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

[Gaga]

Hallo 3ee,

sehr cool, dass Du dranbleibst und hier immer wieder berichtest. Jetzt muss ich das Wochenende mal nutzen und wenigstens Deine letzten 20 Beiträge lesen, damit ich die wichtigen Punkte klar habe.

Das ATH4-Projekt im Nachbarforum verfolge ich natürlich auch.

Bin gespannt, wie Du Dein COMASOL-Skript in einem Projekt umsetzt. Bin auch noch dran - und möchte das dann mit einer CNC-Fräse umsetzen. Wird wegen Umzug aber erheblich dauern....

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Moin Gaga,

schön das hier noch jemand mitliest Ich les hier auch immer wieder von Forne um den Faden nicht zu verlieren

Das ATH4 Projekt schau ich mir auch immer mal wieder an. Allerdings hab ich bei der Art, die Geddes und Mbat an den Tag legen nicht wirklich Bock da was zu schreiben....

Mir schwebt was doppelwaveguidiges vor. Ich hab auch noch die BMS 4590 hier rumstehen. Denen was auf den Leib zu schneidern dürfte sich auch lohnen. Von denen gibt es sogar Querschnittszeichnungen. Man könnte also versuchen, die Simulation gleich mit dem "echten" Treiberinnenleben zu machen. Gefräst wird das dann wahrscheinlich auch. Warst du nicht vor relativ kurzer Zeit erst umgezogen?

[Gaga]

Moin 3ee,

ja, den Ton von Geddes finde ich auch unangenehm - finde es trotzdem spannend, was mabat da macht.

Stimmt, ist gar nicht sooo lange her mit dem letzten Umzug. Nervt auch etwas, vor allen Dingen bis die Werkstatt wieder in Betrieb ist.

Ich hab auch noch die BMS 4590 hier rumstehen. Denen was auf den Leib zu schneidern dürfte sich auch lohnen. Von denen gibt es sogar Querschnittszeichnungen. Man könnte also versuchen, die Simulation gleich mit dem "echten" Treiberinnenleben zu machen.

Das interessiert mich auch!

Gefräst wird das dann wahrscheinlich auch.

Wenn Du loslegst, habe ich sicher ein paar Fragen dazu...

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Guten Abend alle zusammen! Ich hab die Zeit gefunden etwas weiter zu machen, zumindest auf einer Teilbaustelle. Die Berechnung des Phaseplug nimmt weiter gestalt an!




Ich hab es jetzt geschafft, die Geometrie so zu generieren, dass sie sich "nicht selber zerstören kann", irgendwas kommt da aber sicher noch.... Das Script gleicht die Länge der einzelnen Kanäle an und kann die Flächenverhältnisse zueinander verändern, letzteres stellt mich vor die nächste Herrausforderung:



Zu sehen ist der Schalldruck der drei Kanäle 3 mm vor der Austrittsöffnung (nicht am Ende des Rohres, dass ist der PML und da passiert nicht mehr viel). Im Idealfall sollten sich die drei Kurven überlagern, dass hin zu bekommen soll nun Aufgabe des Optimierers werden. Dafür muss ich aber aus den drei Kurven einen Zahlenwert bekommen, der dem Scipt sagt ob sich das Ergebnis verbessert oder verschlechtert. Da ich kein definiertes Ziel, sondern "nur" die Anforderung "möglichst nahe beieinander" habe, wollte ich mal fragen ob einer von euch eine Idee hat wie man das auf einen Wert schrumpfen könnte.

So weit von mir, für Ideen und Denkanstöße wäre ich dankbar =)

[ansch]

...ob einer von euch eine Idee hat wie man das auf einen Wert schrumpfen könnte.

So weit von mir, für Ideen und Denkanstöße wäre ich dankbar =)

Erst mal: auch ich lese hier äußerst interessiert mit und finde den Thread und Dein Vorgehen absolut Klasse!

