Warum Bassreflex doch was taugt - Messungen

[Nailhead]

Hallo Wolfgang,

ich bin zwar nicht Nils, hätte aber doch evtl. eine Antwort bzgl. Klippel-Messungen für dich und auch andere hier, weil dies anscheinend nicht ganz bewusst ist.

Wenn man im Allgemeinen von Klippel-Messungen redet, ist eigentlich fast immer das LSI-Paket gemeint. LSI steht für LargeSignalIdentification.
Hier werden Nichtlinearitäten des Chassis bei höheren Pegeln gemessen. So sind zum Beispiel Bl, Cms und Le von der Auslenkung x abhängig, deswegen schreibt man auch Bl(x), Cms(x) und Le(x). Bl und Le sind neben der Auslenkung allerdings auch noch vom Strom abhängig, dann werden sie entsprechend mit Bl(i) und Le(i) bezeichnet.

Die Messungen von Bl(x),Cms(x), Le(x), Bl(i) und Le(i) (und weitere) geschehen dabei nicht akustisch, also ohne Mikro. Sie werden elektrisch und per Laser gemessen.

Die Verzerrungen werden anschließend berechnet. Um das zu verdeutlichen hier mal ein sehr vereinfachtes Gedankenbeispiel:

Ein Speaker gibt ein Signal mit einer Auslenkung von +/- 4mm wieder (egal welches). Bl ist in der Nulllage 10Tm, sprich Bl(0mm)=10Tm. Durch die Nichtlinearität von Bl ist Bl nun aber bei +4mm nur noch 9Tm (Bl(+4mm)=9Tm. Desweiteren sei Bl(-4mm)=7Tm.
Das heißt nun aber, dass der Speaker beim Durchlaufen von -4mm nach 0mm nach +4mm jeweils einen anderen Kraftfaktor sieht und somit das Signal verfälscht wird. Es werden Verzerrungen hinzugefügt und diese kann man berechnen.

Das Gleiche geschieht mit den anderen Parametern, z.B. Cms(x) oder Le(x). Und natürlich auch mit den vom Strom abhängigen Parametern.


Grüße
Andreas

[wolfgang520]

Hallo Andreas,
vielen Dank für die Info. Dieses Verfahren erscheint mir sehr plausibel, dabei werden nämlich die Unsicherheiten, die sich durch die Schallwandlung und Messung ergeben völlig ausgeschlossen.
Ich kann wohl davon ausgehen, dass die Nahfeldmessung mit dem Mikro nicht so genau ist. Ich persönlich habe eine Nahmessung des Klirr bei niedrigen Frequenzen aufgegeben, weil das Ergebnis für mich nicht sicher war.

Gruß
Wolfgang

[FoLLgoTT]

ich nutze das MM-1 ...

Ist das das t.bone? Das ist laut STEPS-Handbuch ohnehin unbrauchbar für Klirrmessungen.

Ich glaube auch nicht, dass ein Mikrofon so schnell zerstört werden kann. Ich konnte bisher zumindest keines schrotten und ich bin nicht zimperlich mit den Dingern umgegangen.
Wäre aber mal interessant zu wissen, ab wann irreparabler Schaden entsteht...

Zur Lasermessung ohne Mikrofon: ich habe auch schon überlegt, ob das mit meinem Laser nicht auch funktionieren würde. Der hat zwar eine niedrigere obere Grenzfrequenz als der von Klippel, aber für den Bassbereich sollte das bis K5 reichen. Man müsste den Hub nur in Schalldruck umrechnen, da der Hub ja nicht linear zum Schalldruck ist. Die Kurven der nichtlinearen Verzerrungen kann man sich ja exportieren und in Excel einlesen, das sollte nicht so das Problem sein.

[wolfgang520]

Von t.bone kenne ich kein Messmikrofon. Meines ist von Beyerdynamik, aber ich denke der Mikrofontyp ist im Verhältnis zu den anderen Messfehlern eher zweitrangig.
Irreparable Schäden nimmt ein Mikro je nach Typ ab 120...130 dB. Selbst wenn es dann noch funktionieren sollte, müsste die Kalibrierung überprüft werden.

Gruß
Wolfgang

[FoLLgoTT]

Meines ist von Beyerdynamik, aber ich denke der Mikrofontyp ist im Verhältnis zu den anderen Messfehlern eher zweitrangig.

Naja, wie in dem STEPS-Paper gezeigt, unterscheidet sich der Klirr von Messmikrofonen teilweise extrem (ist jetzt nicht speziell auf dein MM1 bezogen).

