Membranstruktur: Stimmt es dass...

[Peter K]

Hallo,

Wenn ich mich an ein paar sinnvolle Entwurfsregeln für Lautsprecherboxen (NICHT Chassis!!) halte, reichen grundsolide Chassis mit einem hinreichend guten Antrieb alle mal aus. Zu einer dieser Regeln gehört (inzwischen) für mich, das Chassis nur in einem Frequenzbereich einzusetzen, in dem es klein gegen die minimale Wellenlänge im Nutzbereich bleibt (OK bei Hochtönern haut das nicht mehr ganz hin, aber ist da wohl auch nicht so entscheidend). Wenn man sich daran hält, kann man 90% des Threadinhalts bedenkenlos überlesen und die Zeit anders (besser?) nutzen.....

genauso mache ich das auch schon geraume Zeit, weil es ausserhalb der WG-Welt eigentlich alternativlos und logisch ist....

Gruß
Peter Krips

[Chaomaniac]

…. Zu einer dieser Regeln gehört (inzwischen) für mich, das Chassis nur in einem Frequenzbereich einzusetzen, in dem es klein gegen die minimale Wellenlänge im Nutzbereich bleibt (OK bei Hochtönern haut das nicht mehr ganz hin, aber ist da wohl auch nicht so entscheidend).
…

Hallo Till,

sich mit Grundlagen auseinander zu setzen, daran ist nicht im Mindesten etwas auszusetzen. Mein Prof. hat mir mal gesagt: "Nach den Grundlagen kommt nicht mehr viel!"

Worauf Du und Markus (Chaomaniac) hinaus wollt ist mir schon klar, nur wenn ein Chassis in dem von mir eingegrenzten Frequenzbereich schon unangenehm auffällt ist es sein Geld nicht wert. Wenn man auf Membranmaterialien mit hoher inneren Schallgeschwindigkeit setzt UND das Chassis noch weit über ka=1 betreiben will, der spielt natürlich mit dem Feuer.

Viele Grüße,
Christoph

Nochmal nachgehakt (lach ned!):
Ich hab weder Abi noch Stupidum, deshalb fehlen mir einige Grundlagen, bin aber lernwillig.
Bei der angesprochenen Wellenlänge sprichst Du von der Wellenlänge des Luftschalls?
Wie genau sieht dann Deine Regel aus?
Ist „klein gegen die minimale Wellenlänge im Nutzbereich” nun ausgehend vom Membrandurchmesser, oder vom Membranumfang (Du hast ja die Kreiswellenzahl noch mit in's Spiel gebracht).
Am Beispiel eines AL 130 mit einem Membranradius von 5 cm ergibt sich nach der Definition des Durchmessers eine Grenzfrequenz von unter 3440 Hz, nach der Definition mit der Kreiswellenzahl ka=1 aber nur 1095 Hz, oder hab ich mich da vertan?

[Fosti]

Markus, i lach ned

1095 Hz ist richtig!

Hier noch mal ein Zitat von AH:

Hier nochmal überschlägig für die beliebtesten Chassisgrößen:

Konuslautsprecher (Größenangaben immer auf Korb bezogen):

12" (30cm): bis 430Hz keine Bündelung, bis 680Hz tolerabel, höchstens bis 2* 430Hz = 860Hz
10" (25cm): bis 540Hz keine Bündelung, bis 850Hz tolerabel, höchstens ....
8" (20cm): bis 650Hz keine Bündelung, bis 1060Hz tolerabel
6,5" (17cm): bis 770Hz keine Bündelung, bis 1200Hz tolerabel
5" (13cm): bis 1200Hz keine Bündelung, bis 1900Hz tolerabel
4" (11cm): bis 1400Hz keine Bündelung, bis 2250Hz tolerabel

Lautsprecher mit Kalottenmembrane (Größenangabe auf die Membrane bezogen):

3" (76mm): 1400Hz / 2250Hz
2" (50mm) 2200Hz / 3400Hz
1,5" (38mm): 2800Hz / 4500Hz
1" (25mm): 4300Hz / 6800Hz
0,75" (19mm): 5700Hz / 8900Hz
0,5" (12,5mm): 8700Hz / 13600Hz

Membrangeometrie und Strukturstabilität (Verkleinerung des effektiven Strahlerdurchmesser mit zunehmender Frequenz bei manchen Weichkonuslautsprechern) sind in dieser Rechnung nicht berücksichtigt! Dennoch ist es eine ganz gute Richtschnur.

Gruß

Andreas

[Chaomaniac]

Markus, i lach ned

1095 Hz ist richtig!

Dann gehe ich mit dieser Regel nicht konform.
Denn:

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genauso mache ich das auch schon geraume Zeit, weil es ausserhalb der WG-Welt eigentlich alternativlos und logisch ist....

