@ VISATON-Entwickler: Membranresonanzen?

[Lonzo]

Hallo,

wenn ich so zurück blicke, und an die trägen und müde klingenden, stark dämpfenden Polyprl. Membranen denke, dann bin ich froh, das es heutzutage Treiber vom schlage des TI 100 gibt.
Die zwar außerhalb ihres nutzbaren Bereichs Resonanzen haben, die kann man aber sehr gut mit der Frequenzweiche ausblenden, anstatt sie mechanisch zu bekämpfen, wie Frankynstone schon schrieb, „es macht sie träge“.
Im übrigen, recht lehrreiche Beiträge hier.

Gruß, Lonzo

[Ollie]

Ollie is sometimes learn-able!

Marv, keine Ahnung was als reso-eater bleibt? Das Ding ist eine volle Sport-Ka-Lodde, da ist nichts mit Dustcap. Die Spider ist am VCF befestigt und beruehrt nicht die Membran, kann's also auch nicht sein.

Komm, Marv, mach mir die Brittney: Baby, give me one more hint. Es ist nicht mehr viel da zum Daempfen, wenn die Massen (auch wenn sie hilfreich angeordnet sind) erst mal wackeln...

Lonzo, das sehen viele Leute ganz anders.


Cheers,
Ollie

[Frankynstone]

Gummie-Ollie

Nu loooogsch, das Guomi-Gelumpe hat ja nicht die Eigenschaft, wie Knetmasse, in irgend einer Position zu verharren (hat HüstHüsterese), sondern kehrt halt etwas langsamer, aber selbsttätig in die Ruhelage zurück (ist nur ein Verzögerungsglied, die Schallausbreitungsgeschwindigkeit ist in Gummi ziemlich geringfügig, in Pappe und Holz schneller, in Metall und Keramikk rasend, siehe Tafelwerk).

[VISATON]

@ Frankynstone: Ich bin keine Chemiker und weiß nicht, woraus genau die Beschichtungsmittel bestehen. Den Lieferanten und den Typ unserer Beschichtungsmittel möchte ich nicht verraten.

@ Ollie: Eine Hysterese oder eine Klirr verursachende Nichtlinearität durch eine Sickenbeschichtung ist nicht vorhanden oder zumindest nicht in dem Maß vorhanden, dass sie sich in irgendeiner Weise störend bemerkbar machen würden. Auch theoretisch sehe ich keinen Ansatz für diese Befürchtungen. Nur eine Auswirkung ist ganz klar: Der mechanische Q-Faktor Qms sinkt, was aber überhaupt nichts mit dem Klirrfaktor zu tun hat.

[UweG]

Nur eine Auswirkung ist ganz klar: Der mechanische Q-Faktor Qms sinkt, was aber überhaupt nichts mit dem Klirrfaktor zu tun hat.

Das ist definitiv so. Es ist völlig unerheblich ob die Dämpfung mechanisch, elektrisch oder sonstwie erfolgt: Viskose Dämpfung erzeugt keinen Klirr. Als viskos angenommen werden können:
- Luftreibung, solange die Strömung laminar ist (was im Luftspalt sicherlich der Fall ist)
- Verluste durch Scherung von (newtonschen) Flüssigkeiten, also welche, bei denen die Viskosität unabhängig von der Schergeschwindigkeit ist.

Nichtviskose Dämpfung (die also Klirr erzeugt!) entsteht z. B. durch:
- hub- bzw. lageabhängige Dämpfungseigenschaften (z. B. Kurzschlussring der in den Luftspalt ein- oder ausfährt, Veränderungen des Luftspaltquerschnitts in Abhängigkeit des Hubs, ...)
- Eingendämpfung von Festkörpern. Deren Nichtlinearität, und damit Klirrneigung, ist stark materialabhängig und sicherlich auch abhängig von Frequenz und Verformungsgeschwindigkeit. Sickenmaterialien so zu wählen, dass sie keinen (also wenig) Klirr verursachen, ist sicherlich ein know how der Chassishersteller.

Aus Qms direkt ist ein Rückschluß auf Klirr absolut unmöglich, sonst müssten z. B. Kalotten mit Ferrofluid alle 30% Klirrfaktor haben - bei dem Qms.

P.S.: Ich finde es schade, dass bei Diskussionen um Chassis das Sprachniveau oft etwas abgleitet. Auf mich wirkt das polemisierend, so nach dem Motto: Wer seinen Argumenten selbst nicht traut, bediene sich wenigstens "cooler" Worte.

