Wir basteln ein Waveguide oder Constant Directivity, wie geht das?

[Gaga]

Moin,

dann weiter mit der DXT-Schallführung.

In Beitrag #200 wurden die Auswirkungen der ersten 3 konischen Abschnitte oder 'Steps' der DXT-Schallführung auf das Abstrahlverhalten simuliert.

Jetzt zu den beiden letzten konischen 'Steps'. Zunächst 'Step 4' wie hier gezeigt:


Abstrahlverhalten bei ca 17 kHz:


SPL unter Winkeln 0-90° in 15°-Schritten:


Sonogramm 0-75°:


Und für den letzten Teil der Schallführung, Step 5:


Abstrahlung bei ca 17 kHz:


SPL unter Winkeln 0-90° in 15°-Schritten:


Sonogramm 0-75° Grad:


Der Vollständigkeit halber das Sonogramm 0-90°:


Und normiert auf 0°:


Die Diskussion, wie die verschiedenen, konischen Abschnitte der Schallführung zum simulierten Abstrahlverhalten beitragen, im nächsten Beitrag...

Bis dahin, Grüße,
Christoph

[fosti]

Danke, Namensvetter!

Die DXT simuliert sich anscheinend auch so gut wie sie ist!

[Gaga]

Aber gerne, Christoph!

Ich wollte ja noch anschauen, weshalb die DXT so gut funktioniert - und was an der Kontur was dazu beiträgt. Auch wenn nailhead...

Die Stufen und die Linse machen's

...schon einen kleinen Hinweis gegeben hat.

Zunächst eine 'korrekte' Darstellung der grob ausgemessenen DXT-Kontur mit Winkelangaben (bei der Darstellung der Kontur haben die x- und y-Achse keine identische Skalierung, die Kontur erscheint dadurch viel steiler, als sie eigentlich ist):


Die 5 Stufen sind wieder mit 'Step 1-5' bezeichnet.

In der nächsten Darstellung sind die Simulationen der Abstrahlung unter Winkeln für die Kalotte in unendlicher Schallwand, sowie die Steps 1-5, in eine Abbildung gebracht:


Bei 3 kHz habe ich eine senkrechte Hilfslinie eingezeichnet, um die Verschiebung des Bündelungverhaltens zu niedrigeren Frequenzen hin mit jedem zusätzlichen 'Step' deutlicher zu machen.

Zudem sind horizontal mit der gestrichelten blauen Linie jeweils die '90 dB-Linien' eingezeichnet. Es ist ganz schön zu sehen, wie - neben dem Bündelungsverhalten - der Schalldruck im Frequenzbereich zwischen grob 2 und 10 kHz durch den Aufbau der Schallführung erhöht.

Die größte Wirkung auf das Abstrahlverhalten hat logischer Weise 'Step 3', der längste konische Teil der DXT-Schallführung. Die Steps 4 und 5 verschieben den Beginn der Bündelung nochmal leicht zu niedrigen Frequenzen - und flachen den Übergang von Step 3 zur Schallwand in zwei kleinen Schritten ab.

Warum die DXT nicht den typischen Einbruch (auf Achse) von konischen Schallführungen zeigt nochmal genauer im nächsten Beitrag.

Bis dahin, Grüße,
Christoph

[Gaga]

Moin,

denn also ein Wenig zur Frage...

Warum die DXT nicht den typischen Einbruch (auf Achse) von konischen Schallführungen zeigt ...

Vielleicht mal von der Seite: Was würde passieren, wenn die DXT nicht die 5 'Steps' oder Segemente hätte, aber den identischen Durchmesser am 'Hals' und 'Mund' - und die selbe Höhe von insgesamt 13mm?

Die einfache, konische Kontur würde dann so aussehen:


Der SPL unter Winkeln 0-90° (immer noch in 0,7m Entfernung simuliert):


Aha! Da isser, der 'Einbruch' auf Achse: Die 0° Simu (orange) liegt um 8 kHz unter der 15° und 30°-Simu.

Zur Verdeutlichung der Frequenzgang auf Achse alleine:


Der 'Einbruch' ist nicht sehr tief und zieht sich recht breit von ca 6-12 kHz.

Das ist natürlich dann auch im Sonogramm zu sehen:


Und normiert auf 0° dann auch als 'Aufweitung':


Denn schaumermal in der Directivity bei ca 8 kHz nach:


Der 'Einbruch' auf Achse - und unter ca 30° alles in Butter, wie schon in Beitrag #34 an einem viel deutlicheren Beispiel gezeigt.

