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Messungen an Waveguides

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  • Farad
    Registrierter Benutzer
    • 09.09.2001
    • 5775

    Messungen an Waveguides

    Hallo,

    wie angekündigt hier die Messungen an zwei Unterschiedlichen Waveguides. Vorher aber kurz, was wie wo gemacht wurde.

    Als erstes habe wir (Giovanne und ich) eine Aria unkalibriert gemessen um überhaupt einen Anhaltspunkt zu haben.



    Messung im Freien, nicht kalibriert 1/3 Okatve geglättet.

    Anschließend kam meine Testbox an den Meßplatz. Die Abmessungen sind: 250x350x220mm(BxHxT), 19mm OSB. (Volumen war mir egal, kann sich jeder selber ausrechnen) Locker gefüllt mit Dämmaterial. Eingesetzt war ein Ti100 - der von nun an unverändert drinbleibt - und eine G20SC. Der Abstand der beiden Chassis (Mitte-Mitte) beträgt stolze 175mm. Auch an diesem Abstand wird sich im folgenden nichts ändern. Die Schallwand ist beidseitig mit einer 25x45° Fase versehen.

    Gemessen wurde die G20SC in dieser Schallwand:

    1/3 Oktave Glättung. Da aus der Visatonmessung bekannt ist, dass die G20SC 88dB bringt, wurden darauf alle anderen Messungen "kalibriert". Mir ist sehr wohl klar, dass dies eine recht grobe Näherung ist, auch die 2,83V sind mit einem billigen Multimeter sicher nicht einwandfrei, aber als Anhaltspunkt dürfen die absoluten Pegel durchaus gelten. Insbesondere relativ zu dieser G20 Messungen stimmen sie alle.

    Als nächstes kam das Waveguide dran, dass von UweG vorgeschlagen, von mir gezeichnet und gedreht wurde.



    Es zeigt einzig auf Achse ein wenig ein unschönes Verhalten. Der Rest ist recht gleichmäßig. Wieder gilt 1/3 Oktave Geglättet, Freifeld, kalibriert, Winkel von 0-90°


    Die Trennung erfolgte jetzt aktiv mit Hilfe des Behringer DCX Digitalcontrollers zum Ti100.



    Wie man sieht, ist die Trennung noch nicht ideal, da die Chassis jeweils einen kleinen Bereich nicht ganz in Phase sind. Dies könnte man mit dem Controller leicht ausbügeln, passiv müßte man da natürlich noch etwas optimieren. Darum gings aber jetzt ja garnicht.


    Der Hochtonbereich fällt auch ausserhalb der Achse zu deutlich ab, das kann so nicht bleiben. Mit dem DCX ist die Entzerrung kein Problem:



    Entzerrt wurde auf etwa die 15° Kurve. Das finde ich nicht schlimm, dreht man die Box eben nicht direkt auf den Hörer. Die erste Wellenfront stimmt somit sehr gut.

    Bei 60° und 90° fällt der Frequenzgang ohne Sprünge schön gleichmäßig ab und sollte so auch einen ausgewogenen Diffusfeldfrequenzgang am Hörplatz schaffen. Die 18kHz obere Grenzfrequenz reichen allemal aus, nach unten hin müßte natürlich mit entsprechenden Bässen ergänzt werden.

    Die Messung sieht insgesamt sehr gut aus!

    Um noch einen weiteren Eindruch von der Konstruktion zu erhalten, haben wir die Box incl Messapparatur in den Keller verfrachtet. Der Kellerraum weist ausser ein paar Kleidungsstücke zum trocknen und uns beiden kaum absorbierende Materialien auf. Er ist ordentlich hallend, Mitten und Bässe werden fast garnicht absorbiert.



