Kantenreflektionen messen und dämpfen

wgh52
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Kantenreflektionen messen und dämpfen

Beitrag von wgh52 »

Auf diesem Beitrag basierend möchte ich (und vielleicht andere) besser verstehen wie man Brechungen und Reflektionen an Lautsprecherkanten messen und dämpfen kann.
Oliver-Joachim hat geschrieben:... Reflexionen lassen sich messen, wenn man Impulsantworten interpretiert.

Kurzfassung: Man nehme die Impulsantwort und schaue um wie viel später die Reflexionen zum ersten Impulse zu sehen sind. Diese zeitliche Differenz entspricht einer Strecke. Entspricht diese ermittelte Distanz vom Chassis aus gesehen dem Abstand zu einer Lautsprecherkante, dann ist die Diffraktion an der Kante wahrscheinlich gefunden. Bewiesen wird das, wenn man nach irgendwelchen Maßnahmen an der vermeintlichen Kante eine neue Messung macht und mit der vorherigen vergleicht. So weit meine vereinfachte pragmatische Vorgehensweise.

{Sorry, weiss grad nicht wie ich Bilder hier rein bekomme, geschweige denn, sie irgendwo öffenlich ab zu legen.
Aber das hier wäre meine Beschreibung zu den Bildern.}

Im Bild mit der schwarzen Kurve (meine Box) sieht man bei Sekunde 0 einen positiven Ausschlag bis 100%. Theoretisch sollte nach diesem Impulse kein weiterer zu sehen sein. Es ist aber ein realer Lautsprecher. Die nachfolgenden Impulse sind Diffraktionen/Reflexionen und gehören nicht dazu. Da die Reflexionen aber da sind, gilt es, sie klein zu halten.

Bis mikrosekunden 108 sieht man das Ausschwingen, das ist Normal für einen realen Lautsprecher. Der Ausschwingvorgang ist keine Reflexionen.
Die erste Reflexion ist nach mikrosekunde 311 zu sehen und ist um ca. 16dB kleiner als der aller erste Impulse. Ab mikrosekunde 311 wiederholt sich der Ausschwingvorgang. 311 mikrosekunden entsprechen ca. 10cm. Da mein Breitbänder mittig auf einer quadratischen Platte sitzt (Kantenlänge >30cm) ist das möglicherweise im Breitbänder selbst verursacht. Bei mikrosekunde 476 beginnt eine Kantendiffraktion. Ohne meine Maßnahme wäre dieser Peak viel größer.

Im Bild mit blauer Kurve sieht man eine Impulsantwort eines Markenlautsprechers 2,5Wege passiv.
Zum Zeitpunkt Null sieht man Impulse der bis ca.50% hoch geht. Erst der sechste Impulse erreicht -100%. Viele Diffraktionen/Refelxionen folgen.
Das Klangbild würd ich als Hell und diffus bezeichnen. Lokalisationsschärfe ist meiner Meinung nach nicht vorhanden. Klingt Toll für Pop uns so, wird aber schnell anstrengend.
Vielen Dank an OJ (Oliver-Joachim) :cheers:

Meine weiteren Fragen folgen....

Gruß,
Winfried

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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

So OJ,

jetzt kann's weitergehen. Ich hab' mal die Messung aus einem früheren Projekt als Beispiel rausgekramt. Es handelt sich um einen 165 mm Mitteltöner.

Bild

Wenn Du diese Impulsantwort interpretierst, welche Kantenrefraktionen/-Reflektionen siehst Du?

Ich sag jetzt mal bewußt nichts weiter dazu um zu sehen wie die Diagnose mit den Maßen der Box zusammenpasst und da will ich Dich nicht beeinflussen, löse das dann aber auf, OK? Ich hoffe mein Beispiel ist nicht zu "tricky".

Gruß,
Winfried

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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Ulli,

Danke für den theoretischen Überbau! Auf Dich ist halt Verlaß! :D

Magst Du Dich auf dieser Basis an der Interpretation des gemessenen Impulses beteiligen?

