Minimalphase und SEO

[MikeMcFluke]

Hallo Leute,

ich bin da mal wieder auf eine kleine Unstimmigkeit gestoßen...

Es geht um die akustische Phase eines Einzelchassis.
Ziel ist es, Messdaten in eine Simulationsumgebung zu laden, um anschließend realitätsnahe FQW-Simulationen durchführen zu können. Neben den TSP und dem Frequenzgang ist dafür die akustische Phase unerläßlich. Wie bekomme ich nun verschiedene Messreihen an unterschiedlichen Tagen unter einen Hut? Wie kann ich die Daten allgemeingültig aufnehmen?

In BoxSim und den Daten von VISATON ist die Phase wohl grundsätzlich auf den Schallentstehungsort (SEO) bezogen. Daraus ergibt sich ein Phasenverlauf, der unabhängig von der Messentfernung ist. Allerdings muss, neben dem Phasenverlauf auch der SEO bekannt sein.

Dieses Verfahren wollte ich nun für meine eigenen Messreihen übernehmen. Um eine Vergleichbarkeit der Messungen zu ermöglichen, habe ich mir einen B200 geschnappt, dessen Daten in der Simulation ja bereits vorhanden sind.

Ergebnis:
- Der gemessene Phasenverlauf stimmt nicht mit dem Verlauf in der Simulation überein.
- Die Mikrofonkorrektur spielt eine wesentliche Rolle, da sie auch die Phase korrigiert. Leider wurde diese Korrektur nur berechnet
- Der Schallentstehungsort kann relativ einfach bestimmt werden, weicht aber deutlich von den Vorgaben ab.
- Der gemessene Phasenverlauf bezogen auf den gemessenen SEO stimmt nicht mit der errechneten Minimalphase überein.
- Die errechnete Minimalphase ergibt einen sehr ähnlichen Phasenverlauf wie in der Simulation hinterlegt. Es ist aber scheinbar ein Offset von +45° vorhanden.
- Die Schallgeschwindigkeit hat großen Einfluss auf das Ergebnis der SEO-Bestimmung. Die Raumtemperatur sollte in die Betrachtung mit einfließen.

Fragen:
- Stimmen gemessene Phase bezogen auf den SEO und errechnete Minimalphase theoretisch überein?
- Auf welche Fläche ist der SEO in den Simulationsdaten bezogen? Ist das die Montagefläche des Chassis oder die Vorderkante des Chassis? (Differenz ist die Korbhöhe...)

Vielen Dank für Euere Unterstützung.

MIKE

[UweG]

Stimmen gemessene Phase bezogen auf den SEO und errechnete Minimalphase theoretisch überein?

Nein, denn der SEO ist willkürlich. Er wird so gewählt, dass der Phasenverlauf ordentlich in das Diagramm passt. Nur Phasenverläufe mit gleichem angenommenen SEO sind optisch miteinander vergleichbar.

Auf welche Fläche ist der SEO in den Simulationsdaten bezogen? Ist das die Montagefläche des Chassis oder die Vorderkante des Chassis? (Differenz ist die Korbhöhe...)

Der SEO bezieht sich bei VISATON auf die Schallwandebene. "Normale" Chassis werden versenkt gemessen.

[VISATON]

Ich glaube, ich sollte mal genau erklären, wie wir die Phasengänge für die Boxsim-Chassis-Datei messen. Der Lautsprecher sitzt bündig in der angegebenen Schallwand (DIN-Wand, Messbox mit kleiner oder großer Schallwandbreite). Das Mikrofon wird auf den Millimeter genau mit Hilfe einer speziellen Lehre im Abstand von 40 cm positioniert. Die 40 cm sind deshalb gewählt, weil ein Abstand von 1 m nicht so leicht auf den Millimeter genau eingehalten werden kann.

ATB erzeugt einen Rechteck-Tonburst (2 kHz) zur Bestimmung des Mikrofonabstands. Beim AL 130 z.B. wird 410 mm angezeigt. Das bedeutet, der Schall hat seinen Ursprung 10 mm hinter der Schallwand. Diese 410 mm werden jetzt automatisch von ATB bei der anschließenden Phasenmessung abgezogen, so dass man eine abfallende Kurve erhält, die aber schon recht übersichtlich ist und nur im Hochtonbereich über das Diagramm bei -180° hinausläuft und bei +180° wieder von oben ins Diagramm kommt. Würden die 410 mm nicht abgezogen, hätte man eine unübersichtliche Sägezahn-Kurve. In unser Mess-Tool zur Bestimmung der Boxsim-Daten tragen wir als Schallentstehungsort 10 mm ein (410 mm - 400 mm).

Jetzt machen wir noch folgende Manipulation: Wir können im Tool nachträglich die 10 mm rechnerisch verändern, indem wir schrittweise einige Millimeter hinzufügen. Als Folge wird die abfallende Kurve angehoben. Wir fügen so viele Millimeter hinzu, bis die Kurve im Arbeitsbereich des Chassis möglichst parallel zur Frequenzachse verläuft. Das stimmt dann mit der theoretischen akustischen Phase am Besten überein. Diese Manipulation ist aber nicht ungenau oder bedeutet auch keinen Fehler, denn mit dem Kippen der Kurve wird ja gleichzeitig der Wert des Schallenstehungsortes in den Daten verändert. Es besteht ein fester rechnerischer Zusammenhang zwischen beiden Größen. Wenn man also das gleiche Chassis zweimal misst und die Abstandskorrektur unterschiedlich durchführen würde, hätte man zwei Phasenkurven mit unterschiedlichen Steigungen und unterschiedlichen Schallentstehungsorten, was bei der Simulation auf das Gleiche hinauslaufen würde.

[MikeMcFluke]

Hallo,

vielen Dank für die Erklärung!

Jetzt fehlt mir nur noch der Zusammenhang zur Minimalphase, die errechnet werden kann.

Alles andere ist mir, aus meinen eigenen Erfahrungen bekannt. Auch ich bin Anfangs mit der Sägezahngrafik ins Schleudern gekommen.

Meine abschließende Frage lautet also:
Stimmt die Minimalphase mit der gemessenen Phase überein, wenn man nur den richtigen, oder besser passenden SEO kennt?

MIKE

[VISATON]

So sehe ich das!

[UweG]

Gibt es eigentlich eine Minimalphase bei einem Lautsprecher? Aus der Regelungstechnik meine ich mich zu erinnern, dass dort der Amplitudengang aus dem Phasengang ableitbar ist. Das geht bei einem Lautsprecher IMHO nie.

[Farad]

Hallo.
Die gängige Fachliteratur geht davon aus, dass ein Lautsprecherchassis innerhalb seines Arbeitsbereiches als Minimalphasiges System angesehen werden kann.

In der Praxis kann man aber mit ARTA teilweise doch nachmessen, dass es einen Unterschied gibt, ob man sich die Minimalphase berechnen läßt, oder die Phase direkt mißt. Ist manchmal jedoch nicht so einfach, die Diagramme zu vergleichen, man weiß eben ohne die automatische Mikrofonkorrektur nicht, wieviel Linearphase man noch drin hat. Ivo hilf! Naja, ist ein anderes Themal.

Gruß, farad