Frage zu Frequenzgangeinbrüche mit EDGE vs Berchnung

[SNT]

Hallo zusammen,

ich bin gerade an der Prüfung ws passiert wenn man zu nahe an einem Lautsprecher mit Radius R=3,2cm misst.

Gemäß ARTA App4 AP4-FreeField-Rev01Ger.pdf müssten sich ganz nahe an der Membran (Abstand << Membranradius) massive Frequenzgangeinbrüche von 2,6kHz, 8kHz... ergeben.

Simuliere ich das Ganze mit Edge, kommt was ganz anders raus. Es ergeben sich ca. 0,8mm vor der Membran eine Situation der tieftsen Auslöscher bei 7kHz.... Siehe Bild.

Kann mir jemand diese Abweichung erklären?

[bee]

Hi,

bin mir nicht ganz sicher ob das bereits der Haken ist, ich sehe aber in Deiner Edge Simu daß Du die Membran mit nur 4 Schallquellen am Umfang simuliert hast.
Ich vermute daß das zu wenig sein könnte, da jetzt das Zentrum quasi keinen Schall abstrahlt.
Setze doch mal die Anzahl der Qellenpunkte nach oben.
Irgendwas wird sich schon tun.....

[Oldie]

Hi Sven,

im Nahfeld, direkt am Objekt misst man oft noch Chassis - (Sickenreso, Partialschwingungen) und Gehäuseeigenheiten (Stehwellen, Verzerrungseigenheiten, parasitäre Einflüsse), wenn vorhanden, mit. Nahfeld offene Schallwand besser.

Edge ist nur ein mathematisches Modell, nach definiertem Algorithmus.

Arta errechnet das aus der physikalischen Vorgabe deiner Messung.

Anmerkung:
ARTA und STEPS benutzen obige Gleichung fü
r die Abschätzung des Baffle Steps für
Kugel- und Rechteckgehäuse. Einige CAD und Si
mulationsprogramme nutzen ein geometrisches
Model für die Abschätzung der Beugung bei tiefen
Frequenzen. Solche Modelle geben teilweise
größerer Fehler als das hier gezeigte einfache Modell.

An einem Modell würde ich das jetzt nicht festmachen wollen.
Die Fügefrequenz nicht zu tief wählen, da doch immer noch Raumeinflüsse harmonischer Natur im Messergebnis sein können.
Die Messerfahrung muss man sich erarbeiten.

Trotzdem Weitermachen !

Voll nach Lehrbuch, bin schon gespannt.

Grüsse Michi

[DemonCleaner]

wie bee gesagt hat, stell mal den regler source density so hoch wie möglich. deine auslöschungen sind die moden zwischen den 5 virtuellen schallquellen.

[SNT]

hallo,

jetzt sind ma noch weiter weg. Erster Einbruch beic a 12kHz. Das würde bedeuten, dass man bis ca 5kHz mit 8mm vor der Membran noch breitbandig sauber messen könnte ??? Kann nicht stimmen!

Übrigens: Ich suche den Fundamentals of Acoustics von Kinsler
Hat jemand vielleicht eine Quelle?

[MOD Peter Wind]

Sven, schau mal bitte hier....

oder bitte hier

[Kripston]

Hallo,
man sollte Simuprogs schon dafür verwenden, wozu sie gemacht sind.

Edge ist dafür gemacht Schallwandeinflüsse und Bafflestep zu simulieren.
Es ist nicht dafür gemacht, Treiberverhalten im extremen Nahfeld zu simulieren.
Edge verwendet, wie ähnliche Programme auch, das Modell der planen und unendlich steifen Membran und simuliert das Abstrahlverhalten durch möglichst viele auf der Membran angeordnete Punktschallquellen (Source Density).

Im Fernfeld, also in Entfernungen, bei denen man sich üblicherweise für den Bafflestep und Schallwandeinflüsse interessiert, reicht diese Modellierung aus.

Im extremen Nahfeld passt die Modellierung nicht mehr so gut, da reale Membranen ja nicht plan und unendlich steif sind.

Dennoch wird ja der Höhenabfall bei einer Nahfeldmessung zumindest tendenziell simuliert.

Warum beisst du dich an den Nahfeldmessungen so fest ?
Die taugen ohnehin nichts zur Lautsprecherentwicklung.

Allenfalls im Bassbereich machen die Sinn, um Nahfeldmessung und reflexionsfreie Messungen zusammenzuflicken.