Meiner Meinung nach gibt es kein „außerhalb der WG-Welt". Jede Schallwand erfüllt neben der Funktion die Chassis zu halten, auch schallführende Aufgaben, ist also ein WG.
Wichtig ist halt das Zusammenspiel der einzelnen beteiligten Komponenten. Dadurch können m. E. auch mal Trennfrequenzen bei einem vielfachen von ka=1 sinnvoll sein, niedrigere Trennfrequnezen wirken oft sogar kontraproduktiv auf eine gleichmäßige Abstrahlung.
„Eigentlich” ist ein ziemlich blödes Wort (wie „ziemlich” auch), „alternativlos”… -naja. Bissl weit aus dem Fenster gelehnt.

[gargamel]

Hallo,

da habe ich auch mal ne Frage dazu.
Bedeutet das praktisch das bei einem 13cm Chassis 1900hz die obere tolerierbare Trennfrequenz ist?
Weil darüber das Chassis zu sehr bündelt?

Gruß
Guido

[Fosti]

Guido,

Bündelung ist ja an sich nichts schlimmes. AH hatte dazu nur mal angemerkt, dass sich "für ihn" Chassis, die bis weit über ka=1 betrieben werden "irgendwie komisch" anhören.

Ich habe mir mittlererweile testweise so etwas aufgebaut: AL200 - Seas H304 - Seas DXT mit Trennfrequenzen bei 650Hz und 2000Hz. Das gefällt mir so gut, dass ich meine 3 Frontlautsprecher genau so aufbauen werde.

Viele Grüße,
Christoph

[Chaomaniac]

Hier mal zur Erweiterung der völligen OT-Fragestellung zwei Screenshots von Messungen eines AL 130 (Membrandurchmesser plus halbe Sicke gleich 10 cm) in sehr schmaler Schallwand. Winkelbereich von axial bis 60° horizontal in 15°-Schritten:

Und nochmal die Winkelfrequenzgänge normiert auf den axialen Frequenzgang:

Ich erkenne da weder bei 1095 Hz, noch bei knapp 2 kHz eine Auffälligkeit, die auf eine Notwendigkeit einer Trennung an diesen Stellen hindeutet.

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Ich habe mir mittlererweile testweise so etwas aufgebaut: AL200 - Seas H304 - Seas DXT mit Trennfrequenzen bei 650Hz und 2000Hz.
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Die DXT arbeitet in neutraler Umgebung (unendliche Schallwand) bei weitem nicht neutral (CD) bis 2 kHz runter. Da liefert erst eine Schallwand in „richtiger” Breite und Gestaltung die nötigen schallführenden und ladenden Eigenschaften.

[Rudolf]

Schaut euch mal die Richtdiagramme von AL 130 und SC 13 an. Da sind die Kurven für 2 und 4 kHz. Für mich ergeben sich sehr verschiedene Bündelungsverhalten trotz exakt gleicher Membranfläche. Diese Richtwerte von AH sind auch nur sehr grob.

[Chaomaniac]

Schaut euch mal die Richtdiagramme von AL 130 und SC 13 an. Da sind die Kurven für 2 und 4 kHz
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Auch die Diagramme des SC13 und des WS 13 E sind nicht völlig gleich, obwohl die Chassis bis auf den geschirmten Antrieb des SC 13 identisch sind.
Ohne die genauen Messbedingungen zu kennen, finde ich die Polardiagrarmme auch nicht sehr aussagekräftig.
Wurden alle Chassis in der Normwand gemessen? Falls ja, wurden die Winkelfrequenzgänge alle in die gleiche Richtung aufgenommen (bei der rechteckigen Normwand gibt es ja parallel zu den Kanten insgesamt 4 Möglichkeiten)?

[Fosti]

Membrangeometrie und Strukturstabilität (Verkleinerung des effektiven Strahlerdurchmesser mit zunehmender Frequenz bei manchen Weichkonuslautsprechern) sind in dieser Rechnung nicht berücksichtigt! Dennoch ist es eine ganz gute Richtschnur.

Bei Kalotten setzt das Bündelungsverhalten bezogen auf den Membrandurchmesser etwas später ein, dafür aber umso stärker.

Das "negative" Verhalten, was AH angemerkt hat ist nicht die Bündelung an sich, sondern dass ein Konus oberhalb von ka=1 "komisch" klingt.

Kann man vielleicht mal ausprobieren ob man es hört, indem man einen 6,5" TMT und eine 3" Kalotte mal auf jeweils einer identischen Schallwand verbaut von 600-2500Hz auf einen identischen Amplitudenfrequenzganz auf Achse entzerrt und quasi unter Freifeldbedingungen (damit die Bündelung keinen Einfluss hat!) mit rosa Rauschen hörtechnisch vergleicht.

[Chaomaniac]

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Das "negative" Verhalten, was AH angemerkt hat ist nicht die Bündelung an sich, sondern dass ein Konus oberhalb von ka=1 "komisch" klingt.
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An was liegt's? Sollte ja irgendwie physikalisch/messtechnisch begründbar sein.

