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Alt 18.10.2016, 09:43   #21
FoLLgoTT
Und so beginnt es...
 
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Zitat:
Zitat von nailhead Beitrag anzeigen
Zwei Dinge:
1. Zunächst hast du leider einen "Fehler" gemacht und eine Sache nicht beachtet: dein "Mikro" in der Simulation ist bei Hörner/Schallquellen mit 20cm, 30cm oder gar 40cm Breite nicht mehr im Fernfeld Das hat schwerwiegende Folgen, dazu gleich mehr.
Das kann man nicht so verallgemeinern. Es gibt Situationen, in denen eine Aufweitung unter großer Entfernung verschwindet und es gibt welche, in denen sie hinzukommt.

Simuliert mal folgendes:

Konischer Trichter: 20 cm Durchmesser, 10 cm hoch

1. Membran 2 cm flach
2. Membran 2 cm Kalotte mit 5 mm Höhe

Das ganze einmal bei 1 m und einmal bei 10 m. Ich zumindest kann daraus keine Verallgemeinerung ziehen. Hinzu kommt, dass wir nicht in 10 m Entfernung hören, sondern meist eher in 2 - 4 m.

Übrigens bleiben bei der konischen Kontur in jedem Fall Einbrüche auf Achse bestehen. Die Kontur ist einfach Scheiße!

Zitat:
Zitat von jogi Beitrag anzeigen
Ich weiß nicht, warum ihr immer von Aufweitungen redet.
Die gibt es in der Wirklichkeit doch gar nicht.
Was es gibt, sind Auslöschungen auf oder knapp neben der Hauptabstrahlachse.
Das ist zwar richtig, eine Aufweitung und eine Auslöschung auf Achse sind aber äquivalent. Beide lassen sich per Equalizer ineinander überführen. Es gibt daher in Bezug auf das reine Abstrahlverhalten keinen Unterschied.
__________________
Gruß
Nils

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Alt 18.10.2016, 10:31   #22
Gaga
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Moin zusammen,

vielen Dank für eure guten Hinweise und die rege Diskussion!

Zitat:
Ich denke ich kann dir auch ein wenig auf die Sprünge helfen
und
Zitat:
Zwei Dinge:
1. Zunächst hast du leider einen "Fehler" gemacht und eine Sache nicht beachtet: dein "Mikro" in der Simulation ist bei Hörner/Schallquellen mit 20cm, 30cm oder gar 40cm Breite nicht mehr im Fernfeld Das hat schwerwiegende Folgen, dazu gleich mehr.

2. Wenn du auf 0° normierst und anschließend nur negative Werte darstellst (0 bis -30dB) gehen dir Informationen verloren. Wenn zum Besipiel die Abstrahlung off axis lauter wäre als on axis, dann würde das Diagramm das nicht zeigen - es geht ja nur bis 0dB. Besser wäre also eine Skala mit etwas headroom ins positive, z.B. +3dB bis -27dB oder +6dB bis -24dB. Letzeres nutzt Prof Goertz z.B. immer für seine Messungen.
Vielen Dank für Deinen Input - gute Punkte, das werde ich machen.

Moin Nils,
Zitat:
Simuliert mal folgendes:

Konischer Trichter: 20 cm Durchmesser, 10 cm hoch

1. Membran 2 cm flach
2. Membran 2 cm Kalotte mit 5 mm Höhe

Das ganze einmal bei 1 m und einmal bei 10 m. Ich zumindest kann daraus keine Verallgemeinerung ziehen. Hinzu kommt, dass wir nicht in 10 m Entfernung hören, sondern meist eher in 2 - 4 m.
Auch das schaue ich an und greife den Punkt in den nächsten Beiträgen auf.

Zitat:
Übrigens bleiben bei der konischen Kontur in jedem Fall Einbrüche auf Achse bestehen. Die Kontur ist einfach Scheiße!
Im Moment nutze ich die einfache, konische Kontur, um die Zusammenhänge von Waveguide-Design und Auswirkungen auf die Abstrahlung möglichst einfach zeigen zu können. Wenn die durch diese Kontur erzeugten Nachteile klar sind, geht's daran diese zu vermeiden und die dann jeweils damit verbundenen 'Tradeoffs' zu diskutieren....

Bis später also, Grüße,
Christoph
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Alt 18.10.2016, 10:43   #23
FoLLgoTT
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Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen
Im Moment nutze ich die einfache, konische Kontur, um die Zusammenhänge von Waveguide-Design und Auswirkungen auf die Abstrahlung möglichst einfach zeigen zu können. Wenn die durch diese Kontur erzeugten Nachteile klar sind, geht's daran diese zu vermeiden und die dann jeweils damit verbundenen 'Tradeoffs' zu diskutieren....
Das finde ich auch gut und richtig so. Ich bin ein großer Freund davon, die Probleme so zu zerlegen, dass sie einfach handhabbar und verständlich sind.
__________________
Gruß
Nils

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Alt 18.10.2016, 10:48   #24
nailhead
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Zitat:
Zitat von FoLLgoTT Beitrag anzeigen
Das kann man nicht so verallgemeinern. .
Doch! 30 cm Horn simulieren in 1m Entfernung, um dessen performance zu beurteilen ist einfach falsch, basta.

Wenn man es dann in 1m Entfernung hören möchte - nur zu, dann kann man das machen.

