Vibrationsarme Lautsprechergehäuse

Lautsprecherbau und -tuning

Beitragvon bvk » 12.08.2014, 23:41

Hallo Oliver,

schön dass du diese Bilder eingestellt hast ( Grießbrei ), sie visualisieren die Thematik sehr gut. Da ich aus dem Bauwesen komme bin ich leidgeprüft was Schallübertragung über Wände angeht. Auch hier müssen frequenz- und anregungsabhängig unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden. Luftschall und Körperschall erfordern unterschiedliche Ansätze. Jeder kennt den Unterschied ob man den Nachbarn husten hört, oder ob er auf der Decke herumtrampelt. Die Methodik um Anregung von Decken und Wänden zu vermeiden ist aber ähnlich zum Boxenbau. Ein mögliches Hauptmerkmal bez. Luftschall ist Gewicht. Schwere Materialien mit möglichst hoher innerer Dämpfung sind hier einzusetzen was mit Wänden aus Beton ab 20cm, und mit schwerem Mauerwerk ab 24cm erreicht werden kann. Schwieriger wird es wenn mit leichten Materialien gearbeitet werden muss, Zb Gipskartonplatten. Hier werden voneinander unabhängig schwingende Schalen gebaut deren Hohlraum mit Mineralfaser gedämpft wird. Während die schweren steifen monolithischen Materialien sich auch durch tieffrequenten Schall schwer anregen lassen sind die Schalenwände mit erhöhter Aufmerksamkeit zu konstruieren. Gegen die mittel bis tieffrequente Trampelei setzt man auf Mineralfaserschichten schwimmende Schalen über Betondecken ein deren Resonanzfrequenzen sich möglichst gegenseitig im Wege stehen. Alles sehr kostspielig und empfindlich und für dauernde Rechtstreite gut.

Im Gegensatz zum Bauwesen wo die Lösungen zum Stand der Technik geworden sind, die nach Anleitung abgearbeitet werden, sind im Lautsprecherbau zwar ähnliche Anforderungen zu erfüllen, aber aufgrund der "Kleinheit" der Gehäuse und verfügbarer Baumaterialien sind diese ungleich schwerer zu erreichen.
Zunächst wäre optimalerweise eine Körperschallübertragung vom Chassis auf das Gehäuse zu vermeiden, zB mit einem stark dämpfenden Klebebett anstelle von Schrauben. Beispielsweise kann ein sehr leichtes Chassis, das mit einem zähplastischem Klebebett vom schweren Trägerbrett entkoppelt, ist diese Anforderung erfüllen. Allerdings darf das Chassis selbst in seinem Bett nicht schwingen weil sich ansonsten der Schallentstehungsort schwingungsabhängig verändert und damit die Wiedergabe verfälscht wird. In der realen Welt wird das sehr aufwändig was die Materialpaarungen angeht. Ein anderer Ansatz wäre Gewicht gepaart mit hoher innerer Dämpfung. Leider erfüllen die üblichen Baumaterialien = Holzwerkstoffe, diese Forderung ganz und gar nicht. Gut geeignet müsste zB ein Material wie Bleischaum sein, wenn es das gäbe. Ein Kompromiss sind Materialien aus vielen schweren aber gegeneinander etwas beweglichen Schichten zB Schiefergestein. Gut geeignet könnten auch mehrschichtige Verbundgläser sein, deren Glastafeln mit zähplastischen Klebefolien verbunden sind, welche die Schwingungen dämpfen.

Neben dem Körperschall will die Druckwelle im Gehäuse ihre Energie auf die Wandung übertragen, diese zum Mitschwingen anregen. Um das zu vermeiden wäre ein ideal starres - leider nicht existentes Material zu wählen. Eine andere Lösung nämlich zwei voneinander unabhängig schwingende Schalen welche sich gegenseitig nicht anregen, sind ideal nicht baubar. Deshalb wird häufig der Weg der Paarung von Schichtmaterialien deren Resonanzfrequenzen sich gegenseitig leidlich neutralisieren, oft kombiniert mit einer innenliegenden Filzschicht, gewählt. ZB innen 1-2cm Filz dann eine Aluplatte auf Bitumen Schwerfolie auf MDF. Sand oder Metallkörnerkissen auf MDF geklebt. Oder... oder... oder. Meiner Meinung nach wird im Lautsprecherbau - im Gegensatz zum Hausbau- vorwiegend empirisch gearbeitet, obwohl es nicht wirklich schwer sein sollte brauchbare Simulationen verschiedener Materialschichten zu erstellen. Das eigentliche Problem liegt aber im erforderlichen Aufwand: Bretter zusammenkleben, fertig, oder komplizierte Materialien schwierig und experimentell kombinieren ist ein Unterschied, auch preislich.