    Die blaue Kurve entspricht der 7° Kurve der oberen Messung. Sie wurde im "Hallraum" in etwa 1m Entfernung durchgeführt, das Direktschallfeld dominiert hier noch eindeutig. Die anderen Kurven wurden in großem Abstand (etwa 4m) an verschiedenen Positionen gemessen. Es ergibt sich ein schönes Bandpassverhalten ohne Sprünge oder Ausreisser, der Höreindruck müßte recht angenehm sein. Es sei nochmals angemerkt: Die Höhen würden in einem echten Hallraum nicht so stark absorbiert, bzw: In einem echten Wohnraum werden die Mitten stärker gedämpft. Das Verhalten sollte also noch etwas günstiger ausfallen. Die Messung ist nicht kalibriert. (Bassbereich ist wie immer egal, hier dominieren Moden, bei den anderen Messungen der Wind. Darum gings nicht)


    im nächsten Beitrag folg der zweite Waveguide

    farad
  • Farad
    Registrierter Benutzer
    • 09.09.2001
    • 5775

    #2
    weiter!

    der zweite Waveguide wurde in der gleichen Box mit dem gleichen Montageflansch gemessen. Sowohl Ti100 als auch Abstand als auch sonstige Abmessungen sind gleich geblieben.

    Der Waveguide ist das Kugelwellenhorn der DS4 mit einer G20SC bestückt. Die Halsöffnung ist nominell etwas zu groß, rundum bleibt zur Fase der G20 etwa ein Rand von 2-3mm. Hier könnte man zum Test auch (wie ursprünglich vorgesehen) eine 25mm Kalotte einsetzen, ich hatte aber ausser der KE25SC keine zur Hand und die zeigt dank Gitter erfahrungsgemäß kein gutes Verhalten.

    Also weiter mit der G20SC im DS4-WG, kalibriert, Winkel wiedermal 0-90°



    Der Frequenzgang fällt sehr stark ab!

    Hier die Trennung zum Ti100:


    sie funktioniert (wie man in den Winkelmessungen sieht) auch noch nicht ideal. Es kommt zu keiner idealen Auslöschung bei Verpolung. Ich möchte nicht wissen wieviele Fertigweichen und nichtgemessene Selbstbauten so rumgurken, aber das ist ja jetzt nicht Thema. Was ich nur sagen will: Da kann man noch optimieren. Quick-&-Dirty Trennung am PA-Controller, kein tagelanges Bauteilelöten.


    Kann aber unmöglich ohne Entzerrung bleiben. Hier mußten wir zwei Filter setzen.



    Insgesamt ist das Verhalten nicht übel, da auch unter 90° noch deutlich mehr Energie abgestrahlt wird, als beim UweG-WG. Insbesondere wenn man wieder unter 15° hört (erste Wellenfront!) könnte das durchaus für eine 3-Wege-Box verwendet werden. Die abfallenden Frequenzgänge unter größeren Winkeln und der ansteigende Frequenzgang auf Achse sollten auch wieder eine ähnlich ausgleichene Wirkung haben. Eine "Hallraum"-Messung haben wir leider nicht gemacht.

    Auch hier liegt der Wirkungsgrad (natürlich immernoch alles ohne passive Bauteile) bei etwa 87dB erfreulich hoch.

    Es sei nochmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Messungen Schwächen zeigen sollen. Mit dem DCX ist die Optimierung aur einen schnurgeraden Frequenzgang unter einem Winkel ein Kinderspiel. Eine Linie kann sich aber auch jeder denken.

    Durch den absichtlich großen Abstand (die Messungen dürften jetzt in etwa auch auf einen AL130 übertragbar sein, der passt noch lässig rein) kommt es vertikal bestimmt zu ordentlichen Interferenzen. Das fällt aber einem nebeneinander auf dem Sofa sitzenden Auditorium nicht auf, die erste Wellenfront stimmt, und der Diffusfeldfrequenzgang auch weitestgehend.

    weiter nach der nächsten Maus.

    farad
    Zuletzt geändert von Farad; 08.08.2005, 16:04.