Gruß,
Winfried

PS: Inzwischen bin ich etwas unsicher geworden ob mein Beispiel so gut als Anschauungsmaterial ist...
Darum hier nochmal etwas gestreckter wegen Ablesegenauigkeit.

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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Winfried,

ich finde das Thema sehr interessant und zugleich Deine Frage sehr provokativ :wink:

Warum ich das sage: Aus meiner Sicht ist es schwer etwas zu sagen, wenn man die Messbedingungen nicht kennt.

Ein Beispiel, so sehen Messungen in 1 Meter Entfernung einer meiner Boxen in Freifeld ( annähernd RAR ) und im Raum aus:

Bild

Aus der Impulsantwort der Messung im Raum würde ich mich nicht trauen irgendwelche Rückschlüsse zu ziehen ...
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Ich möchte noch eine Sache ergänzen:

Kantenreflexionen sind insbesondere im Hochton von Bedeutung und es ist einfach auszurechnen ab welcher Frequenz sie von Belangen sind, wenn der Hochtöner mittig auf der Front platziert ist:

fk = 1/b x c, wobei B die breite der Front ist und c die Schallgeschwindigkeit.

Bei einer Frontbreite von 22cm würde demnach ab ca. 1,5 kHz die erste Kantenreflexion auftreten, weitere bei ca. 3,0kHz, 6,0kHz, usw.

Das ist aber nicht alles, denn berücksichtigt werden muss auch, dass die Chassis zu höheren Frequenzen hin immer stärker bündeln und somit die Kantenreflexionen immer weniger angeregt werden, wie aus folgender Messung von einen Lautsprecher mit 22cm Breite zu sehen ist.

Bild

Gut zu erkennen ist die Kantenreflexion bei ca. 3 kHz, die sich durch einen Frequenzgangeinbruch bemerkbar macht.

Die untere Kurve zeigt den Frequenzgang nach einer "Behandlung" von mir, nämlich den HT ein Waveguide zu verpassen, denn eine Abrundung der Kanten war in diesen Fall nicht möglich, da die Box ein Gehäuse aus Schiefer besaß :wink:
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musikgeniesser
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Vervollständigt

Beitrag von musikgeniesser »

Moin Cay-Uwe,
moin Forenten,

ich finde, der Titel dieses Strangs ist in einem Punkt ganz unvollständig:
  • messen und
  • dämpfen
ist soweit ja schön und gut, aber ist es nicht eine Überlegung wert, sie von vorn herein zu
  • vermeiden?
Habt Ihr schon aufgegeben oder findet Ihr den Gehäusebau nicht so interessant? Ich habe von Elektronik wenig Ahnung und das mag der Grund sein, warum ich dem Gehäuse eine gewisse Aufmerksamkeit schenke. Auch, weil in mir ein verhinderter Architekt steckt, finde ich Fragen der Gestaltung nicht uninteressant.

Lieber Cay-Uwe, Du hattest im Strang
  • --> Faszination "Aktives Hören"
  • ----> Aktivlautsprecher
  • ------> Aktives Lautsprecherdesign
http://aktives-hoeren.de/viewtopic.php? ... f7eebd855e

hier
cay-uwe hat geschrieben:Mit einen Beispiel anhand des Frequenzgangs einer unserer Lautsprecher, der Sonus Natura 131, möchte ich versuchen aufzuzeigen was bei der Entwicklung wichtig war.

Bild

Die Box hat auf den ersten Blick die Kastenform, aber wir haben versucht sie etwas ansprechender zu gestalten.

Gut zu erkennen sind die Fasen an den Seiten, die nicht von ungefähr her rühren. Sie sorgen unter anderen für einen sehr gleichmäßigen Frequenzgang, auch im Mittelton.

