Subwoofer - sensorgeregelt/geschlossen vs. Bassreflex

O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

O.Mertineit hat geschrieben:Ich müsste von der (ungeregelten) geschlossenen Variante des Subwoofers etwa 4-6 Stück am gleichen Ort im Raum aufstellen, wo ich eine einzelne (ungeregelte) BR-Variante zum Vergleich aufstelle, um allein auf ein vergleichbares Verzerrungsniveau herunterzukommen:
... in diesem konkreten Fall s.o. benötige ich die CB Variante tatsächlich ca. 6-fach, um bis ca. 30Hz herunter ein vergleichbar niedriges Verzerrungsniveau wie die BR-Variante zu erreichen.


Grüße Oliver
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Oliver,

danke für Deine Mühe und der Gegenüberstellung. Ich werde mich demnächst ( wenn die Zeit es erlaubt ) mit einer BR Regelung beschäftigen. Schaun wir mal was da raus kommt. :wink:
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Cay-Uwe,

ich denke "BR-geregelt" oder "BR-gesteuert" (zur Kompensation von Nichtlinearitäten des Treibers) ist sicher ein sehr vielversprechender Ansatz, wobei eine vernünftige BR-Auslegung Grenzdynamik und Klirrdämpfung - im Vergleich zu einem CB mit vergleichbarem treiberseitig installierten Verschiebevolumen - wesentlich nachhaltiger verbessern kann, als eine Regelung allein dies jemals könnte.

Auch "BR-geregelt" kann und sollte m.E. nicht dazu "missbraucht" werden, z.B. BR-Ports querschnittsmäßig zu knapp auszulegen o. dergl. "Spielchen" zu machen.

@Cay-Uwe: Ich unterstelle Dir keinesfalls, daß Du so etwas vorhast. Es ist aber oft auch die übliche industrielle Blickrichtung im Consumerbereich, ob eine Innovation auch ein "kleineres", "billigeres", "besch***eneres" Design ermöglicht ...

Wenn das System weiterhin mechanisch sinnvoll ausgelegt ist, dann ist hier sicher Interessantes zu erwarten, und ich bekunde hiermit meine Neugier (!) ... 8)


Viele Grüße

Oliver
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

O.Mertineit hat geschrieben:@Cay-Uwe: Ich unterstelle Dir keinesfalls, daß Du so etwas vorhast. Es ist aber oft auch die übliche industrielle Blickrichtung im Consumerbereich, ob eine Innovation auch ein "kleineres", "billigeres", "besch***eneres" Design ermöglicht ...

Wenn das System weiterhin mechanisch sinnvoll ausgelegt ist, dann ist hier sicher Interessantes zu erwarten, und ich bekunde hiermit meine Neugier (!) ... 8)
Oliver,

macht Dir da mal kein Kopf. Ich bin ein sehr pragmatischer Mensch, wenn ich etwas ausprobiere, dann übernehme ich es nur wenn auch die erwarteten Verbesserungen auftreten.

So z.B. fand ich die Ergebnisse, die ich mit den Doppelschwingspulen-Tieftöner erreicht habe doch recht beeindruckend, da sich diese sehr einfach realisieren ließen. Dem wurde zwar hier im Forum recht wenig Beachtung geschenkt (eine Aussage aus dem Bauch heraus), aber die durchgeführte Messungen sprechen für sich. Das funktioniert zwar nur wirklich gut im Bassbereich unterhalb von ca. 150Hz, aber dort treten, wie Deinen Messungen auch zeigen, die größten Probleme auf.

Auch ich bin sehr gespannt was ein geregelter BR macht und Du kannst sicher sein, dass meine Konstruktionen diesbezüglich ähnlich Deiner Ansätze sind. :wink:
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

freezebox hat geschrieben: Allerdings muss man auch etwas vorsichtig bei der Pauschalisierung der Ergebnisse sein und dabei berücksichtigen, dass Du Dich bei den Messungen wirklich am oberen Limit des linearen (wenn man hier überhaupt noch davon sprechen kann) Treiberhubs befindest. Da steigt der Klirr natürlich sehr schnell an, je weiter die Spule den Luftspalt verlässt. Dass dies bei einem CB Gehäuse schneller passiert liegt natürlich in der Natur der Sache, ...
Hallo Jörn,

ich kann Deinen Einwand intuitiv sehr gut nachvollziehen.

Hätte ich damals gleich noch "-9dB" und "-12dB" mitgemessen, dann wäre das Ergebnis für mittlere bis
kleinere Pegel gleich offensichtlicher.

Hinter Deinem Einwand steckt die Annahme, der Treiber sei im CB spätestens bei Messung "-3 dB" schon am Limit, und dann gallopiere der THD beim CB davon, während der THD beim BR noch moderat bleibe.

Es steckt die Annahme dahinter, daß die THD Differenzen für moderatere Pegel sehr schnell fallen würden.

Die Zahlen geben aber m.E. für diese Hoffnung keinen Anlass ...

Die THD Verhältnisse zwischen geschlossener Box (CB) und Bass-Reflex Box (BR) sehen in dB für die Messungen bei -0, -3 und -6 dB bei 30Hz hier jeweils so aus:

"CB/BR -0" +13.8 dB
"CB/BR -3" +13.3 dB
"CB/BR -6" +12.5 dB

Das Verhältnis wird zwar zum Grenzbereich hin größer, aber es ist eindeutig kein "gallopierender Anstieg".

