Dynamik = Wirkungsgrad???

[NoName]

Hallo,

schick mal ein 200Hz-Rechteck durch einen 1kHz Butterwert 2. Ordnung und schau Dir das Ergebnis als Wellenform an. Dann erhöhe den Einsatzbereich weiter und simulier einen Filter bei 2,5 kHz.

Abschließend nimm eine Bassdrum (Sample) und mach das gleiche.

Zerlegt man die Sprungantwort zusätzlich nach der Frequenz weitere Informationen. Aber... hatten wir ja alles schon mal.

Gruß

Frank

[Markuss]

Wirkungsgrad

Vielleicht ist das hier mehr eine Frage als eine Antwort. Es gibt ja die Möglichkeit den Wirkungsgrad zu steigern, indem man die Membranfläche vergrößert oder die Membran leichter macht, bei demselben Antrieb. Hat einer eine Ahnung warum leichte Membranen lauter sein sollten, wo sie doch nur dem Musiksignal folgen sollten ?. Da kann man mit F = m *a nicht mehr kommen. Sicher ist es möglich eine leichtere Membran schneller zu beschleunigen aber wenn aber das Musisignal es nicht gefordert wird ! Trotzdem sind leichte Mebranen lauter.

[ichse1]

@Markuffas ist eine rein gesamtenergetische Geschichte. Beim LS wird die meiste Energie zum Bewegen der Membranmasse und zum Federspannen verbraucht. Nur sehr wenig wird zum Druckerzeugen in der Luft verwendet. Wenn nun die Membran bei sonst gleichen Bedingungen schwerer ist wird hier noch mehr Energie "sinnlos" verbraten und der Wirkungsgrad(Nutzen/Aufwand = Pak/Pel) sinkt.

Ich glaube, dass es sehr wohl mit F=m*a zutun hat. Um perfekt einzuschwingen muss die Membran sehr schnell beschleunigen können.
Mit dem Strahlungswid. hat das wenig zu tun, das ist eine Dämpfung umd somit geschwindigkeitsabhängig. Die Geschw. ist im betrachteten Zeitpunkt aber Null bzw. klein.


mfg Stefan

[PeterG]

Kraft

Hi,

mal sehen...

Kraft ist Masse x Beschleinigung.

Musiksignal => Spannung/Strom am Treiber sind gleich, damit ist die Kraft gegeben!!!!!

nehmen wir an die Masse sinkt um die Hälfte => Kraft bleibt gleich, wie oben festgelegt => die membran lenkt mehr ( doppelte?) aus => es wird "lauter"

MfG
Peter

[ichse1]

Glaub ich nicht!

Schau dir mal Mahas Link an:

http://www2.fh-sw.de/sw/prof/thews/ldgl/forced2.html

Es geht hier um das einschwingen. Die "langsame" Annäherung der blauen an die rote Kurve ist das Problem.

Um sich schneller annähern zu können, muss die Membran stark beschleunigt werden.

Die Verstärkerspannung bleibt gleich. Bei gleichem Widerstand bleibt also auch der Strom gleich. Jetzt kommt der Antrieb ins Spiel. Über F = (B*L) *I erhalten wir die Kraft.

Die mögliche Beschleunigung ergibt sich also zu a = F/m = (B*L *I)/m und ist also vom Antrieb und der Membranmasse abhängig. (gilt oberhalb der Reso)

mfg Stefan

[PeterG]

Hi Stefan,

was sagt mir der link??

setze mal Omega 0,5 und y-Start auf Null, Membran im Nullpunkt!!!

Oder Omega = 0,1 ! Was bedeutet in diesem Fall das Omega? Leider ist diese Art von Mathe lage her, kanns nicht mehr richtig interpretieren.


MfG
Peter

[Farad]

@Ollie

nein, die obere Grenzfrequenz kanns nicht sein. Nehem wir lauter subs. Einen geschlossenen GF200 und einen geschlossenen XLS10. Der Intertechnik klingt lahm, und das ist natürlich ein subjektiver eindruck aber ich bin mir sicher, dass man den irgendwie erfassen kann! (das meine ich mit, mir ist egal ob mans im FFT sieht, irgenwo sieht mans)

Ich hab ja wirklich sehr wenig Ahnung von Meßtechnik aber ich will das wenige mal zusammenkratzen.