Die Erklärung und Rechnung dazu - wie in Beitrag #18 von nailhead gezeigt:
...im nächsten Beitrag .

Gruß,
Christoph

[fosti]

Sehr, sehr geil!
Viele Grüße,
Christoph

[Gaga]

Moin zusammen,

und vielen Dank, Christoph.

Ist ja fast schon alles gesagt, aber noch als Abschluss oder Zusammenfassung: Wieso hat die DXT-Kontur - trotz konischer Öffnungskonturen - also fast keinen Einbruch auf Achse? Was hilft - ich nehme mal Bezug auf Beiträge aus diesem Thread mit prinzipiellen Überlegungen...

a) Den Ball (die Schallführung) flach halten: Dadurch werden die Änderungen der Schallführung und damit auch die Diffraktion (Sekundärschallquellen) an den Übergängen (z.B. zur Schallwand) klein. Siehe auch Beitrag #38.

b) Die konische Kontur stückeln. Hier bei der DXT in 5 Abschnitte oder 'Steps'. Das schlägt ja auch Keele für sein CD-Horn vor (siehe auch Beitrag #32). Letztlich geht das in Richtung 'Verrundung', wenn man oft genug stückelt...

c) Die Schallführung auch im Durchmesser klein halten. Dadurch bleiben die Laufzeitunterschiede zwischen dem 'Direktschall' axial und Diffraktionen am 'Mund' oder abrupten Änderungen der Schallführung klein - mögliche Einbrüche verlagern sich zu hohen Frequenzen, idealer Weise >20 kHz.

Das alles wird bei der (vermeintlichen, simulierten) DXT-Kontur geschickt genutzt. Die Schallführung ist sehr flach (Tiefe zusammen max. 13mm). Ein wiederholter Blick auf die Wirkung der verschiedenen 'Steps' zeigt, dass ein 'Anflug' von Einbruch auf Achse tatsächlich erst durch Step 4 und 5 erzeugt wird:


Mit der Verbreiterung der Mundfläche, wandert dieser (zu erkennen an der Annäherung des 0° und 15° SPL) zu niedrigeren Frequenzen hin (Step 4 bei ca. 12-15 kHz, Step 5 um ca 10 kHz). Gewonnen wird dadurch aber, wie schon gesagt, die Erweiterung der Kontrolle des Abstrahlverhaltens zu niedrigeren Frequenzen hin.

Seiht so aus, als wäre die DXT-Schallführung einfach ein recht celverer Kompromiss, um ein schön gleichmässiges Abstrahlverhalten und eine Kontrolle des Abstrahlverhaltens ab ca 2-3 kHz zu erzielen, ohne wesentlich Einbrüche auf Achse in Kauf zu nehmen. Nochmals bezogen auf Beitrag #12 die Darstellung der auf 0° normierten Directivity:


Die Mundfläche berenzt die Kontrolle des Abstrahlverhaltens nach unten, zwischen ca 5 und 12 kHz erzeugt die Kontur ein recht gleichmässiges Abstrahlverhalten, das >12 kHz in das durch die Kalotte (und der Anpassung des WG-Halses) bestimmt wird.

Auf der anderen Seite sind dadurch halt auch die 'Limits' der Schallführung hinsichtlich Abstrahlwinkel und der unteren Grenze der Kontrolle des Abstrahlverhaltens gesetzt. Soll das Abstrahlverhalten zu tieferen Frequenzen hin kontrolliert werden und/oder ein engerer Abstrahlwinkel erzeugt werden, wird's schwieriger...

Schließlich noch der Versuch, den (minimalen) Einbruch auf Achse zu erklären. Dazu eine ungefähre Berechnung, unter der Annahme, dass die Wegdifferenz zwischen der Kalotte und der äußeren Kontur (Step 5) dafür verantwortlich ist:


Die Differenz zwischen dem 'direkten' Weg von der Kalotte zum Mikrofon und dem Weg 'Kalotte-äußere Kante Mund-Mikrofon' beträgt demnach ungefähr 2,8cm. Dies enspräche einer Frequenz von ca 12,3 kHz. Der Einbruch sollte dann bei lambda/2, also 6,15 kHz liegen. Das haut mit der Simu leider nicht hin, hier liegt der 'Einbruch' auf Achse bei ca 9 kHz (umgerechnet ein Unterschied von ca 1,9cm). Vielleicht habt ihr einen Tipp, wo ich mit meiner Abschätzung vermutlich falsch liege, oder konkret einen Fehler gemacht habe...?

