Simulation und Wirklichkeit

[Chlang]

Hallo Kollegen,

für den Konstruktions-Wettbewerb von Visaton hatte ich mit der G20SC und dem AL130 eine kleine breite, aber dafür flache TML für die wandnahe Aufstellung entwickelt und aufgebaut und bin mit dem klanglichen Ergebnis nach wie vor sehr zufrieden. (Bild1)

Dank Hifi-Selbstbau habe ich jetzt auch ein kalibriertes Schätzeisen und kann mit Arta schöne Kurven malen. So schön das ist – es bringt gleich wieder Zweifel mit. Die Messung der Box sieht schon etwas anders aus als die Simulation in Boxsim.
(Bild 2 und 3)

Jetzt dachte ich gut, dann versuchen wir mal die Simulation mit den im Gehäuse gemessenen Frequenzgängen der unbeschalteten Chassis, um Fehler im Aufbau auszuschließen. Und siehe da, die Simulation stimmt äußerst exakt mit dem Messergebnis überein (großes Lob in diesem Fall an Boxsim!).
(Bild 4)

Jetzt meine Frage an die versammelte Kompetenz: An was liegt‘s bzw. sind die Abweichungen im normalen Rahmen und muss man immer im Gehäuse messen um derart genaue Ergebnisse zu bekommen?

Danke! Und Grüße
Chlang

[UweG]

Wenn die Einzelfrequenzgänge bekannt sind, ist die Summierung ja nicht wirklich ein Problem. Dass Boxsim hier nicht patzt, hätte ich doch stark hoffen wollen.

Wie ist denn deine Messung gemacht? Sind Nahfeldeffekte (größer erscheinende Schallwand, Halbraumabstrahlung, Abstand zum Mikro zwischen TT und HT evtl. nicht gleich, ...) vorstellbar?

[VISATON]

@ Chlang: Schleppe die Boxen mal ins Freie, stelle sie auf eine Leiter (1,5 bis 2 m hoch ohne Wand im Rücken) und messe dann in mindestens 2 m Abstand. Dann wird bestimmt der Tieftöner auf dem Pegel des Hochtöners liegen.

Oder: Standen die Boxen bei der Messung an der Wand? Wenn ja, wie ist die Schallwand bei Boxsim eingegeben worden? Dann muss nämlich auch die große Wand als Schallwand eingegeben werden, also eine fast unendliche Schallwand.

[Chlang]

Danke schon mal für die schnellen Antworten. Ich versuche der Reihe nach auf die dabei aufgeworfenen Fragen einzugehen.

Wie wurde die Messung gemacht?
Also, die Boxen stehen mit den Lautsprecherchassis auf halber Raumhöhe auf ca. 1,3 m. Die Entfernung zu allen Wänden beträgt ebenfalls mehr als 1,3 m. Alle Messungen (Einzelfrequenzgänge und Summe) wurden mit unveränderter Position des Mikros (Mitte zwischen den Chassis) und in 1 m Entfernung gemacht. Auch alle anderen Einstellungen waren konstant, was sich auch in der Reproduzierbarkeit der Messungen zeigt.

Stimmen die Einstellungen in Boxsim?
Die Schallwand und Chassis-Positionen wurden korrekt eingegeben und auch die Einstellung für den Einbauort bei der Frequenzgangmessung bei Visaton wurde unverändert aus der Chassis-Datenbank übernommen. (Soll ich die Boxsim-Datei einstellen?)

Und @Admin:
... bei den Außentemperaturen und Witterungsverhältnissen muss die Messung im Freien wohl noch ein bisschen warten (gestern hatten wir Schnee) ...


Die einzige Quelle für Ungemach, die mir einfällt, könnte noch der Messverstärker sein (normaler Stereoverstärker (keine Loudnestaste, keine Klangregelung). Bisher führe ich noch eine "quasi 2-Kanal Messung" durch, bei der nur die Fehler der Soundkarte korrigiert werden. Eine solche Abweichung im Frequenzgang zum Grundton hin kann ich mir aber eigentlich nicht vorstellen.