[AH]

Hallo,

den idealen Kolbenstrahler würde man daran erkennen, daß der Freifeld-Frequenzgang oberhalb ka = 1 mit 6dB/8ve absinkt, der Diffusfeld-Frequenzgang sogar mit 12dB/8ve. Wenn das nicht der Fall ist, handelt es sich nicht um einen Kolbenstrahler, ein sehr einfacher Test.......
"Ideal steif" wird also im Regelfall kein Entwicklungsziel sein, da man Strahler meist auch oberhalb ka = 1 nutzen möchte.

Obwohl das andererseits gar nicht sooo schlimm wäre, da die von mir erprobten Konuslautsprecher oberhalb ka = 1 in meinen Ohren ohnhin mehr und mehr eigenartig klingen, so daß ich Konuslautsprecher höchstens bis ka = 1,5 nutzen würde.

Woran das genau liegt, weiß ich nicht. Ich glaube weniger an lineare Verzerrungen, die aus Resonanzen oder Teilschwingungen resultieren, als vielmehr an Reflexionen im Konus selbst. Mit bandbegrenztem, durchstimmbaren Rosarauschen wird der Klangeindruck "tricherartig-hohl" und tendenziell "matschig-diffus", wenn der Strahler groß gegen die Wellenlänge wird (man sehe mir die unwissenschaftliche Ausdrucksweise nach).
Je flacher der Konus, desto weniger, je tiefer, desto schlimmer, alles im Blindtest ermittelt. Ich verwende daher bisher ausschließlich Kalottenmitteltonstrahler.

Meine Versuche, Richtwirkung mit gegen die Wellenlänge großen Konuslautsprechern zu erzeugen, verliefen daher nicht zufriedenstellend.

Gruß

Andreas

[Ollie]

Original geschrieben von UweG

Nichtviskose Dämpfung (die also Klirr erzeugt!) entsteht z. B. durch:

- (...)
- Eingendämpfung von Festkörpern. Deren Nichtlinearität, und damit Klirrneigung, ist stark materialabhängig und sicherlich auch abhängig von Frequenz und Verformungsgeschwindigkeit. Sickenmaterialien so zu wählen, dass sie keinen (also wenig) Klirr verursachen, ist sicherlich ein know how der Chassishersteller.

OK, Danke fuer euren Input. Jedoch meinte ich genau nicht die Sickenbeschichtung, sonderr tatsaechlich die elastische Sicke selbst. Mein "Problem" ist folgendes: sehr steife Membrane sind eventuell ein Entwicklungsziel (mit den Randbedinungen, die AH ansagte). Ich bin wie gesagt kein Elastomechaniker, aber besonders steife Membrane zeigen wohl unvermeidbar Abrissresonanzen. Diese moechte man bedaempfen, aber es bleibt naturgemaess nur die Sicke uebrig, um den Q-Faktor der Reso zu beeinflussen (oder?). Nur: wie ideal-viskos (also linear in x,v) bekommt man hochdaempfende Sicken ueberhaupt hin? Ganz eindeutig handelt es sich ja hier um modale (Eigen-)Daempfung, und dann trifft also das zu, was Uwe mir bestaetigt. Wir reden hier ja gerade nicht von FFL oder stroemendem (Newtonschen) Medium.

Die Sicke hat aber wohl (?) nicht nur (falls ueberhaupt) die Aufgabe, die Membran zu zaehmen, sondern auch (zumindest teilweise) die ruecktreibenden Federkraft des Systems bereitzustellen. Dafuer benoetigt sie aber eine lineare Federkennlinie (so wie die Spinne). Mir erscheint es jetzt aus dem hohlen Bauch heraus schwierig, hochlineare Federelemente mit viskoser (also ebenfalls, in v linearer) Daempfung zu bauen? Nicht umsonst teilt man die Aufgabe "Federn" und "Daempfen" in zwei Bauteile. Oder nicht?

Wobei natuerlich klar ist, dass man die Nichtlinearitaeten nur auf ein "unhoerbares" Niveau druecken kann - welches auch immer das sein mag. Mir geht's eher um's prinzipielle Verstaendnis. Und mir hat immer noch niemand bestaetigt oder verneint, dass Hysterese notwendigerweise Nichtlinearitaet (der Viskositaet; die der Federkennlinie ist nur hinreichend?) erfordert. Auch wenn Hysterese wohl das geringste der Probleme zu sein scheint (stimmt, ist ja keine Knetmasse).