Aber auch das ist nicht ohne Stolpersteine...

Gruß
Peter Krips

[SNT]

Ok, das wusste ich nicht dass Edge das Nahfeld nicht simuliert. Ich habe gedacht, dass wenn eine Eingabe von kleinen Abständen möglich ist, dass dann auch das theoretische richtige Ergbnis rauskommt, zumal man das ja berechnen kann.

Mir geht es um das theoretische Verständnis vom Verhaltens einer ebene Scheibe im Nahfeld mit einer undendlichen Schallwnd im Rücken. Das dürfte sich ausrechnen lassen und zum Abgleich habe ich mich mit Edge versucht. Ich hätte das gerne genau ausgerechnet, wann die Auslöschngen bei welchen Abständen und Frequenzen auftreten, um zu berechnen, wann die Messung noch im Nahfeld oder schon im Freifeld ist.

Es geht mir hierum: Auszug von Diplomarbeit Jens Vierke / Empfindlichkeitseinstellungen und Echohöhenbewertungen von Prüfköpfen mit schmalen rechteckigen Schwingern. Die Formel 3 ist angeblich ein Auszug aus dem Kinsler. Und genau diese Formel kapier ich einfach nicht richtig....

[Kripston]

Hallo,
habe schnell mal selbst Edge "gewürgt".
Sooo schlecht macht Edge das garnicht, allerdings sollte man beachten, dass die Lage der Dips (neben der Membrangröße) auch von der Mess-(Simulations-)Entfernung abhängig sind.

Mit anderen Worten:
Mit jeder Simulationsentfernung bekommst du ein anderes Ergebnis, was eigentlich auch logisch ist...

Gruß
Peter Krips

[SNT]

Ich denke ich bekomms jetzt hin. Ich hab den Kinsler als eBook downloaden können. Die Formeln hier sind etwas ausführlicher und möglicherweise auch etwas abweichend. Ich bin gespannt was da morgen Excel dazu sagt.

Ich finde es ganz praktisch genau nachrechnen zu können, wieso man sich ab einem Abstand von r/a>6 im Fernfeld befindet, und bei welchen Frequenzen man, abhängig vom Messabstand und dem Lautsprecherradius, massive Einbrüche erwarten kann ( und hier eine Messung für die Ermittlung des Freifeldfrequenzganges der Box natürlich keinen Sinn hat). Zusätzlich erwarte ich eine mathematische Erklärung, warum wir im Nahfeld knapp vor der Membran machen und bis zu welchen Frequenzen dann diese Messung gültig ist. Das erklärt dann auch, warum man für den Quasifreifeldfrequenzgang den ganzen Schmus mit Nah- und Fernfeldmessung, umrechnen, auseinanderschneiden und wieder zusammensetzen muß.

[SNT]

Hallo zusammen, vielen Dank für euren Tipp der Speaker Source Density.

Die Berechnungen stimmen jetzt exakt mit den Edge Simulationen überein. Die Berechnung erfolgte an einem Lautsprecher mit einem Radius von 3,2cm und ein Messabstand von 1,6cm führt u.a zu einem Einbruch bei 17klHz. Man kann em Excelsheet auch den Einbruch bei ca 51kHz entnehmen. Da hat man bei dem gegebenem r/a ebenfalls einen Einbruch. jetzt möchte ich noch das Ganze nicht mit r/a auf der x-Achse, sondern mit der Frequenz auf der x-Achse grapisch darstellen und mit Edge vergleichen.

Interessant: Dier Lautsprecher befindet sich für Messungen bis ca 20kHz bereits bei einem Abstand von dem 3,4fachen des Membranradiusses im Fernfeld, ich könnte also das Mik in ca 10cm Abstand legen und trotzdem von f=0 bis etwas über 10kHz (-4dB) hoch breitbandig mit geringerem Reflexionseinfuß ziemlich genau messen (siehe Edge) und zwar ohne irgndwelche Nah- und Fernfeldfügereien. Sehe ich das richtig? Natürlich ist in meinem Excelsheet unendliche Schallwand vorrausgesetzt. (In edge ist die Schallwand auch fast unendlich 1m Kreis)



So siehts in der Frequenzabhängigkeit aus. Y-Achse logaritmisch aber nicht maßstabsgerecht. Die Minimas passen ekakt zu der Edge Simu. Die Auslöschungen sind leider oberhalb 20kHz nicht perfekt gerechnet, da ich die Schrittweite bei der Frequenz in der Exceltabelle grober gewählt habe.