Wir nehmen einen Tonburst und jagen den auf das Chassis. Darin sind alle Frequenzen vertreten, die das Chassis letztendlich auch wiedergeben soll, also nicht 20-20000Hz, sondern vielleicht bloß 30-800. Der Strom durchfließt die Spule, es wird nach Lorenz ne Kraft erzeugt (der rest geht in Wärme einfach verloren und heizt die Spule), die Pappe überlegt sichs ne weile und schwingt los. Sie macht ein ziemliches wirrwarr aus den ganzen Einzelsinussignalen, will eigentlich immer bei ihrer Reso schwingen wird hierbei aber von Endstufe und Einspannung und Luftfeder im Zaum gehalten. Dann geht das Signal weg, die Pappe schwingt noch nach. Sie schwingt auf allen Frequenzen gleichmäßig aus, nach unten hin absolut länger, relativ zur Periodendauer aber nicht. Jetzt steht in weniger Entfernung ein Mikro und mißt ein bestimmtes Zeitfenster lang was so ankommt. Das Zeitfenster ist so klein, dass man nur die erste Wellenfront erfasst und die Raumeinflüße "ausgeblendet" werden.

Jetzt kommt ein Computer und zerlegt diese "Impulsantwort" in mehreren tausend Punkten (potenzen von zwei) in eine Sprungantwort, einen Wasserfall, einen Freqzenzgang und andere lustige Sache. Ausserdem könnte man prinzipiell auch das Einschwingen wie den Ausschwingvorgang(Wasserfall!) darstellen, das wird in der Praxis aber nie gemacht.

Das einschwingen wird bei einer hohen Frequenz schneller erfolgen, weil einerseits die Periodendauer der Schwingung kleiner ist und (achtung, das denke ich, stimmt aber wohl nicht!) die auslenkung klein ist. Durch den schnellen Stromwechsel lenkt die Membran nichtmehr so weit aus, sie ist aufgrund ihrer relativ hohen Masse ständig am beschleunigt und abgebremst werden ist und kann nur schlecht dem Signal folgen.

Eine härtere Einspannung bei gleichzeitig hoher Dämpfung (sowohl durch Luftfeder als auch durch Sicke/Spinne) und LEICHTER Membran kann mehr geheizt werden und wird trotzdem ihre Nullage leichter wieder finden. Durch den (relativ zur leichten memran) starken Antrieb lenkt die Membran bei gleicher Eingangsleistung weiter aus und erzeugt mehr Schalldruck. (Hier haben wir den Wirkungsgrad, das chassis macht bei 2,83V einfach mehr Hub und erzeugt folglich mehr Pak!)

Stimmt das obere aber auch?! Findet sie ihre Nullage dank der härtere Einspannung und dem stärkeren Magneten "besser" wieder?! Mir leuchtet es ein, wie kann mans messen?! stimmts?!

Hier wäre letztlich der Vorteil der PA-Chassis den auch NoName immer propagiert. Sie haben einerseits den starken Antrieb, andererseits eine große Membranfläche und müssen für eine gegebene Lautstärke viel weniger Auslenken. Es wird also nicht viel ausgelenkt (und dank der knochenharten Einspannung ist die Pappe schnell wieder da wo sie hingehört, nämlich in die Nullage) und ausserdem verläßt die Membran niemals ihren linearen Bereich. Sowohl VC im Luftspalt als auch die Einspannung befinden sich im linearen Bereich, das Magnetfeld ist konstant, die Einspannung (noch) nicht progressiv und die Kraft folglich stets linear zum Eingangsstrom.

das ist ja wohl gewünscht.

Wo stimmts nicht?!

EDIT: Jetzt versteh ich, was du mit der oberen Grenzfrequenz meinst, gut, dann liegen wir ja garnicht soweit weg. Wie ich schon sagte, findet das Einschwingen bei höheren Frequnezen schneller statt. Das ist prinzipbedingt so. Deswegen sehen sprungantworten immer "schneller" aus, wenn man das chassis bis 20kHz mißt, wie das chassis da vor lauter klirren noch klingt sieht man dem Diagramm ja nicht an. Ich behaupte, dass es aber auch INNERHALB einer Frequenzbandbreite unterschiede der Chassis gibt. Und du sagst, es hängt nicht vom Antrieb (bei gleicher dynamischer masse) ab. Warum?

farad

[AH]

@ farad:

Auch wenn es der Anschauung widerspricht: Zwei Tieftöner mit identischem Amplitudenfrequenzgang (incl. Hoch- und Tiefpaßverhalten) weisen denselben Phasenfrequenzgang, dieselbe Gruppenlaufzeit, und dieselbe Sprungantwort auf.
Wir entzerren unsere Beispielsysteme also auf ideales Bandpaßverhalten mit Hochpaß 2. Ordnung (30Hz) und Tiefpaß 4. Ordnung (500Hz).

