Schallwandbreite für TI100 + Ke25 mit Waveguide

[zymorg]

Die Sache mit der parasitären Feder sollte sich auch erledigt haben wenn du den TT am Magneten einspannst und den Korb nur zur Abdichtung nutzt. So könntest du es auch später einbauen. Wie stellst du dir den Klemmring denn vor den du angesprochen hast?

[walwal]

Dichtknetmasse ist Alubutyl ohne die Alufolie. Hatte ich erwähnt, dass der Frawalsteg auch Butyl zwischen Magnet und Wand hat?

[Fraggle]

Hallo Sven,
da hast Du Dir ja mal wieder richtig Mühe gegeben.

Mein nächster Arbeitsgang ist also eine Neuauflage des Klemmrings. Dieser sollte den Tieftöner komplett fassen und so Feder eliminieren.

Ich denke, das Thema Dämpfung ist bisher etwas zu kurz gekommen.
Da keine Stütze oder Verstärkung vollkommen starr ist, sondern eher Federcharakter hat, wird sie dazu neigen, die Resonanz lediglich zu verschieben.
Deshalb sehe ich immer noch Potential in einer Stütze mit einem richtig dosierten (!) mechanischen Widerstand in Reihe. Wie man den genau hinbekommt, weiß ich im Moment zwar auch nicht. Ich vermute aber, daß ein weicheres Material als das Alubutyl zum Ziel führen könnte (Dichtknetmasse?). Das schließe ich aus Deinen früheren Impedanzmessungen, bei denen mit Magnetstütze z.B. eine Verschiebung der Resonanzfrequenz auftrat. Die hohe Beschleunigungsspitze des Magenten erscheint mir eigentlich geeignet, um dem System Energie zu entziehen.

Dein skizziertes mechanisches Modell ist interessant. Ein ganz ähnliches Modell hatte ich schon mal simuliert, allerdings auch mit Widerständen. Ich hoffe, ich kann in den nächsten Tagen mal die Ergebnisse posten. Im Moment paßt es mir zeitlich nicht gut.

[zymorg]

Nicht nur du lernst was ???? Ich lese begeistert und interessiert mit!

[Sv.n.K]

Hallo Zusammen,

@Mr.E: Ich glaube ich weiß was du willst, meine vorliegenden Werkzeuge können das aber m. M. nicht nativ erzeugen. Hierfür müsste ich nochmal Zeit in den Messaufbau investieren. Worin siehst du in einer solchen Darstellung einen Mehrwert?

Zu den meine aktuellen Erkenntnisen
Um die oben angedeuteten Vermutungen zu verfestigen, habe ich ein wenig experimentiert. Ich vermute weiterhin, dass der Flansch, mit dem der W130X an die Schallwand montiert wird, eine parasitäre Feder ist. Diese führt dazu, dass es bei Resonanz mit der Gehäusemasse zu hohen Bewegungsamplituden kommt, welche wiederum durch nichtlineare Elemente hohe Nebengeräusche erzeugen.
Für die Verfestigung dieser These habe ich einen Versuchsaufbau gewählt, in dem der Tieftöner von außen auf die Schallwand mit Heißkleber fixiert wird. Wird er zusätzlich über die vorgesehenen Montagebohrungen mit Schrauben an die Schallwand befestigt, sollte sich die Federkonstante verändern und somit die Resonanzfrequenz variieren. Um die Differenzen zu ermitteln wird zum einem die Beschleunigung am Magneten und Gehäuse sowie der Impedanzgang des Tieftöners gemessen. Die Amplituden am Messverstärker beträgt 3Vrms, die Signaleingänge der Soundkarte sind in ARTA kalibriert.
Die folgende Abbildung gibt einen Eindruck des Aufbaus sowie für die Position der Beschleunigungssensoren.

Im Detail wird in der folgende Abbildung schematisch der Aufbau, sowie die Versuchsergebnisse dargestellt.