Ich kann hier gerne auch noch ausführlichere Zahlen einstellen (da ich die Originalmessungen noch habe), aber es sieht so aus, als ob auch noch keine echte Dynamikkompression beim CB erreicht wurde, übrigens selbst bei Messung "0dB" noch nicht nennenswert.

Man muss zu den obigen THD Verhältnissen noch min. 3dB addieren, da die BR Variante bei gleicher Eingangsspannung einen um 3-5dB höheren Schalldruck erzeugt: Pegelt man auf gleichen Schalldruck ein, so sinkt der THD beim BR nochmals um mehr als 3dB.

Wenn das THD Verhältnis jetzt bei niedrigeren Pegeln anstatt 17dB irgendwann mal nur noch 14dB ausmachen sollte, dann ändert das nichts an der Tatsache, daß die THD Reduktion beim beobachteten System etwa in der Größenordnung der Hubreduktion liegt, welche das BR-System für einen gegebenen Schalldruck im Bereich seiner Abstimmfrequenz gegenüber CB bewirkt:
Das würde ich für dieses konkrete System und diese konkrete Motor-Topologie als "Faustregel" erstmal mitnehmen.

Es handelt sich beim verwendeten Treiber um ein Chassis mit (weiter) "overhung" Coil, also einer typischen Langhub Motor-Topologie, wie sie in Subwoofer-Chassis Verwendung findet. Da nimmt der Klirr relativ sanft mit dem Hub zu, bei einer (eher) "equal hung" Topologie, wäre Deine Erwartung sicher eher erfüllt: Es gäbe dann einen stärkeren Anstieg der Verzerrungen oberhalb einer zuträglichen Grenze.

Gehörmäßig produzierte der Treiber erst beim "0dB" Setting hörbar "harte Verzerrungen" (aber noch kein "schlagendes" Geräusch) bei tiefen Frequenzen:
Ich habe ihn "gerade so, aber deutlich" da hineingesteuert, daß diese subjektiv "harten" Verzerrungen hörbar werden. Das liegt sicher deutlich in dem Bereich, den ein Chassis-Hersteller zwischen "max. linearer Auslenkung" und "Xmax" (oft als Zerstörungsgrenze angegeben) ansetzt.

Ich vermute, daß u.a. die Sicke hier in die Begrenzung geht, kann es aber nicht sicher sagen. Für die "-6dB" Messung kann man selbst für das CB um 30Hz m.E. mit Sicherheit sagen, daß die Schwingspule noch mit allen Wicklungen im Luftspalt ist, es dürfte mit hoher Wahrscheinlchkeit auch noch für die "-3 dB" gelten. Bei der "-0dB" Messung würde ich meinen Kopf nicht mehr dafür hinhalten, was genau passiert ... :wink:

Es bleibt aber dabei: Um diesen kleinen Subwoofer "unauffällig" durch seinen "Bruder mit zugestopftem Port" zu ersetzen - ohne daß der THD ansteigen soll - bräuchte ich ca. 6 Stück von den "Brüdern": Bei moderateren Pegeln täten es vielleicht auch 5, wenn es wirklich an die Grenzen gehen soll schaden aber auch 7-8 nicht.

Das ist m.E. ein sehr herbes Ergebnis für geschlossene Gehäuse und wird in dieser Ausprägung sicher nur bei recht weitgehend optimierten BR-Systemen erreicht (Qb, Abstimmverhältnisse, el. Treibergüte etc. ).


Viele Grüße

Oliver
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freezebox
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Beitrag von freezebox »

Hallo Oliver,

In der Tat war meine erste Reaktion auf Deine Messungen recht intuitiv. Ich fragte mich schon, woher diese extrem hohen Verzerrungswerte beim CB im Vergleich zum BR kommen. Ich ging davon aus, dass die Luftsäule im BR- Kanal im Resonanzfall wie eine zweite Membran wirkt, und sich Membran und Luftsäule die Arbeit 50:50 teilen. Dem ist jedoch offensichtlich nicht so. Eine Simulation der Membranauslenkung zweier Systeme CB und BR im gleichen Gehäuse ergab eine 6-fach geringere Membranauslenkung bei der BR-Abstimmfrequenz bei etwa 5 dB höherem Gesamtpegel im BR Fall.

Dass damit auch der Klirr beim CB extrem viel höher ist ist damit leicht nachvollziehbar, vor allem wenn man den Treiber an seine Grenzen bewegt - zu denen zählen im Übrigen nicht nur die reduzierte Zahl an Spulen-Windungen im Magnetspalt, sondern auch und vor allem die zu den Extremlagen hin stärker progressiv ausgelegte Zentrierspinne.

Was die Simulation auch zeigte waren die höheren Nachschwingzeiten beim BR-System, vor allem im Bereich der Abstimmfrequenz. Inwieweit diese in einer realen Hörumgebung wahrnehmbar sind, ist sicher auch von der Dämpfung des Hörraums abhängig, aber nicht zuletzt ist das ein häufig angeführter Grund für die etwas in Verruf geratenen BR-Konzepte.