Wie auch immer. Zum Prinzip der DXT-Schallführung ist damit eigentlich genug gesagt.

Wie weiter? Mal schauen. Vielleicht bei Gelegenheit die Konstruktion einer 'CD'-ähnlichen Schallführung für ein konkretes Projekt? Schaumermal.

Grüße,
Christoph

[fosti]

Hallo Christoph,

Du hast eindrucksvoll gezeigt, wie effizient und "auf die Realität übertragbar" Simulationen sein können.
Neben den DXT-Enwicklern (auch nur vielleicht) hast Du nun ein ziemlich gutes Basiswissen, mit dem Du zu neuen Horizonten aufbrechen könntest.....wie wäre es mit einem Diffraktionskonischen-Doppel-MT/HT-WG?

Viele Grüße und nochmal vielen Dank,
Christoph

EDIT: Und für unsere Simulationskritiker hier im Forum: Ja Simulationen kommen immer zu irgendwelchen bunten Bildchen, aber wenn wie hier sorgfältig gemacht, sind sie auch auf die Realität übertragbar. Und mit diesem Re-Engineering, wie es Gaga hier vorgemacht hat, bekommt man Sicherheit für neue Kreationen!

[Lionheart]

Unglaublich, wie schön du hier Grundlagen und die Zusammenhänge im Abstrahlverhalten darstellst.
Für mich als Neuling in der Thematik eine Informationsquelle ohne gleichen...

Vielen Dank für deine Arbeit!!!!

Gruß Yves

[nical]

auch meine meinung. finds auch spannend.
gruß reinhard

[Gaga]

Hallo Christoph, Yves und Reinhard,

Eure positive und sehr nette Rückmeldung freut mich ungemein - es steckt ja schon ein bischen Arbeit drin, sogar in den Simus .

Ich betrachte mich eigentlich in der Materie auch immer noch als Neuling. Es sind für mich noch eine Reihe von Fragen offen. So bin ich zum Beispiel erstaunt, wie stark (und positiv) sich der 'Step 1' (eine Erweiterung des Durchmesers um 4 mm mit nur 1,5mm Höhe!) auf das Abstrahlverhalten >10 kHz auswirkt.

...wie wäre es mit einem Diffraktionskonischen-Doppel-MT/HT-WG?

Sicher total spannend. Es bringt halt zusätzlich die Ankopplung zwischen beiden (Kalotten?) in's Spiel, also zusätzlich den Fokus auf's vertikale Abstrahlverhalten. Hier müsste ich dann auf jeden Fall auch mit ABEC arbeiten. Das reizt schon, mal sehen... Hier im Forum wurde das Thema ja auch schon konkret angegangen: Das Doppelwaveguide von Limmer, hier von Nils, hier von Leif...

Es hat noch einen konkreten Grund, warum ich zaudere: Ich habe da bereits ein anderes Projekt im Sinn (kleiner Hinweis hier) - und gedenk meiner im Moment sehr gering verfügbaren Freizeit überlege ich, dieses zunächst in der meinen Beiträgen eigenen, schwindelerregenden Geschwindigkeit in den nächsten Monaten anzugehen .

Vielen Dank für euren Zuspruch nochmal,
Grüße,
Christoph

[fosti]

Hallo Christoph,

ich wollte Dich nicht drängen.

Im Moment teste ich auch eher "offene Mitten" wie in der MEG RL901 oder hier aus: https://www.intertechnik.de/user/ite_exmotion04_3.pdf

Viele Grüße,
Christoph

[holly65_MKII]

Moin Christoph,

sehr klasse was Du hier machst!

Es freut mich besonders das Deine Simulationsergebnisse und Schlußfolgerungen in vielen Punkten
sehr gut mit meinen praktischen Erfahrungen / Erkenntnissen mit Waveguides korrespondieren.

LG

Karsten

[Gaga]

Hi Christoph,

kein Problem, ich fühle mich kein bischen gedrängelt. Wenn überhaupt dann motiviert.

Ich möchte das Thema Doppelwaveguide ohnehin bei Gelegenheit angehen. Zunächst werde ich mich aber ein wenig eingehender mit der Acoustic Lens von BeoLab beschäftigen...

Es freut mich besonders das Deine Simulationsergebnisse und Schlußfolgerungen in vielen Punkten
sehr gut mit meinen praktischen Erfahrungen / Erkenntnissen mit Waveguides korrespondieren.

