Gemessene Frequenzgänge in Simulation berücksichtigen

[UweG]

Wenn man einen Frequenzgang auf Achse gemessen oder aus der Visaton-Chassisdatenbank extrahiert hat und nun damit simulieren will, muss man natürlich für den Baßbereich generell das (eigene) Gehäuse mit einrechnen. Was macht man aber mit der seitlichen Abstrahlung? Ein Chassis, dass auf Achse einen Peak verursacht muß das im 30 oder 60°-Winkel noch lange nicht tun!

Ich habe im Moment folgende Idee:
- Auf Achse gilt hinreichend weit oberhalb der Resonanzfrequenz der gemessene Frequenzgang.
- In seitliche Richtungen wird mit zunehmender Frequenz und zunehmendem Winkel von der Achse mehr und mehr der Frequenzgang des Kolbenstrahlers angenommen.

Ich stelle mir das etwa so vor:

Amplitude(Chassis,Winkel) = C1 * Amplitude(Kolbenstrahler,Winkel) + C2 * Amplitude(gemessen,Winkel=0)

mit C1 = C^2/ (1 + C^2)

wobei C = winkel * Membrandurchmesser / Lambda / 2 / pi

und C2 = 1 - C1

Was haltet ihr davon?

[not0815]

Hi Uwe,

wenn ich dich richtig verstehe willst Du auf Achse gemessene Frequenzgänge bei der Simu der Frequenzgänge unter beliebigen Winkel berücksichtigten.

Grundsätzliche halte ich Deinen Ansatz für durchaus nicht ungeeignet. Aber eine Simu kann m.E. immer nur so gut sein, wie die Daten mit der sie "gefüttert" wird. Wie Du schon erwähnst, läßt sich nicht stets vom Frequenzgangverhalten auf Achse auf den außerhalb der Achse schließen. Für eine korrekte Simu unter Berücksichtigung von Messfrequenzgängen scheint es daher wohl eher sinnvoll zu sein, wenn die Messfrequenzgänge unter dem gleichen Winkel gemessen wurden wie die zu dessen "Korrektur" sie in der Simu eingesetzt werden sollen. Ich weiß nicht, ob andernfalls die Aussage der Simu so recht wahrscheinlich wäre.

Daher wäre es wohl angezeigt eine alternative Berücksichtigung von Messdaten (auf Basis Achse oder konkreter Mesdaten außerhalb der Achse) in einem Simu-Programm vorzusehen, wenn man überhaupt die Berücksichtigung von Messdaten außerhalb der Achse für notwendig erachtet.

Im übrigen ist mir aus Deiner kurzen Darstellung nicht ganz klar auf welches Basis die Messfrequenzgänge von Deinem Programm berücksichtigt werden sollen, Vergleichsmaßstab/-methode?

Gruß
Sven

[UweG]

Im übrigen ist mir aus Deiner kurzen Darstellung nicht ganz klar auf welches Basis die Messfrequenzgänge berücksichtigt werden sollen, Vergleichsmaßstab/-methode?

Gemessene Frequenzgänge (oder was auch immer gemessen wurde) sind immer so zu berücksichtigen, dass vom Meßaufbau rückgerechnet wird auf den zu simulierenden Aufbau.
Beispiel: Messung im Visaton-Testgehäuse in 1m auf Achse. Zuerst Rückrechnung z. B. auf unendliche Schallwand und dann Simulation des individuellen Schallwand-/Gehäuseeinflusses.
Das oben vorgeschlagene Verfahren sollte darlegen, wie simuliert werden kann, wenn zwar auf Achse Meßdaten vorliegen, die Simulation aber außerhalb der Achse erfolgt (z. B. Seitenbaß in der Vox, oder wenn es darum geht Bündelungsmaße zu ermitteln).

[not0815]

...Zuerst Rückrechnung z. B. auf unendliche Schallwand und dann Simulation des individuellen Schallwand-/Gehäuseeinflusses....

Reale Messdaten weichen immer vom theoretischen Ideal ab.
Die Berücksichtigung von Messfrequenzgängen zur Verbesserung einer Simu kann doch nur dann erfolgen, wenn konkrekte Vergleichsmaßstäbe zum theoretischen Ideal herangezogen werden. Z.B. Vergleich zwischen Simu-Frequenzgang auf Basis der TSP und der unter gleichen Bedingungen erstellten Messdaten und daraus die Korrekturwerte errechnen. Also nur wenn das theoretische Ideal des Messaufbaus bekannt ist, kann doch erst die Abweichung hiervon errechnet und dann in der Simu eines anderen Aufbaus berücksichtigt werden. In der Visaton-Datenbank z.B. weichen die TSP-Angaben oft deutlich von denen der Messfrequenzgänge ab, Angaben z.B. in welchen Gehäusen und unter welchen Bedingungen die Daten entstanden sind, weist die Datenbank selbst nicht aus.