Leider hab ichs noch nicht raus den Absolutwert zu berechnen, also die Berechung der exakten Werte auf der y-Achse. Ich komme einfach nicht klar mit einem Faktor der Membrangeschwindigkeit der wohl auch mit der Frequenz zusammenhängen muß. Es wäre prima wenn jemand den Zusammenhang weiss zwischen Membrangeschwindigkeit, Frequenz und anderen Faktoren (wahrscheinlich Hub). Das einzurechnen bedeutet wahrscheinlich noch mehr Aufwand, da der Hub ja eigentlich mit der Frequenz sinken wird....aber egal, die Auslöschungen bekomme ich immerhin bis jetzt mal hin.



Ich hätte gerne das rote in der Formel exakt berechnet (die Formel ist ein Auszug aus Arta App4. AP4-FreeField-Rev01Ger.pdf) und da fehlt mir der Zusammenhang wie die Frequenzabhängigkeit der Membrangeschwindigkeit v ist. Roh ist hier die Luftdichte.

[Dissi]

da fehlt mir der Zusammenhang wie die Frequenzabhängigkeit der Membrangeschwindigkeit v ist.

Bei üblicher Spannungsansteuerung fällt v oberhalb der Resonanzfrequenz mit 1/f ab. Die Auslenkung mit 1/f^2.

Sei Dir jedoch im Klaren, dass die berechneten Frequenzgangeinbrüche nur für eine völlig ebene Membran gelten. Eine Messung an einer realen Membran (z.B. Konus mit Staubschutzhaube und Sicke) wird vermutlich überhaupt nicht mit der theoretischen Berechnung übereinstimmen.

[SNT]

Bei üblicher Spannungsansteuerung fällt v oberhalb der Resonanzfrequenz mit 1/f ab. Die Auslenkung mit 1/f^2.

Sei Dir jedoch im Klaren, dass die berechneten Frequenzgangeinbrüche nur für eine völlig ebene Membran gelten. Eine Messung an einer realen Membran (z.B. Konus mit Staubschutzhaube und Sicke) wird vermutlich überhaupt nicht mit der theoretischen Berechnung übereinstimmen.

Ja, vielen Dank! Mir geht es erst mal nur um das Theoretische, bzw. um die erforderlichen Messabstände erklären zu können, und auch um die Fügerei zwischen Nahfeld und Fernfeld für einen Quasifreifeldfrequenzgang erklären zu können.

Vielen Newbies (und früher auch mir) ist nämlich erst mal unklar, warum man nicht einfach ein Mic vor die Membran halten kann, durchsweepen und fertig ist die Messung.

Das Prüfen einer Übereisntimmung ist natürlich auch interessant, aber wichtig wäre mir in erster Linie abzuklären bei welchen Abständen/Membrandurchmesser/Frequenzen man so nahe wies geht mit dem Mik ran kann, und dabei Auslöschungen und Pegelminderungen vermeidet.

[Oldie]

Hallo Sven,

ich versuch's mal.

da fehlt mir der Zusammenhang wie die Frequenzabhängigkeit der Membrangeschwindigkeit v ist

Man geht vom Punktstrahler aus. ? .
Transversale Wellenausbreitung . ? .

Schallkennimpedanz Fernfeld definiert durch Dichte und Schallgeschwindigkeit. ! .

Schallkennimpedanz Nahfeld abhängig von der Dämpfung,Membranbeschaffenheit ???

Da geht man im Idealfall auch von einer Nichtverformung aus, sonst müsste man ja noch Biegewellenanteile auch mit einberechnen ?

Irgendwie erschliesst sich mir das Modell noch nicht so ganz.

Analogie zur schwingenden Saite.

Roh muss nicht die Dichte sein, sondern kann auch der statische Druck sein . ? .

Da Arta seine Informationen aus der Zeitinformation holt, und die Nahfeldmessungen von Tieftönern immer dispersiv aussehen, denke ich mal geht's vielleicht in diese Richtung . ? .

Grüsse Michi

[ente]

Hallo Sven,

ich finde es sehr lobenswert, dass du anscheinend die rühmliche Ausnahme bist und dich mit der Theorie befassen willst.