Ach ja, zur Sicherheit habe ich noch eine Messung bei 50 cm Mikroabstand gemacht. Bis auf eine stärkere Bündelung beim Hochtöner (so wie's auf Grund der größeren Abweichung im Winkel gegenüber der Messung bei 100 cm sein sollte) und einen höheren Pegel kann ich keine Unterschiede feststellen. (Bild)


Noch weitere Ideen?

Grüße
Chlang

[UweG]

Mir fällt auf, dass auch die abfallende Flanke des HT in der Messung rund 2dB lauter ist als in der Simu. Hilft das weiter?

erklärbar finde ich, dass die Differenz zwischen Messung und Simu bei der Messung in 1/2 Meter anwächst. Das hat damit zu tun, dass die gebeugten Schallanteile einen weiteren Weg zum Mikro haben als der Direktschall. Die Abweichung in 1m ist damit aber nur zu einem kleinen Teil erklärbar, glaube ich.
@Chlang: Stell doch mal die Boxsim-Datei ein, dann versuche ich mal, die Schallwand so zuu vergrößern, dass die Laufzeitunterschiede passen.

[Chlang]

Hallo Kollegen,

bin leider noch nicht dazu gekommen, weitere Versuche zur Erhellung durchzuführen.

Aber schon mal die Boxsim-Datei...

@UweG:
Bin gespannt, wie du das löst! Kann es sein, dass der asymmetrische Einbau die Probleme verursacht (vorausgesetzt, die Ungenauigkeiten liegen überhaupt in Boxsim, wobei ich mir da bis jetzt nicht so sicher bin)?

Grüße und Danke
Chlang

[UweG]

Ich habe mal versucht, die Schallwand so groß zu machen, dass die gebeugten Wellen in unendlicher Entfernung die gleiche Laufzeitdifferenz zum Mikro haben, wie es bei der simulierten Box in 1m ist. Aus 12cm Kantenabstand wird 12,7, aus 18cm werden 19,6. Die Beugung an der Schallwandunterkante habe ich weggelassen, weil ich mal annehme, das dort in Wirklichkeit eine Reflexion am Fußboden stattfindet und die von dort gebeugte Welle im Messsystem ausgeblendet wird, weil sie zu lange verzögert ist. Das Ergebnis ist leider ernüchternd. Der Unterschied beträgt max. ca. 1dB im Bereich 300..400Hz.

Was mir noch auffällt: Die gemessene Kurve ist dem Energiefrequenzgang ähnlicher als dem auf Achse. Du hast doch nicht im Hallraum gemessen.

[Chlang]

@UweG:

auch wenn ich die Messung mit 1/3 Oktave geglättet habe (Vergleichbarkeit mit der Simulation), hatte ich doch die Raumreflexionen ausgeblendet. Am prinzipiellen Verlauf der Kurve ändert sich auch nichts, wenn ich ein maximal kurzes Zeitfenster in Arta setze. Also der Hallraum war's leider nicht, obwohl ich nichts gegen eine solch simple Lösung (meine Unfähigkeit) des "Problems" hätte...

Schade auch, dass auch die Berücksichtigung des tatsächlichen Mess-Abstandes keine Erklärung liefern kann. Aber ein großes Danke für die Überprüfung!

Bin z.Zt. leider ziemlich eingebunden, so dass ich noch etwas Zeit brauche, um auch nochmal den Messaufbau (v.a. Messverstärker) genau gegen zu checken...

Grüße
Chlang

[Chlang]

Boxsim-Entwarnung

Also, Entschuldigung für die Aufregung, aber es scheint an meiner Messkette zu liegen, denn eine Kontrollmessung mit einem B200 liefert ebenfalls eine deutliche Überhöhung zum Grundton hin. Und ich kann mir nicht vorstellen, dass Boxsim in beiden Fällen so weit vom Ergebnis weg sein soll...
(Bild 1: Messung; Bild 2: Simulation)

Ich bleibe weiter auf der Suche. Wenn ich fündig werde, melde ich mich wieder. Wenn jemand eine Idee hat, an was es liegen könnte, bitte auch hier melden.

Danke!

Chlang

[Chlang]

Da ich entwas Zeit abknappen konnte, gibt's schon wieder neue Erkenntnisse für mich!