„komisches klingen” (Phasig, nervig, keine Ahnung…) kriegt man auch schnell, wenn man die Boxen falsch aufstellt.
Hab grad vorhin das Experiment mit meinen Bijou 170 light gemacht (Trennfrequenz bei ca. ka=3,3 des Tiefmitteltöners).
Sind die Böxlis parallel aufgestellt, hört sich's einfach furchtbar an. Sound klebt an den Lautsprechern, seltsamer nerviger Druck auf den Ohren (Phasig??), Mittenortung absolut mangelhaft.
Dreh ich die Boxen so weit ein, dass sich die Hauptabstrahlachsen kurz vor meiner Hörposition schneiden, passt plötzlich alles (Schnittpunkt etwa 40 cm vor dem Kopf bei 1,5 m Stereodreieck). Stabile Mitte, nix nervt, harmoniert deutlich besser - als ob es ganz andere Lautsprecher wären.
Könnte dadurch begründet sein, dass bei paralleler Afstellung die beiden Ohrwascheln ein tonal sehr unterschiedliches Signal erhalten, das sich in der Birne nicht durch die Schallbeugung am Kopf begründen lässt, bei entsprechend ausgerichteten LS wird's leichter rekonstruiebar (wie gesagt, Vermutung).
Dafür sprechen würde, dass der Effekt mit steigendem Hörabstand abnimmt.

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Kann man vielleicht mal ausprobieren ob man es hört, indem man einen 6,5" TMT und eine 3" Kalotte mal auf jeweils einer identischen Schallwand verbaut von 600-2500Hz auf einen identischen Amplitudenfrequenzganz auf Achse entzerrt und quasi unter Freifeldbedingungen (damit die Bündelung keinen Einfluss hat!) mit rosa Rauschen hörtechnisch vergleicht.

Wär bestimmt mal interessant.
Aber ich glaube nicht, dass es da große Unterschiede geben würde.

[Peter K]

Hallo Männer,
oberhalb der Bündelungsfrequenz fällt der Energiefrequenzgang mit ca. 12 dB, da beisst die Maus keinen Faden ab, das ergibt sich zwangsläufig aus der Treibermechanik / Membraneigenbündelung / kontantem Strahlungswiderstand etc pp.

Hier mal ein Beispiel eines 10 cm MT auf 50 cm Schallwand 360 Grad in 10 Grad Winkeln gemessen:



und hier der Durchschnittspegel über alle Winkel, der angenährt dem Energiefrequenzgang entspricht.



Vergleicht das mal mit AH's Tabelle...
Noch Fragen ?

Warum macht die Trennung unterhalb der Bündelungsfrequenz Sinn ?
Nun, es haben sich ja Linkwitzweichen eingebürgert (in der Boxsim-Welt ohnehin unvermeidlich), die ohnehin um die Trennfrequenz herum einen Energieeinbruch von 50 % haben, dann noch der zusätzliche Energieeinbruch durch die Trennung oberhalb der Bündelungsfrequenz und schon hat man eine wunderschöne Diffusfeldbadewanne.
Von konstantem Energieverlauf keine Spur, das bekommt man eben nur über die Trennung unterhalb der Bündelungsfrequenz hin.

Mit WG's und Trennung oberhalb der Bündelungsfrequenz bekommt man eben KEIN konstantes Energieverhalten hin, sondern allenfalls ein konstant steigendes Bündelungsmaß mit konstant fallendem Energieverlauf.
Dann sollte man sich mal die in einem anderen Post verlinkten Klippelmessungen ansehen und sich fragen, ob der Betrieb oberhalb der Bündelungsfrequenz wirklich Sinn macht...

Und: in den beiden Diagrammen von Chaomaniac weiter oben sieht man doch deutlich, daß die Treiber außer Achse mit steigender Frequenz immer mehr abstürzen. "Unauffällig" nenne ich das nicht....



Gruß
Peter Krips

P.S.: Der mit Abstand beste (Aktiv-)Selbstbaulautsprecher, den ich je gehört habe, ist genau nach diesen Kriterien konstruiert worden.....

[Fosti]

"Phasig" genau so hat sich AH ausgedrückt....er hat das glaube mal auf die im Konus(-trichter) durch die nun kleinen Wellenlängen möglicherweise auftretenden Kurzzeitreflektionen geschoben.

[Fosti]

@Peter: Danke! Und meinst Du die VSM von LIFU?

[walwal]

Peter, dann sind wir jetzt bei der Grundsatzfrage: CD (konstante Buendelung) oder gleichmaessig zunehmend.

Und wir sollten auch bedenken, dass im Studio nicht mit CD abgemischt wird. Sollten wir nicht so hoeren wie im Studio fuer optimale Wiedergabe?
Aber die Geschmaecker sind unterschiedlich. Manche moegen ja sogar eine Solo 100 oder Pentaton, die "total neben dem theoretischen Ideal" ist.