In meiner Simu (und der von Speaker-Pro wohl auch) sollten die Messdaten, die zur korrekten Berücksichtung von Messdaten bestimmt sind, in "unendlicher" (ohne Gehäuse) Schallwand ermittelt worden sein. Alternativ können die Idealvergleichsdaten auch aus den Messdaten ermittelt werden, sofern die konkrekten Messumstände (Gehäuse etc.) bekannt sind.

Daher meine Frage, wie soll das in Deinem Programm konkret erfolgen?

Gruß
Sven

[UweG]

Alle Frequenzgänge der Visaton-Datenbank sind in der Visaton-testbox gemacht. Alle Treiber unter 25cm auf der kleinen Seite (25cm Schallwandbreite) und die größeren auf der Großen Seite (50x50cm-Schallwand). Das ist zumindest mein Wissen

Ich verstehe nicht ganz, worauf du hinaus willst. Ich gehe davon aus, dass das Programm die Meßdaten nehmen muss, die es bekommt. Natürlich muss bekannt sein, in welchem Aufbau sie gemessen wurden, sonst sind sie wertlos. Man kann sicherlich nicht per se davon ausgehen, dass die Daten in der zu simulierenden Box gemessen wurden und wenn das nicht der Fall ist, dann muß man rückrechnen.
Beispiel:
Die Meßbox habe nach Simulation +2dB gegen Normal-SPL. Gemessen wurden +4dB ==> Messung 2dB mehr als Simu
Hat nun die zu simulierende Box nach Simu +-0dB, dann würde ich +2dB annehmen (zumindest auf Achse, aber zu dem Thema habe ich noch keine Meinung gehört.)

WinBoxSimu hat es hier natürlich sehr viel leichter, da es (meines bescheidenen Wissens nach) Frequenzgänge immer nur auf Achse simuliert. Trotzdem musst du das Problem haben, das neue Gehäuse einzurechnen. Was machst du denn, wenn du einen F-Gang aus der Visatontestbox mit 670 (?) Litern hast und die zu simulierende Box hat nur 10 Liter und das noch Baßreflex und dazu noch eine ganz andere Schallwandabmessung?

[not0815]

WinBoxSimu hat es hier natürlich sehr viel leichter, da es (meines bescheidenen Wissens nach) Frequenzgänge immer nur auf Achse simuliert. Trotzdem musst du das Problem haben, das neue Gehäuse einzurechnen. Was machst du denn, wenn du einen F-Gang aus der Visatontestbox mit 670 (?) Litern hast und die zu simulierende Box hat nur 10 Liter und das noch Baßreflex und dazu noch eine ganz andere Schallwandabmessung?

Aus der Impedanz des Messfrequenzgangs werden die Grunddaten des Messsystems ermittelt. Aus diesen Daten wird dann ein "ideales" Vergleichssystem errechnet. Mittels Differenzmethode werden dann aus den Mess- und "Ideal"-Daten Korrekturfaktoren hergeleitet. Diese Korrekturdaten werden dann in der Simu (Gehäuse) berücksichtigt. Ein messtechnischer Vergleich der Simulationsergebnisse mit einem reallen Aufbau zeigt die m.E. gute Praxistauglichkeit meiner Vorgehensweise.

Das gleiche Verfahren wäre m.E. auch für Simus außerhalb der Achse gangbar.

[UweG]

Dann macht WinBoxSimu anscheinend auf Achse nichts grundsätzlich anderes als Boxsim auch, nur eben mit unterschiedlichen Features. Außerhalb der Achse hatte ich oben vorgeschlagen mit zunehmendem Winkel und zunehmender Frequenz mehr und mehr zum Idealmodell überzugehen und die Meßdaten zu vernachlässigen, weil eine Überhöhung auf Achse nicht unbedingt auch eine Überhöhung außerhalb der Achse nach sich zieht.

[VISATON]

Messungen - Einfluss der Schallwand

Aktualisierung der Messungen (27.08.04)

Für den Versuch wurde der TI 100 M ausgewählt, weil er auch schon in HH für Untersuchungen dieser Art verwendet wurde.