Grüße,
Jörn
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Fujak hat geschrieben:wie siehst Du die Auswirkungen auf den von Dir erwähnten oberen FG-Bereich des TT/TMT, wenn man bei einem BR-2-Wege-LS die Bassreflexöffnungen einfach verschließt? Denn das wäre mein Vorgehen in einem 2.1 System, bei dem man auf die "paar Hertz" im unteren Grenzbereich verzichten kann, weil ab 70...90 Hz ohnehin der Subwoofer die Arbeit übernimmt.
Hallo Fujak

Die Stimmwiedergabe z.B. profitiert von der Dämpfung durch Schaumstoff im Rohr, dessen Wirkung auf höhere Frequenzen stärker ist als auf niedrige. Die BR-Frequenz wird vermutlich wenig beeinflusst, prinzipiell wird durch Dämpfung die Kurve etwas flacher und breiter, das ist aber mMn weniger negativ hörbar als der Zugewinn im Mitteltonbereich überzeugt.

BR bringt idR nur einen Ton tiefer Erweiterung, mehr nicht. Aber die anderen hier messtechnisch aufgezeigten Eigenschaften haben auch etwas Überzeugendes. Selbst gemessen habe ich das nicht, das Bild ist von Stereophile.com, in ähnlicher Form häufig bei vielen LS gesehen.

Grüße Hans-Martin
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O.Mertineit
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Allgemeine Anmerkungen zu BR-Systemen

Beitrag von O.Mertineit »

OCR-Text aus:
"Vented Box Loudspeaker Systems Part II: Large Signal Analysis",
Richard H. Small, J Audio Eng Soc, Vol 21 No 6, 1973 July/August


Auszug:

"10. DISCUSSION
Features of Vented-Box Loudspeaker Systems

The vented-box loudspeaker system acts as a fourth-order high-pass filter. This basic fact determines the available range of amplitude, phase, and transient response characteristics. By suitable choice of parameters, the response may be varied from that of an extreme C4 alignment with passband ripple and very abrupt cutoff to that of an extreme QB3 alignment for which the response is effectively third order. The cost of the gentler cutoff slope and improved transient response of the QB3 alignment is a reduced value of the system efficiency factor kn,G), although this reduction is relatively small for real systems with typical enclosure losses. A further sacrifice in the value of this efficiency factor permits the use of SC4 alignments for which the transient response may approach that of a second-order system. Perhaps the most important feature of the vented-box loudspeaker system is the very modest diaphragm excursion required at frequencies near the enclosure resonance frequency fB. This feature is responsible for the relatively high displacement-limited power capacity of the system; it also helps to maintain low values of non-linear distortion and modulation distortion [21].
...
"

PDF: http://diyaudioprojects.com/Technical/P ... art-II.pdf

Dieser Abschnitt beschreibt m.E. - auch nach 40 Jahren noch - recht gut, was ein BR-System ist und welche grundlegenden Eigenschaften es hat.

Ich halte es begrifflich für falsch, einen BR-Lautsprecher - auch als Gesamtsystem - z.B. mit einem "Helmholtz-Resonator" zu identifizieren, obwohl es gemeinsame Komponenten gibt.

Ein BR-System ist ein Hochpass 4. Ordnung, mit sehr weiten Auslegungsmöglichkeiten bezüglich Parametern und resultierenden Eigenschaften.


Grüße Oliver
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freezebox
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Beitrag von freezebox »

Hallo Hans-Martin,
Hallo Fujak,
Hallo Forenten,

Die Darstellung in Hans-Martins Beitrag
Hans-Martin hat geschrieben:Zu den Negativ-Erscheinungen von Bassreflexöffnungen gehört der spektrale Anteil im oberen Übertragungsbereich des Tieftöners, besonders bei 2- und 2 1/1-Wege LS.



Nahfeldmessung oberes hinteres BR-Rohr (magenta), unteres vorderes BR-Rohr (grün), MIttelton (blau), TT(rot). Die hohen Pegel im Bereich 300-700Hz überraschen.
deckt sich meines Erachtens gut mit dem Artikel in Hifi-Selbstbau zur MarkO. Darin wird auf die Resonanz und deren Beseitigung im BR-Kanal eingegangen, die sich als stehende Welle darin ausbilden kann. Die Stör-Frequenz ist dann von der Kanallänge abhängig und kann nicht durch Dämmaßnahmen im Gehäuse beseitigt werden:

https://www.hifi-selbstbau.de/bauvorsch ... /331-marko

Der vorgestellte Lösungsansatz ist ziemlich tricky wie ich finde...

Grüße,
Jörn
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Jörn
Da fiel mir doch gleich ein, dass zur Bedämpfung der BR-Resonanz Perforation im Druckbauchbereich helfen kann. 1984 hatte ich eine "ViFa Korrekt" mit diesem Trick, aber die "Vivace" mit dem TL-Resonator gefiel mir doch besser. Ich erinnere mich allerdings nicht an Löcher in dem jeweiligen Brett zur Dämpfung der Resonanz, bin mir sogar sicher, dass sie nicht vorgeschlagen wurden (bei Vivace).
Der rechteckige Kanal mit 1cm Brettabstand hat soviel Strömungs-/Reibungswiderstand, ich dachte, das reicht, und die Perforation kenne ich nur bei dem langen Rohr der Korrekt.
Die Idee von Heinz Schmitt fand ich allein schon deshalb besonders gut, weil ein zusätzliches Brett reicht, kein Bedarf für einen sorgfältigen Kreisausschnitt, wo man sich über das Auswandern des Stichsägeblatts ärgert, wenn man keine Oberfräse mit Schablone benutzt. Sehr Bastler-freundlich...
Danke für den Link und diese Heinz-Schmitt- Reminiszenz.
Grüße Hans-Martin
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Ein paar Jahre später wurde der Trick mit den Löchern in einer der beiden LS Selbstbauzeitschriften wieder als untauglich verworfen.
Man kann viel machen mit einer geschickten Platzierung des Kanals und einer leichten (!) Bedämpfung des Innenraums.