Cheers,
Ollie

[Frankynstone]

Kalotten

Hmm, da hammers mal wieder.

Irgendwo hab ich eine interessante Diskussion über Hochtonkalotten gelesen. Die haben zwei Resonanzen: die untere Resonanz ist die des Feder-Masse-Systems, wo sich die Kalotte kolbenartig bewegt und die obere, bei der es sich um die Materialreso der Membran handelt, oberhalb derer die Schallabstrahlung von Membranrand und -innerem gegenphasig erfolgt und keine Energie mehr abgegeben wird.

Ist diese obere Reso nicht ausgeprägt, sinkt der Wirkungsgrad zu den Höhen hin kontinuierlich. Ist die Kalotte mit dieser Resonanz behaftet und nicht gedämpft, ergibt sich eine starke Überhöhung bei dieser Frequenz und oberhalb einen steilflankigen Abfall des Wirkungsgrades. Mit entsprechenden Dämpfungsmaßnahmen kann man die Reso gerade soweit dämpfen, dass sich eine plateauförmige Widergabecharakteristik ergibt. Die Mittel sind vielfältig: Beschichtungen und Tränkungen (Gewebekalotten), Prägungen (Metallkalotten) und auf der Membranrückseite aufliegende Filz- oder Schaumstoffteile oder Luftpolster zwischen Membran und einer geschickt geformten Fläche (für alle Materialien geeignet).

[Frankynstone]

Die Sicke hat aber wohl (?) nicht nur (falls ueberhaupt) die Aufgabe, die Membran zu zaehmen, sondern auch (zumindest teilweise) die ruecktreibenden Federkraft des Systems bereitzustellen. Dafuer benoetigt sie aber eine lineare Federkennlinie (so wie die Spinne). Mir erscheint es jetzt aus dem hohlen Bauch heraus schwierig, hochlineare Federelemente mit viskoser (also ebenfalls, in v linearer) Daempfung zu bauen? Nicht umsonst teilt man die Aufgabe "Federn" und "Daempfen" in zwei Bauteile. Oder nicht?

Jain. Immer ist die Sicke ein zentrierendes und luftdichtendes Element. Ja, manchmal übernimmt es einen Teil der Federwirkung und manchmal soll es nebenbei auch dämpfen, dieses Teil. Was die Sicke an nichtlinearität mitbringt, kann durch nichtlinearität der Spinne kompensiert werden (betrifft jetzt nur die Federkonstante, die nicht unbedingt eine Konstante ist sondern mit x progressiv oder degressiv sein kann). Also die Aufgabenteilung ist nicht immer so ganz sauber.

Nach Beispielen ist mir jetzt nicht, obwohl ich welche (Lautsprecher) hätte.

Hysterese, wenn vorhanden, ist eine Nichtlinearität der Federkennlinei, nicht der Viskosität. Die Feder springt einfach nicht in ihre Ausgangslage zurück. Sowas würde freilich zu Verzerrungen führen. Aber bei biegeelastischen Materialien entsteht eine bleibende Verformung erst ab einer material- und herstellungsbedingten Biegespannung, die bei Lautsprechern nicht erreicht werden darf, da sonst die Lebensdauer nicht allzu lang wäre.

Und ja, sowas lernt man als Mechatroniker oder Maschinenbauer, mich Elektrotechniker betrifft das nicht so sehr, deshalb ist mir wieder nich so nach Beispielen, die eh nur theoretisch wären.

[Ollie]

Hysterese, wenn vorhanden, ist eine Nichtlinearität der Federkennlinie, nicht der Viskosität.

Oh, OK. Die Federkonstante ist also nicht konstant, weil ein Teil plastische Verformung zurueckbleibt. D.h.: Nichtlinearitaet der Federkennlinie geht nicht ohne gleichzeitige Hysterese. OK, plausibel.


Danke und Cheers,
Ollie

[Frankynstone]

Oups, etwas schneller Schluss. Nichtlinearität der Federkonstante kann auch geometrische Gründe haben!

[Ollie]

*PENG!*

(betrifft jetzt nur die Federkonstante, die nicht unbedingt eine Konstante ist sondern mit x progressiv oder degressiv sein kann).

Daraus folgt: Die Feder ist also nichtlinear. (Warum?)

Hysterese, wenn vorhanden, ist eine Nichtlinearität der Federkennlinei, nicht der Viskosität.

Und weil die Feder eine nichtlineare ist (D ist nicht konstant), gibt's Hysterie. Oder wie jetz?