Bernd
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Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 09:45

lukivision hat geschrieben:Und weil mir diese ganze Gemengelage aus Plattenschwingungen, Biegeschwingungen, aufwändigsten Innenverstrebungen, Sandwichgehäusen usw. einigermaßen ausgereizt erscheint, neige ich mehr und mehr den abgerundeten, schalen- oder kugelförmigen Bauweisen zu ...

Hallo Luki,

man kann damit sicher höhere Steifigkeiten Erreichen und oft bei vergleichbarem Volumen die Eigenfrequenzen "nach oben" treiben. Besonders in Fall von Subwoofern kann das die in meinem obigen Post mit 1) bezeichnete Strategie deutlich unterstützen.

Für breitbandig eingesetzte Gehäuse (z.B. 2-Wege) ist jedoch wenig damit gewonnnen, lediglich die Eigenfrequenzen eine halbe oder gar eine ganze Oktave nach oben zu treiben: Man benötigt für die höheren Frequenzen dann immer noch Dämpfungsmaßnahmen.

Das Zusammensetzen aus einzelnen Platten bietet einen potentiellen Vorteil, der jedoch selten genutzt wird: Man könnte konsequent mit Fugendämpfung arbeiten.

Bei schalenförmigen Bauteilen könnte man z.B. mit 2 Halbschalen arbeiten, welche über eine dämpfende Fuge miteinander verbunden sind.

Für diese Strategie gibt es ein Beispiel aus dem Lautsprecherbau, wo das Gehäuse aus Alu-Sandguss besteht. Das Gehäuse besteht - wenn ich mich recht erinnere - aus drei Teilen, die relativ dickwandig und mit Gussrippen versehen sind. Alle Teile werden an der Trennfuge mit einem dämpfenden Kleber verbunden.

Was vorher sonst eine "Glocke" wäre, ist jetzt eine "Glocke mit dämpfend gefülltem Riss". Obwohl die Einzelschalen des Gehäuses - sie sind sehr schwer und das Gehäuse ist sehr kompakt - durchaus noch ein zartes "Pling" von sich geben, wenn man z.B. mit einem Stück Holz draufhaut, so ist es sehr ruhig, sobald es zusammengefügt ist. Ich habe das beim Entwickler vor etlichen Jahren aus der Nähe ansehen und anfassen können ...

Diese - m.E. gut funktionierende - Bauart ist jedoch sündhaft teuer und gewichtsmäßig nur für Regal- und Kompaktlautsprecher durchzuhalten.

http://bilder.hifi-forum.de/medium/4392 ... 440349.jpg


Grüße Oliver
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Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 10:44

bvk hat geschrieben:Hallo Oliver,

schön dass du diese Bilder eingestellt hast ( Grießbrei ), sie visualisieren die Thematik sehr gut. Da ich aus dem Bauwesen komme bin ich leidgeprüft was Schallübertragung über Wände angeht. Auch hier müssen frequenz- und anregungsabhängig unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden.

Hallo Bernd,

ja man kann hier viel aus der Bauakustik lernen.

Die von mir 2008 hergestellten und als Beispiel verlinkten Subwoofergehäuse verfolgen die in meinem vorangegangenen Post als 1) bezeichete Strategie: Die tiefsten Eigenfrequenzen werden durch kompakte Bauform und Steifigkeit der Wände auf ca. 220Hz heraufgetrieben, das Gehäuse wird jedoch typischerweise nur mit relativ steilflankigen FIltern und einer Grenzfrequenz um 80Hz betrieben. Das Problem kann als "praktisch gelöst" gelten, allein durch Steifigkeit. So geht es im Baubereich sicher nur selten: Der Unterschied zum Lautsprecherbau kommt vor allem durch die unterschiedlichen Dimensionen und z.T. auch andere "Nebenktiterien" für Konstruktionen hinsichtlich statischer Belastung und Schwingungsbelastung. Aber es geht um die Prinzipien und da ließe sich viel adaptieren. Ebenso werden im Bauwesen eine Fülle von Materialien - auch moderne Komposite - eingesetzt, die man sich näher anschauen kann, Du hast oben einiges an Möglichkeiten genannt.