Zur Frage - Schnellschuss und nicht voll ausgegoren, aber ließe sich das nicht über ein Least-Square Ansatz behandeln? Also eine Matrix mit den Aplitudendifferenzen (müsste hier 3x3 sein) und die Laufzeitdifferenz so lange anpassen, bis die absolute Amplitudendifferenz minimal ist? evtl. sequentiell (also paarweise) vorgehen um eine Minimierung aufgrund von Amplitudendifferenzen mit unterschiedlichem Vorzechen zu vermeiden? Ggf. eine Wichtungsmatrix verwenden und die Diagonalelemente der Amplitudendifferenzmatrix abwichten (die sind ohnehin Null).

VG André

Nachtrag: Mir ist vorhin noch eingefallen, dass je nachdem, was Deine Simulation der Schallanregung durch die Membran alles berücksichtigt, unterschiedliche Amplitudenverläufe evtl. sogar systemimmanent sind.
Beispiel zur Verdeutlichung: Wenn ich einen Gitarrenamp mit einem Mikrofon (im Nahfeld) abnehme ändert sich der Klang ja auch je nach Mikrofonposition. Will sagen, auch bei einer realen Membran liegen im Nahfeld unterschiedliche Amplitudenfrequenzgänge über der Membranfläche vor. Wenn Deine Simu das Verhalten der Elementarstrahler entsprechend nachbildet, könnte das eben normal sein?

[Dazydee]

Ha, er simuliert wieder!

Ich würde mich von der Meinung her auch ansch anschließen und per Least-Square gehen.

(Distanz der Kurven)² an jeweils 10(?) Punkten pro Oktave, und dann alle Werte im gewünschten Übertragungsbereich zusammenzählen.

[3eepoint]

Danke für die Eingebungen!

@Ansch

Wunderbar, genau nach sowas hab ich gesucht! Least Squares war auch mein Ansatz, die Matrixumsetzung hat nur gefehlt. Ging in Matlab auch super einfach um zu setzen.

Die Membranverformung wird derzeit nicht mit eingerechnet, wäre aber machbar nur dafür brauche ich mehr Daten vom Chassis wie Material, Dicke etc. Laut Keesito sind die unterschiedlichen Verläufe Flächenbedingt wenn die Kammerresonanzen vorher bestimmt wurden und die Kanaleingänge in den entsprechenden Knoten platziert wurden. Ich habe noch die Vermutung, dass die Sicke da unschön mit rein spielt, aber das llässt sich ja evaluieren sobald die Sache läuft.

@DazyDee

Im Back HAtte mal wieder Zeit und Lust ^^

Jup, so hab ich es jetzt auch umgesetzt.

Jetzt bleibt noch zu gucken ob die Neldar Mead Methode die richtige ist. Ich glaub n Genetischer Optimierer wäre bei der Problemstellung villeicht sinnvoller Es findet auf jeden Fall eine Verbesserung statt:

[JFA]

Was genau willst du eigentlich wohin optimieren? Oder anders formuliert: ich glaube nicht, dass der Schalldruck am Anfang oder Ende eines PPs der korrekte Parameter ist.

[3eepoint]

Ziel der Übung, ist eine plane Welle in ein Horn schicken zu können und so den Einsatzbereich zu erweitern. Das ist gegeben, wenn die Laufzeitunterschiede möglichst klein sind und die Pegel in den einzelnen Kanälen möglichst identisch. Ich kann nachher mal gucken ob ich das Paper dazu wiederfinde da ist das besser erklärt als voin mir

Ich würde gerne mal versuchen ob ich einen Mitteltontreiber bauen kann der schon ab 200Hz ein Horn laden kann.

[JFA]

Das ist gegeben, wenn die Laufzeitunterschiede möglichst klein sind und die Pegel in den einzelnen Kanälen möglichst identisch.

Nein.

Zugegeben, es ist nah dran und unter gegebenen Umständen sogar korrekt, aber es unterschlägt fahrlässig die Strömung. Einfache Überlegung: aus einem Kanal strömt es raus, in den anderen rein, Schalldruck in beiden Fällen betragsmäßig gleich.

Außerdem: wenn du den Schallfluss als dreidimensionale Größe betrachtest, dann ergeben sich noch etliche weitere Freiheitsgrade, z. B. eine Krümmung der Wellenfront.

[3eepoint]

Ok, ergibt Sinn. Wenn ich also die Kanäle vergleichen will, muss ich die Phase mit berücksichtigen um das mit ein zu kalkulieren?