(Wir betrachten natuerlich nicht den geometrischen Fall, wie er z.B. spezielle bei der Spinne vorkommt. Ich meine ein Gummi, dass zu sehr in die Laenge gezogen wird. Also das Gegenteil des harmonischen Oszillators, naemlich den anharmonischen Oszillator. Der Name ist Programm?)


Cheers,
Ollie

[Frankynstone]

*peng back* *oberlol*

Hast Du schon mal ein Gewicht an ein Kondom gebunden? So ein Gummi ist besser als eine metallene Feder.

Wie funtktioniert das? Ich schreibe jetzt einen Roman. Also pass genau auf, wo und wann, wie und warum eine Nichtlünäaritäterätätätä entsteht und wann Gehüstelese.

Metall: Wenn man einen Metallstreifen biegt (eine Feder Dehnt, nichts weiter passiert da), dann gibt es in seinem Inneren eine Faser, deren Länge konstant bleibt. Der bereich oben drüber wird gedehnt, der unten drunter gestaucht. Es wird also das Kristallgitter verspannt. Die Schubspannung nimmt so lange proportional zu (weder nichtlinearität noch Hysterese), bis es zur Gleitung von Kristalliten aneinander kommt. Es kommt zur Zug- oder Schmiede-Verfestigung (es bleitbt eine Verformung zurück, also entsteht Hysterese) die Spannung steigt also schneller (nichtlinear) an. Bei weiterer Verbiegung wird auf der gedehnten Oberseite des Stabes das Kristallgitter von winzigen Rissen durchzogen, die Spannung nimmt nicht mehr zu. Beim weiteren Verbiegen kommt es zum Abriss, die Spannung wird schlagartig Null. An der Bruchstelle kann man die Kirstallite erkennen.
Auf Grund der Härte verwendet man Metall nicht als Sicke, aber die Verwendung von Metallstäben als Spinne ist nicht abwegig.

Gummi: Egal ob Natur oder Chemie, es handelt sich um chaotisch angeordnete organische Moleküle, die eine gewisse Anordnung ihrer Bausteine haben und gefaltet sind. Dehnt man jetzt einen Gummifaden, so werden in ihm die Moleküle gestreckt und parallel angeordnet. Der Vorgang ist komplett reversibel und weder nichtlinear, noch hysteresebehaftet. Wenn die Moleküle fast vollständig parallel und gestreckt sind, geht die Dehnung nicht mehr weiter, die Spannung steigt überproportional (nichtlinear), noch ist die Dehnung vollständig reversibel. Dann setzt plastische Verformung ein, die man bei gefärbtem Gummi durch eine bleich werdende Stelle erkennt, die Spannung nimmt wieder ab, da Verbindungen zwischen den Molekülen aubreißen (ab hier gibt es endlich auch Hysterese). Später kommt es dann auch zum Abriss.
Bei der Biegung eines Gummistreifens geschieht nix anderes im oberen Teil, unten wird wieder gestaucht und in der Mitte behält eine Faser ihre Länge bei. Um einen großen linearen Bereich zu erhalten, muss Belastung auf Zug verhindert werden. Reine Biegebeanspruchung erreicht man durch die gewölbte Ausführung der Sicke. Eine rücktreibende Kraft erhält man durch entsprechende Materialstärken (Gartenschläuche).

Papier: Es ist ähnlich wie Metall kaum streckbar, aber als dünner Streifen kann man es gut biegen. Zellulosefasern sind chaotisch oder parallel zueinander angeordnet (hängt vom Herstellungsverfahren ab) und werden mit einem Bindemittel aneinandergeheftet. Auf Grund der Elastizität der Fasern lässt sich auch ein Papierstreifen biegen, wobei wie beim Metall zunächst Durchbiegung und Biegespannung proportional sind. Ab einer bestimmten Spannung, die von der Biegerichtung und dem Bindemittel abhängt, lösen sich die Fasern voneinander und die Spannung steigt nicht mehr wesentlich an. Hier entsteht also Nichtlinearität und Hysterese gleichzeitig. Um Papier überhaupt als Sicke einsetzen zu können, darf es also nur auf Biegung beansprucht werden und das auch nicht allzusehr. Eine wellenförmig geprägte Ausführung ermöglicht das.