Impulsantwort = Sprungantwort = komplexer Frequenzgang (Amplitude und Phase)

Das Ein- und Ausschwingverhalten ist in beiden Fällen völlig identisch und unabhängig von Membranmasse, Antrieb etc.
Auch wenn man die Membranbeschleunigung als Funktion der Zeit z.B. bei Musikwiedergabe messen würde, wäre sie in beiden Fällen völlig identisch.

Auch ist nicht ganz klar, was Du mit der "Nullage" meinst. Damit ein Lautsprecher überhaupt Schall abstrahlen kann, muß die Nullage notwendigerweise verlassen werden. Der Distanz zur Nullage als Funktion der Zeit wäre wiederum für unsere beiden Beispiellautsprecher genau gleich.
Was jedoch bei realen Lautsprechern auftreten kann, ist eine Verschiebung des Arbeitspunktes, also ein "Offset" des Arbeitspunktes (d.h. daß der Lautsprecher bei Sinuswiedergabe statt +/- 1mm mit +0,5/-1,5mm um den Arbeitspunkt schwingt), aber das ist eine völlig andere Baustelle.

Gruß

Andreas

[Markuss]

Wirkungsgrad

Leider habe ich das mit der Masse und dem Wirkungsgrad noch immer nicht recht gepeilt. Klaro ist, das wenn bei gleichem Antrieb die Masse reduziert wird es lauter wird, da das Chassi mehr hub macht. Nun ist der Schalldruck ja Beschleunigungsabhängig. Das bedeutet, das ein Chassi soviel hub machen kann wie es will. Wenn es nicht schnell beschleunigt wird, kommt auch kein Schalldruck. Das Anregende Musiksignal mit Frequenz, Spannung und Strom, gibt die Amplitude des Chassis vor. Das Chassi folgt doch nur der Anregung mit seinen Ein- und Ausschwingfehlern. Es kann aber keinesfalls oberhalb der Resonanzfrequenz mehr Hub machen als eins mit schwererer Membran, weil der Hub durch die Spannung vorgegeben ist. Leider drehe ich mich da im Kreis, weil immer die maximal mögliche Beschleunigung der notwendigen Beschleunigung gegenübersteht.

Gruß Markus

[NoName]

Hallo,

> ... haben einerseits den starken Antrieb, andererseits eine große Membranfläche und müssen für eine gegebene Lautstärke viel weniger Auslenken.

bezogen auf die gleiche Eingangsleistung KANN die Membran gar nicht weit auslenken. Sie wird durch die stärkere Federwirkung (relativ) daran gehindert. Die Resonanzfrequenz eines solchen Chassis ist entsprechend höher als bei Hifi-Chassis gleicher Größe.

Wollte man den Schalldruck über eine größere Auslenkung steigern, müßte mehr Eingangsleistung spendiert werden. Ohne Entzerrung/Begrenzung eines bestimmten Bereichs wird dabei natürlich der Rest auch lauter!!

Gruß

Frank

[Ollie]

@ Farad

Du schreibst: "Das einschwingen wird bei einer hohen Frequenz schneller erfolgen, weil einerseits die Periodendauer der Schwingung kleiner ist und (achtung, das denke ich, stimmt aber wohl nicht!) die auslenkung klein ist."

Wie gross genau die Auslenkung ist, haengt vom dargestellten SPL ab - bei linearen SPL-Verlauf besteht eine Beziehung zwischen Frequenz und Auslenkung. (Im Bassbereich argumentierst du sogar immer damit!)

