Was ist 0° akustische Phase?

[UweG]

Das Problem beschäftigt mich seit einiger Zeit, da kommerzielle Systeme wie ATB hier eine Definition verwenden, die ich nicht einleuchtend finde.

Definition von ATB: 0° akustische Phase ist die "normale" Phasenlage im Übertragungsbereich oberhalb fc und unter der Frequenz bei der die Schwingspuleninduktivität eine Rolle spielt. Daraus folgt: Bei Phasenlage 0° ist die Membran am weitesten in der Box, wenn die Spannung am Chassis das positive Maximum erreicht.

Definition in Boxsim: 0° akustische Phase ist, wenn zum Zeitpunkt des positiven Maximums der Spannung am Chassis die Membran am weitesten draußen ist. Daraus folgt: Im Bereich oberhalb fc ist die Phasenlage des Chassis etwa 180° - auch irgendwie blöd.

Die erste Definition hat den Vorteil, dass die Phasenverläufe in der Regel besser aussehen, weil sie weniger Sprünge haben. Durch Variation der Annahme des Schallentstehungsorts kann das etwas verbessert werden, ist aber nicht immer optimal.

Was meint ihr? Welche Definition soll Boxsim in Zukunft verwenden bzw welche würdet in in Angaben von Visaton gerne sehen?

[Mr.E]

Du hockst um die Uhrzeit an Boxsim?

So knapp ist das sehr hoch...

[VISATON]

Ich hab mal im Sahm ("HiFi-Lautsprecher") nachgeguckt, was der zur Phasenlage sagt. Da gibt es ein Diagramm: Phasenlage zwischen Eingangsspannung und Schalldruck. Die Kurve beginnt bei -180° (10 Hz), steigt im Bereich der Resonanz steil an bis -20° und verläuft dann horizontal (keine Phasendrehung) bis sich dann die Schwingspuleninduktivität auswirkt und die Phase weiter in den positiven Bereich bis + 90° ansteigt. Das bedeutet, wir müssten unsere Phasenkurven in der Datenbank nach unten spiegeln.

Oder habe ich die Frage nicht verstanden?

[UweG]

@VISATON: Du hast das schon richtig interpretiert. Dein Zitat aus dem Sahm wollte ich ja nicht glauben, bis ich es auf Seite 86 oben selbst gefunden habe.
Diese Definition fnde ich aber komplett unlogisch. So macht das doch sonst niemand, oder?

@Mr. E: Boxsim wächst oft nachts, ist sozusagen ein Nachtschattengewächs .. und ich eine Nachteule .

[VISATON]

Mir kommt die Grafik aus dem Salm auch sehr merkwürdig vor. Sie widerspricht der ATB-Messung. Ich werde mal eine ganz rudimentäre Messung machen: Ein Chassis mit Sinussignal angesteuert, ein Mikrofon direkt an der Staubschutzkatolle und ein Zweistrahloszilloskop. Kanal 1: Spannung am Chassis, Kanal 2: Mikrofonspannung. Dann werden wir mal sehen, wer Recht hat. Ich muss nur aufpassen, dass nicht irgendwo ein verborgener Phasendreher drin ist (z.B. Mikrofon um 180° verpolt).

[Farad]

muß man da dann nicht wieder aufpassen von wegen Schalldrucknullstellen in unmittelbarer Membrannähe?

Kein Schalldruck, keine Mikrospannung, oder wird mit Gradientenmikrofonen gemessen?

farad

[VISATON]

Ich habe also heute die Messung gemacht: Das Ergebnis sieht qualitativ genauso aus wie die Kurve im Sahm, nur an der x-Achse (Frequenz) gespiegelt. Unterhalb der Resonanzfrequenz kommt die Kurve von + 180° verläuft dann im Arbeitsbereich des Chassis oberhalb der Resonanz waagerecht im positiven Bereich, um dann in den negativen Quadranten abzufallen. In unseren ATB-Messungen zeigt die Phasenkurve bei hohen Frequenzen oft einen chaotischen Verlauf. Das liegt an den unberechenbaren Partialschwingungen, die ich bei dieser Messung im Nahfeld direkt an der Staubschutzkalotte nicht erfasst habe.

@Farad: Ich will ja den Schalldruck messen und nehme deshalb ein Druckmikrofon. Warum sollte es Nullstellen geben?

[UweG]

Ich denke mal, es wird wohl am wenigsten Verwirrung stiften, wenn ich Boxsim dahingehend anpasse, dass es mit dem ATB übereinstimmt. Die Messungen von Visaton legen diese Festlegung ja wohl auch nahe.
Eine CB hätte also bei 0 Hz +180° Phase.

Die Kompatibilität der Daten ist dabei kein Problem. Schon die letzte Version enthält eine Versionskennung in den Chassis- und Projektdateien und damit kann ich herausfinden, ob die Phase nun zu drehen ist oder nicht.