Gruss

Charles
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O.Mertineit
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Reflexrohre: Resonanzen und Strömungsgeräusche vermeiden

Beitrag von O.Mertineit »

(Eine Anmerkung vorab:
Eigentlich ist diese Thematik "unerwünschter Mitteltonanteil wird aus Reflexrohr abgestrahlt" für reine Subwoofer kaum relevant ... und dies ist hier - wenn ich es richtig verstanden habe - eigentlich ein "Subwoofer Thread". Ich gehe trotzdem nochmal darauf ein, weil es von Interesse scheint.)
freeezebox hat geschrieben: Passivmembranen verhindern ebenfalls den Austritt von Mitteltonanteilen, und die Positionierung der BR-Öffnungen auf der Rück- oder Unterseite dienen u.a. auch diesem Zweck.
Hallo Jörn,
Hallo Forenten,

da stimme ich Dir zu. In einem 2-Wege (oder auch 3-Wege) System, in dem der Tieftöner bis weit in den Mittelton betrieben wird, kann die aus mech. Nachgiebigkeit des Gehäusevolumens und Massereaktanz des Ports gebildete Tiefpass-Charakteristik der Port Abstrahlung zu höheren Frequenzen hin nicht aufrecht erhalten werden, weil der "Luftkörper" im Port zu höheren Frequenzen beginnt, in sich zu schwingen und damit "schallleitend" wird, meist irgendwo im Mittelton.

Relevanz für Subwoofer:
Für reine Subwoofer und "Tieftonabteile" von Mehrwegeboxen mit niedrigen Trennfrequenzen spielt dieser potentielle Nachteil von "ported" Designs m.E. jedoch keine Rolle, weil hier für tiefe Frequenzen bei richtiger Auslegung zuverlässig vermieden werden kann, daß der Port schallleitend wird. Lediglich eine unpraktikable Länge des BR-Rohrs ("Port") kann - bei gewähltem Rohr-Querschnitt - einen Passivschwinger auch hier wünschenswert machen.

Bei dem von mir konstruierten und gemessenen Subwoofer oben
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... =30#p91091
erkennt man u.a. in diesem Diagramm
http://abload.de/image.php?img=10_brvsc ... dd7uv1.png
eine kleine Abweichung bei ca. 430Hz zwischen dem BR-Gehäuse und der geschlossenen Version:

Diese kleine Anhebung ist auf eine Portresonanz geringer Ausprägung zurückzuführen, welche weit mehr als 2 Oktaven oberhalb der geplanten Übernahmefrequenz (80Hz ...100Hz) des Subwoofers liegt: Obwohl dieser Subwoofer einen recht langen Reflexkanal hat (mehr als 30cm), ist unerwünschte Schallleitung durch den Port im gesamten Übertragungsbereich und bis weit darüber hinaus dort also kein Problem.



Relevanz für Bassreflex-Systeme mit Tief-Mitteltönern (meist 2-Wege Systeme):
Ich hatte in meinen vorigen Posts - mein obiger Post mit Messungen zu BR-Systemen ist ja aus einem anderen Thread hierher "transplantiert" worden - bereits darauf hingewiesen, daß bei 2-Wege Systemen das BR Prinzip u.U. besser mit einem Passivschwinger realisiert werden sollte, wenn hohe Ansprüche an die Schalldämmung des Gehäuses im Mittelton bestehen.

Allerdings sollte der verwendete Passivschwinger dann seinerseits eine hinreichend stabile Membran aufweisen, damit diese ihrem mechanischen Ersatzschaltbild als "Masseklotz" auch wirklich nahekommt und nicht doch wieder ein "akustisches Leck" im Mittelton darstellt.

Für solche Reflexkanäle, die dann doch etwas Mitteltonanteil abstrahlen können, ist es sicher gute Praxis, sie wenigstens nicht auf den Hörer zu richten, sondern die Bündelung der Gehäuseabmessungen zu nutzen, um diese Anteile tendenziell z.B. zur Seite (nach außen), nach unten oder nach hinten zu richten, auch wenn man davon keine Wunder erwarten sollte.

Auch ein "Nest" aus Dämpfungsmaterial hinter dem Chassis, sowie eine insgesamt hinreichende Bedämpfung im Gehäuse (hier wurden von Jörn "Filzlabyrinthe" erwähnt) tragen dazu bei, das Problem zu minimieren. BR-Gehäuse können durchaus recht ordentlich mit Dämpfungsmaterial gefüllt werden: Solange die relevante Umgebung des Ports und der Port selbst frei ist und hohe Strömungsgeschwindigkeiten zulässt, lassen sich immer noch sehr brauchbare Gehäusegüten Qb erreichen. Das von mir oben konstruierte und vermessene Subwoofer-Gehäuse ist z.B. recht "proper" gefüllt ... dort, wo es die Funktion nicht stört.

Allerdings sollten dann m.E. in BR-Gehäusen räumliche Lage und Art der Dämpfungsmaterialien gut gewählt und kontrolliert sein. Dazu können z.B. Gitter, Netze oder auch Haken und eine Verspannung aus flexiblen Bändern verwendet werden.