Vielen Dank, Karsten. Letztlich zeigt sich in der Praxis, ob die Simus was gebracht haben...

Grüße,
Christoph

[thoweiue]

Moin,

da es im 'Constant Directivity Waveguide' Thread trotz der freundlichen Ermunterung von nailhead...

...irgendwie nicht weitergeht und ich diesen Thread mit meinen dilettantischen zu-Fuß-Übungen nicht weiter zumüllen möchte, erwäge ich hier einen Thread zu mit ein paar hoffentlich kurzweiligen, grundsätzlichen Überlegungen und Simus zum Thema zu starten.

Also so ganz ohne rechnerischem Optimierer. JFA meinte ohnehin...


Kann ja grundsätzlich nicht schaden, was über Waveguides zu lernen, wa?.
Dazu bietet sich AxiDriver an - es gibt ne Demo-Version und die Lizenz ist nu auch nicht soooo teuer...

Da ich das Thema Constant Directivity ohnehin etwas genauer anschauen wollte, könnte ich das so nebenher auch gleich hier ein wenig dokumentieren. Dachte ich.

Gibt's Interesse?

Grüße,
Christoph

In Anbetracht der Tatsache, dass Waveguides irgendwie derzeit in aller Munde sind, ist zumindest bei mir das Interesse sehr groß

[Gaga]

Moin thoweiue und Jörn,

vielen Dank!!! Freut mich natürlich sehr, wenn der Thread immer noch Interesse findet.

Und das die DXT einer der Besten ist, sieht man ja auch gut daran, dass die NeXT die beste Bewertung beim Contest bekommen hat!

Ja, absolut, die DXT ist einfach sehr, sehr pfiffig gemacht...

Grüße,
Christoph

[Gaga]

Moin zusammen,

angeregt durch die Diskussion im 'Constant Directivity Waveguide'-Thread, habe ich mich nochmal an das ovale Waveguide aus Beitrag #176 ff gesetzt und etwas von Hand optimiert. Zudem wollte ich Java et al ebenfalls motivieren, mit der super-spannenden Optimierung der WG-Kontur weiter zu machen...

Das Waveguide sieht jetzt so aus:


Das Viertelmodell, an dem sich die Kontur besser erkennen lässt:


Das WG ist 280mm breit, 140mm hoch und 58mm tief, d.h. Breite zu Höhe 2:1.

Der SPL in unendlicher Schallwand axial in 3m Entfernung:


Die horizontale Abstrahlung unter Winkeln von 0-90°:

Eigentlich schön glatte SPL-Verläufe, auch unter Winkeln. Aber man erkennt schon, dass die Bündelung zu hohen Frequenzen zunimmt. Besser zu sehen im Sonogramm des horizontalen Abstrahlverhaltens:


Und normiert auf 0°:


Könnte schlimmer sein, die Bündelung nimmt immerhin sehr gleichmässig zu.

Um das Sonogramm der horizontalen Abstrahlung besser mit dem Sonogramm aus dem Constant Directivity Thread aus Beitrag #23 vergleichen zu können, hier noch die Darstellung von 2k-20k und einer Linie bei -6dB:


Den Preis für die ovale Form möchte ich nicht unter den Teppich kehren: Die limitierte Bündelung der vertikalen Abstrahlung, hier im Sonogramm:

...und auf 0° normiert:

Klar, durch den kürzeren vertikalen 'Munddurchmesser', verliert das WG die Kontrolle über das Abstrahlverhalten früher...

Das 'diagonale' Abstrahlverhalten ist eine Mischung aus der horizontalen und vertikalen Abstrahlung (hier nur das auf 0° normierte Sonogramm):


Es gibt bei dem 'ovalen WG' noch jede Menge Stellschrauben, das Abstrahlverhalten zu ändern bzw.. zu verbessern.