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    • Farad
      Registrierter Benutzer
      • 09.09.2001
      • 5775

      #3
      weiter mit dem Fazit.

      - Die Frequenzgänge auf Achse sind nicht besonders schön. Sie sollten aber insgesamt nicht überbewertet werden. Man muß eine Box nicht Millimetergenau auf die Ohren ausrichten.

      - Beide Waveguides heben den Frequenzgang im unteren Übertragungsbereich stark an, dafür fällt er im oberen Übertragungsbereich relativ stark ab.

      - Das UweG-WG strahlt enger und definierter als das DS4-WG ab.

      - Das DS4-WG bringt im oberen Mittenbereich mehr Energie in den Raum, zeigt dafür unter kleinen Winkeln mit einfachen Filtern kein alllzusehr schönes Verhalten.

      - Das UweG-Waveguide eignet sich ganz prima für die G20SC. In Kombination mit dem Ti100 funktioniert das ganze sogut, dass eine passive Trennung und Entzerrung leicht zu bewerkstelligen sein müsste.

      - Das DS4-WG ist für 25mm Kalotten ausgelegt und sollte auch an einer solchen noch vermessen werden. Trotzdem funktioniert es auch mit einer 20er Kalotte so gut, dass der Einsatz nicht schadet.


      Wem sonst noch was signifikantes auffällt, möge das bitte schreiben. Aber nicht: "Meine BoxSim-Frequenzänge auf Achse sind viel schöner".

      gruß, farad
      Zuletzt geändert von Farad; 08.08.2005, 16:08.

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      • VISATON
        Administrator
        • 30.09.2000
        • 4490

        #4
        Sehr interessante Arbeit! Nach einer leider nur flüchtigen Begutachtung kann ich bemerken, dass es sehr funktioniert und sicher noch eine Menge Potenzial drin steckt, wenn man ans Feintuning geht.
        Admin

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        • US.
          US.
          Registrierter Benutzer
          • 05.07.2003
          • 307

          #5
          Hallo Farad,

          der Vollständigkeit halber:
          Könntest du nochmal die Durchmesser der beiden Hornvarianten bennen?

          So weit ich mich erinnere ist das Kugelwellenhorn der DS4 ja ziemlich klein; dafür erscheint die Performance relativ gut.

          Nach deinen Messungen machte ein Einsatz ab 3kHz Sinn.
          Die Steigerung der Kennempfindlichkeit um 7dB ist bemerkenswert.

          Dein WG scheint bereits tiefer einsetzbar zu sein; ab rund 2,5kHz. Um den Preis welchen Durchmessers?

          Gruß, Uwe

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          • VISATON
            Administrator
            • 30.09.2000
            • 4490

            #6
            Nach meiner Erinnerung hebt das Horn bei der DS 4 den Pegel im unteren Bereich um 6 dB an. Das stimmt recht gut mit diesen Messungen überein.
            Admin

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            • Farad
              Registrierter Benutzer
              • 09.09.2001
              • 5775

              #7
              Hallo BN,

              Das Waveguide der DS4 hat einen Durchmesser von etwa 150mm (braucht keinen Flansch da aufgesetzt), das andere hat incl Flansch die 184mm, wenn man irgenwie klebt oder anders montiert kommt man auch mit 150mm aus.


              Interessant könnte noch sein was passiert, wenn man NUR den Hornfotsatz der DS4 nimmt, und eben nicht als überstehenden Wulst ausführt, sondern nur den Stummel von hinten anklebt. Man müßte dann nicht viel größer bauen als die Frontplatte selbst.

              Gute Idee. Vielleicht drehe ich das noch.

              gruß, farad

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              • UweG
                Registrierter Benutzer
                • 29.07.2003
                • 5653

                #8
                Als allererstes mal ein dickes Kompliment für deine Arbeit! So viel fundierte Information gibt's hier selten in einem Beitrag.