Aber gerade in Hinblick auf Abstrahleigenschaften und wie das Ding Energie in den Raum schiebt - nein.
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Ich drucke günstig eure waveguides/Hörner/Schallführungen

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Alt 18.10.2016, 11:56   #25
FoLLgoTT
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Zitat:
Zitat von nailhead Beitrag anzeigen
Doch! 30 cm Horn simulieren in 1m Entfernung, um dessen performance zu beurteilen ist einfach falsch, basta.
Hmm, mein Einwand kam anscheinend falsch rüber oder ich habe dich ungünstig zitiert. Ich bestreite nicht, dass ein größerer Abstand sinnvoller ist, sondern nur, dass damit alle Einbrüche verschwinden.
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Nils

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Alt 18.10.2016, 12:25   #26
nailhead
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Ach..so war das von dir gemeint. Nee, ich bin da:


Zitat:
Zitat von FoLLgoTT Beitrag anzeigen
Übrigens bleiben bei der konischen Kontur in jedem Fall Einbrüche auf Achse bestehen. Die Kontur ist einfach Scheiße!

ganz bei dir...
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Alt 18.10.2016, 12:41   #27
Spatz
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Sehr guter Thread, ich lese mit großem Interesse mit.

Ich hatte vor Jahren auch mal ein Waveguide mit AxiDriver simuliert. Es ging dabei um ein Waveguide für einen der kleineren Tymphany-HT ohne Frontplatte.
Wenn ich mich richtig erinnere, dürfte es der kleine 19mm-Ringstrahler gewesen.
Leider sind alle Infos darüber im Datennirvana verschwunden, ich hatte mal die Konturdaten für AxiDriver und sogar schon ein Sketchup-Modell.

Das Waveguide damals hatte ich oval geplant, da auf diese Weise die oben zu sehenden Keulen durch Kantenreflexionen über einen breiteren Bereich, aber dafür schmaler auftreten.
Simuliert hatte ich das, indem ich in AxiDriver die Konturen für horizontal und vertikal getrennt simuliert habe. Inwieweit das der Realität entsprach, konnte ich leider nicht herausfinden, und mit ABEC habe ich leider nicht gearbeitet.

Ich kann man aber daran erinnern, dass das Waveguide in der Simulation gut aussah. Das Waveguide bestand dabei in jeder Ebene im Grunde aus drei geraden Abschnitten. Der wichtigste war dabei der mittlere, denn dieser bestimmt (wie ja auch oben zu sehen) den Abstrahlwinkel im Nutzbereich.
Davon ausgehend habe ich als nächstes den Bereich in Membrannähe geformt. Hierbei habe ich so lange mit verschiedenen Öffnungswinkeln und Tiefen experimentiert, bis das Ergebnis am oberen Frequenzende gut aussah. Der Halsbereich ist dabei stark abhängig von der Membrangeometrie, hier gibt es die meisten Probleme mit der Ankopplung. Ich meine, mich erinnern zu können, dass der Öffnungswinkel des Halses in etwa dem Winkel entsprechen sollte, mit dem die Schallwellen austreten, sprich: je höher die Kalotte, desto breiter der Winkel. Aus diesem Grund, und wegen ihrer größeren Bündelung im Hochtonbereich (der HT "sieht" das Horn nicht mehr) wurden des öfteren die Vifa/Tymphany-Ringstrahler für Waveguides empfohlen. Ich sehe, dass du in deinen Simulationen immer mit einer flachen Membran simulierst. Ich würde hier eher mal von einem Standardhochtöner (Durchmesser Membran 25 mm, Breite Sicke 1-2 mm, Höhe 3-5 mm) ausgehen, das dürfte die Ergebnisse realistischer machen.

Das restliche Waveguide habe ich immer passend und bei gleich bleibendem Öffnungswinkel an den Hals angefügt, und soweit ich mich erinnern kann, habe ich dann mit der Tiefe experimentiert, bis auch auch hier zufrieden war. Man sollte aber darauf achten, dass der Übergang vom ersten zum zweiten Segment nicht zu abrupt verläuft. Bei mir war es zwar auch eine Kante, aber der Winkel war nicht allzu groß.

Das letzte Segment dient dazu, den Übergang zwischen mittlerem Segment und Schallwand zu formen. Hierbei kann man das ganze verrunden, ich hatte mich einfach für ein weiteres grades Stück entschieden, das ging glaube ich auch ganz gut. Ich glaube, ich bin damals einfach davon ausgegangen, den ursprünglichen Kantenwinkel durch zwei halb so große Winkel zu ersetzen. Hierbei ergibt sich dann durch die Tiefe des letzten Segments die endgültige Breite des WGs.

Zusammenfassung für mein Waveguide-Rezept (ohne Gewähr, nur aus der Erinnerung):
1. Abstrahlwinkel festlegen
2. Gewählten HT in einfachem Trichter simulieren (untere Grenzfrequenz abhängig von Fläche, und damit von der Tiefe bei gegebenem Winkel)
3. Halsbereich optimieren (Winkel und Tiefe)
4. Hals an Trichter anfügen
5. Mundbereich optimieren (Winkel und Tiefe)
6. Eventuell Kanten verrunden.

Grüße,

Spatz
Spatz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2016, 21:19   #28
Gaga
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Beiträge: 1.285
Standard Das Waveguide und die Abhör-Entfernung....

Moin zusammen,

wie angekündigt möchte ich zunächst auf den Beitrag von nailhead zurück kommen.

Nailhead hat mit seinem schönen Bild anschaulich gezeigt, wie die Frequenz der Aufweitung (oder auch Auslöschung auf der 0°-Abstrahlachse) mit der Horngeometrie und dem Mikrofon (oder Hörabstand) zusammenhängt.

Am Hornmund entstehen an den abrupten Übergängen von Schallführung zu Schallwand Sekundärschallquellen. Aus dem Laufzeitunterschied zwischen der Abstrahlung auf Achse (0°) und entlang der Schallführung bis zum Hornmund und von dort zum 'Mikrofon' lässt sich die Frequenz der Auslegung ausrechnen.