Für alles, was kein Subwoofer ist oder ein größeres Gehäuse hat, gibt es offenbar viele Rezepte, aber keine im Lautsprecherbau üblichen "Standards".

Ich habe ein Modulsystem angedacht, welches es auch anderen Entwicklern ermöglichen würde, weiterhin Gehäuse aus üblichen "Möbelmaterialien" wie u.a. MDF zu bauen: Alles andere ist m.E. unrealistisch, denn Lösungen wie Alu-Guss mit Fugendämpfung s.o. oder doppelwandige Gehäuse mit Füllungen u.dergl. sind aus Kosten- Gewichts- und Gründen der Baugröße nicht praxistauglich: Auch wenn es hier "gute" Rezepte geben mag. Die sind aber nur dem "Selbstbau-Freak" - das meine ich nicht abträglich - zumutbar.

M.E. müssten durch relativ preiswerte Einbauten in vorher darauf abgestimmte "konventionelle" Gehäuse nacheinander folgende Punkte "abgearbeitet" werden:

- Hohlraumresonanzen
- Direkte Anregung des Gehäuses durch die Treiber
- Erhöhung der Schalldämmung durch Dämpfung und Massebelegung des Gehäuses

Was die LS-Industrie bräuchte, wäre ein für jedes Gehäuse individuell konfigurierbares "Set" aus Teilen, welche schnell in ein relativ konventionelles Gehäuse zu integrieren sind. Alles was im Herstellungprozess irgendwie verfüllt werden muss oder abbinden bzw. aushärten muss, wird m.E. nicht akzeptiert werden.

Daran fehlt es momentan: Es existieren viele Einzellösungen bestimmter Hersteller: Manche funktionieren gut, andere hingegen nur durch den Glauben daran ... dabei zeigt der getriebene Aufwand nicht immer an, zu welcher Kategorie eine bestimmte Lösung jeweils zählt: Das wurde in diesem Thread ja auch bereits ansatzweise deutlich.

Das Bauwesen ist da zweifelsohne weiter ... keine Frage(!). Und man verfügt dort auch bereits über geeignete Materialien, die sich adaptieren ließen. Wirklich vernünftige Gesamt-Lösungen hinsichtlich

- Wirksamkeit
- Volumenzuwachs
- Massezuwachs
- Kosten (Material, Montagezeit)

habe ich im Lautsprecherbau bisher noch noch nicht gesehen.

Und es darf auch ein weiterer benötigter Faktor nicht vergessen werden: Kunden, die bei einem Lautsprecher den möglichen Qualitätszuwachs durch schwingungsarme bzw. "hoch schalldämmende"
Lautsprecher-Gehäuse zu honorieren wissen ...


Grüße aus Reinheim

Oliver
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Beitragvon phase_accurate » 13.08.2014, 11:00

Ein sehr probates Mittel ist das hier:

http://www.korff.ch/de/hawaphon

Kombiniert z.B. mit einer Lage Filz oder Spannteppich wirkt das wahre Wunder. Noch ein Tipp: Nicht beim Lautsprecher-Selbstbau Handel beziehen sondern im Baubedarf ! Der Preisunterschied ist etwa Faktor 2.

Von den 2 erwähnten Problemen Abstrahlung durch Biegeschwingungen der Wände und Korperschallausbreitung im Gehäuse (anderegt durch das Chassis) ist das erste m.e. das Dominante. Die Gehäuseoberfläche ist um ein Vielfaches Grösser als die Membranoberfläche(n) und deshalb machen auch kleine Bewegungen viel aus.

Der Körperschallübertragung in das Gehäuse hinein habe ich noch nie viel Beachtung geschenkt. Das Gehäuse muss schliesslich über seine Massenträgheit einigermassen frequenzunabhängig die Beschleunigungskräfte der Membran und der angekoppelten Luft aufnehmen. Und das passiert am effektivsten und am frequenzunabhängigsten wenn man das Chassis ohne Zwischenlage fest verschraubt, also die Körperschallübertragung maximiert. Ich weiss, dass es da auch andere Ansichten gibt aber die sind für mich meistens nicht nachvollziehbar.