Das kann man anhand einer Simulation recht gut erkennen, zu der ich auch eine mit abgerundeten Kanten, mit eine Radius von 5cm, beigefügt habe.

Das Ergebnis sieht wie folgt aus.

Bild

Die gestrichelte Linie zeigt den Frequenzgang des Tief- Mitteltöners mit den gewählten Fasen, die durchgezogene Linie ist die mit den abgerundeten Seiten.

Deutlich zu erkennen ist, dass die durchgezogene Linie ( abgerundete Kanten ) im Präzensbereich unruhiger verläuft, was die Übernahme zum Hochton in diesen Fall ungünstiger ausfallen ließe. Immerhin ist der Peak bei ca. 2kHz ist immerhin 2dB.

Es handelt sich um ein Beispiel einer Simulation, die im übrigen recht genau ist, aber sie zeigt, dass es wie immer auf das Entwicklungsziel ankommt.
schon einmal sehr interessant berichtet. Also nun mal Butter bei die Fische.
  • Wie groß muss denn der Verrundungsradius in etwa sein, damit man das Problem los ist?
  • Oder, wenn ich das richtig lese, eine Fase, die viel erfolgversprechender zu sein verspricht?
  • Schön wäre eine dritte Kurve gewesen, die den Frequenzgang einer gänzlich glatten Schallwand gezeigt hätte.
5 cm scheinen ja nicht zu helfen, wie das Beispiel zeigt. Und wenn es 20 cm sind, dann wäre es schön, das einmal zu erfahren. Dann würde ich sofort verstehen, warum sich darum kaum einer kümmert. Aber so habe ich immer ein wenig den Eindruck, als sei die Box bei einer Box das Stiefkind der Entwicklung. Oder halt das andere Extrem, wie etwa bei B&W lange Zeit.

Oder gibt es noch andere Möglichkeiten, denn jede Abweichung von der Quaderform ist eine unendliche Verkomplizierung des Gehäuses, die ordentlich ins Kontor haut?
cay-uwe hat geschrieben:Und noch ein weiterer, eher pragmatischer Ansatz, sind die Herstellungskosten. Die gezeigte Lautsprecher besitzen ein Volumen von ca. 20 Liter.
Würden wir nur auf Kastenform bei der Gestaltung gehen, würden die Herstellungskosten für die Gehäuse ca. 1/3 von dem sein, was sie sind ...
Als erste Ideen seien
  • Schallführung/Wellenführung, also Wave Guides oder
  • Schallwandbeflockung oder Schaumstoffbeschichtungen oder derlei Zeugs
einmal genannt.

Wäre toll, wenn sich da mal ein Bild für mich ergeben würde.

Herzliche Grüße

Peter
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

cay-uwe hat geschrieben:Ein Beispiel, so sehen Messungen in 1 Meter Entfernung einer meiner Boxen in Freifeld ( annähernd RAR ) und im Raum aus:...
Hallo Cay-Uwe
Ich lese im Kaffeesatz (Vergleich FG Freifeld-Hörraum), dass der Hörraum 5,20m Länge, der gemessene Lautsprecher ca. 1,45m Rückwandabstand hatte, der Mittelhochtonbereich wohl gerichtet abgestrahlt wird, also eher kein Kalottenhochtöner, sondern ein MSW, wie der Peak bei 750Hz und der Dip bei 1500Hz unscharf schlussfolgern lassen.
Wenn es ein MSW ist, bleibt die Frage, wie ein Biegewellenwandler mit Kantenreflexen zusammenspielt. Die Geometrie des Schallzentrums ist bei einem Flächenstrahler ja nicht so eindeuting wie bei einem kleinen Kalottenhochtöner.
Aus der Impulsantwort der Messung im Raum würde ich mich nicht trauen irgendwelche Rückschlüsse zu ziehen ...
Ich wundere mich, dass du dich da nicht herantraust. Gewiss, ein Frequenzgang ist leichter zu interpretieren, gewohnte Darstellung, direkter und praktischer Zusammenhang zur Wahrnehmung, etc.
Aber die Impulsantwort zeigt die zeitliche Abfolge eines abgesandten Impulses und dessen Echos auf einer Zeitskala auf. Das ist theoretisch doch ganz easy auszuwerten, wenn auch nicht lesbar in Frequenzganzg zu verstehen (ohne Rechenoperationen einzusetzen).
Mit der unangemessenen Mess-Methode kann man eine Aussage ja auch verhindern.
Das bei dir sich aus mehr als Kaffesatzleserei in Form von hörbaren Endprodukten manifestiert, ist sicher die Folge vieler Messungen und nicht die Berufung auf einen einzelnen Messschrieb.
Grüße Hans-Martin
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Cay-Uwe,