Es zeigt sich, dass mit zusätzlicher Schraubverbindung der charakteristische Amplituden- sowie Impedanzverlauf sich zu höheren Frequenzen verschiebt. Im Detail wird die Resonanz ohne Schrauben von 190Hz nach 280Hz mit Schrauben verschoben. Besonders erwähnenswert ist, dass bei 120Hz (bzw. 170Hz mit Schrauben) die Auslenkung des Magneten sich deutlich (im Vergleich zur Schallwand) verringert. Der Magnet scheint zu dieser Frequenz eine vielfach geringe Bewegungsamplitude, als das Gehäuse zu haben.
Um qualitativ die Messergebnisse zu prüfen, habe ich für ausgewählte Frequenzen die Vibrationen mit den Fingern zwischen Magnet und Gehäuse verglichen. Der beschriebene Einbruch bei 120Hz (resp. 170Hz) ist deutlich nachvollziehbar. Der Magnet steht quasi still, wohingegen das Gehäuse mäßig vibriert. Ein weiteres Abtasten des Korbes mit den Fingern zeigt auf, dass die Vibrationen von Korb und Magnet nicht unterscheidbar sind. Daher gehe ich davon aus, dass es keine weitere "Federn" zwischen Magnet und Korb gibt. Weiter sind die Vibrationen bei den Resonanzfrequenzen von 190Hz bzw. 280Hz sehr gut zu spüren.
Nicht erklären kann ich, warum aus den Impdanzverlauf ein um 10Hz-20Hz verschobene Resonanzfrequenz abgelesen wird, als aus den Amplitudengängen. Ist das vielleicht von der Leistung abhängig, mit der gemessen wird? Für die Impedanzmessung wird eine kleinere Leistung verwendet, als für den Sinus-Sweep. Zwar bleiben die Einstellung vom ARTA-Signalgenerator sowie Mess-Verstärker unverändert, jedoch fügt sich der in der ARTA-Messbox vorhandene Messwiderstand mit ein (~27R).

Aus den Messergebnissen habe ich, ausgehend von einer Skizze des Versuchsaufbaus, ein Feder-Masse-Model generiert (nachfolgende Abbildung). Im unteren Teil werden die charakteristischen gemessenen Amplitudenverläufe skizziert. Ich konnte leider noch nicht die Frage abschließend klären, ob mit diesem Feder-Masse-Model die skizzierten Bewegunsamplitudenverläufe möglich sind. Gefühlt würde ich sagen ja - Gewissheit würde jedoch eine analytische Betrachtung geben.


Wenn das aufgestellte Model den auftretenden Klirr erklärt, dann wird auch deutlich, warum der der Klemmring #01, der FraWal-Steg #01 #02 #03 sowie mein außen angebrachte Versteifung nur mäßig bis gar keine Wikrung zeigten, oder an anderen stellen zu Problemen führten. Alle Lösungen haben den federnden Teil vom Korbrand bis hin zur Schallwandöffnung (oder Klebefläche der Sicke) nicht berücksichtigt. So hat z.B. der FraWal-Steg vermutlich die Feder weiter gespannt und so die Resonanz verschoben (und gedämpft). Mein Klemmring dahingegen hat nur den äußeren Teil des Korbes gefasst. Dieser müsste vermutlich das Chassis viel weiter innen greifen. Vielleicht sogar direkt auf der Klebefläche der Sicke.
Mein nächster Arbeitsgang ist also eine Neuauflage des Klemmrings. Dieser sollte den Tieftöner komplett fassen und so Feder eliminieren.

Ich freue mich über eure Kommentar.