Bevor ich da noch was mache und auf bestimmte Eigenschaften hin optimiere: Was würde euch den besonders interessieren hinsichtlich
1. der Größe: Das WG ist 280mm breit, 140mm hoch und 58mm tief, d.h. Breite zu Höhe 2:1. Natürlich könnte das Verhältnis kleiner gemacht und damit die Kontrolle der vertikalen Abstrahlung verbessert werden. Die Idee des ovale Was ist halt, den HT möglichst nahe an den MT/TMT zu bringen. Wie wichtig wäre das aus eurer Sicht? Und - wie groß darf das WG überhaupt sein?
2. der unteren Grenze der Kontrolle der Abstrahlung? Wie weit runter sollte es noch funktionieren? Obacht, die Frage hängt direkt mit der akzeptablen Größe zusammen...
3. des horizontalen und vertikalen Abstrahlwinkel: Was wäre interessant und warum?
4. Wie sollte die Bündelung im gewünschten Übernahmebereich zum MT oder TMT sein?
5. des CD-Verhaltens: Sollte die Bündelung über die Frequenzen gleichmäßig sein, oder ist es ok, wenn diese zu den Höhen hin etwas zunimmt? Hier sehe ich das Problem, dass ein gleichmäßiges CD-Verhalten ein tieferes WG benötigt. Die Simu ist im Moment in einer unendlichen Schallwand gemacht - das steilere WG sollte vorzugsweise in einem Gehäuse simuliert werden...
6. Soll das WG für eine Kalotte oder einen Druckkammertreiber optimiert werden?

Was denkt ihr?

Grüße,
Christoph

[Wave-Guider]

Hmm....

so wie es aussieht, ist die gebotene Bündelung im unteren Bereich nicht sinnvoll.

Also weil viel zu gering: bei 2.000Hz sehe ich jedenfalls zwischen 0 Grad und 90 Grad nur einen Unterschied von so 5dB.
Das kann irgendwie gar nicht angehen.

Bei üblichen runden Waveguides mit so 160mm Durchmesser, kommt man da auf so 12dB Unterschied.
Und solche Waveguides kombiniert man dann ja mit 13cm oder 17cm Tiefmitteltönern.

Für so ein ovales Waveguide mit 280mm Breite, da würde man an einen 25cm oder 30cm Tiefmitteltöner andenken.
Welche bei 2.000Hz aber einen Unterschied von so 20dB zwischen 0 Grad und 90 Grad machen würden.

Ich vermute aber, die Winkelfrequenzgänge wurden unter irgendwelchen falschen Voraussetzungen erzeugt.
Und das die Bündelung im unteren Bereich sonst viel größer wäre.
Die Bündelung im oberen Bereich, scheint für die Abmessungen, ebenfalls viel zu gering.

Kalotte/Druckkammer-Treiber:

bei solchen Abmessungen würde ich keine Kalotten nehmen.

Selbst wenn eine Simulation (oder sogar eine Messung) ok dazu sagen würde,
da gibt es noch verschieden Faktoren, die erst per Ohr messbar sind.

Aber wie gesagt:

eventuell mal schauen, ob die Parametrierung der Simulation nicht einen Fehler hinsichtlich Bündelungs-Berechnung enthält.


Grüße von
Thomas

[fosti]

Hallo Christoph,

das Ovalo gefällt mir sehr gut. Wenn Du Dich über einen Treiber/Kalotte/Anschluss geeinigt hast, können wir das auch gerne durch unseren 3D-Drucker schicken....ist ja im Dienste der Wissenschaft

Thomas, eine DXT bündelt auch erst später dennoch scheint das Konzept der Grimm LS1 in Kombi mit einem 8" TMT aufzugehen. Mittlererweile bin ich fast der Meinung, dass der Vorteil von kleinen WGs in der breiteren und damit breiteren Abstrahlung oberhalb von 7kHz gegenüber nackten Kalotten liegt.

Christoph

[tiefton]

Hallo Zusammen, Ich habe noch ein oval Hörnchen aus der Bird (http://ka.kwerl-acoustic.de/?p=1935) übrig.
Mag den jemand zur Arbeit an diesem Thema haben?
Ich fand auch, dass der sich sehr gut verhalten hat, horizontal und vertikal.
Er hat lediglich eine stärkere Abrisskannte am äußeren Ende.

[Caisa]

Moin,

die Amis basteln gerade ebenfalls ein ovales CD Waveguide... (Mit Verweis auf diesen Thread)!

http://techtalk.parts-express.com/fo...eguides/page28

Da ich den Entwickler 'drüben' ein wenig kenne, hat er mir die Erlaubnis gegeben die Druckfiles für sein Waveguide zu verwenden und auch weiter zu geben. Dieses ist ein Prototyp für die N26C Transducer Labs Kalotte, welche echt super klingt, tief ankoppelbar ist und extrem gute Verzerrungswerte aufweisen sollen. Bei Interesse stelle ich die Daten gern zur Verfügung!

Gruß,
Stephan