Zitat:
Stellen wir uns jetzt vor, wir sind eine Welle und starten unten und gehen geradeaus -> dann haben wir einen Weg von 100cm.
Gehen wir nun aber rechts der Linie entlang, haben wir einen Weg von 24,3+81,4=105,7cm.

Dies entspricht einer Laufwegdifferenz von 5,7cm und einer Wellenlänge von 6kHz

Die Aufweitung von 6kHz kommt also nur von einem zu nahe aufgestelltem Mikro bzw. Simulationsabstand. Du solltest also unbedingt den Abstand erhöhen, z.B. auf 4m oder besser 10m.
Björn Kolbrek erklärt in seinem oben zitierten Artikel die Entstehung der Reflexion recht anschaulich so: '...The magnitude of this reflection depends on frequency and mouth size. Consider a wave of long wavelength. While it is progressing along a tube, it occupies a constant volume, but when it leaves the tube, it expands into an approximate hemispherical shape. The volume thus increases, the pressure falls, increasing the velocity of air inside the tube, pulling it out. This produces an impulse that travels backwards from the end of the tube, a reflection....'.

Also die Simulation der Abstrahlung für die konische Schallführung mit 20cm Höhe und 30cm Munddurchmesser in 1m und 10m Entfernung.

Zunächst die ursprüngliche Simulation mit 1m 'Mikro'abstand, auf 0° normiert (0-30dB) mit der Aufweitung um 6kHz:


Die selbe Simulation, jedoch mit der von nailhead vorgeschlagenen Skalierung von 6 bis -24dB:

Schon besser.

Die Abstrahlung in 10m Entfernung, auf 0° normiert, 6-24dB:


Die selbe Simu (H=20cm, D=30cm, 10m Entfernung, 6-24dB) jedoch nicht auf 0° normiert, so dass die Aufweitungen als Einbrüche auf Achse zu erkennen sind:


Was ist durch die Entfernung von 1m auf 10m passiert? Die Aufwertung (oder der Einbruch auf Achse) ist etwas breiter geworden und hat sich etwas zu höheren Frequenzen hin verschoben.
Wieso das? Der Wegstrecken-Unterschied im Waveguide hat sich nicht verändert, d.h. die Differenz auf Achse (20cm) und der Weg bis zum Hornmund an der Schallführung (=24,27cm) und damit die Differenz von 4,27cm hat sich ja nicht verändert.
Allerdings wird der Längen-Unterschied (und damit Laufzeitunterschied) mit größerer Mikrofon-Entfernung immer geringer. Bei 1m waren dies noch ca 1,4cm, bei 10m sind dies nur noch ca 0,1cm. Entsprechend verschiebt sich der Einbruch/die Aufweitung zu höheren Frequenzen hin (rechnerisch auf ca 7.8kHz, was aber in der Simu nicht ganz erreicht wird).

Offenbar müssen wir uns mit dem Einbruch/der Aufweitung bei dieser Waveguide-Geometrie über unterschiedliche Hörabstände rumschlagen, auch wenn er sich in der Lage verschiebt...

Bei geringeren Horndurchmessern müsste der Einbruch auf Achse zu noch höheren Frequenzen hin verschoben sein und zudem weniger stark vom Mikro- oder Hörabstand abhängen. Wie sieht also die Simu für ein Waveguide mit 20cm Höhe und 20cm Munddurchmesser aus? Hier mit 1m Mikroabstand und auf 0° normiert, 6-24dB:

Ist auch so, auch wenn die Aufweitung ziemlich mickrig geworden ist. Die Aufwertung wandert Richtung 9,5-12kHz.

Und wie sieht's in 10m Entfernung aus?

Hier ist fast nichts mehr von der Aufweitung übrig...

Die Lage und Höhe des Einbruchs/der Aufweitung hängt also sowohl von der Horngeometrie, als auch von der Hörentfernung/Mikroposition ab. Je kleiner der Munddurchmesser, desto kleiner die Laufzeitunterschiede und damit desto höher die Lage der Aufweitung/des Einbruchs auf Achse. Hier deutet sich schon wieder ein Dilemma an: Für die Kontrolle der Abstrahlung zu niedrigen Frequenzen hin brauchen wir einen mindest-Munddurchmesser und für einen nicht zu großen Abstrahlwinkel damit eine gewisse Hornlänge - und das bringt den Einbruch/die Aufwertung in den interessanten Nutzbereich der Schallführung...

Bevor es zu unübersichtlich wird ein Brake hier. Im nächsten Beitrag die von Nils vorgeschlagenen Simus und den Beitrag von Spatz wollte ich auch noch aufgreifen....

Grüße,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2016, 23:36   #29
Gaga
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Moin,

die von Nils vorgeschlagenen Simulationen. Es geht immer noch um die Aufweitungen/Einbrüche auf Achse in Abhängigkeit von der Hör- bzw- Mikroentfernung.
Zitat:
Das kann man nicht so verallgemeinern. Es gibt Situationen, in denen eine Aufweitung unter großer Entfernung verschwindet und es gibt welche, in denen sie hinzukommt.

Simuliert mal folgendes:

Konischer Trichter: 20 cm Durchmesser, 10 cm hoch

1. Membran 2 cm flach
2. Membran 2 cm Kalotte mit 5 mm Höhe

Das ganze einmal bei 1 m und einmal bei 10 m. Ich zumindest kann daraus keine Verallgemeinerung ziehen. Hinzu kommt, dass wir nicht in 10 m Entfernung hören, sondern meist eher in 2 - 4 m.
Konischer Trichter, 20cm Durchmesser, 10cm hoch, Directivity nicht normiert, Mikro Entfernung 10m:

Konischer Trichter, 20cm Durchmesser, 10cm hoch, Directivity nicht normiert, Mikro Entfernung 5m:

Konischer Trichter, 20cm Durchmesser, 10cm hoch, Directivity nicht normiert, Mikro Entfernung 1m:

Konischer Trichter, 20cm Durchmesser, 10cm hoch, Directivity nicht normiert, Mikro Entfernung 0,5m:

Zu erkennen ist wieder, dass der Einbruch auf Achse mit abnehmendem (Hör-)Abstand zu niedrigeren Frequenzen hin wandert.