Zu den Ventilierungsgeräuschen am Port:
Sie treten auf, wenn eine im wesentlichen laminare Strömung im Port in eine turbulente übergeht. Das passiert bei Überschreiten einer gewissen Strömumgsgeschwindigkeit recht "plötzlich" und kann durch Formgebung und Dimensonierung (hinreichender Querschnitt) des Reflexkanals zuverlässig vermieden werden, wie Charles bereits schrieb.

(@ Charles: Deine Anmerkung war diesem Punkt zwar korrekt, jedoch ist wird unter (eng.) "Leakage" im Zusammenhang mit BR-Gehäusen etwas anderes verstanden. In den Aufsätzen u.a. von Richard Small wird u.a. eine pauschale "Leckage" im Ersatzschaltbild angesetzt. Dies ist eine Widerstandskomponente, welche für die endliche Güte Qb des BR-Gehäuses verantwortlich ist. Dies kann u.a. eine echte Leckage z.B. durch undichte Staubschutzkalotten von Chassis sein, aber auch Reibungskomponenten im Port u.dergl. . Der Sinn dieser Leckage-Komponente ist, daß man sie über eine Messung von Qb am realen Objekt im Ersatzschaltbild festlegen oder auch vorab im Design durch Erfahrungswerte abschätzen kann, um zu sehr realitätsnahen Simulationen zu kommen. Dazu muss man jedoch nicht unbedingt wissen, wo die "Leckage" genau herkommt, um damit weiterarbeiten zu können.)

Hans-Martin hat geschrieben: Hallo Fujak

Die Stimmwiedergabe z.B. profitiert von der Dämpfung durch Schaumstoff im Rohr, dessen Wirkung auf höhere Frequenzen stärker ist als auf niedrige. Die BR-Frequenz wird vermutlich wenig beeinflusst, prinzipiell wird durch Dämpfung die Kurve etwas flacher und breiter, das ist aber mMn weniger negativ hörbar als der Zugewinn im Mitteltonbereich überzeugt.
...
Hallo Hans-Martin,

wenn ein BR-System, welches bis in den Mittelton betrieben wird, Probleme mit einem im Mittelton schalleitenden bzw. resonierenden Reflexkanal hat, dann kann Verschließen des Kanals ganz klar eine verbesserte Mitteltonübertragung bewirken, volle Zustimmung dazu.

Deshalb ist das Veschließen des Kanals - wenn z.B. vormals eine basstaugliche BR-Kleinbox nur noch als Satellit oberhalb z.B. 80Hz mit einem Filter >=12dB/Oktave betrieben werden soll - durchaus eine Option.
Hans-Martin hat geschrieben: Die BR-Frequenz wird vermutlich wenig beeinflusst,
Mir dieser Teilaussage liegst Du jedoch leider gänzlich falsch:

Die mechanische Belastarkeit des Treibers im Bereich der ursprünglichen BR Abstimmfrequenz wird bereits dann erheblich(!) verringert, wenn der Querschnitt des Kanals durch Schaumstoffe oder faseriges Material auch nur nennenswert verengt wird: Die Güte Qb sinkt dadurch ab und die Abstimmfrequenz ebenfalls, dadurch steigt der Membranhub an der vormaligen Abstimmfrequenz erheblich an: Eine Verdopplung des Hubs ergibt sich z.B. bei gleicher Eingangsspannung gegenüber dem unveränderten BR sehr schnell und es kann auch viel mehr werden ...

Will man damit Pegel hören wie zuvor - ohne daß der Satellit entsprechend hochpassgefiltert wird - bringt man den LS nun sehr schnell an seine Auslenkungsgrenzen und darüber hinaus: Absolute Vorsicht also bitte, besonders wenn jemand hier ohne Messgeräte und "intuitiv" vorgehen sollte ...

In vielen Fällen ist vollständiges Verschließen des Kanals - wie oben von Fujak vorgeschlagen - eine echte Option, wenn dadurch eine geschlossene Box mit einer Gesamtgüte Qt wenigstens deutlich unter 1 ensteht. Dies sollte bei vormals vernünftigen BR-Abstimmmungen mit elektrisch hinreichend bedämpften Treibern eigentlich fast immer der Fall sein.

Man kann dann den Kanal dicht zum äußeren Ende hin verschließen, zusätzliche Füllung mit dämpfenden Materialien evt. "für's gute Gewissen". Nur wenn dadurch eine unterbedämpfte geschlossene Box entstünde, kann man gezielt mit einem "verlustbehafteten Port" arbeiten, der nicht dicht verschlossen wird. Dieser würde dann mit Wollfasern o. dergl. gefüllt und so die Rolle eines "Fließwiderstandes" übernehmen:
Die Funktion des Ports als "Massereaktanz" ist dann aber weitgehend dahin und man muss mit der mech. Belastbarkeit s.o. vorsichtig sein.

Das Ganze geht dann eher in Richtung "Variovent" ... es gibt bei Gehäusen 4ter Ordnung einen stufenlosen Übergang von "BR" hin zu einer "geschlossenen Box mit Leckage", welche sogar noch stärkere Dämpfung haben kann, als eine übliche geschlossene (sealed) Box ...