Ich habe die Arta-Messung auf eine echt 2-Kanalmessung umgebaut und siehe da, der Frequenzgang ist deutlich ausgeglichener. (Bild 1: Pseudo 2-Kanalmessung; Bild 2: "Echte" 2-Kanalmessung mit B200 in 100cm)

Es scheint also am Messverstärker zu liegen, da seine "Fehler" jetzt mitkompensiert werden. Ich hätte nie gedacht, dass das so viel Einfluss haben kann! Wenn ich's schaffe, mache ich mal eine Frequenzgangmessung des "guten Stücks"...

Danke für alle, die bis hierher mitgedacht haben!

Grüße
Chlang

[Chlang]

Die eigentliche Frage

Nachdem nun die Klippen der Messung durch Kompensation der Messverstärkerfehler umschifft zu sein scheinen, geht es an die eigentliche Frage:

Speziell der Hochtöner weist im Vergleich zur Simulation zwischen 3 und 10 kHz eine relativ starke Welligkeit auf. (Bild 1. Messung; Bild 2: Simulation). Das Ganze wird zwar unter 30° (auf den Winkel wurde die Box eigentlich optimiert) etwas besser (Bild 3). Prinzipiell bleibt die Welligkeit aber erhalten.
An was könnten die Unterschiede der Messung zur Simulation liegen oder sind die Abweichungen (ca. +/- 2 dB) im normalen Rahmen?

In der Hoffnung, dass noch jemand mitliest
Chlang

[fabi]

Wir reden hier jetzt von einer Welligkeit von +-1dB bei 1/24 Oktavglättung und gefensterter Messung in einem Wohnraum, ja?

Wie mißt du denn in einem Wohnraum den Grundtonbereich? Die Auflösung ist bei einer gefensterten Messung mit den paar Millisekunden derart grob, dass ich darauf nichts geben würde.

Gehe für die Messung des Mittel-Hochtonbereiches auf 50cm vor die Box und nimm alle Raumreflexionen einfach mit. Wenn das Ergebnis bei 1/6 Oktave in Ordnung aussieht, passt die Abstimmung. Alles feinere mußt du ohnehin per Gehör machen.

fabi

[Chlang]

@fabi:

Wenn ich dich richtig vertsehe, dann sind die gemessenen Frequenzgänge unter den Messbedingungen als akzeptabel und im üblichen Rahmen zu bezeichnen.
Warum sind dann v.a. Abweichungem am Hochtöner zu beobachten?

Deinem Vorschlag, das in kürzerer Messdistanz und ungefenstert zu probieren, werde ich auch noch nachgehen...

@all:

Zum Messverstärker:
Wie versprochen habe ich jetzt den Frequenzgang nach bestem Wissen durchgemessen (Bild). Blau ist der Frequenzgang ohne Last, grün mit einem 7,5 Ohm Widerstand und rot ist der Frequenzgang mit der gemessenen Box als Last (schwarz zum Vergleich der FG der Soundkarte). Die gemessenen Abweichungen im betrachteten Bereich von maximal 0,2 dB können aus meiner Sicht nicht erklären, warum der an der Box in der "unechten 2-Kanalmessung" gemessene Frequenzgang im Grundtonbereich so deutlich abgewichen ist. Die Klärung dieser Frage ist glücklicher Weise jetzt nur von akademischem Wert, da die Messung ja mit der "echten 2-Kanalmessung" jetzt zu funktionieren scheint.

Grüße
Chlang

[fabi]

Chlang, das wahrscheinlichste ist am wahrscheinlichsten. Ein Verstärker ist es praktisch NIE.

Irgendeine Begrenzungsfläche ist in der Gegend. Da kannst du fenstern, wie du willst, wenn sich durch die Strahlungskoppung schon direkt ein Anstieg ergibt.

Mit solchen Fehlern muss man leben, wenn man keine reflexionsarme Umgebung hat.

fabi

[walwal]

Ich habe ja, Null Ahnung vom Messen, kann aber fabi bestätigen. Bei meiner Concorde waren sogar in 10 cm Abstand die unteren Mitteltöner etwa 2 dB lauter! Reproduzierbar. Wurden die unter gleichen Bedingungen gemessen, war die Abweichung kleiner 0,3 dB.