Ein Vergleich der auf 0° normierten Directivity für die 10m-Abstand Simu:

...mit der Aufweitung bei ca 8.9kHz mit der auf 0° normierten Abstrahlung für die 0.5m-Simu:

Die erste Aufweitung wandert Richtung 7-7,5kHz.

Im Grund sehe ich dasselbe, wie in den von Nils vorgeschlagenen Simus: Die Verschiebung der Aufweitung/des Einbruchs auf Achse mit dem Hörabstand.

Zumindest hier...
Zitat:
Übrigens bleiben bei der konischen Kontur in jedem Fall Einbrüche auf Achse bestehen. Die Kontur ist einfach Scheiße!
...sind wir uns einig.

Daher weiter mit der Frage, wie wir die Reflexionen/Diffraktion denn durch Verrundung des (oder weiterer konischer Stufen hin zum) Übergang von der Schallführung auf die Schallwand vermeiden.

Und schon taucht der nächste Zielkonflikt am Horizont auf: Wenn wir verrunden, müssen wir entweder die Mundfläche weiter vergrößern, und/oder wir nehmen die Verrundung von der Schallführung weg. Wie stark/viel müssen wir verbunden, um die Aufwertung/den Einbruch auf Achse zu vermeiden? Und was bedeutet das für die constant directivity?

Weiter damit im nächsten Beitrag.

Bis dahin, Grüße,
Christoph

PS:@Nils: Die Simus mit der Kalotte (h=5mm) habe ich jetzt nicht in den Beitrag gepackt - worauf wolltest Du hier raus?
PPS: @Spatz: Auf Deine 'Anleitung' wollte ich noch eingehen und diese zur Grundlage für eine Art Liste zur Entwicklung von WGs mit Kriterien, Einfluss von Konstruktionsmerkmalen, Zielkonflikten etc machen.

Geändert von Gaga (18.10.2016 um 23:39 Uhr). Grund: PS...
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2016, 08:23   #30
FoLLgoTT
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Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen
PS:@Nils: Die Simus mit der Kalotte (h=5mm) habe ich jetzt nicht in den Beitrag gepackt - worauf wolltest Du hier raus?
Mir ging es nur darum, dass Aufweitungen nicht immer geringer werden mit der Entfernung. Wir müssen das aber nicht weiter vertiefen. Am einfachsten ist es wohl, wenn wir erstmal weiterhin einen idealen Kompressionstreiber annehmen.
__________________
Gruß
Nils

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Alt 19.10.2016, 20:02   #31
Querdenker
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Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen

Daher weiter mit der Frage, wie wir die Reflexionen/Diffraktion denn durch Verrundung des (oder weiterer konischer Stufen hin zum) Übergang von der Schallführung auf die Schallwand vermeiden.

Und schon taucht der nächste Zielkonflikt am Horizont auf: Wenn wir verrunden, müssen wir entweder die Mundfläche weiter vergrößern, und/oder wir nehmen die Verrundung von der Schallführung weg. Wie stark/viel müssen wir verbunden, um die Aufwertung/den Einbruch auf Achse zu vermeiden? Und was bedeutet das für die constant directivity?

Weiter damit im nächsten Beitrag.
Hi,
genau der richtige Einstieg für einen Horn-Anfänger wie mich.
Endlich wird das Thema mal verständlich dargestellt - die sonstigen Abhandlungen im Netz sind größtenteils sehr anstrengend zu lesen. Danke dafür... und bitte nicht nachlassen .
Q
Querdenker ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.10.2016, 16:31   #32
Gaga
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Standard Die Verrundung und das Abstrahlverhalten...

Moin zusammen,

Zitat:
Endlich wird das Thema mal verständlich dargestellt - die sonstigen Abhandlungen im Netz sind größtenteils sehr anstrengend zu lesen. Danke dafür... und bitte nicht nachlassen .
Vielen Dank! Dann will ich mal weitermachen hier...

Meinen letzten Beitrag zur Aufweitung der Abstrahlung bzw. zum Einbruch auf Achse hatte ich mit der Ankündigung beendet,...'Daher weiter mit der Frage, wie wir die Reflexionen/Diffraktion denn durch Verrundung des (oder weiterer konischer Stufen hin zum) Übergang von der Schallführung auf die Schallwand vermeiden.
...
Wie stark/viel müssen wir verbunden, um die Aufwertung/den Einbruch auf Achse zu vermeiden? Und was bedeutet das für die constant directivity?
'

Da ich weiter möglichst einfach und systematisch vorgehen wollte, fand ich es sinnvoll, zunächst nur eine weitere, konische Stufe am WG-Mund einzubauen und zu simulieren, wie sehr sich die Aufwertung der Abstrahlung damit verringern lässt.

Nach einigen Versuchen habe ich entschieden, hier auf einen Vorschlag von D.B. Keele zurück zu greifen. In seiner Arbeit 'What's so sacred about exponential horns' schlägt er für sein dort vorgestelltes CD-Horn (zur Minderung des 'polar narrowing effects, polar lobing and fingering' eine zweite, konische Öffnung vor:'...Good results were obtained when roughly the last third of the conical horn sidewall was displaced outward so as to double the included angle...'.