Grüße
Sven

PS: Viel Aufwand, aber ich habe bisher richtig viel gelernt und Spaß dabei gehabt

[Mr.E]

@Mr.E: Gemessen habe ich mit dem Sinusweep von ARTA. Also mit einem der Signale, mit denen man in ARTA die Sprungantwort ermitteln kann.
Was genau verstehst du unter einem Spektrogramm? Was wird in deinem Fall dargestellt?

f(t), also das, was in dem Wikipedia-Artikel Sonagramm genannt wird. Mit eher kurzer Fensterung. Wenn das ein Sweep war, dann wäre es interessant, den mit identischer Skalierung und zeitsynchron in einem eigenen Diagramm direkt darunter zu plotten.

[Sv.n.K]

Guten Morgen,

@Mr.E: Gemessen habe ich mit dem Sinusweep von ARTA. Also mit einem der Signale, mit denen man in ARTA die Sprungantwort ermitteln kann.
Was genau verstehst du unter einem Spektrogramm? Was wird in deinem Fall dargestellt?

@Fraggle:
Die Messungen am Magneten im Vergleich zum Gehäuse habe ich die letzten Tage schon gemacht. Sie spiegeln deine Vermutungen wieder.
Viel spricht dafür, dass der Montagering am Korb zur Schallwandmontage das Problem ist (das wurde auch schon früher vermutet). Meine derzeitige Annahme ist, dass dieser ein federndes Element zwischen Tieftöner-Korb und Gehäuse ist. Ich beobachte, dass sich bei der Resonanz das gesamte System bewegt und nichtlineare Elemente entsprechend Klirr verursachen. Ich will das noch mit ein zwei Messungen bestätigen. Ihr bekommt dann aber noch ein paar Diagramme zu sehen.

@zymorg: Interessante Überlegung. Wenn ich das nächste mal den Sensor wieder auf dem Gehäuse habe, will ich diesen Versuch durchführen.

Grüße
Sven

[zymorg]

Für die Schwingungen in z-Richtung sehe ich zwei Ursachen: 1) Die Platte schwingt mit und 2) der TT erzeugt an dem Gehäuse was unten „gelagert“ ist ein Drehmoment um die Querachse welches die z-Achsen Schwingungen hervorruft. Wenn du den Lautsprecher 90 grad zur Seite drehst sollte dann nur 1) auf der Sensor z-Achse bleiben, die jetzt Querachse ist.

[Fraggle]

Was mich ein wenig verwirrt ist, dass das System auch in Z-Richtung schwingt, obwohl der Treiber das System in X-Richtung anregt. Dafür habe ich bisher nur Vermutungen...
Bin für weitere Anregungen zu weiteren Messungen offen. Ich habe auch einen zweiten Verstärker + Sensor, so dass auch Differenzmessungen möglich sein sollten.

Auch wenn der Treiber nur Kraft in x-Richtung erzeugt, entstehen im Gehäuse Biegemomente um die y- und z-Achse und vielleicht Biegeschwingungen. Dann gäbe es als "Nebenwirkung" diese Bewegung in z-Richtung. Auf jeden Fall würde ich die Beschleunigung auch in x-Richtung (Lautsprecherachse) messen und vergleichen.

Aufschlußreich könnte auch eine Messung am Magnetsystem, in Richtung der Lautsprecherachse, sein. Hier würde ich erwarten, daß man die Resonanzstelle(n) der Lautsprecherimpedanz wiederfindet, und daß man die vermutete Resonanz Gehäuse-Korb-Magnet bestätigen oder widerlegen kann. Der Magnet müßte dann ja gegenphasig zum Gehäuse schwingen, vielleicht kannst Du das mit zwei Sensoren messen.

[Mr.E]

Mit was für einer Anregung hast Du das gemessen? Mich erinnert das gerade an etwas. Ich weiß nur nicht (mehr?) wie es heißt und ich kann mich nicht an Details erinnern, deswegen finde ich auf die Schnelle nichts im Internet.

Kannst Du von Anregung und Messung auch Spektrogramme machen?

[Sv.n.K]

... ev. Schwingt das Gehäuse als ganzes vertikal?

Da stellt sich doch die Frage, ob der Magnet mitschwingt. Wenn nicht, kommt es bestimmt zu interessanten Modulationen im Luftspalt, sprich Verzerrungen - oder?