                Mir fällt auf, dass das DS4-WG eher stärker bündelt als unsere "Koproduktion", allerdings erst ab höherer Frequenz. Es liefert außerdem in der Spitze etwas mehr Schalldruck. Für tiefe Trenung ist es weniger gut geeignet.

                An der Aria (ohen WG) fällt mir auf, dass dort auch schon ein heftiger Einbruck auf Achse vorhanden ist, bei 3,4 kHz. Gehe ich recht in der Annahme, dass diese Aria keine Fasen hat?
                Wenn man von diesem Einbruch absieht, sieht das Abstrahlverhalten der Aria ab ca. 1000 Hz zur Seite hin eigentlich schon bemerkenswert gut aus.

                Ein bißchen frage ich mich, wie sehr diese Achseneinbrüche beim realen Hören stören, wenn die Box nicht genau auf den Hörer ausgerichtet ist. Alle hier gemessenen Konstruktionen zeigen ihn schließlich: Die Aria bei 3,4 kHz, das große WG bei ca. 6,3 kHz und das DS4-WG bei ca. 14 kHz.
                Einen Nachteil hat es natürlcih, die Box nicht genau auf den Hörer auszurichten: Die Bündelung geht z. T. flöten. Relativ zu dem dann geringeren Direktschallanteil ist der Indirektschallanteil höher.
                Boxsim ... wenn Lautsprechersimulation gelingen soll.

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                • klingelton
                  Registrierter Benutzer
                  • 05.08.2005
                  • 83

                  #9
                  Hi,

                  Gibt es einen Zusammenhang zwischen WG-Tiefe und Frequenz des Einbruchs?

                  Gruß

                  Kommentar

                  • BN
                    BN
                    Registrierter Benutzer
                    • 03.01.2003
                    • 982

                    #10
                    Hallo Farad,
                    Original geschrieben von Farad
                    Hallo BN,
                    ich habe noch gar nichts geschrieben, das war US. Aber die Durchmesser haben mich auch interessiert. --- Danke für die Info. Super Messungen, insbesondere die Idee mit der Hallraum-Messung finde ich gut. Das muß ich auch mal ausprobieren. Ansonsten gefällt mir der UweG-WG besser (sorry Visaton )

                    Grüße
                    Bernhard

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                    • Farad
                      Registrierter Benutzer
                      • 09.09.2001
                      • 5775

                      #11
                      @UweG

                      Die Aria hatte "Zierfasen" von 5x45°. Komischerweise treten diese Einbrüche bei Visaton in den Meßschrieben nicht auf. Rühren sie von Bodenreflexionen oder sind sie am Ende garnicht so vorhanden?

                      Was sagt denn deine Simulation dazu? Ich habe mich nicht damit beschäftigt, aber stimmt die Simulation der Aria mit meiner Messung überein?

                      Dass der Indirketanteil höher wird bei Hören ausserhalb der Achse stimmt natürlich. Aber es geht hier um 2dB hin oder her. Ist die Nachhallzeit im gesamten Bereich um diesen "Betrag" höher ist das wieder ausgeglichen...

                      Man darf sich hier wieder nicht täuschen lassen. Der Maßstab deckt Schwächen sofort auf. Mach ich daraus eine Frequenzgangkarte sieht das alles top aus.

                      farad

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                      • Farad
                        Registrierter Benutzer
                        • 09.09.2001
                        • 5775

                        #12
                        Hallo nochmal.

                        Ich habe heute einen neuen WG gedreht. Er folgt der gleichen Öffnungsfunktion wie der DS4-WG, hat aber eine Halsöffnung passend zur G20SC und hat einen Außendurchmesser von nur 100mm. Da die Schallführung prinzipiell gleich ist wie beim DS4-WG müßten sich auch ähnliche Meßwerte ergeben. Durch die geringe Bauform und eine Bauhöhe von nur 16mm ist der WG problemlos in jede Box zu integrieren.