Entsprechend habe ich wie gehabt konische Schallführungen ohne und mit der zusätzlichen konischen Öffnung simuliert:


Diese zusätzliche konische Öffnung hat die halbe Höhe der geraden konischen Schallführung (=last third of conical horn). Ich habe immer Schallführungen mit 60° Öffnungswinkel benutzt, zum Teil habe ich zum Vergleich auch das konische WG mit 60° Öffnungswinkel und ganzer (3/3) Länge zum Vergleich simuliert. Um den möglichen Effekt möglichst stark zu sehen, habe ich hier wieder in 1m Entfernung simuliert. Größere Entfernungen können noch nachgeholt werden. Was passiert also? Seht selbst...

Zunächst die Simulation der 60°-Schallführung mit 10cm Länge, ohne 2. Öffnungswinkel:

Die Aufweitung bei ca 11 kHz...

Dann die nur 2/3, also 6,7cm lange, konische Schallführung, ohne 2. Öffnungswinkel:

Die Aufwertung ist zu höheren Frequenzen gewandert (kleinerer Mund-Durchmesser), schmalbanniger und stärker geworden.

Was hilft die zusätzliche Fläche am Mund?

Nicht viel.

Hier der Vergleich, oben ohne, unten mit zusätzlicher Mundöffnung:

Der deutlichste Unterschied ist die bessere Kontrolle der Abstrahlung unter 3kHz mit der zusätzlichen Mundöffnung-Fläche.

Wie sieht's mit der 20cm langen Schallführung aus?
Zunächst die kurze, 2/3-Variante ohne zusätzliche Öffnungsfläche:


Dann mit der zusätzlichen Öffnungsfläche:


Und im Vergleich:

Auch kein substantieller Unterschied.

Da ich eine stärkere (positive) Auswirkung der zusätzlichen Mund-Öffnungsfläche erwartet hatte, habe ich zum Vergleich ein WG nach E. Geddes (Oblate spheroid) mit fast identischen Maßen (Hals 25mm Durchmesser, Höhe 20cm, identischer Munddurchmesser) mit Hornresponse ausgerechnet...

...und in AxiDriver simuliert:

Auch hier die typische Aufweitung bei 7-8 kHz.

Zur Kontrolle ein LeCleach-Horn mit fast identischen Maßen (Horn-Hals und -Länge):

Das ist zwar nicht CD, aber immerhin recht gleichmässig ansteigende Bündelung, abgesehen von den am Hornhals verursachten Störungen (zum Hornhals und Kalotte als Schallquelle später).

Es hängt also doch (nach wie vor) an der konischen Schallführung - oder ist die simple 'Verrundung' einfach nicht ausreichend? Vor einer weiteren Diskussion noch die entsprechenden Simulationen für die 30cm lange 60° Schallführung - ich hatte sie sowieso gemacht...
Zunächst 60°, 30cm Höhe:


Das 'oblade spheroid'-Pendant:


Dann die kürzere, 2/3-Variante, 60°, ohne zusätzliche Öffnungsfläche:


Die 2/3 - 1/3-Variante, mit zusätzlicher Öffnungsfläche:


Und ein letzter Versuch, in dem die einteilige Öffnungsfläche und zwei Flächen geteilt wurde,

so dass die zusätzliche Öffnung einer 'Verrundung' näher kommt:


Auch dies mit nur mässigem Erfolg. Hilft also nichts, mit einer einfachen konischen Form wird das nicht besser.

Ein paar Betrachtungen zu den simulierten Aufweitungen und beobachteten Effekten der Änderung der Mundöffnungen dann im nächsten Beitrag. Und auch, wie problematisch der beobachtete Effekt für WGs mit größerem Öffnungswinkel und geringerer Höhe (die ganz überwiegend gewählte Bauform) ist.

Was mich besonders interessiert - warum verringert die tendenzielle 'Verrundung' die Aufwertung des konischen WGs so wenig? Wieso kümmert die sich so wenig um den Übergang am Hornmund? Was meint ihr?

Bis denn, Grüße,
Christoph

Geändert von Gaga (21.10.2016 um 16:33 Uhr). Grund: Die blödsinnige Autokorrektur...
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.10.2016, 18:46   #33
Spatz
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Was mir gerade noch einfällt: Geddes mit seinen mehr oder weniger konischen Waveguides optimiert seine Waveguides auf einen Abhörwinkel von 15 Grad.

Das ergibt Sinn, da zum einen der Anteil der axialen Abstrahlung für den Gesamtenergiefrequenzgang nur minimal ist im Vergleich zu allen anderen Winkeln.

Zum anderen zeigen Geddes' Waveguides einen starken Einbruch auf Achse, das gewünschte CD-Verhalten stellt sich außerhalb der Achse ein.

Wenn man dann aber die Diagramme auf 0° normalisiert, sieht das CD-Verhalten aus wie eine massive Aufweitung außerhalb der Achse, obwohl es eigentlich ein axialer Einbruch ist.

Soll heißen: Normalisier mal auf 5, 10 oder 15 Grad, und poste mal auch die unnormalisierten Frequenzgänge für verschiedene Winkel. Dann sieht das ganze gleich viel schöner aus.

Wenn man keinen Einbruch auf Achse will, sind (annähernd) konische WGs nicht das richtige. Geddes wählt diese Form auch nicht, weil bei ihm ein möglichst glatter Axialfrequenzgang das Ziel ist, sondern ein gleichmäßiger Energiefrequenzgang und möglichst wenige der von ihm postulierten HOM (Higher Order Modes).

Grüße, und weitermachen!