[walwal]

Sehr merkwürdig, ev. Schwingt das Gehäuse als ganzes vertikal?
Die Phasenschweinereien sind auf Achse nicht so störend, aber unter Winkeln stört es.

[Sv.n.K]

Hallo Zusammen

... Es ist einiges an Wellen auf der Fernfeldmessung S. 116, Bild 6.4.5; wo kommen die eigentlich her?? ...

HSB zeigt hier auf, dass die "Wellen" mit der Länge des Fensters zu tun haben. Diese kann man zusätzlich beeinflussen, wenn man die Fensterfunktion in ARTA ändert. Daher gehe ich gehe davon aus, dass die Artefakte bei der Fenserterung für die Fouriertransformation entstehen.

mit einer Mikrofonposition auf dem Boden (Grenzflächenprinzip) noch etwas rausholen.

Mit diesem Messprinzip habe mich noch nicht vertraut gemacht. Aber wie du schreibst, hat es hat für mich zu viele Unbekannte, als dass ich mich damit mal beschäftigen wollte (Reflektionseigenschaften des Bodens, Richtcharakteristik des Mikrofons).

Weiter habe ich mal mit BoxSim versucht, den Einfluss einer "falsch gemessene Phase" zu bewerten.
Habe dafür zwei Linkwitzfilter mit einer Trennfrequenz von 1kHz generiert und die Frequenzgänge für idealen Treiber importiert. Um den Einfluss der Phasenverschiebung zu verstehen, habe ich Hochtonteil um einige Grad (mit Excel) verschoben. Wie die nachfolgende Abbildung zeigt, ist ein Phasenfehler von bis zu 25° ohne weitere vertretbar. Selbst bei einem Phasenfehler von 45° ist der Fehler im Amplitudengang kleiner 1dB. Das der Einfluss so gering ist, hat mich überrascht (zu dieser Erkenntnis kann man aber auch mit einem Taschenrechner oder einer Sinus-Tabelle kommen )

Wenn ich wieder Messen, werde ich mal versuchen mit BoxSim den Einfluss der azentrischen eingebauten Treiber für das Fügen von Nah- und Fernfeldmessung zu verstehen. Alternativ auch das von Fraggle vorgeschlagene The Edge.

Heute konnte ich meinen lang ersehnten Beschleunigungssensor + Verstärker in Betrieb nehmen.
Wie in der nachfolgende Abbildung zu sehen, habe ich den Sensor mit einem kleinem Tropfen Heißkleber auf die Oberseite des Gehäuses geklebt. Gemessen wird an einem bekannten Gehäuse jeweils entkoppelt mit Dämmmaterial sowie direkt mit dem Boden gekoppelt. Mit einer Sweep-Messung in ARTA erhält man die in der Abbildung zu sehenden Amplitudengänge sowie Burst-Decay-Ergebnisse.

Man sieht, dass das frei schwingende System ausgeprägte Resonanzstellen enthält. Wird der Lautsprecher mit dieser Frequenz (325Hz) angeregt, ist das bekannte "Sirren" reproduzierbar zu hören.
Was mich ein wenig verwirrt ist, dass das System auch in Z-Richtung schwingt, obwohl der Treiber das System in X-Richtung anregt. Dafür habe ich bisher nur Vermutungen...
Bin für weitere Anregungen zu weiteren Messungen offen. Ich habe auch einen zweiten Verstärker + Sensor, so dass auch Differenzmessungen möglich sein sollten.

Grüße
Sven

[Fraggle]

Hallo Sven,

Insgesamt sind meine Versuche, die Messungen zu fügen besser geworden. Die Phase wird bei der Schallwandkorrektur auch um ein gutes Stück gedreht. So ist die Differenzen dann doch nicht so große, wie oben gezeigt. Trotzdem traue ich den Messungen im Grundtonbereich nicht.

