinst nicht WFP Weichfaserplatte? – die wäre nämlich alles andere als „transparent“, da sie polytropisch wirkt, also durchaus bei fc mechanisch bedämpft und das Volumen virtuell erhöht, was ja kein Nachteil ist, wenn man das mit einplant)

[Reservemaha]

Hi!

Falls man die beiden Impedanzspitzen wirklich unterschiedlichen Resonanzfrequenzen der Chassis zuordnen darf, dann muss es sich um ein komplexes Problem handeln.

Nur auf Grund einer eventuell differierenden Luftfeder kann dieser Unterschied (43 Hz <-> 58Hz) nicht entstehen.
Der bei "58Hz" resonierende Kandidat würde nämlich eine doppelt so "starke" Luftfeder sehen. Unmöglich.

Es kann sich daher IMHO nur um ein "witziges" Aufschaukeln handeln.

Ein Vorwiderstand! -> Spannungsteiler
Zwei Vorwid., für jeden Treiber einer -> nix Spannungsteiler

Gruß, maha

[gegentakt*]

Hallo,

Nur auf Grund einer eventuell differierenden Luftfeder kann dieser Unterschied (43 Hz <-> 58Hz) nicht entstehen.

Upps – so groß ist (soll) die Differenz (sein)? ... - hatte ich übersehen (kann ich mir nicht vorstellen).
Dann ist (wäre) es mit der Luftfeder allein nicht zu erklären...

Haben denn beide Treiber tatsächlich gleiches Qts und fs?
Beide Werte könnten ja auch zufällig gleich sein, wenn ein Treiber eine höhere Masse mit gleichzeitig geringerem Cms hätte (und womöglich noch Re so abweicht, daß er zum selben Qts führt <-- ein unwahrscheinlich ungleiches Paar!), könnte das ein Indiz sein (ohne genaue TSP und Gehäusebedingungen kann man da nix machen...)

Zwei Vorwiderstände beseitigen zwar die elektrische Verkopplung, aber nicht die (eventuell) mechanische Ursache, ein angenommenes mechanisches Problem zeigt sich ja gerade erst durch die elektrische Verkopplung mit einem Vorwiderstand...

[Reservemaha]

Hi!

Wie gesagt, ich meine: da schaukelt sich was auf.... nämlich eine gaaanz kleine mechanische "Ungleichheit". Sie lässt die Mechanik driften. Und der gemeinsame Vorwiderstand besorgt den Rest.

(BTW: Der Ausdruck ´Spannungsteiler´ war falsch.... ´LeistungsTeiler´ wäre eventuell korrekter, da ist wenigstens der Strom d´rin.)

Aber eine Abhilfe scheint easy: ein dünner Teiler.. 4mm Hartfaser oder 2mm Alu genügt. Deshalb IST das gar kein echtes Problem.

Gruß, maha