vielen Dank für die interessanten und praktischen Ausführungen!

Ein paar Rückfragen habe ich:

- Wenn das LS Chassis nicht mittig sitzt müsste man ja zwei Kantenreflektionen, jede für sich wahrscheinlich schwächer, bekommen, ist das besser oder schlechter, Teufel mit Beelzebub ausgetrieben?
- Wenn die Box keine parallelen Kanten hat und die Chassis nicht mittig auf der Schallwand sitzen, müssten die Kantenreflektionen eigentlich zeitlich und F-Gangmäßig "verschmiert" werden. Ist das wirklich "besser"?
- Hülfe das Anbringen von Filz oder Akustikschaum (vielleicht 1 cm dick und einige/mehrere cm breit) um die Chassis herum gegen Kantenreflektionen (abgesehen vom Designeinfluß)?

Etwas verstehe ich nicht:
cay-uwe hat geschrieben:...Aus der Impulsantwort der Messung im Raum würde ich mich nicht trauen irgendwelche Rückschlüsse zu ziehen ...
Denn gerade die Impulsantwort lässt ja die Unterscheidung früher und später Reflektionen zu. Und eigentlich sind doch die Gehäusekanten näher an der Schallquelle als alle anderen möglichen Reflektionsmöglichkeiten...


Hallo Peter,

Dein Einwurf geht in eine interessante Richtung und auch ich mache mir über Vermeidung beim Gehäusebau Gedanken, aber wir haben nun mal fertige Lautsprecher und die wenigsten unter uns werden sich wegen Kantenreflektionen neue Gehäuse "leisten" (können/wollen)... :wink: Da muss es andere Wege auch geben, und das interessiert mich.

Gruß,
Winfried

PS: Mit der "Auflösung" warte ich noch ein bisschen um OJ die Chance zum Kommentar zu erhalten.

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cay-uwe
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Korrektur Kalottendurchmesser ;-)

Beitrag von cay-uwe »

Peter,

ich sehe vor Dir bin ich nicht sicher, was Du so alles von mir findest ist mir schon fast unheimlich :mrgreen:

Also Butter bei die Fische: Man muss etwas "probieren" und simulieren um das Optimum für das gewählte Ziel zu finden.

Das Beispiel von mir, das Du herangezogen hast, betrifft die gesamte Boxabstimmung und in diesen Fall spielt der Hochtöner signifikant bis ca. 1.5kHz mit.
Dazu kommt noch, das der Hochtöner eine 21mm Kalotte ist, die einen sehr breite Abstrahlcharakteristik besitzt.
In diesen Fall ergab sich, dass eine Fase von ca. 2,5cm das gesteckte Ziel am Besten erfüllt hat.
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musikgeniesser
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Beitrag von musikgeniesser »

Moin Cay-Uwe,

oh ja, das
cay-uwe hat geschrieben:Dazu kommt noch, das der Hochtöner eine 21m Kalotte ist, die einen sehr breite Abstrahlcharakteristik besitzt
ist wirklich breit...