Zum Problem mit Bezugnahme auf dein Bild in Beitrag 11 und die AP-04. In der AP-04 steht, dass Nahfeldmessungen bei fn = c/4a den ersten Einbruch haben, also bereits weit darunter nicht mehr verwendbar sind. In der AP-04 ist weiterhin ausgeführt, dass man bis ca. 200-300 Hz mit tolerierbarem Fehler auf der sicheren Seite ist. Das ist in deinem Bild die oberste Kurve. Damit ist das Nahfeld erschlagen!

Bei 17kHz (dein gewähltes Beispiel) macht es hingegen keine Probleme mehr im Fernfeld zu messen. Selbst in einem rel. kleinen Kellerraum mit einer Deckenhöhe von 2,20m ist eine gefensterte Messung bist ca. 300-400 Hz herunter möglich (natürlich mit entsprechend geringer Auflösung) und damit den Anschluss für die Nahfeldmessung zu finden.

Wie hier im Beitrag bereits mehrfach erwähnt, muss man sich aber darüber im Klaren sein, dass dieses Verfahren fehlerbehaftet ist. In jedem Fall ist eine "wahre" Freifeldmessung (Outdoor, RAR) vorzuziehen.

Gruß
Heinrich

[Kripston]

Hallo Sven,
es ist löblich, dass du dich da so in die Theorie reinkniest..

Allerdings ist mir unklar, welchen Zweck du damit verfolgst.

Für Weichenabstimmung eines Lautsprechers sind solche Nahfeldmessungen aus mehrerlei Gründen nämlich unbrauchbar.

1. Misst du im Nahfeld bei einem Mehrweger andere relative Pegel der Treiber untereinander als bei einer Messung in Abhörentfernung.

2. Kannst du im Nahfeld nicht korrekt die Winkel messen, in der die einzelnen Treiber zum Hörplatz hin abstrahlen.

3. Erfasst man mit einer Nahfeldmessung nicht oder nicht genügend Schallwandeinflüsse wie Kantenreflexionen oder den Bafflestep.

Korrekte Messdaten benötigt man aber zur Lautsprecherabstimmung, die liefern die Nahfeldmessungen (siehe 1-3) aber nicht.

Verwendung von Nahfeldmessungen mach Sinn, wenn man sie "untenrum" anfügt, wenn die untere Grenzfrequenz der Quasi-Freifeldmessung nicht tief genug liegt.

Aber auch das Zusammenfügen ist nicht ganz einfach, denn es kommt sehr darauf an, bei welcher Frequenz man zusammenfügt, Stichworte sind da Lage und Verlauf des Bafflesteps und die Überhöhung auf Achse oberhalb des Bafflesteps.

Da kann man Fehler machen, die die Weichenentwicklung schwierig machen....

Gruß
Peter Krips

[diplo]

Ja, ... Mir geht es erst mal nur um das Theoretischewichtig ... abzuklären bei welchen Abständen/Membrandurchmesser/Frequenzen man so nahe wies geht mit dem Mik ran kann, und dabei Auslöschungen und Pegelminderungen vermeidet.

Zu: „Ein 17 kHz Signal erfährt bi einem Speaker mit Membranradius 3,2 cm einen Einbruch bei einem Messabstand von 1,6 cm“

Meinem Verständnis ist das im freien Feld nicht gegeben. Hier gibt es keine Reflexionsflächen , so entstehen keine konstruktiven oder destruktiven Moden, Resonanzen. Für die Betrachtung sei die Schallquelle ideal eben und das Mikrofon im Durchmesser klein.

Ein Lautsprecher ist ein Schnellwandler, das Mikrofon ein Druckempfänger. Ohne Reflexionsfläche entsteht durch die Membranbewegung des Lautsprechers, unabhängig der ¼ Wellenlänge, am Mikrofon frequenzunabhängig immer eine Druckänderung. Bereiche frequenzabhäniger Schnelle- und Druckmaxima sind nicht gegeben, so auch nicht Einbrüche in einer (Schalldruck-) Frequenzgangmessung. Oder?

[Dissi]

Die Einbrüche im Nahfeld entstehen, wenn sich Schallanteile von verschiedenen Membranbereichen gegenseitig auslöschen. Abhängig von der Entfernung zum Mikrofon haben diese nämlich unterschiedliche Laufzeiten und somit unterschiedliche Phasen.

So strahlt zum Beispiel der Rand einer Membran von 3,2 cm Radius bei 5,4 kHz gegenphasig, zumindest aus der Sicht eines Mikrofons, das sich genau im Zentrum der Membran befindet.