                        Eine Messung und Photographien folgen in den nächsten Tagen.

                        farad

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                        • UweG
                          Registrierter Benutzer
                          • 29.07.2003
                          • 5653

                          #13
                          @farad: In der Simu der Original-Aria berührt bei 3,4kHz die 0°-Kurve die 30°-Kurve. Einen Einbruch gibt es aber nicht. Es ist eher so, dass der Schalldruck zur Seite hin im Bereich 3..6kHz recht hoch liegt.
                          Simuliert man mit 5mm Fase (statt 16mm) wird der Achsenfreuenzgang deutlich unruhiger. Bei 3,8kHz liegt der Schalldruck jetzt ca. 2,2dB tiefer, bei 5,6 kHz fast 3 dB höher.

                          Hab mir's anders überlegt: Hier sind die Bilder. Zuerst das Original mit 16mm-Fasen

                          dann die Variante mit 5mm-Fasen:



                          @klingelton: Ja, da gibt s einen Zusammenhang. Der Einbruch auf Achse tritt bei der Frequenz auf, bei der der Direktschall genau eine Wellenlänge früher komt als der Schall, der die Schallwand (oder die Hornwand) entlang läuft und an einer abrubten Aufweitung (bei normaler Kiste: Schallwandkante) ankommt. Aus diesem Grund bin ich relativ sicher, dass die 6,8kHz-Delle beim großen WG von einer nicht ausreichend großen Verrundung des Horns zur Schallwand hin herkommt.
                          Boxsim ... wenn Lautsprechersimulation gelingen soll.

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                          • Farad
                            Registrierter Benutzer
                            • 09.09.2001
                            • 5775

                            #14
                            Hallo.

                            Als erstes eine Photographie der drei gemessenen Waveguides, in der Box ist im Moment das kleine DS4, die Messung dazu folgt gleich. Der Aussendurchmesser der Wechselplatte beträgt wie schon erwähnt 184mm, das UweG-WG füllt diesen Platz vollständig aus, die G20 ohne WG und das große DS4-WG waren nicht exzentrisch sondern mittig.



                            Wie erwähnt habe ich gestern den Innenteil des DS4-WGs mit 28mm Halsdurchmesser erneut gedrechselt und einen kleinen Flansch angebracht, damit man ihn versenken kann. Ausserdem habe ich die Kontur etwas vereinfacht und eben oben sanft auslaufen lassen, um Reflexionen zu vermeiden.

                            Die folgende Messung ist nicht kalibriert und im Wohnraum in etwa 40cm Abstand durchgeführt, der Raum hat also praktisch keinen Einfluß, der Direktschall dominiert deutlich. 1/3 Oktave geglättet.



                            Die ansteigende Flanke ist beiweitem nicht so schön, auch die 0° und ca 7° Kurve weichen deutlich vom Rest ab. Aber: Die 0° Kurve ist zappelig wie immer, das ist wohl so ohne weiteres nicht zu vermeiden, zeigt sich in allen Messungen (auch ohne WG) und in der Simulation. Die 7° Kurve verläuft sehr gleichmäßig. Entzerrt man jetzt auf die 15° Kurve und hört dann auch in etwa unter diesem Winkel funktioniert die Sache garnicht schlecht!

                            Die mögliche Trennfrequenz liegt mit etwa 3kHz leider sehr hoch und somit ist der Vorteil des Zusammenrückens wieder dahin.

                            Vergleicht man die Messung jetzt aber mit der G20SC ohne WG dann finde ich den Zugewinn trotzdem garnicht übel. Das Verhalten ist auf jeden Fall deutlich gleichmäßiger geworden.

                            Eine Entzerrung mit dem DCX konnte ich heute leider nicht ausprobieren, die Messungen habe ich bei und mit Kaale gemacht.

                            -> Der Einsatz könnte sich auch mit passiver Entzerrung lohnen.

                            gruß, farad

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