Mal zwei echte Treiber: Audax HDA170, gibt's u.a. als Z0 (PA) und Z18 (HiFi). Vergleiche mal die Messkurven in K&T 06/02 (Z0) und 01/03 (Z18) - die Sprungantwort sieht echt gleich aus, plus/minus den Einfluss leichter FreqGang-Abweichungen (sieht man kaum). Der Z0 hat ~99dB, der Z18 ~92dB (@1kHz; Achtung, bei Z0 ist der SPL falsch skaliert!).

Ausserdem: die Membran schwingt natuerlich nicht ueber die Frequenzen gleichmaessig (in Perioden) aus, sondern bevorzugt auf ihrer Resonanzfrequenz bzw. der Einbaureso mit der schoensten Guete. Und diese Ausschwingen haengt allein von der Guete ab (und eben nicht von der PA-Einspannung oder so, weil: geht alles in Qtc ein).

So: wieso klingen verschiedene TT unterschiedlich? Mal vorausgesetzt, dass der Hoertest "wissenschaftlich sauber" durchgefuehrt wird (Pegel, Bandbreite, eben alles, was AH in seinem Beispiel auffuehrte, gleich) und man dann immer noch Unterschiede hoert: Klirr? Wenn der TT nur laut genug (und hochordrig) genug klirrt, aendert sich die Klangfarbe (Beundelung!). Oder so. Die Wahrheit ist irgendwo da draussen.

Die X-Akte in den Schrank zuruecklegend:
Ollie

[NoName]

Hallo,

vielleicht nochmal zurück zur ursprünglichen Frage...

Die meisten HW-Lautsprecher bündeln stärker als andere Lautsprecher. Das Schellfeld ist eingeengt. Am Hörplatz ist die Änderung der Lautstärke (das Delta) also stärker vom Direktschall abhängig. Im Extrem kommt sie überhaupt nur so zustande.


Ein anderer Aspekt: Ein Chassis mit schlechtem Wirkungsgrad ist schnell gebaut. Ein schlechter Magnet mit hohen Toleranzen und breitem Luftspalt machen die Sache bei der Zentrierung einfacher, verschlechtern aber auch den Antriebsfaktor. Ein hoher Wirkungsgrad setzt ein Mindestmaß an Fertigungsqualität voraus.

Gruß

Frank

[Farad]

@Ollie

also nochmal von vorn.

Wir haben einen Feder-Masse-Schwinger und eine weiche Feder. Wir lenken maximal aus und lassen los. Die Dämpfung ist gering, der Schwinger geht über die Nullage hinaus und bleibt nach mehrmaligem hin- und herschwingen auf ihr stehen. Machen wir die Feder härter passiert dasselbe, die Dämpfung ist aber größer, da sind wir uns bei allem einig. Das geht alles in Qtc ein und gut. Richtig.

Was ist aber, wenn wir AUSSERHALB der Resonnanzfrequenz dem Feder-Masse-Schwinger eine Schwinung aufzwingen! Nehmen wir doch ruhig den vieldiskutierten Extremfall, dass wir NUR Unterhalb der Reso anregen und die Einspannung durch eine Luftfeder SEHR Hart wird. Man braucht eine RIESENKRAFT um die Membran überhaupt aus der Nullage auszulenken.

Ist sie aber mal ausgelenkt wird sie auf grund der harten Einspannung (extremfall -> unendlich Einspannung) doch schneller in ihre Ruhelage zurückkehren als bei einer sehr weichen Einspannung (extremfall -> garkeine Einspannung).

Warum sollte man sonst überhaupt harte Stoßdämpfer bauen?! Sie werden durch eine hubbelige Straße ja auch nicht nur auf der Reso angeregt, trotzdem kommt ein Auto mit harten Stoßdämpfern schneller wieder in die Ruhelage. Warum soll die harte Feder NUR bei der Reso wirken?!

@AH

Das Ein- und Ausschwingverhalten ist in beiden Fällen völlig identisch und unabhängig von Membranmasse, Antrieb etc.

Also vom Antrieb kann es doch wohl nicht unabhängig sein! Je stärker der Antrieb desto stärker ist die Gegenkraft die in der Spule durch das Magnetfeld induziert wird. Bei der Reso steigt einfach erstmal Qes, aber was ist drumrum? Wieder gilt: Warum nur bei der Reso?