Aber welche großen Messfehler meinst du denn genau, ausgehen von der Nahfeldmessung? Meine Messungen mit STEPS decken sich zumindest mit den mikrofonlosen von Klippel recht gut. Ich kann da keinen großen Messfehler erkennen.

[wolfgang520]

Also bei mir im Raum sind immer stehende Wellen zu lokalisieren, auch wenn ich dicht rangehe. Dicht ist bei mir halt 12,5 cm. Danach liege ich schon über 120 dB.
Außerdem bin ich nicht sicher, ob ein Chassis ohne Gehäuse dem Chassis im Gehäuse beim Klirr gleich gesetzt werden kann.
Wenn das Wetter besser wird, dann mache ich mal Freifeldmessungen.
Gruß
Wolfgang

[FoLLgoTT]

Also bei mir im Raum sind immer stehende Wellen zu lokalisieren, auch wenn ich dicht rangehe.

Ja, im Gehäuse kann man das im Raum vergessen. Man kann nur vernünftig den Klirr von Subwoofer + Raum am Hörplatz messen, was ja als Endprodukt auch gewünscht sein kann. Der Raum senkt untenrum den Klirr zum Glück.

Außerdem bin ich nicht sicher, ob ein Chassis ohne Gehäuse dem Chassis im Gehäuse beim Klirr gleich gesetzt werden kann.

Kann es nicht. Zur besseren Vergleichbarkeit wird daher ohne Gehäuse gemessen. Der Hersteller weiß ja auch gar nicht, wie es später eingesetzt wird.

Von daher hat diese Messung sowieso nur eine begrenzte Bedeutung. Die Luftfeder eines geschlossenes Volumen ändert CMS z.B. und damit auch Asymmetrien usw.

[Nailhead]

Außerdem bin ich nicht sicher, ob ein Chassis ohne Gehäuse dem Chassis im Gehäuse beim Klirr gleich gesetzt werden kann.

Natürlich nicht

Ein Gehäuse, welches die Auslenkung des Chassis verringert, verringert natürlich auch die Verzerrungen welche auf Auslenkung basieren.

[wolfgang520]

Hallo Nils,
mit Raum meinte ich schon den Messraum. Mein Messraum ist zwar bedämpft, aber nicht schalltot. Mir geht es erst einmal um eine hörraum unabhängige Messung. Deshalb bleibt mir nur Freifeld.

Gruß
Wolfgang

[wolfgang520]

Natürlich nicht

Ein Gehäuse, welches die Auslenkung des Chassis verringert, verringert natürlich auch die Verzerrungen welche auf Auslenkung basieren.

Aber das ist doch logisch. Sicherlich hast Du die Diskussion nicht verfolgt. Ich hebe mittels Linkwitz Transformation den Pegel soweit an, bis ich Xmax erreiche.

Gruß
Wolfgang

[FoLLgoTT]

mit Raum meinte ich schon den Messraum. Mein Messraum ist zwar bedämpft, aber nicht schalltot. Mir geht es erst einmal um eine hörraum unabhängige Messung. Deshalb bleibt mir nur Freifeld.

Ja, "ground plane" im Garten ist auf jeden Fall eine gute Alternative. Wurde hier auch so gemacht.


PS: kaum ein reflexionsarmer Raum ist wirklich modenfrei im Tiefbass. Das ist generell ein Problem.

[Nailhead]

Aber das ist doch logisch. Sicherlich hast Du die Diskussion nicht verfolgt. Ich hebe mittels Linkwitz Transformation den Pegel soweit an, bis ich Xmax erreiche.

Gruß
Wolfgang

Ok, da habe ich dann wohl was verpasst

Mit der Bassanhebung erhöst du ja zunächst mal die Auslenkung, womit du auch die Verzerrungen erhöhst. Das ist für einen reinen Subwoofer aber völlig o.k.

Tunlichst nicht machen sollte man dies jedoch bei Lautsprechern, die eine hohe Le(x) Nichtlinearität aufweisen und bis in den Mittelton oder gar Hochton laufen, sprich Zwei-Wege oder Breitbandlautsprecher, deren Chassis ne hohe Le(x) Variation aufweisen.

[wolfgang520]

Wenn mir die Freifeldmessung vorliegt, dann gebe ich die hier bekannt.

Ansonsten, vielen Dank für die interessante Diskussion und wenn wir uns nicht mehr schreiben sollten,

Frohe Ostern

[F.H.]