In wie fern meinst du Krümmung der Wellenfront? Es geht ja dadrum, eine möglichst ebene Wellenfront zu bilden. Das eine gewisse Krümmung unvermeidbar ist ist klar, die Kanäle sind ja z.B. auch nur im Mittel gleich lang, es muss ja nur "plan genug" sein. Oder meinst du noch einen anderen Effekt?

[ansch]

Interessanter Aspekt.
Allerdings muss ich zugeben, dass auch ich bisher immer davon ausging eine ebene Wellenfront zu erzeugen. Bzw. eigentlich ja das Produkt aus Schallfluss und ak. Impedanz für gegebene Flächen zu maximieren. Nach meinem naiven Verständnis bedeutet das den Realteil zu maximieren also Phasenunterschiede (Phasenversatz, Blindleistung) zu minimieren?
Dann sollte auch der Fluss über der Fläche identisch sein und sich skalar betrachten lassen?

Aber ich mag die Idee, die Wellenfront ggf. auf bestimmte Abstrahlung zu verformen - habe ich mir noch nie Gedanken drüber gemacht. Gibt es idazu irgendwo was zu lesen (in der Anwendung Abstrahlwinkelkontrolle, Phaseplug) oder muss man sich das mit z.B. AKABAK oder eben die Simus von 3eepoint?

Viele Grüße
André


Edit: hat sich mit 3eepoint überschnitten - aber ähnliche Fragen oder?

[JFA]

Phase kontrollieren ist nur die halbe Miete. Der Bewegungsvektor kann in jede beliebige Richtung zeigen, und auch über die Austrittsfläche veränderlich sein.

Die akustische Impedanz, so gut man mit ihr in vielen Fällen auch rechnen kann, ist bei Wellenformungsprozessen nicht ausreichend, weil sie eine dreidimensionale Ausbreitung auf einen eindimensionalen Parameter abzubilden versucht. Das passt bei ebenen Wellen, aber nicht mehr, wenn die Welle sich krümmt. Deswegen ist ja schon Webster's Horn Equation schon unzureichend, auch wenn es zahlreiche gut Ergebnisse dafür gibt.

Die ebene Wellenfront ist außerdem nur für zwei Hornkonturen die theoretisch optimale. Analytisch nur für Rohre (Querschnitte von Austrittsfläche PP und Rohr identisch) und den Oblate Spheroid Waveguide. Der Fall "Rohr" wird als Impedanzrohr verwendet, den Fall OS nutzt Geddes. In allen anderen Konturen - z. B. exponentiell - ist die ebene Wellenfront nicht optimal bzw. die optimale Wellenfront ist frequenzabhängig*. Es kann sein, dass mit der ebenen Wellenfront im Mittel das beste Ergebnis erzielt wird, aber mir ist dazu keine systematische Untersuchung bekannt (wundert mich eigentlich, vielleicht sollte ich nochmal detaillierter suchen).

Worum es mir geht: zu Zeiten schwacher Rechenleistung musste man mit Vereinfachungen und qualifiziertem Raten zu Rande kommen, und da ist es durchaus sinnvoll, auf eine eben Wellenfront hin zu optimieren. Ich finde das inzwischen obsolet. Es sollte eigentlich kein Problem sein, mit modernen Optimierern entweder
- Membran, Druckkammer, Phaseplug und WG in eins zu optimieren
- Den WG auf das gewünschte Abstrahlverhalten designen, dafür die optimale Wellenfront zu bestimmen, daraus den optimalen PP ableiten usw.

Der Ansatz mit dem Bezier- bzw. NURBS-WG ist aus dieser Grundidee, dass eben keine ebene Wellenfront bei einem Kalottenhochtöner vorliegt, entstanden, allerdings noch ohne automatischen Optimierer. Ausgangspunkt war tatsächlich ein OS-WG, aber das war unbefriedigend. Da war ich dann u.a. bei (Super-)Ellipsen, aber die Bezier-Kurven waren am besten. Ob sie DIE besten sind: keine Ahnung. Ein sehr wichtiger Aspekt daran war, dass ich die im CAD vernünftig zeichnen konnte, ohne dass das Programm sich selber erwürgt hat