Spatz
Spatz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.10.2016, 20:27   #34
Gaga
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Standard Nochmal der Geddes oder Oblate Spheroid WGs...

Hallo Spatz, moin zusammen,

Zitat:
Zum anderen zeigen Geddes' Waveguides einen starken Einbruch auf Achse, das gewünschte CD-Verhalten stellt sich außerhalb der Achse ein.

Wenn man dann aber die Diagramme auf 0° normalisiert, sieht das CD-Verhalten aus wie eine massive Aufweitung außerhalb der Achse, obwohl es eigentlich ein axialer Einbruch ist.

Soll heißen: Normalisier mal auf 5, 10 oder 15 Grad, und poste mal auch die unnormalisierten Frequenzgänge für verschiedene Winkel. Dann sieht das ganze gleich viel schöner aus.
Vielen Dank für Deine Anmerkungen zu den Oblate Spheroid Waveguides. Das stimmt natürlich. Die Frage zu den axialen Einbrüchen und damit verbundenen Aufwertungen bei auf 0° normierten Directivity-Darstellungen hatten Jogi kurz in Beitrag #19 und #20 kurz angesprochen. In Beitrag #12 sind normierte und nicht normierte Directivity Plots der selben Simu zu sehen.

Ein letzter kleiner Ausflug zu den Oblate Spheroid / Geddes Waveguides.

Zunächst die normierte Directivity des Oblate Spheroid Waveguides mit 30cm Höhe und 60° Öffnungswinkel:


Dazu die nicht normierte Directivity:


Und der SPL bei 0° / 1m Abstand (Einbrüche und 'Aufweitungen'):


Und der SPL bei 30° / 1m:


Die Einbrüche auf Achse lassen sich mit der Erklärung von nailhead wieder ausrechnen:


Hier für den axialen Einbruch bei 4,8kHz in 13cm Abstand zum Mund: Axiale Entfernung von der Schallquelle L=43cm, über die Schallführung zum Mund-Rand und weiter zur Auslöschung sind L=57,2cm. Das Delta von 14,2cm entspricht Lamda/2 von 4850Hz, das passt also.

Die Auslöschungen bei den anderen Frequenzen...

...entstehen halt entsprechend an den Orten der Lambda/2-Differenzen zwischen der Schallquelle und den 'Schallquellen' am Mund-Rand.

Im nächsten Beitrag dann endlich nochmal zu der Frage, weshalb die Verrundung am konischen Waveguide nicht so viel bringt, wie erhofft. Und danach mal ne Zwischenbilanz...

Grüße,
Christoph

Geändert von Gaga (23.10.2016 um 15:49 Uhr). Grund: ...die Sinn-entstellende Autokorrektur
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.10.2016, 20:46   #35
3eepoint
wtf?! -BOOOOOOOOM
 
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Wow, dass .gif ist mal beeindrucken! Ich lese weiterhin gespannt mit. Morgen werde ich in einem der gängigen Simulationsthreds auch mal wieder was beisteuern =)
__________________
Meine Nachbarn hören auch Metal, ob sie wollen, oder nicht \m/
3eepoint ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.10.2016, 16:53   #36
Gaga
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Standard Die Verrundung am WG-Mund...

Moin zusammen,

Zitat:
Wow, dass .gif ist mal beeindrucken!
Vielen Dank!, Das...
Zitat:
Ich lese weiterhin gespannt mit.
...freut mich.

Denn will ich mal weiter mit meinem gefährlichen Halbwissen auf der Suche nach dem CD-WG volle Segel weiterschippern - und hoffe die üblichen Verdächtigen werden mich korrigieren, bevor ich auf 'ne Sandbank laufe oder sonst eine böse Havarie hinlege. An der Stelle ein großes Dankeschön an nailhead, JFA, Nils, etc...

Ich möchte wie angekündigt nochmal nachschauen, weshalb die Verrundung am WG-Mund nicht so viel bringt, wie erhofft.

Zu dieser Frage ist mir ein Beitrag von JFA im Thread Lautsprecher nach Geddes Theorie eingefallen. JFA schreibt da:
Zitat:
Denkt Euch ein konisches Horn, angetrieben von einer sphärischen Welle. Dann ist die Wellenfront immer rechtwinklig zur Kontur und zur Mittelachse. An jeder Stelle lässt sich also ein Kugelsegment, bzw. im Schnitt betrachtet ein Kreisbogen, beobachten. Preisfrage: was passiert, wenn die Erhöhung des Kreisbogens (Abstand zur Sehne) gleich lambda/2 ist? Tipp: Integral vom Sinus über eine Periode bilden.
Also mal anschauen. Hier nochmal das schon aus den letzten Beiträgen bekannte WG mit 60° Öffnungswinkel und 30cm Länge, Abstrahlung bei 900Hz:


Man sieht - zumindest über die ersten 2/3 der Schallführung - prima die gleichmässige sphärische Welle. Hier ist die Höhe des Kreisbogens immer kleiner lambda/2.
Am scharfen Übergang zur Schallwand entsteht (wie oben von Björn Kohlberg beschrieben) ein Druckunterschied, der die Welle 'aus dem Horn rauszieht'. Die schöne sphärische Wellenform wandert mittig schneller und irgendwann erreicht die Höhe des Kreisbogens lambda/2.

Bei niedrigen Frequenzen, hier zum Beispiel 695Hz, passiert das nicht mehr im Horn:


Bei höheren Frequenzen, hier 1112Hz, sieht das für das gezeigte Horn so aus:


Dazu wieder ein animiertes GIF, das die Druckverhältnisse um den WG-Mund bei ansteigenden Frequenzen zwischen 500 und 2000Hz zeigt:


An der Stelle leiste ich mir wieder einen kleinen Ausflug. Ich hoffe der Thread wird nicht zu unübersichtlich...