Herzliche Grüße

Peter
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

musikgeniesser hat geschrieben:Moin Cay-Uwe,

oh ja, das
cay-uwe hat geschrieben:Dazu kommt noch, das der Hochtöner eine 21m Kalotte ist, die einen sehr breite Abstrahlcharakteristik besitzt
ist wirklich breit...

Herzliche Grüße

Peter
Wie ich sagte, vor Dir bin ich nicht sicher :mrgreen:

P.S. Ich werde gegen später versuchen auf die Fragen einzugehen :wink:
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musikgeniesser
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Vorentscheidung

Beitrag von musikgeniesser »

Moin Windfried,
moin Forenten,

gute Idee, lieber Winfried.
wgh52 hat geschrieben:(...) aber wir haben nun mal fertige Lautsprecher und die wenigsten unter uns werden sich wegen Kantenreflektionen neue Gehäuse "leisten" (können/wollen)... :wink: Da muss es andere Wege auch geben, und das interessiert mich.
Die Idee ist also, die Gedanken in zwei Gruppen ganz grundsätzlich zu scheiden.
  • Welche Möglichkeiten bieten sich an, bei einer bereits vorhandenen Box eventuell vorhandene (das muss zunächst ermittelt werden) gehäusebedingte Reflexionen zu dämpfen?
  • Für die Bastler unter uns: wie kriege ich den Tischler meiner Wahl am besten zur Weißglut, will sagen, welche Gehäusetricks gibt es?
Hier wäre es sehr wichtig, eine erste Orientierung zu bekommen, denn einige Grundfälle
  • Kalottenhochtöner bis 19/21 mm
  • Kalottenhochtöner ab 25/28 mm
  • Kalottenzeile
  • Bändchen klein
  • Bändchen groß
  • AMT klein
  • AMT groß
  • WaveGuide klein (nur Hochtöner)
-- jeweils mittig und außermittig --

sowie
  • WaveGuide groß (mit Mitteltöner)
  • Manger MSW ohne
  • Manger MSW mit Holoprofil
-- bei denen die Betrachtung auf mittig angeordnete Fälle beschränk bleiben kann --

könnte man doch schon mal vorgruppieren, denn derartige Boxen sind doch alle schon mal gebaut worden, oder etwa nicht? Da müsste es doch mit dem Teufel zugehen, wenn sich das nicht einigermaßen typisieren ließe.

Oder bereits typisiert worden ist. Gibt es Tests darüber? Ich erinnere mich an einen recht umfassenden Gehäusematerial-Vergleich für Bassgehäuse. Warum sollte es nicht einen ähnlich gearteten Schallwand-Vergleich für Hochtöner bereits geben?

Herzliche Grüße

Peter
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wgh52
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Threadsplit

Beitrag von wgh52 »

Hallo Peter,

danke für Dein Verständnis. Den von mir gestarteten Thread würde ich gerne auf bereits bestehende Lautsprecher fokussiert halten. Darum habe ich einen neuen Thread eingerichtet, der die konstruktiven Aspekte beim LS Neubau beleuchten soll.

Ich hoffe das ist OK.

Gruß,
Winfried

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KlausR.
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Beitrag von KlausR. »

Hallo Peter,
musikgeniesser hat geschrieben:... aber ist es nicht eine Überlegung wert, sie von vorn herein zu
  • vermeiden?

Die allererste Frage, die man sich stellen sollte ist, sind die Effekte von Kantenreflexionen überhaupt (störend) wahrnehmbar? Mir sind keine veröffentlichten Untersuchungen bekannt, die sich mit diesem Thema beschäftigen.

Klaus
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KlausR.
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Beitrag von KlausR. »

Hallo Ulli,
modmix hat geschrieben:aber natürlich wirken Kantenreflexionen sich auf den Klang aus.

Wenn dem so wäre, d.h. immer und überall, vor allem in dem Maße, wie Du es beschreibst, dann dürfte es keine Boxen ohne kantenreflexionsverhindernde Massnahmen mehr geben. Ist dem so???


Klaus
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