1. Einbau in eine DIN-Schallwand (130 cm x 190 cm), die hinten geschlossen ist (200 Liter, bedämpft). Um die Kanteneinflüsse zu minmieren, wurde der Mikrofonabstand auf 50 cm verringert und der Pegel auf den Abstand von 1m kalibriert. Damit soll die Wirkung einer "unendlichen Schallwand" erreicht werden.

2. Einbau in eine geschlossene Box mit den Schallwandmaßen: B = 40 cm, H = 120 cm, T = 50 cm. Der TI 100 M war so eingebaut, dass sein Mittelpunkt zu den Seitenkanten und der Oberkante jeweils 20 cm entfernt war.

Die große Schallwand war nicht groß genug, um bei den tiefen Frequenzen den theoretischen Pegelgewinn von 6 dB zu erreichen. In beiden Schallwänden war das Chassis nicht bündig eingebaut, was sich durch den Einbruch bei 8 kHz bemerkbar macht. Die tiefen und die hohen Frequenzen spielen hier aber keine Rolle. Wichtig ist bei dieser Untersuchung nur der Vergleich der Amplitudenfrequenzgänge, die in 1 m Abstand genau auf Achse gemessen wurden.





Bei der weiteren Messreihe wurde der Einfluss der Schallwand mit 40 cm Breite auf die Richtcharakteristik untersucht. Das Mikrofon wurde 3 Meter Abstand in Schritten von 30° horizontal um den Lautsprecher herum bewegt. Der Pegel wurde auf den Abstand 1 m kalibriert.

[walwal]

Woher kommt denn die Delle bei 1200 Hz?

[UweG]

Erstmal hier auch noch mal öffentlich: Ganz vielen herzlichen Dank an Friedemann. Das ist definitiv super Service.

@walwal: die 1200Hz-Delle kommt tatsächlich von der Schallwand und wird in Boxsim einigermaßen korrekt simuliert.

Woher kommt der Pegelabfall im Baßbereich wenn man sich aus der Achse entfernt? Warum zum Kuckuck ist das so? Ich hätte kugelförmige Abstrahlung bis ca. 200Hz erwartet.

[walwal]

Dank von Frankfurt an Darmstadt

[VISATON]

Der Pegelabfall bei 200 Hz und darunter ist tatsächlich überraschend. Ich kann mir nicht vorstellen, welchen Messfehler ich gemacht haben könnte. Ich werde das noch genauer untersuchen.

[UweG]

Ich könnte mir vorstellen, dass eine Messung in 3m Abstand evtl. Klarheit bringen könnte. Wenn der Effekt dann schwächer auftritt, würde ich argumentieren, dass es sich um einen Nahbereichseffekt handelt, den ich dann nicht mehr versuchen würde nachzubilden.

[UweG]

Da => Uni Erlangen ... habe ich was hübsches gefunden, wenn man sich dem Thema mit schwereren mathematischen Waffen nähern möchte. Ich werd's mal versuchen.

@Visaton: DAS war die Quelle über die ich letzt sprach, doch nicht Earl Geddes, wie ich mit meinte zu erinnern.

[VISATON]

Fehler gefunden!

Was war falsch? Ich hatte den TI 100 M in die Rückseite des Jericho-Horn-Gehäuses (ohne Treiber natürlich) eingesetzt. Die Hornöffnung hatte ich mit einem Brett verschlossen und das ganze Horn innen mit Noppenschaum und Dämpfungswolle dicht gestopft. In die Lautsprecheröffnung kam dann noch eine ganz dicht gepresste Matte Noppenschaum. Ein BR-Tunnel wäre auf diese Weise ausreichend geschlossen, aber das Horn - rückwärts betrieben - offensichtlich nicht. Es kam also noch etwas Schall hinten raus, der die Messung verfälscht hat. Das passiert eben, wenn man Sonntags vor dem Frühstück in der Firma rumwuselt.

Nun gut, jetzt stimmt die Physik wieder ganz gut. Kleine Abweichungen sind immer noch möglich, weil diese Messungen verflixt schwer sind. Deswegen musste ich bei der DIN-Wand mit dem Mikro näher ran gehen und bei der Box weiter weg (3 m). In beiden Fällen habe ich die Mikrofonspannung so variiert, dass der Pegel auf 1 m kalibriert ist.

@ UweG: Vielen Dank für den Link.