Gruss

Charles
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Beitragvon Hans-Martin » 13.08.2014, 11:08

phase_accurate hat geschrieben:Und das passiert am effektivsten und am frequenzunabhängigsten wenn man das Chassis ohne Zwischenlage fest verschraubt, also die Körperschallübertragung maximiert. Ich weiss, dass es da auch andere Ansichten gibt aber die sind für mich meistens nicht nachvollziehbar.

Hallo Charles

Jeder kann seine Chassisschrauben der Tieftöner nachziehen (nach Gefühl gleichstark, bis zu dem Punkt, wo mehr Widerstand spürbar wird). Die wunderbare Wirkung auf die räumliche Abbildungsschärfe wird jeden überzeugen. Bei Mittel- und Hochton sehe ich das differenzierter, mehr dazu zu anderer Zeit

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon freezebox » 13.08.2014, 11:57

Hallo Charles,

Hawaphon finde ich ziemlich teuer, und meine neu erstandenen subwoofer sind damit bedämmt - allerdings sind auch hier im Betrieb noch einige Gehäuseresonanzen fühlbar, wenn man die Hand auflegt, weshalb ich die hier schon vorgestellte Methode mit dem Bekleben mit lackierten Glasplatten in Erwägung ziehe. Gibt es hier einen Tipp für einen geeigneten dauerelsatischen Kleber und die Auftragsweise? Ich habe den sog. "green glue" aus den USA für diesen Einsatz entdeckt, aber evtl. geht es ja auch mit günstigem Silikon?

Grüße,
Jörn
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Biegewellen auf Lautsprechergehäusen

Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 12:27

phase_accurate hat geschrieben:Ein sehr probates Mittel ist das hier:

http://www.korff.ch/de/hawaphon
...

Hallo phase_accurate,

dazu von mir ein paar Anmerkungen:

Es handelt sich hier der Wirkung nach hauptsächlich um eine "Schwereschicht" mit einer gewissen integrierten Eigendämpfung. Die Steifigkeit der Wände wird dadurch bewusst nicht erhöht.

Würde ich z.B. so eine Matte ganzflächig innen in das von mir beispielhaft vorgestellte kompakte Subwofergehäuse einbauen, dann würde Folgendes geschehen:

- Um gleiches Volumen zu erhalten wachsen die Gehäusedimensionen leicht an, was bereits zu einer Absenkung der Frequenz der tiefsten Eigenmoden führt
- Der Massezuwachs der Wände bewirkt ein deutliches Absenken der Eigenfrequenzen

Die Folge: Meine Eigenresonanzen um 220Hz, welche vorher noch deutlich im Sperrbereich des Tiefpassfilters gelegen haben, wandern jetzt evt. auf 140Hz herunter ... ohne dies jetzt genauer ausgerechnet zu haben: Da die Matten vergleichbar schwer oder schwerer sind als das MDF selbst, sollte das als Hausnummer etwa hinkommen, es geht hier zunächst um Tendenzen.

Die Eigenresonanzen rücken nun näher an den Übertragungsbereich und deren Unterdrückung durch das Tiefpassfilter des Subwoofers Filter nimmt extrem ab. Ich hätte dieses kompakte Gehäuse also mit dieser konkreten Matte

- verteuert sowie
- vergrößert und gleichzeitig
- von der hier relevanten Schalldämmung im Bereich 20Hz ... 200Hz her merklich verschlechtert

Soviel zu "probaten Mitteln": Ohne genau spezifizieren zu können, wofür ein Mittel genau eingesetzt werden soll, kann man es kaum "probat" nennen. Daß eine Schwereschicht hingegen die Massehemmung der Wand erhöht und vor allem im Mittelton die Schalldämmung erheblich verbessern kann, steht außer Frage ...

phase_accurate hat geschrieben:...
Von den 2 erwähnten Problemen Abstrahlung durch Biegeschwingungen der Wände und Korperschallausbreitung im Gehäuse (anderegt durch das Chassis) ist das erste m.e. das Dominante.
...