Gewebe und Gestricke (vereinfacht, da es zu viele verschiedene gibt): Die Fasern werden nicht durch ein Bindemittel aneinander gehalten. Auf Biegung gibt es also keine Kraftreaktion, da wird nix verspannt. Auf Dehnung reagiert nur ein Gestrick, es zieht sich nur zum Teil wieder zusammen, da durch die Verschlingung von Fäden doch Biegebeanspruchungen schon vorgespannter Fasern geschieht. Gewebe lassen sich in Fadenrichtung nicht dehnen, diagonal dazu führt es zu einer Gestaltänderung, die quasi keine Kraftreaktion verursacht.
Will man ein Gewebe als Sicke verwenden, so muss es mit einer elastische Substanz getränkt (Kunstharz) oder beschichtet (Gummi) werden, welche die mechanischen Eingenschaften vorgibt, und durch eine gewölbte oder gewellte Geometrie die reine Biegebeanspruchung gewährleistet werden. Ohne Tränkung oder Beschichtung würde das Gewebe diese Geometrie nicht beibehalten, sondern wie ein Lappen im Wind flattern und diesen außerdem durchlassen (das würde dann verzerren).

[Battlepriest]

Eigentlich poste ich hier ja nicht mehr. Aber der letzte Beitrag hat mich dann doch dazu provoziert. Da ist wirklich eine Menge Halbwissen verbuddelt und leider nur zu einem geringen Teil verstanden worden. Ich nehme mich jetzt nur des Absatzes über Metall an, damit es nicht zu lang wird. Ich werde mich nur zu mechanischen und werkstoffkundlichen Grundlagen äussern. Dass ich nichts zu den Verformungen und den Erkenntnissen aus FEM Programmen sage, bitte ich zu akzeptieren.

Vorab möchte ich Frankynstone aber nochmal das Spannungsdehnungsdiagramm ans Herz legen. Wir bewegen uns nur im elastischen Bereich, also auf der Geraden ganz links. Hier gilt der alte Hooke. Da ist es.




Unter einer Feder im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man eine Spiralfeder. Die wird auf Torsion belastet! Schaut man sich einen einseitig fest eingespannten Stab an, an dessen anderen Ende ein Drehmoment eingebracht wird, so möchte ich gerne wissen, wo sich die neutrale Faser dehnen soll. Vielleicht hilft folgende Abbildung. Es ist auch egal, dass eine Spiralfeder aufgewickelt ist! Zur Längung der neutralen Faser kommt es bei der Biegebeanspruchung -> Blattfeder.


aus: Dietmann: Einführung in die Elastizitäts- und Festigkeitslehre


Die Verfestigung. Es kommt ganz sicher nicht zu einer Schmiedeverfestigung, denn das ist eine Warmumformung -> oberhalb der Rekristallisationstemperatur! Wenn es zu plastischer Verformung aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung kommt, ergibt sich im Werkstoff eine Kaltverfestigung -> Versetzungsmultiplikation (Fehler im Gitteraufbau). Oberhalb der Rekristallisationstemperatur bauen sich Verspannungen beim REkristallisieren ab -> Spannungsarm Glühen.

Nirgendwo in dem Sermon wurde erklärt, wieso es zu Hystereseerscheinungen kommt. Auch Hysterese kommt im elastischen Bereich vor. Wo sie wohl herkommt?

Nicht aufgrund der Härte, sondern des E-Moduls eignet sich Stahl nicht als Sicke. BTW ist der E-Modul umd die 210000N/mm². Ein Newton ist eine Tafel Schokolade, sagte mein Physiklehrer in der Mittelstufe zu den Mädchen, die sich partout nicht für seinen Stoff interessiert haben. Zweihundertzehntausend Tafeln Schokolade auf einen Vierkant von 1mm mal 1mm. Wie klein soll denn der Stab werden, damit er sinnvoll als Spider eingesetzt werden kann? Ist der Stab dann noch ein Stab oder schon eine Faser? Wenn er doch noch ein Stab ist, wie sieht dann die Knickbedingung aus? Die Formeln hierzu: Sigma= F / A = delta l / l0 * E.

[lenz]

Hallo

>Unter einer Feder im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man eine Spiralfeder. Die wird auf Torsion belastet!

Das mit der Torsion ist schon richtig,bezieht sich aber ,um schon den allgemeinen Sprachgebrauch zu nutzen,auf Druck- oder Zugfedern.
Unter einer Spiralfeder kann man auch eine aufgewickelte Blattfeder verstehen.

>Nicht aufgrund der Härte, sondern des E-Moduls eignet sich Stahl nicht als Sicke.

Wieso sollte es sich (theoretisch) nicht als Sicke eignen?
Kommt doch nur auf die Dicke an.
Messdosen haben auch eine Metallsicke.