Der Grund für den Ausflug? Na ja, ich freue mich gerade an den Diskussionen um das Kugelgehäuse und die schön offene Sichtweise, die Nils da gerade wieder eingebracht hat - und irgendwie ist ein (konisches) Horn auch nix anderes als eine nach vorne geborgene Scheibe (und eine Kugel ja auch nur eine umgestülpte Scheibe...). Und die Betrachtung der 180°-Schallführung ganz am Anfang des Threads (Beitrag #10) war ja nicht ganz fair, da sie direkt in eine unendliche Schallwand überging. Daher an der Stelle die Simulation einer Scheibe mit 37,1cm Durchmesser (=Mund-Durchmesser des 60°/30cm WGs), aber 1m vor die unendliche Schallwand gesetzt, die AxiDriver halt immer macht:


In diesem Fall sehen wir natürlich auch Kantendiffraktion in 1m Abstand auf Achse (siehe die vielen Diskussionen hier, oder bei Linzwitz).

In der Directivity (1m, -90° bis 90°):


Und etwas vergrössert, der Einbruch auf Achse...


Zurück zum Thema: Warum aber reicht die Verrundung nicht aus, das Problem zu beseitigen?

Hier das selbe 60°/30cm-WG, mit großzügiger Verrundung:


Und die Abstrahlung bei 2kHz:

Auch hier erreicht die Höhe des Kreisbogens (der sphärischen Welle aus der konischen Schallführung) irgendwann lambda/2.

Die Directivity...

...zeigt immer noch die 'Aufwertungen' (oder Einbrüche auf Achse). Allerdings bei anderen Frequenzen und nicht mehr so ausgeprägt.

Gut zu sehen im SPL auf Achse:

Mehr Einbrüche, weiter verteilt und nicht mehr so stark im Vergleich zum nicht verwundeten WG (siehe Beitrag #34).

Was tun? Kleine Brötchen backen und erstmal ganz verrunden:


Diese Kontur ergibt diese Directivity:


Normiert auf 0°:


SPL auf Achse:

Sieht nicht schlecht aus, abgesehen von der Hals-Sauerei bei >15kHz.

Aber - wir ahnten es schon - das Horn bündelt zu höheren Frequenzen hin immer stärker...

Also Zeit für ein erstes Fazit. Und daraus abgeleitet natürlich für die Betrachtung möglicher Lösungsansätze. Dann in den nächsten Beiträgen...

Grüße,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.10.2016, 17:04   #37
fosti
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Standard

Moin Christoph,

erstmal dankeschön für Deine Fleißarbeit. Die letzten Simus, die arg in die Tiefe gehen, würde ich nicht umsetzen wollen...ein WG sollte flach sein.

Vielleicht kannst Du mal eine SEAS DXT simulieren, die ist ja gut messtechnisch beleuchtet und schauen wir mal, wie die Simus dazu aussehen.

Viele Grüße,
Christoph
fosti ist gerade online   Mit Zitat antworten
Alt 24.10.2016, 23:35   #38
Gaga
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Beiträge: 1.285
Standard Erstes Zwischenfazit...

Moin zusammen, Moin Christoph,

[QUOTE]erstmal dankeschön für Deine Fleißarbeit. /QUOTE]

Gerne - bin froh, dass Du und andere den Thread noch begleiten...

Zitat:
Die letzten Simus, die arg in die Tiefe gehen, würde ich nicht umsetzen wollen...ein WG sollte flach sein.
Der Grund für die tiefen WGs ist die Übernahme der Wunsch-Eigenschaften von Java aus dem 'Constant Directivity Thread', also 60° Abstrahlwinkel ab 2,5-3kHz, siehe Beitrag #7.

Das ist mit einem flachen Waveguide nicht zu machen. Aber flache Waveguides haben natürlich Vorteile, wenn man jetzt mal nicht auf eine besonders enge Abstrahlung Wert legt: Der Winkel im Übergang von Schallführung zu Schallwand wird natürlich flacher und damit wird die Diffraktion an dieser Kante kleiner (durch die viel weniger abrupten Übergang):


Wenn man dann noch einen realistischen Hörabstand von 3m annimmt (siehe Hinweis nailhead), liegt der zu erwartende Einbruch bei knapp 17 kHz - und 'verschmiert' durch die flache Geometrie und die 25mm Schallquelle auch noch stärker. Selbst ohne Verrundung des Mundes (was bei den kommerziellen Waveguides in der Regel gemacht wird), ist kaum noch eine Aufweitung zu sehen.


Das von Dir angesprochene Seas DXT-Waveguide (das Seas selber Diffraction Expansion Technology nennt), finde ich durchaus spannend. Neben Alexander Heissmann, der auf seiner Homepage einige Messungen zeigt, ist es auch hier sehr genau vermessen und diskutiert worden.

Leider finde ich nirgends genaue Abmessungen der Schallführung oder der eingesetzten Kalottenmembran. Falls die jemand beisteuern kann, würde ich die gerne simulieren...

Zeit für das erste Zwischenfazit. Es geht ja letztlich auch um die Erarbeitung von Design-Kriterien für die praktische Umsetzung, d.h. Konstruktion eines CD-Waveguides. Ich bitte euch, das Zwischenfazit zu ergänzen / korrigieren, so dass am Ende des Threads idealer Weise eine Art Hilfe oder Betriebsanleitung zur Konstruktion einer CD-Schalführung entsteht.