Hier gehen m.E. die Logik und Kausalität der Argumentation volllkomen verloren:

- Biegeschwingungen/Biegewellen sind eine Form von Körperschall
- Ohne Biegeschwingungen und den daraus resultierenden Eigenmoden - welche man als "Muster aus stehenden Biegewellen" sehen kann - gibt es keine resonante Schallabstrahlung durch das Gehäuse
- Der sich auf den Gehäusewänden ausbreitende Körperschall verursacht also die unerwünschte Schallabstrahlung

Der logische Fehler und dadurch auch alle Folgefehler in der Argumentation beruhen hierauf:

Eine "Wirkung" kann ihre "Ursache" nicht "dominieren". Von "Dominanz" kann man innerhalb einer Wirkungskette nur sinnvoll sprechen, wenn es für eine Wirkung alternative Ursachen auf vergleichbarer Ebene in der Wirkungskette oder im Netzwerk gibt.

Das ist hier jedoch nicht der Fall: Biegeschwingungen - als Körperschall - verursachen(!) Schallabstrahlung. Gelänge es - als Gedankenexperiment - den Körperschall vollständig zu unterdrücken, dann würde auch die Schallabstrahlung durch das Gehäuse vollständig unterbunden.

phase_accurate hat geschrieben:Die Gehäuseoberfläche ist um ein Vielfaches Grösser als die Membranoberfläche(n) und deshalb machen auch kleine Bewegungen viel aus. ...

Hier wiederum stimme ich grundsätzlich zu ... die Effizienz der Abstrahlung hängt dabei jedoch von der Koinzidenzfrequenz der Wände ab: Wenn die Biegewellen sich gleich schnell oder schneller auf einer Wand ausbreiten als Luftschall - Biegewellen sind dispersiv und haben eine frequenz- und materialabhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit - dann wird die unerwünschte Schallabstrahlung "effizienter" bei ansonten gleicher Schwingungsamplitude auf der Wand.

phase_accurate hat geschrieben:Das Gehäuse muss ... über seine Massenträgheit einigermassen frequenzunabhängig die Beschleunigungskräfte der Membran und der angekoppelten Luft aufnehmen. Und das passiert am effektivsten und am frequenzunabhängigsten wenn man das Chassis ohne Zwischenlage fest verschraubt, also die Körperschallübertragung maximiert. Ich weiss, dass es da auch andere Ansichten gibt aber die sind für mich meistens nicht nachvollziehbar.

Für die Nachvollziehbarkeit fehlt Dir hier eine Vorstellung oder eine Information als Bindeglied:

Die Kräfte, welche vom Magnetsystem her auf Chassis > Montageflansch > Schallwand wirken, führen zu einer periodischen Deformation der Schallwand, welche sich als Biegeschwingung fortpflanzen kann und auch andere Zonen des Gehäuses erfasst. Nur bei tiefen Frequenzen weit unterhalb der Eigenfrequenzen des Gehäuses bewegt sich das Gehäuse näherungsweise "am Stück" ähnlich wie ein Klotz, aber auch hier treten bereits Verbiegungen auf. Mit steigender Frequenz der Anregung (Vibration des Chassis) wirkt auch die Massehemmung des Gehäuses stärker und die deformierend wirkenden Kräfte nehmen zu.

Lautsprecherchassis mittels Gummipuffer u.dergl. gezielt von der Schallwand zu entkoppeln, entspricht daher - wie bei allen Feder-Masse Dämpfern - einer Tiefpassfilterung für Körperschall:

Man hindert ab einer bestimmten Frequenz Schwingungen daran, von einem Bauteil zu einem anderen überzugehen. Durch "lockeres Anschrauben" kann man das natürlich nur unzureichend erreichen:

Feder-Masse Dämpfer müssen auf ihre Aufgabe abgestimmt sein, dann können sie Dämpfungen von typischerweise 12dB/Oktave erreichen.Ich sehe keinen Sinn darin, diese in der Technk - vom Haus über die Eisenbahn bis zur gefederten Laderampe des Space Shuttle - übliche Technik von vornherein für den Bau von Lautsprechergehäusen auszuschließen ...

Man kann sie anwenden, wie andere Maßnahmen auch.