Würde ich auch nicht, solange nicht Nah- und Fernfeldmessung wenigstens ein Stück deckungsgleich sind. Bei dem Beispiel im ARTA-Handbuch sieht es auch nicht so optimal aus. (Es ist einiges an Wellen auf der Fernfeldmessung S. 116, Bild 6.4.5; wo kommen die eigentlich her??).

Mit ein wenig Aufwand könnte in einem Raum messen, wo ich ein reflexionsfreies Zeitfenster von 7,2ms statt 4,6ms erhalte.

Wenn die Deckenhöhe das Problem ist, läßt sich vielleicht auch mit einer Mikrofonposition auf dem Boden (Grenzflächenprinzip) noch etwas rausholen. Die Bodenreflexion wird quasi unschädlich gemacht, die Deckenreflexion hat einen längeren Umweg.
Nützt allerdings nichts, wenn Du dann das Problem mit den Seitenwänden hast. Das kann man sich aber vorher anhand der Abstände überlegen.
Bei der Bodenmessung gibt es auch ein paar Fehlermöglichkeiten. Man müßte sie vllt. für den obersten Frequenzbereich durch eine Messung mit konventionellem Aufbau ergänzen.

Ich hatte auch schon überlegt das gleiche mal in Boxsim zu simulieren. Weiter könnte man mit einem idealen Chassis und einer kleiner Excel-Fingerübung aus Boxsim auch Korrekturwerte erhalten, oder?

Gute Idee. Oder auch mit The Edge. Mit letzterem kannst Du auch den Mikrofonabstand simulieren und so prüfen, ob Dein Meßabstand einer Fernfeldmessung gleichkommt.

[Sv.n.K]

Hallo,

@ "Q": Vielen Dank, den Link von Don kannte ich noch nicht.

@ Fraggle: Danke für den Link.

Die ARTA-Schallwandkorrektur hatte ich auch schon im Visier. Anbei mal ein Versuch die Korrektur mit verschiedenen Schallwandmaßen an einer 2mm Nahfeldmessung abzuschätzen. Gemessen wird der oberste W130X in meinem Testgehäuse (siehe oben). Abgebildet wird der unveränderte Amplitudenverlauf (schwarz) sowie die Korrekturen mit einer Schallwand mit 120cmx16cm (blau), 60cmx16cm (rot), 30cmx16cm (grün) und 15cmx16cm (weinrot).

Die blaue Kurve (120x16) würde den Abmaßen meiner Schallwand entsprechen. Ich vermute jedoch, dass die Korrektur eher bei zentrisch eingebauten Chassis gültig ist. Ob das bei meinem stark azentrisch eingebauten Chassis gilt, wage ich zu bezweifeln (Fraggle hatte das aber schon angemerkt).
Ich hatte auch schon überlegt das gleiche mal in Boxsim zu simulieren. Weiter könnte man mit einem idealen Chassis und einer kleiner Excel-Fingerübung aus Boxsim auch Korrekturwerte erhalten, oder?

Insgesamt sind meine Versuche, die Messungen zu fügen besser geworden. Die Phase wird bei der Schallwandkorrektur auch um ein gutes Stück gedreht. So ist die Differenzen dann doch nicht so große, wie oben gezeigt. Trotzdem traue ich den Messungen im Grundtonbereich nicht. Genau diese müssen aber aber m. M. nach für eine sinnvolle Abstimmung der Trennung bei ~300Hz valide sein.
Die größte Herausforderung sind wohl die Reflexionen durch die Wände. Mit ein wenig Aufwand könnte in einem Raum messen, wo ich ein reflexionsfreies Zeitfenster von 7,2ms statt 4,6ms erhalte. Also mit Berücksichtigung der Ungenauigkeit zu unteren Frequenzen (HSB gibt einen Faktor von 1,75 an) kämme ich von 380Hz auf 240Hz. Nicht wirklich viel, aber vielleicht doch hilfreich.

Grüße
Sven