Viele Grüße

Oliver
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Beitrag von O.Mertineit »

Zur Technik mit den "Löchern" im Reflexkanal:

https://www.hifi-selbstbau.de/bauvorsch ... /331-marko

... im Grunde wird ja bereits im Artikel zugegeben, daß es nicht funktioniert:

"Das(s) man im Leben kaum etwas geschenkt bekommt wird auch hier wieder klar. Auch die Resonanzfrequenz der Konstruktion steigt an und zwar um den Faktor Wurzel 2. Wenn man also die alte Resonanzfrequenz wieder herstellen möchte, muss man diesen Faktor in die Berechnungen mit einbeziehen. Das erreichen wir, indem wir die Abstimmfrequenz mit 1/Wurzel 2, also mit 0,707 multiplizieren. Wer also eine BR auf 40 Hz abstimmen möchte und dabei einen aufgeschnittenen Resonator verwenden will, muss die Box zunächst auf ca. 28 Hz abstimmen."

Ich mache also eine Perforation in den Kanal (etwa mittig) und stelle dann fest, daß Massereaktanz und Gehäusegüte abgenommen haben: Damit habe ich die ursprüngliche Funktion des BR-Kanals geopfert.

Will ich sie wieder herstellen, so muss ich den Kanal wieder verlängern und verbliebene Eigenfrequenzen des Kanals wandern nun zu tieferen Frequenzen und werden potentiell wieder relevant.

Die ursprüngliche Gehäusegüte bekomme ich nicht mehr hin, denn der Kanal wird verlustbehaftet bleiben: Das Ersatzschaltbild wäre im Wesentlichen ähnlich, wenn man einen längeren Kanal mit einer Leckage im Gehäuse nach außen (Löcher im Gehäuse) kombinieren würde.

Ein "Nutzen" ist zwar da (Dämpfung der lambda/2 Eigenresonanz des Reflexkanals mit Druckmaximum auf halber Länge des Kanals) aber als Nebenwirkung wird die Hauptfunktion beeinträchtigt: Qb sinkt auf Werte, welche relativ uninteressant werden, Hubreduktion für den Treiber und Minderung von Verzerrungen im Tefton können so nicht mehr im vollen Umfang realisiert werden.

Ich habe bei langen Ports früher schon mal mit Einzel-Segmenten gearbeitet, welche durch strömumgsgünstig geformte Kammervolumen untereinander entkoppelt waren. Beim "Perforationstrick" wäre evt. ein "doppelwandiger" Port eine Option, bei der die mittige Perforation des inneren Rohrs auf ein in sich geschlossenes Kammervolumen (in der Doppelhülle) arbeitet, welches weder mit dem Gehäusevolumen noch mit der "Außenwelt" in Verbindung steht. Man kennt vergleichbare Konstruktionen von Schalldämpfern bei Auspuffanlagen, die im Wesentlichen auch ein Tiefpassfilter für den Schall in der Rohrleitung darstellen sollen. Das bedeutet zwar Aufwand, aber ich fürchte drunter geht's nicht, sonst wird das Ganze eine "Milchmädchenrechnung", welche die Grundfunktion des BR Systems in hohem Maß opfert: Sobald der Port aus Sicht des Gehäusevolumens eine "Leckage" als "Abkürzung nach draußen" beinhaltet, ist die Grundfunktion beeinträchtigt. Unerwünschte Schallausbreitung in durchströmten Rohren ist in der techn. Akustik ein übliches Problem: Ich bin immer wieder erstaunt, daß manche LS-Konstrukteure übliche Konfigurationen "nach Stand der Technik" noch nicht einmal in Erwägung ziehen und stattdessen lieber eine "selbstgestrickte" Idee mit absolut fragwürdiger Funktion umsetzen.

"Wissen" heißt in der Technik auch zu wissen, welche vergleichbaren Probleme wie und wo bereits zuvor gelöst wurden: Einen funktionierenden Schalldämpfer für "Rohrleitungen" braucht man nicht neu zu erfinden: Man muss dazu nur Vorhandenes verstehen und evt. mit leichten Anpassungen auf des eigene Problem anwenden. Es genügt dafür oft, z.B. mal unter ein Auto zu schauen ...

Ein passender Passivschwinger wäre entgegen der "nur Perforation" evt. der einfachere und insgesamt wirksamere Weg gewesen.


Grüße Oliver
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Hallo Jörn,
freezebox hat geschrieben: Eine Simulation der Membranauslenkung zweier Systeme CB und BR im gleichen Gehäuse ergab eine 6-fach geringere Membranauslenkung bei der BR-Abstimmfrequenz bei etwa 5 dB höherem Gesamtpegel im BR Fall.
... ein 6-fach verringerter Hub bei gleichzeitig(!) 5dB höherem Gesamtpegel im Bereich der Abstimmfrequenz ist m.E. nur mit einer sehr hohen Gehäusegüte Qb möglich und man darf dafür das BR-System auch nicht allzu tief abstimmen. In der Praxis wird die Hubreduktion wohl moderater ausfallen. Das gilt besonders dann, wenn man das BR-System auf einen sanften Abfall des (Freifeld-)Frequenzgangs im Tiefton auslegt, der dann durch den Hörraum ("Roomgain") und/oder aktive Entzerrung zu einem flachen Frequenzgang im Raum führt. Diesen "Verzicht" - pegelmäßig nicht alles "herauszukratzen" was geht - wird bei einem tiefer als üblich abgestimmten BR-System m.E. reich belohnt:

- durch besseres Einschwingverhalten ähnlich einem geschlossenen Gehäuse

- durch einen für die Integration in einen Hörraum besser passenden Amplitudenfrequenzgang, der bei Bedarf auch durch moderate aktive Kompensation besser auf den Raum angepasst werden kann.

freezebox hat geschrieben: Was die Simulation auch zeigte waren die höheren Nachschwingzeiten beim BR-System, vor allem im Bereich der Abstimmfrequenz. Inwieweit diese in einer realen Hörumgebung wahrnehmbar sind, ist sicher auch von der Dämpfung des Hörraums abhängig, aber nicht zuletzt ist das ein häufig angeführter Grund für die etwas in Verruf geratenen BR-Konzepte.
M.E. ist das einzige, was BR-Systeme - speziell als Subwoofer - wirklich "in Verruf" bringen kann, ein schlecht ausgelegtes System, welches auf dem Markt wahrgenommen wird und den Ruf eines Konstruktionsprinzips dadurch diskreditiert.

Wenn Impulsverhalten und Raumeinflüsse auf den Frequenzgang in der Entwicklung nicht hinreichend gewichtet werden, oder Entwickler von BR-Systemen im Einzelfall nicht über geeignete - auch musikalisch/raumakustisch motivierte - Konstruktionskriterien verfügen (oder die diese aus Marketing-Gründen nicht anwenden dürfen ...), dann kommen musikalisch unbefriedigende Systeme dabei heraus.

Der Begriff "Boombox" ist viele Jahrzennte alt und u.a. Richard Small musste sich in seinen Grundlagenartikeln mit derartigen Diskreditierungen eines Prinzips ebenfalls befassen. Die über Jahrzehnte andauernde Forschungsarbeit an diesem Gehäuseprinzip, welche zu immer besserem Verständnis, neuen Auslegungen und verbesserten Rechenmodellen (Simulationen) sowie verbessertem Material (insbesondere Treibern) führte, ist von den Beteiligten jedoch sicher nicht aus Naivität geleistet worden, sondern aufgrund der handfesten Vorteile dieses Gehäusetyps, die jedoch nur bei sachgerechter Umsetzung voll zum Tragen kommen.

BR-Systeme sind komplexer im Aufbau und erfordern in der Auslegung höheren Aufwand und Sachkenntnis als geschlossene Systeme. Gleichzeitig sind die Folgen bei Parametern, welche "daneben" liegen, aufgrund der höheren Filterordnung potentiell größer, das liegt in der Natur der Sache.

Suboptimale Ergebnisse sind auch im Selbstbaubereich häufig, wenn Standardauslegungen - wie etwa "Default-Vorschläge" von einschlägiger Simulationssoftware - einfach ungeprüft und ohne tiefere Kenntnis der Raumakustik einerseits sowie der Physik von BR-Systemen andererseits übernommen werden.

Auslegungen, welche auf ein sanftes Rolloff-Verhalten bei tiefen Frequenzen ausgelegt sind, lassen sich hinsichtlich Frequenzgang und Einschwingverhalten kaum von CB Varianten unterscheiden, wie ich in meinen Messungen oben m.E. sehr deutlich nachgewiesen habe. BR-Systeme, welche so ausgelegt sind

- sind hinsichtlich Frequenzgang und Einschwingverhalten ähnlich wie Systeme 3ter oder sogar 2ter Ordnung, haben hier also insbesondere gegenüber geschlossenen Systemen vom Einschwingverhalten keine relevanten Nachteile.

- dazu ist es notwendig, ein wenig vom potentiellen Zuwachs an Spannnungsempfindlichkeit und der Grenzdynamik zu "opfern", der mit Bass-Reflex Systemen sonst theoretisch möglich wäre

- wie u.a. meine Messungen zeigen, ist der Zuwachs an Klirrdämpfung und Grenzdynamik selbst bei einem eher auf Impulswiedergabe und "raumverträglichen" Frequenzgang optimierten Bass-Reflex System trotzdem - natürlich nur bei sehr gut ausgewählten Komponenten und geeigneter Dimensionierung - noch so hoch, daß derselbe Treiber im BR Gehäuse etwa 6 gleiche Treiber in einem (dann entsprechend vergrößerten) geschlossenen Gehäuse ersetzen kann.

Spricht man von solchen "raumangepassten" und auf "gute Impulswiedergabe" sowie geringe Gruppenlaufzeit optimierten BR-Auslegungen, dann sind die theoretischen Nachteile gegenüber CB nicht mehr relevant. Das gilt insbesondere in akustisch kleinen Räumen: Hier ist eine Verbesserung der Impulswiedergabe - welche merklich wäre - nur durch eine verminderte Modenanregung des Raums zu erreichen.

Hier kommt man dann auf Themen wie DBAs, geeignet aufgestellte Dipole usw. ...

Die Unterschiede zwischen unterschiedlichen "Subwoofer Formaten" (wie einzelner Monopol, DBA, Dipole, usw.) sind bezüglich des erreichbaren Impulsverhaltens durch LS-Raum Interaktion im Tiefton so groß, daß der Vergleich des Einschwingverhaltens "Bass-Reflex" vs. "Geschlossene Box" bei meinen oben gemessenen Subwoofern einem Vergleich des Salzgehalts im Mittelmeer gleichkommt, bevor und nachdem man eine (zusätzliche) Prise Salz hineingeschüttet und ein paar Jahre lang gut durchgerührt hat: Die Unterschiede sind bei in dieser Hinsicht so vergleichbaren Systemen vollig irrelevant, das gilt insbesondere mit Bezug auf die raumakustische Anwendung.