Grüße Oliver
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Beitragvon Hans-Martin » 13.08.2014, 13:46

O.Mertineit hat geschrieben:Würde ich z.B. so eine Matte ganzflächig innen in das von mir beispielhaft vorgestellte kompakte Subwofergehäuse einbauen, dann würde Folgendes geschehen:

- Um gleiches Volumen zu erhalten wachsen die Gehäusedimensionen leicht an, was bereits zu einer Absenkung der Frequenz der tiefsten Eigenmoden führt
- Der Massezuwachs der Wände bewirkt ein deutliches Absenken der Eigenfrequenzen

Die Folge: Meine Eigenresonanzen um 220Hz, welche vorher noch deutlich im Sperrbereich des Tiefpassfilters gelegen haben, wandern jetzt evt. auf 140Hz herunter ... ohne dies jetzt genauer ausgerechnet zu haben

Hallo Oliver

das passt schon ...

Grobe Richtung: Kreisfrequenz gleich Wurzel aus Federsteife durch Masse, rechnen wir einfach 200Hz gegen 140, das bedeutet, die Hawaphonmatte müsste die effektive Masse verdoppeln, das kommt bei Spanplatte mit 16mm hin. Ein Quadratmeter Spanplatte mit 22mm liegt bei 15,4kg, Hawaphon bei 11kg. Die Grundschwingung der Boxenwand liegt vermutlich in einem Bereich, in dem Hawaphonnicht so gut wirkt:

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Ich denke, Biegeschwingungen werden effektiver bedämpft. Verstrebungen zwischen gegenüberliegenden Wänden sind billiger und effektiver, sie setzen die Grundfrequenz hoch. Hohe Frequenzen sind immer leichter zu dämpfen.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon phase_accurate » 13.08.2014, 13:59

Das ist hier jedoch nicht der Fall: Biegeschwingungen - als Körperschall - verursachen(!) Schallabstrahlung. Gelänge es - als Gedankenexperiment - den Körperschall vollständig zu unterdrücken, dann würde auch die Schallabstrahlung durch das Gehäuse vollständig unterbunden.

???

Vorausgesetzt, das Chassis erzeugt auf Seiner Rückseite keine Druckschwankungen! :wink:

Ich gehe davon aus, dass die Anteile der Schallabstrahlung durch das druckbedingte "Atmen" des Gehäuses bei einem Subwoofer um ein Vielfaches höher sind als diejenigen durch Biegewellen, welche über den Chassiskorb eingekoppelt werden. Ich gehe mal davon aus, dass das klassische Versteifen hier mehr bringt als allle hightech Methoden. Und bei höheren Frequenzen hilft Hawa ... 8)

Gruss

Charles
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Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 14:26

Hallo Hans Martin,

danke für Deine Einschätzung. Auch die Grundmoden beruhen allerdings auf Biegeschwingungen ... :wink:

Im Werbematerial des Herstellers "muss" natürlich die Kurve "mit" dem Produkt immer besser aussehen,
als "ohne" ... alles andere wäre werbepsychologisch nicht sinnvoll.

Bei Gehäusewänden, welche ihre Eigenfrequenzen durch die Schwereschicht nur unwesentlich ändern, mag das sogar stimmen.

Was aber bei meinem Beispiel-Gehäuse der Knackpunkt war:

Das Absinken der Grundresonanz führt hier dazu, daß sich die Eigenfrequenzen näher an den Übertragungsbereich des Subwoofers "heranschleichen". Wandern sie z.B. bei Einsatz eines 18dB/Oktave Tiefpass um eine Oktave herunter, dann müsste die Matte theoretisch eine Dämpfung der Grundmode um den gleichen Wert (18dB) erzielen, um allein ihren eigenen negativen Effekt durch das Absenken der Eigenfrequenzen(!) zu kompensieren: Das kann sie natürlich bei tiefen Frequenzen, wo ihre Wirkung ohnehin kaum vorhanden ist, nicht einmal ansatzweise leisten.

Bei meiner zuvor vorgestellten "Subwoofer Strategie" sind die Gehäuse klein, die Wände jedoch biegesteif und nicht unnötig schwer. Eigendämpfung der Wände schadet trotzdem nicht, besonders wenn es nicht ganz gelingt, die Eigenfrequenzen weit genug in den Sperrbereich der Tiefpassfilter zu "drücken".

Eine Beschwerung der Wände konterkariert jedoch diese Strategie ... das heißt natürlich nicht, daß Schwerematten "schlecht" sind: In größeren Gehäusen und/oder bei höheren Übernahmefrequenzen, ist ihr Effekt ganz anders zu bewerten.