Ich kopiere zunächst noch mal die praktische Vorgehensweise von Spatz hier rein und nehme diese als Ausgangspunkt:
Zitat:
Zusammenfassung für mein Waveguide-Rezept (ohne Gewähr, nur aus der Erinnerung):
1. Abstrahlwinkel festlegen
2. Gewählten HT in einfachem Trichter simulieren (untere Grenzfrequenz abhängig von Fläche, und damit von der Tiefe bei gegebenem Winkel)
3. Halsbereich optimieren (Winkel und Tiefe)
4. Hals an Trichter anfügen
5. Mundbereich optimieren (Winkel und Tiefe)
6. Eventuell Kanten verrunden.
Eine weitere praktische Vorgehensweise wäre die Konstruktion eines 'Oblate Spheroid'-Waveguides, zum Beispiel mit Hilfe von Hornresponse.

Zwischenfazit:
Was ist bisher klar geworden?
1. Abstrahlwinkel: Hängt vom Öffnungswinkel ab.
2. Untere Frequenz der Kontrolle des Abstrahlverhaltens: Hängt von der Mundöffnung ab.
3. Enge Abstrahlwinkel mit niedriger Grenzfrequenz ergeben tiefe Schallführungen.
4. Je enger der Abstrahlwinkel und je niedriger die untere Grenzfrequenz (der Kontrolle des Abstrahlwinkels), desto stärker die Diafraktion am Hornmund und damit die Einbrüche auf Achse.
5. Eine teilweise Verrundung Mundes vermindert das Problem nur gering.
6. Ein Horn mit runder (sich stetig ändernden) Kontur hat die Einbrüche auf Achse nicht, erzeugt aber kein CD-Abstrahlverhalten.

Es braucht - wie im richtigen Leben - möglichst gute Kompromisse oder Lösungsansätze. Wie sehen diese aus, bzw. könnten diese aussehen?
1. Flache Waveguides mit verrundetem Mund: Funktioniert offenbar ganz gut und ist ja offenbar die verbreitetste Bauform für Waveguides. Kompromiss: Geht nicht für (sehr) enges Abstrahlverhalten.
2. Rechteckige oder ovale anstelle von runden, axisymmetrischen Bauformen. Das sollte (a) Diffraktionseffekte auf unterschiedliche Frequenzen 'verschmieren' und ermöglichst (b) die getrennte Anpassung der horizontalen und vertikalen Abstrahlung. Siehe hier die Simus von Nils.
3. WG-Profile mit sich (im mittleren Bereich der Schallführung) nur langsam öffnenden Profilen. Ein Beispiel wären z.B. Konturen, wie sie Nils in seinem Paper 'Vergleich Horn rechteckig vs. rund' zeigt. Wenn man die groß genug macht, zeigt sich über einen recht weiten Frequenzbereich (hier ca 3-20kHz) ein recht schönes CD-Verhalten.
4. 2-stufige, rechteckige Waveguides. Verteilung der Diffraktionseffekte und unabhängige Anpassung der horizontalen und vertikalen Abstrahlung. Auch hierfür gibt's jede Menge kommerzielle Beispiele, wie das von Keele vorgeschlagenen CD-Horn, das MRH-300, Visaton HTH8.7 oder diverse andere Hörner. Falls jemand eine Link zu genauen Horn-Zeichnungen hat, bitte melden, dann würde ich mir das gerne anschauen/simulieren.
5. Neue Konstrukte, wie das JBL-M2-WG...

Klar ist, dass Kompromisse gemacht und damit Entscheidungen getroffen werden müssen.
1. Es muss das Abstrahlverhalten im jeweiligen Gehäuse simuliert werden. Die WGs werden ja nicht (oder selten) in unendliche Schallwände eingebaut.
2. In welcher Entfernung soll gehört werden?
3. Bei welcher Frequenz soll das WG übernehmen und wie ist da das Abstrahlverhalten des Tief-/Mitteltöners?

Es würde sich also anbieten, einige der gelisteten Lösungsversuche zu simulieren und der Vor- und Nachteile anzuschauen.

Und ein für möglichst viele interessantes, konkretes Konstrukt zu überlegen, für das ein WG konstruiert werden soll. Hier würde ich ganz klar ein rechteckiges oder ovales Waveguide bevorzugen, da es von den flachen, maxisymmetrischen Waveguides ja schon jede Menge gibt... Zudem finde ich die Möglichkeit, das horizontale und vertikale Abstrahlverhalten getrennt zu gestalten außerordentlich spannend.

Aber bevor es soweit ist, würde ich mich gerne noch mit dem Hornhals beschäftigen, der bisher ja außer Acht gelassen wurde. Hier muss ich mich für eine konkrete Kalotte entscheiden - welche wäre denn da in euren Augen interessant? Oder wäre ein AMT interessant (siehe Gaudimäxchen)?

Grüße,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.10.2016, 05:56   #39
EMP
Erfahrener Benutzer
 
Registriert seit: 18.02.2014
Beiträge: 1.165
Standard

Auch von mir danke für deine Mühen

Ich kann zwar nix zum Thema beitragen, lese aber gespannt mit

E: Ist eig. das Zielverhalten ein roter Strich der nur in der Mitte ist?
__________________
Viele Grüße
EMP ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.10.2016, 08:01   #40
BiGKahuunaBob
Erfahrener Benutzer
 
Registriert seit: 04.09.2015
Beiträge: 330
Standard

Hi Christoph,

auch von meiner Seite 1000 Dank für die Mühe der Ausarbeitung :-)


Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen
Hier muss ich mich für eine konkrete Kalotte entscheiden - welche wäre denn da in euren Augen interessant?
Ich hatte eine ähnliche Frage auch bereits gestellt, auch weil ich Hartmembran Hochtöner für geeigneter halte: http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/s...ad.php?t=13806

Viele Grüße
BiGKahuunaBob ist offline   Mit Zitat antworten
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