Hier nochmal meine Messungen:
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... =30#p91091


Viele Grüße

Oliver
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O.Mertineit
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Indiskutabler "Elektor" Artikel

Beitrag von O.Mertineit »

musikgenießer hat geschrieben: Noch ohne Regelung: geschlossen oder Bassreflex?
Das Bassreflex-Prinzip hat einen höheren Wirkungsgrad als das geschlossene, da es die rückwärtig abgestrahle Energie nicht ungenutzt verpuffen lässt, sondern durch geeignete Löcher oder Röhren hörbar macht. Das geht nur notwendigerweise auf Kosten der Präzision, denn dieser rückwärtige Schall hat einen Nachteil, der vor allem diejenigen interessieren dürfte, die einen exakten Phasengang für wichtig halten: er ist nämlich zunächst einmal um 180° gedreht. Das muss so sein, da es ja der Schall ist, den die Rückseite der Membran abgibt. Theoretisch ergibt sich also in Abhängigkeit von der Frequenz -- sie beeinflusst die Wellenlänge -- und der Boxenbeschaffenheit -- sie legt die Wegstreckendifferenz zwischen dem rückwärtigem und dem frontseitigem Schall (und dies für alle abgestrahlten Frequenzen gleichermaßen) fest -- völlig unterschiedliche Phasenadditionen. Dies gilt übrigens für alle ventilierten Systeme gleichermaßen, also Transmission-Line, Rear-Loaded Horn und Bassreflex und Bandpass. Beim Bandpass ist es allerdings kein Problem, weil dort ja der frontseitige Schall in Wärme umgewandelt wird. Doch zurück zum Bassreflex-System. Der theoretische Frequenzgang eines solchen Systems -- bei einem sauberen Sinus -- sieht also so aus:

[Bild aus Elektor Artikel]

...
Hallo Peter,

ich betreibe hier mal ein wenig Vergangenheitsbewältigung, denn die allgemeine Diskreditierung und technisch unzutreffende Darstellung des BR-Prinzips hat natürlich Ursachen. Der "Fachartikel" von Herrn Wasser ist ganz offensichtlich eine davon.

Nur ganz kurz dazu: Die pauschalen Kernaussagen über BR-Systeme

- 180 Grad Phasendrehung

- auftretende Kammfiltereffekte

- Schalldruckverdopplung


sind allesamt widerlegbare, haltlose und vollkommen willkürliche Eigenbehauptungen von Herrn Wasser, die weder in der seriösen Literatur noch in der Messpraxis dieser Systeme irgendeine Entsprechung finden. Unglücklicherweise hast Du diese Behauptungen hier zu Beginn des Threads mehr oder weniger ungefiltert wiedergegeben.

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 011#p48055

Herr Wasser hatte zum Zeitpunkt der Niederschrift des Elektor Artikels von den Grundprinzipien der Gehäuse 4ter Ordnung ganz offensichtlich keinerlei Fachkenntnisse und kannte auch nicht die elementaren technischen Grundlagen, die selbst für eine akzeptable Erläuterung auf "korrektem Grundschul-Niveau" unabdingbar gewesen wären. Dies laste ich Dir natürlich nicht an.

Für einen technischen Autor wie Herrn Wasser jedoch ist dieser Artikel

- offenbar aus Ende der 80er Jahre, das war knapp 20 Jahre nach den Veröffentlichungen von Richard Small, aber auch seit den 50ern war über das BR-Prinzip schon sehr Qualifiziertes geschrieben worden -

einfach nur eine Peinlichkeit und zeigt, daß die Zeitschrift "Elektor" zum damaligen Zeitpunkt auf diesem Gebiet weder über Fachkompetenz noch über eine funktionierende redaktionelle Kontrolle von Artikeln verfügte.

Das, was hier verbreitet wurde, kann in dieser Form nicht stehenbleiben und müsste eigentlich einfach ersatzlos "raus", denn selbst eine Diskussion dieser Fehlinformationen ist völlig unangebracht und würde nur weitere Missverständnisse auslösen.

Mir bleibt daher nach gut 2 Jahren nur noch übrig, in einem der nächsten Posts wenigstens eine minimale Liste von Grundlagenartikeln hier - möglichst mit Links - einzustellen, die in der Lage sind, Gehäuse 4ter Ordnung (Bassreflex-Gehäuse), ihre Eigenschaften und z.B. ihre Ersatzschaltbilder in seriöser und fachlich korrekter Weise darzustellen ( ... natürlich nur, falls dies von den Teilnehmern im Thread gewünscht wird, sonst kann ich mir die Mühe auch sparen).

Alternativ kann man sich grundlegendes Systemverhalten - auch BR (Bassreflex Box) und CB (Geschlossene Box) im Vergleich - mittels eines Freeware-Simulationprogrammes (wie "Win-ISD" oder "Boxsim") veranschaulichen, welches die Haltlosigkeit der Behauptungen aus dem "Elektor" Artikel sofort demonstriert, auch wenn die realen physikalischen Zusammenhänge dadurch noch nicht erklärt werden.



Viele Grüße

Oliver
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