Die o.g Strategie ist nur bei kompakten Gehäusen mit niedrigen Übernahmefrequenzen umsetzbar. Außerdem sollten die Eigenfrequenzen des Gehäuse messtechnisch am realen Objekt nach Fertigstellung überprüft werden: Der Glaube hilft hier wenig.

Das Chassis selbst trägt übrigens als "massereiches" Bauteil (und quasi "Teil der Schallwand") oft entscheidend dazu bei, die Eigenfrequenzen von "Glockenmoden" herabzusetzen: Impulskompensierte Bauweise, bei der sich 2 gegensinnig (ich sage mal nicht "gegenphasig") bewegende Chassis kompensieren, indem am besten schon ihre Antriebssysteme innig miteinander verbunden sind, können die direkte Anregung der Schallwand praktisch auf Null reduzieren.

Grüße Oliver
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Beitragvon freezebox » 13.08.2014, 15:32

Hallo Oliver,

O.Mertineit hat geschrieben:Außerdem sollten die Eigenfrequenzen des Gehäuse messtechnisch am realen Objekt nach Fertigstellung überprüft werden: Der Glaube hilft hier wenig.

Kannst Du hierfür ein geeignetes Messverfahren nennen, das man mit "normalem" Mess-Equipment durchführen kann?

Grüße,
Jörn
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Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 16:10

phase_accurate hat geschrieben:
Das ist hier jedoch nicht der Fall: Biegeschwingungen - als Körperschall - verursachen(!)

Schallabstrahlung. Gelänge es - als Gedankenexperiment - den Körperschall vollständig zu unterdrücken, dann würde auch die Schallabstrahlung durch das Gehäuse vollständig unterbunden.

???

Vorausgesetzt, das Chassis erzeugt auf Seiner Rückseite keine Druckschwankungen ! :wink:

Ich gehe davon aus, dass die Anteile der Schallabstrahlung durch das Druckbedingte "Atmen" des Gehäuses bei einem Subwoofer um ein vielfaches höher sind als diejenigen durch Biegewellen, welche über den Chassiskorb eingekoppelt werden.

Hallo,

die Mechanismen sehen anders aus:

- Grundlage für die Schallabstrahlung der Gehäusewände sind immer Biegeschwingungen.

- Biegeschwingungen ihrerseits können durch direkte Anregung oder durch "Druckschwankungen" im Gehäuse angeregt werden, das ist grundsätzlich richtig.

Solange jedoch keine Hohlraumresonanzen(!) des eingeschlossenen Luftkörpers auftreten, weil ausreichend Dämpfungsmaterial im Luftvolumen vorhanden ist, nehmen die Kräfte durch den Wechseldruck im Innern des Gehäuses mit der Frequenz sehr stark ab: Dieser Wechseldruck wird aus zwei Gründen tiefpassgefiltert

- Die zur Kompression/Dekompression der Gehäuseluft zur Verfügung stehende Antriebskraft B x L x I wird anteilig bei höheren Frequenzen vermehrt durch die Massehemmung der Membran aufgezehrt.

- Die Nachgiebigkeit der Luft im Gehäuse nimmt die Kräfte mit steigender Frequenz vermehrt auf und schließt sie quasi kurz.

Die Kräfte, welche auf die Schallwand durch den Antrieb auf das Gehäuse wirken, bleiben hingegen bei näherungsweise angenommenem konstantem Eingangsstrom, über der Frequenz gleich (B x L x I), so daß sich die "Dominanz der Anregungsmechanismen" genau gegenteilig zu Deiner oben geäußerten Annahme entwickelt.

Der "Luftdruck auf die Gehäusewände" über das eingeschlossene Luftvolumen kann selbst im statischen Fall - z.B. Chassis dauerhaft nach außen ausgelenkt - niemals die Kraft/Fläche übersteigen, welche das Chassis rings seines Montageflansches auf die Schallwand überträgt. Diese Überlegung ist trivial und sollte eigentlich für jeden offensichtlich sein:

Bei einer statischen Auslenkung (geschlossenes Gehäuse) entspricht die Kraft durch den Luftdruck im Gehäuseinnern auf die Membran exakt der Kraft, welche auf den Montageflansch bzw. die Schraubengewinde in der Schallwand ausgeübt werden: Sie beträgt B x L x I und entsteht zwischen dem Luftspalt des Magneten und der Schwingspule.