Frig, wie wäre es, hättest Du nicht mal Zeit und Lust, diese Messung mit diesen Treibern (und vielleicht auch einem GF200) mit demselben Equipment nochmal durchzuführen?

Heute war ich im Visaton-Labor und habe eine Hubmessung am GF 200 gemacht. Ich habe mich bewusst für die einfache Methode mit dem Messschieber entschieden. Die ist zwar nicht auf das Hundertstel mm genau, aber dafür sind die prinzipiellen Fehlermöglichkeiten sehr gering. Auf dem Foto kann man den Messaufbau erkennen. In ca. 15 cm über dem Labortisch schwebt eine Vorrichtung, die die Schallwände der vielen verschiedenen Lautsprecher aufnehmen kann. Es herrschen also Free-Air-Bedingungen mit einer kleinen Schallwand. Wie auf dem Foto zu sehen, ist das Mikrofon (B&K Freifeld-Kapsel) im Nahfeld positioniert. Ich habe heute noch mal getestet, dass der Abstand nicht kritisch ist, solange man nicht weiter als 10 cm weggeht. Dann nämlich macht sich der akustische Kurzschluss dadurch bemerkbar, dass die Grundwelle stärker abnimmt, als die höheren Harmonischen, was den Messwert verfälscht.

Folgendermaßen bin ich vorgegangen: Die Resonanzfrequenz wurde mit einer Impedanzmessung auf 31 Hz bestimmt. Das was also die Messfrequenz. Dann habe ich eine Spannung angelegt, die zwar mit dem Finger zu spüren war, aber optisch nicht zu erkennen war. Dann habe ich - wie auf dem Foto zu sehen - vorsichtig die Stange des Messschiebers soweit auf die Staubschutzkalotte abgesenkt, dass sie gerade berührt hat. Auf der harten Kalotte hört man das als Schnarren sehr gut. Nachdem ich den Messwert am Messschieber auf Null gestellt habe, wurde die Stange hochgefahren und die Sinusspannung so weit erhöht, bis 10 % THD+N erreicht war. Dann habe ich den Messschieber wieder bis zum lauten Schnarren abgesenkt und den Messwert abgelesen: 7,1 mm. Das habe ich mehrfach wiederholt und Messwerte zwischen 7,0 und 7,3 mm erhalten.

Als Klirrfaktormessgerät und Generator diente der Neutrik Analyzer 3337 (auf dem Foto im Hintergrund zu sehen). Um sicher zu gehen, dass das Gerät richtig misst, habe ich bei gleichem Hub auch mit Arta gemessen: Der Screenshot zeigt, dass Arta mit 9,48 % etwas weniger Klirr misst. Der Hub könnte danach noch minimal höher eingestellt werden.

[Nailhead]

Guten Morgen,

diese Methode ist leider völlig ungeeignet.

Bei dieser Methode werden nur harmonische Verzerrungen gemessen (THD), Intermodulationsverzerrungen werden jedoch außen vor gelassen. Somit werden nur Beschränkungen auf Grund der Nichtlinearitäten der Federsteifigkeit der Einspannung CMS(x) berücksichtigt.

Nicht jedoch die im Allgemeinen viel früher eintretenden Beschränkungen auf Grund des nicht linearen Magnetfelds Bl(x) und Induktivität Le(x) . Denn diese beiden produzieren vornehmlich IMD und nicht THD. (Und Doppler Verzerrungen, aber die spielen meist keine Rolle)

Zum Beispiel hier nachzulesen:

https://www.klippel.de/fileadmin/_mi...ent_Limits.pdf

Es gibt übrigens eine Norm, in der genau angegeben wird, wie Xmax zu bestimmen und angzugeben ist, dass ist die IEC 62458. Maximal Peak displacement ist dort definiert als maximale Auslenkung bei 10% THD oder IMD bei einem Two Tone Signal.

http://www.klippel.de/measurements/t...arameters.html


Vielleicht könntest du die Messungen mal nach dieser Norm nochmal durchführen?

IMD Messungen werden viel zu sehr vernachlässigt, wer sich ein wenig mit dem Thema beschäftigt würde zum Beispiel niemals einen W250S in einen 2-Wege-LS packen, auch wenn die 'normalen' Messwerte dies durchaus zulassen. Wenn ich die Tage einmal Zeit habe, kann ich das auch mal mit Messwerten begründen.

Grüße
Andreas