* Streng genommen gilt das auch für den OS-Waveguide, weil seine Ausdehnung in Längsrichtung aus praktischen Gründen nicht unendlich ist

[3eepoint]

Ok, also kann ich mir, jetzt mal auf einen klassischen PP, das in etwa so vorstellen:


Ich hoffe meine Handzeichnung ist ok Darstellen soll das einen Horntreiber mit PP an einem Horn. Das alles ohne Größen oder errechnete Kurven, ein reines Prinzipbild. Unter A hab ich eingezeichnet, wie ich mir den Ausgang des PP als Vektorfeld vorstelle, hier aber nur als 2D Vektor. Ich hab mal versucht, verschiedene Fälle mir zu überlegen und die auf die Kanäle verteilt.

Fall 1: Beide Vektoren kommen gerade aus dem Kanal, die Wellenfront hier ist "eben"

Fall 2: Der eine Vektor ist leicht schief. Die Wellenfront ist "gekrümmt"

Fall 3: Beide Vektoren zeigen nach innen. Der Kanal invertiert.

Fall 4: Ein Vektor nach innen, der andere geht nach außen. Hier löscht sich der Schall lokal aus.

Kann ich mir das so vorstellen? Um die Wellenfront eben zu haben(sofern man das denn will) , müssen all diese Vektoren in die Selbe Richtung zeigen und Betragsmäßig identisch sein.

Wie würdest du denn eine Systematische Untersuchung zur Findung der idealen Wellenfront anstellen? Villeicht kann ich das ja simulationstechnisch runter reißen.

Die Wellenfront als Parameter für die Optimierung wäre natürlich auch noch interessant. Alles in einer Simulation wäre natürlich nice, aber ich glaube es wird irgendwann unübersichtlich und Horn und PP zu trennen ist programmiertechnisch die besser vorgehensweise*. Müsste nur zusehen, wie ich diese definieren kann. Nachdem was ich hier grade lerne, müsste ich dafür den Schall als Vektorgröße definieren

Und danke Jochen das du hier den Erklär Bär machst

*und mindert die Möglichkeiten wo sich das Programm selber erwürgt.

[ansch]

Erst mal auch von mir herzlichen Dank an Jochen für die Erklärungen.
Ich bin mir unsicher inwiefern vorgekrümmte Wellenfronten zumindest für Treiber / Horn bzw. WG Kombis schon Usus sind. Ich befürchte eher weniger, damit zumindest Treiber x auch mit Horn y zusammenspielt.

Wenn ich mich recht erinnere war doch einige Seiten vorher gezeigt, wie eine ebene Wellenfront rund gemacht werden kann.
Aber im Prinzip sollte das über die Lauflängen funktionieren. Spannend wäre inwiefern das auch über die Flächen funktioniert. Wenn der Schallfluss (im Endeffekt ja Fläche und Geschwindigkeit, eigentlich wie ein Volumenstrom in der Strömungsmechanik) vektoriell reingeht müsste das genauso funktionieren.

Was nun spannend wäre: kann man die Wellenfront über den Plug geeignet so vorverformen, dass z.B. bei einem rechteckigen WG/Horn die Ecken trotzdem identische Pegel aufweisen wie die Mitte? Wenn man sich für übliche Hörner / WG's die Druckverteilung am Hornmund anschaut sind die Ecken ja i.d.R. etwas unterbelichtet.
Das könnte ggf. für die reine Abstrahlung (Balloon) aber vor allem für die Arraybarkeit interessant sein. Und damit ist die Arraybarkeit von (zusammengesetzten) Punktschallquellen wie von Linienquellen gemeint.

D.h. am Ende interessiert was vorn rauskommt. Wenn es simulatorisch Einfacher ist Wandler und Plug sowie Horn getrennt zu simulieren, sollte das OK sein solange es ein Interface dazwischen gibt. Also in dem Sinne, dass man das Vektorfeld am Plugausgang and den Eingang des Horns/WG übergeben kann.

Viele Grüße
André

[3eepoint]

D.h. am Ende interessiert was vorn rauskommt. Wenn es simulatorisch Einfacher ist Wandler und Plug sowie Horn getrennt zu simulieren, sollte das OK sein solange es ein Interface dazwischen gibt. Also in dem Sinne, dass man das Vektorfeld am Plugausgang and den Eingang des Horns/WG übergeben kann.