Schwingt ein Feder-Masse-Schwinger IMMER auf seiner Resonnanzfrequenz aus, egal bei welcher er angeregt ist?! (auch egal, ob drunter oder drüber?!) Wenn ja, warum sehen wir in einem Wasserfalldiagramm nicht drei Schläuche des Ausschwingens (nämlich von Tief, mittel und Hochtöner!) sondern ein gleichmäßiges Verhalten, allenfalls mit leichten ausrutschern bei der Bassreso (die meiner Meinung wegen des schlechten Masse/Antribesverhältnis sehr ausgeprägt sein kann, überschwingen bei schlechter dämpfung) und bei den Frequenzen bei denen der Kolbenschwinger aufbricht -> Materialresonnanzen.


Der Letzte Absatz ist mir Wichtig! Ohne ihn macht alle diskussion keinen Sinn! Dann bin ich vollkommmen auf dem Holzweg, aber mir leuchtet nicht ein, warum man Abklingdiagamme zeigen soll, wenn immer alles auf der Reso ausschwingt...

Jaja! Es schwingt BEVORZUGT auf der Reso aus, aber eben nicht nur! Auf der Reso wird das Verhalten seit Thiele und Small gut beschrieben, aber drumrum...


Die reine Klirrgeschichte nehm ich euch nicht ab. Der XLS10 klingt lahm gegen nen GF200. Hörts euch bitte mal an... Die Gruppenlaufzeit KANN ja Systembedingt (beides geschlossenes Gehäuse) garnicht anders sein, die Gehäuse seien so groß, dass sich jedesmal Qtc 0,707 ergibt.

MfG, farad

[Ollie]

@ Farad

Nur kurz, morgen mehr:

(Gekoppelte) Schwingkreise schwingen immer am laengsten auf der Resonanz hoechsten Guete aus, auch wenn sie vorher mit einer anderen Frequenz (erzwungene Schwingung!) angeregt wurden (das anregende Signal wird ja dann abgeschaltet).

Wasserfalldiagramme sind genau dazu da, die Membranresonanzen (Plural!) aufzudecken. Die Membranresos koennen durchaus eine "sehr viel andere" Guete haben als Otc. (Die Darstellung (Wasserfall) als solche ist natuerlich redundant, da die Sprungantwort ja alle Informationen enthaelt). Die Membranresonazen sind aber unabhaengig von der Treiberresonanz (im Sinne von Qtc) bzw. sollten es sein, weil man sonst die ganze TSP-Geschichte in die Tonne treten koennte - fuer den Rest der Diskussion schlage ich daher vor, unendlich steife Membrane zu betrachten!

Stossdaempfer hart und weich: was ist denn die Guete der Schwinger? Hart: Q~0.5, weich: Q~3 oder so... wie wirkt sich die Guete auf die Breite der Resonanz aus? Stichwort: (stark) variable Anregungsfrequenz bei Autos. Hart: spochtliche Autos mit wenig Auslenkung (wieso? Die Raeder sollen so schnell wie moeglich wieder am Boden sein und Antriebskraft uebertragen; das Auto liegt tief wegen Aerodynamik etc) - Ich halte das mit dem Auto nicht fuer einen anschaulichen Vergleich.

Koennen wir tatsaechlich zwei Treiber mit identischen Q und fs und Bandbreite usw. vergleichen, die aber unterschiedlichen WKG haben? Wo liegen denn da die Unterschiede, und wie wirken sich diese auf den "Klang" aus?

Und noch kurz wegen GF vs. IT: beide haben wirklich Q=0.707 und gleiche Bandbreite/Filtersteilheit (nach oben!), also auch gleiche GruppenLZ?

Ich sag doch noch - eine Messung von VISATON, und die Sache waere gegessen!


@ NoName

HWKG-Chassis buendeln nur dann anders, wenn sie groesser sind. Klar dass ein 38er PA-MT (sic!) andern buendelt als eine 20er-HiFi-TT-Gurke (jeweils bei 2kHz)...


Cheers,
Ollie

[NoName]

Hallo Ollie,

> @ NoName

HWKG-Chassis buendeln nur dann anders, wenn sie groesser sind. Klar dass ein 38er PA-MT (sic!) andern buendelt als eine 20er-HiFi-TT-Gurke (jeweils bei 2kHz)...

ich wußte, ich hätte den Satz anders formulieren soll.

Gruß

Frank