[pico]

Hi,

ich habe da auch immer so meine Probleme mit der akustischen Phase. Meiner Meinung nach hat man dann die akustische Phase 0°, wenn die Laufzeit zwischen elektrischem Eingangssignal und akustischem Ausgangssignal genau der Entfernung zwischen Lautsprecher und Mikro entspricht. Wenn der Lautsprecher bedingt durch Resonanzen verzögert einschwingt dann ist die akustische Phase z.B. > 0°. Da eine geschlossene Box akustisch gesehen ein Hochpass 2. Ordnung ist

Bei dieser Definition handelt es sich im engeren Sinne nicht um eine reine AKUSTISCHE Phase sondern um eine kombinierte ELEKTRISCH/AKUSTISCHE Phase, sofern die EingangsSPANNUNG als Referenz verwendet wird. Man müsste also eigentlich den EingangsSTROM als Referenz wählen, dann wäre es wirklich eine reine AKUSTISCHE Phase.

Problematisch an der akustischen Phase ist, dass ich:
# entweder die physikalische Entfernung zunächst angeben muss -> von wo nach wo messen? -> willkürlich!
# oder die Entfernung aus diesem Versuch bestimme, indem ich den Zeitversatz der Signale auswerte -> da ist aber auch schon die elektrische Phase mit dabei

-> im Detail ist alles schwierig.

[UweG]

JustOct kann keine akustische Phase oder doch? Wenn doch, würde mich interessieren, welche Konvention du dort verwendest.

[Lonzo]

Hallo,

ich denke, das auf jedem Fall die Phasendefinition der eingelesenen Daten und der Simulation übereinstimmen sollten. Also im Falle von Boxsim wäre das die von ATB.
Hoffentlich verlangt jetzt niemand von mir das zu erklären.


Gruß, Lonzo

[UweG]

@Lonzo: Die Simulation muß wissen nach welcher Konvention die akustische Phase ermittelt wurde. Z. Zt. stimmen die Konventionen von ATB und Boxsim NICHT überein, die ATB-Daten werden beim Anlegen der Chassisdateien konvertiert.

Ich überlege nur gerade das mit Version 0.92 zu ändern und auch im Übertragungsbereich die 0° zu haben und nicht bei 0 Hz.

[Lonzo]

Hallo,

ich weis jetzt nicht ob das nicht sowieso schon gemacht wird? Aber um das zu erreichen müsste aus den Messungen von Visaton der Einfluss der Laufzeitverzögerung zwischen Mikro und LS aus den Messwerten entfernt werden. Das kann ATB, denke ich, automatisch machen.
Stellst Du dir das so wie auf dem Bild vor?

Gruß, Lonzo

Edit: Das machen die von ATB mit ihrer Definition bestimmt deswegen, weil sich andersherum, also wie bei Boxsim, die Membran des Mikros ja im Rückwärtsgang befindet. Erscheint mir jedenfalls logisch.

[pico]

Hi UweG,

in der nächsten Version soll JustOct auch die akustische Phase messen. Dazu wird Eingangsspannung als Referenzsignal verwendet und die Laufzeit der Sollentfernung abgezogen (auf keinen Fall gibt es eine automatische Laufzeitkorrektur, denn dann muss ich wieder den in der Regel frequenzabhängigen und daher unbekannten Tiefenversatz manuell eingeben).

Das Ziel ist, dass alle Daten in einem vorhandenen Gehäuse mit identischer Mikrofonposition gemessen werden sollen, und dann muss immer dieselbe Sollentfernung eingegeben werden, weil der Einfluss der tatsächlich unterschiedlichen Laufzeit dann ja schon in der akustische Phase steckt. In einem Simulationsprogramm müssen dann die Chassis alle an derselben Position angebracht werden, da die unterschiedlichen Laufzeiten ja schon im Frequenzgang und in der akustischen Phase drinstecken.

Bei Chassisvergleichstest ist die Sollentfenung der physikalisch messbare Abstand des Mikros von der Schallwandoberfläche. "Tiefliegende" Konusmitteltöner und "rausguckende" Mitteltonkalotten tragen dann die Information ihres Schallentstehungsortes in der akustischen Phase. Das macht die Sache beim Simulieren etwas einfacher.

Auf jeden Fall wird die akustische Phase bei den Chassistest etwa bei der doppelten Resonanzfrequenz ca. 0° betragen. Soweit die Theorie . . .

[UweG]

Auf jeden Fall wird die akustische Phase bei den Chassistest etwa bei der doppelten Resonanzfrequenz ca. 0° betragen. Soweit die Theorie . . .

Also die gleiche Definition wie ATB. Der einzige Unterschied zu VISATON-Messungen ist dann nur noch der, dass VISATON die Lage des Schallentstehungsorts, auf den sich die Phasenmessung bezieht angibt, während sie bei dir immer auf Schallwandebene bezogen ist. Das ist aber nur eine Frage der Darstellung. Phasenmessungen bezogen auf Schallwandebene enthalten manchmal mehrere Phasenumschläge, und sehen damit etwas häßlich aus. Man sieht das, wenn man die VISATON-Messungen mal auf Schallwandebene umrechnet.

@Lonzo: Natürlich muß der Einfluß der Laufzeit raus. Wenn der nicht draußen wäre, würde sich eine Messung in 1m Abstand zwischen 5kHz und 10 kHz ca. 20 mal überschlagen. Der Phasenverlauf, den du dargestellt hast, muß laufzeitkorrigiert sein. Ich verstehe nur nicht, warum die Phase zu 0 Hz hin wieder gegen 0° geht.