Viele Grüße
André

Genau die Funktion fehlt mir leider. Was ich machen kann, ist ein Schallfeld aus Moden zusammen zu setzen:



Wobei ich noch nicht ganz raus hab wie man die benutzt...

[3eepoint]

Was auch ginge wäre aus einer Kette von Monopolen eine Wellenfront bilden. Da habe ich Amplitude und Phase als Parameter:



Hier mal als Testpunkt mittig in einem Horn. Das könnte ich auch Frequenzabhängig machen nur wie macht man das in nem echten PP?

@Ansch

Ja, eine Umformung wurde hier schoin gezeigt ibzw. hier: https://www.diyaudio.com/community/t...38806/page-441

Sowas in der Art, nur halt etwas gezielter wäre denke ich mal was Jochen gerne sehen würde. Theoretisch ließe sich auch für Horizontal und Vertikal eine leicht andere Kurve definieren. Villeicht ließe sich damit das plane Zwisxchenstück was ich einsetze erledigen auch wenn das dann nur für diesen Plug Typ passen würde.... einen in x und y asymmetrischen Plug würde ich mir sogar zutrauen in Matlab hin zu bekommen

[JFA]

Fall 1: Beide Vektoren kommen gerade aus dem Kanal, die Wellenfront hier ist "eben"

Fall 2: Der eine Vektor ist leicht schief. Die Wellenfront ist "gekrümmt"

Fall 3: Beide Vektoren zeigen nach innen. Der Kanal invertiert.

Fall 4: Ein Vektor nach innen, der andere geht nach außen. Hier löscht sich der Schall lokal aus.

Im Prinzip ja, aber was meinst Du mit zwei Vektoren? Der Druck ist skalar...
Und es ist nicht nur die Richtung, sondern auch die "Länge" des Vektors (also der Betrag des akustischen Flusses).

Wie würdest du denn eine Systematische Untersuchung zur Findung der idealen Wellenfront anstellen? Villeicht kann ich das ja simulationstechnisch runter reißen.

Nunja, der Waveguide hat ja irgendwelche Randbedingungen, Tiefe, Austrittsöffnung, Abstrahlwinkel, etc. Den nimmt man und testet dann verschiedene Eingangswellenfronten. Optimierungsziele könnten dann Richtwirkung oder Halsimpedanz sein, auch wenn beide lose zusammenhängen.

Schall als Vektorgröße definieren

Ist das nicht sowieso schon?

[3eepoint]

Nunja, der Waveguide hat ja irgendwelche Randbedingungen, Tiefe, Austrittsöffnung, Abstrahlwinkel, etc. Den nimmt man und testet dann verschiedene Eingangswellenfronten. Optimierungsziele könnten dann Richtwirkung oder Halsimpedanz sein, auch wenn beide lose zusammenhängen.

Also einen Satz an typischen Waveguide formaten z.B. OS in Größe xy und gucken welche Wellenfront damit noch bessere Ergebnisse liefern könnte?

Phase kontrollieren ist nur die halbe Miete. Der Bewegungsvektor kann in jede beliebige Richtung zeigen, und auch über die Austrittsfläche veränderlich sein.

Ich glaube ich hab noch nicht ganz verstanden welcher Teil vektoriel und welcher skalar ist

Bzgl. formen von Wellenfronten zum testen. Denkst du das ich das aus Monopolen Punktquellen zusammensetzen kann?

[JFA]

Also einen Satz an typischen Waveguide formaten z.B. OS in Größe xy und gucken welche Wellenfront damit noch bessere Ergebnisse liefern könnte?

Genau.

Ich glaube ich hab noch nicht ganz verstanden welcher Teil vektoriel und welcher skalar ist

Der Druck ist skalar, der Fluss vektoriell. Analogie: Druck == elektrische Spannung, Fluss == elektrischer Strom

Bzgl. formen von Wellenfronten zum testen. Denkst du das ich das aus Monopolen Punktquellen zusammensetzen kann?

Könnte gehen. In Akabak kannst du eine VibFile auf eine Fläche mappen, ist im Prinzip das gleiche.