Die Verteilung der Kräfte zeigt jedoch bereits im statischen Fall deutlich, wo die größte Kraft pro Fläche auf das Gehäuse einwirkt, hier eine sehr weiche Zentrierspinne der Membran angenommen:

Die eine Seite der Kraft verteilt sich auf die gesamte Membran gleichmäßig. Nur dieser dort sich einstellende Druck wird auch als Kraft/Fläche auf die Gehäusewände ausgeübt und ist gleichverteilt, solange das Gehäuse klein gegen die Luftwellenlänge ist.

Die andere Seite der betragsmäßig gleichen Kraft wirkt auf den Montageflansch des Chassis und verteilt sich im günstigsten Fall auf die Fläche dieses schmalen Rings oder gar nur auf die Gewinde der Verschraubung des Chassis auf der Schallwand.

Im Zweifelsfall sollte man sich die Kräfte- bzw. Druckverhältnisse einmal aufmalen, dann wird es deutlich.

Eine nennenswerte Anregung durch "Wechseldruck" oder "Schall im Innern" des Luftvolumens, kann also nur bei Hohlraumresonanzen - stehenden Schallwellen im Innern - angenommen werden, denn bereits im statischen Fall ist Kraft/Fläche am Montageflansch um ein Vielfaches höher als der Wechseldruck im Gehäuse.

Bei höheren Frequenzen verschieben sich die Verhältnisse noch eindeutiger in die gleiche Richtung durch die oben beschriebene Tiefpasswirkung. Dieser Effekt lässt sich an jedem Impedanzschaltbild für ein gechlossenes Gehäuse leicht demonstieren: Die Kraft auf das Luftvolumen sinkt mit steigender Frequenz und damit die Druckamplitude.

phase_accurate hat geschrieben: Ich gehe mal davon aus, dass das klassische Versteifen hier mehr bringt als allle hightech Methoden. Und bei höheren Frequenzen hilft Hawa ...

Versteifungsleisten aufzuleimen und gleichzeitig eine Schwereschicht aufzubringen ist eine sehr "widersprüchliche" Strategie. In den allermeisten Fällen ist das m.E. nicht sinnvoll, es sei denn, es handelt sich um schwingungstechnisch entkoppelte Einzelkammern für unterschiedliche Frequenzbereiche wie z.B. Subwoofer und Tief-MItteltöner.


Grüße Oliver
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Beitragvon Hans-Martin » 13.08.2014, 16:15

Hallo Jörn

wie wäre es mit haushaltsüblichen Mitteln:
500g Hammer aus 10cm Höhe einmal auf die Mitte der Wand fallen lassen, innen erfasst ein einfaches Mikrofon (auf Schaum gebettet gegen Körperschall entkoppelt) die Druckschwingungen, aufzeichnen mit Audacity, das Signal nachverstärken und zoomen, damit man ordentlich was zu sehen bekommt, dann eine Periode markieren und die Zeit auslesen. 1/Zeit= Frequenz

Anhand der Nachschwinger kann man dann auch die Wirkung von Dämpfungsmaßnahmen kontrollieren.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon phase_accurate » 13.08.2014, 16:26

Hawaphon ist nicht einfach eine Beschwerung sondern man bsut damit einen Reibungsverlust ein. Ich habe einmal Gehäuse aus 19mm Birkenmultiplex für einen kleinen Zweiwege Monitor gebaut, welche mit Hawaphon gedämmt sind. Den berühmten Klopftest bestehen diese mit Bravour.

Gruss

Charles
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Beitragvon O.Mertineit » 13.08.2014, 16:38

Hallo Jörn, Hans-Martin,

das Abklopfen, an mehreren zuvor ausgewählten Stellen ist sicher nicht das Schlechteste.

Ein Mikrofon im Innern zu plazieren ist m.E. auch nicht dumm ...

Es soll hier ja nur um relative Beobachtungen gehen:

- Wo liegen meine tiefsten Eigenmoden?

- Wie verändern sich Resonanzfrequenzen und Resonanzgüten durch diese oder jene Maßnahme?

Wenn man seine Anordnung reproduzierbar hält, dann sind hier relative Aussagen schon ganz gut zu treffen.

Grüße Oliver
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