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

[Audio-Mike]

Ich kann thematisch (noch) nichts beitragen, freue mich aber sehr, dass es hier weitergeht

[JFA]

Bist du dir sicher, dass eine sphärische Wellenfront automatisch CD-Verhalten erzeugt? Ich glaube nämlich nicht, bin mir aber nicht sicher. Steht das in dem Buch?

[3eepoint]

Bist du dir sicher, dass eine sphärische Wellenfront automatisch CD-Verhalten erzeugt? Ich glaube nämlich nicht, bin mir aber nicht sicher. Steht das in dem Buch?

Steht so in dem Buch bzw. ist ein Zitat in dem Buch, Seite 573. :"A sphere vibriting radially radiates sound uniformly outward in all directions. A portion of a spherical surface, large compared to the wavelength and vibrating radially, emits uniform sound radiation over a solid angle angle subtended by the surfaceat the center of curvature" Olsen Elements of acoustical engineering 2nd ed.

Weiter steht dort dann die problematik mit den unterschiedlichen sich ergebenen Tiefen bei unterschiedlichen Winkeln und die Anpassung.

[JFA]

Danke. Den Olson habe ich gerade gefunden, leider wird es da nicht weiter begründet. Der Schlüssel könnte die Formulierung "large compared to the wavelength" sein

[3eepoint]

Sonst könnte ich versuchen in Comsol vorab ne simulation auf zu setzen. Radial pulsierende quelle mit konischem Horn und perfekter Terminierung am Mund?

[JFA]

Vielleicht erstmal ohne Horn? Denn das ist ja das, was Olson da beschreibt.

[3eepoint]

Also nur eine pulsierenden sphärenausschnit. Ok, setzt ich mich mal dran =)

Bzw. den dan in unendlicher schallwand oder wie wäre am sinnvollsten?

[JFA]

Ja, unendliche Schallwand. Wo ich mir auch nicht sicher bin: macht es einen Unterschied, ob es eine vibrierende Oberfläche oder eine frei "hängende" Wellenfront ist

[JFA]

Ein wenig geforscht, und jetzt bin ich mir ziemlich sicher, dass das nicht CD-Verhalten ist bzw. erst bei sehr hohen Frequenzen dazu übergeht (also "large compared to the wavelength"). Das ist ziemlich fises Mathematik mit Hankel-Transformationen und so, da bin ich zu lange raus um das selber nachzurechnen .

Da ist es besser, auf bestehende Arbeitung zurückzugreifen, und da fiel mir der Don B Keele mit seinen CBTs ein: http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/CBT.php
Die Grundlagen sind in diesen Paper drin: http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/...0-%201983).zip

Ist ein Zip-Archiv, das erste Paper reicht schon (um es zu verstehen und die Ohren qualmen zu lassen).

In kurz: spherical cap mit Legendreverteilung der Geschwindigkeiten führt zu konstanter Richtwirkung ohne Nebenkeulen.

Man kommt auch auf anderem Wege zu der Erkenntnis, dass ein Kugelsegment nicht funktioniert. In der Optik und Akustik kann das Verhalten im Fernfeld durch eine Fouriertransformation der Geschwindigkeits-/Intensitätsverteilung beschrieben werden. Das sind allerdings 2- bzw. 3-dimensionale Transformationen, nicht mehr sehr trivial.
Man kann sich aber Analogien zaubern: ein Kugelsegment, was gleichförmig radial schwingt, ist analog zu einer Rechteckfunktion im eindimensionalen Fall. Die Fouriertransformierte einer Rechteckfunktion ist die sinc-Funktion, und die hat Nebenkeulen und definition keine konstante Richtwirkung.

Aber schauen wir doch mal, was deine Simuation so bringt

[3eepoint]

Also, versuch nummero Uno. Sphere mit 30/45° Winkel gegenüber einer unendlichen Schallwand und 2 m Durchmesser. Messung in 10m Abstand und linear skaliert auf der x Achse:


-->Aufbau

-->30°

-->45°


nächster Versuch mit Konischen 45° Horn, kopplung direkt in den PML, Abmessungen wesentlich kleiner:

-->Aufbau

-->Ergebnis

Das sieht für mich auf den ersten Blick so aus also würde sich deine Theorie bestätigen. Large compared to Frequency ist ein Muss. Ich werd mir das Kapitel nochmal genauer durchlesen. So ganz stimmen meine Simulationen mit den gezeigten ergebnissen noch nicht überein finde ich.

[JFA]

Schön, wenn die Theorie bestätigt wird

2m Durchmesser ist natürlich ein Brett, der Konus hat 1,20 m, wenn ich das richtig peile? Wenn der schon ab 600 Hz mehr oder weniger CD macht - ab da sieht das doch gut aus, die Nebenkeulen würde ich erstmal ignorieren - dann sollten doch 60 cm für knapp 1200 Hz gut sein.

[3eepoint]

Yay^^

Ich hatte auch noch einen Versuch mit Roundover am Hornmund gemacht. Das reduziert die Nebenkulen deutlich. Das wäre ein Punkt, wo man villeicht noch eine Optimierung ansetzen könnte, aber das ist was für später.

Wir können also festhalten, dass ein Waveformer von planar zu spärisch das gewünschte Ergebnis bringen kann. Stellt sich jetzt nur noch die Frage, wie man das am besten implementiert. Ich hab da schon 1-2 Ideen. Werde nachher mal den Bleistift zur Hand nehmen und versuchen die zu skizzieren.

[JFA]

Planar auf (fast) konisch geht mit einer OS-Kontur

[kboe]

@JFA
Hast nicht du in einem anderen Thread geschrieben, dass planar
nicht stattfindet und schon deswegen ein WG nie optimal funktionieren kann?

[JFA]

Ja, aber das war eher im Sinne von "es gibt keine echten planaren Quellen". Es gibt aber Quellen, die einigermaßen nah dran sind und dann vergleichsweise - darum ging es in dem Thread - HOMs erzeugen.

[Slaughthammer]

Habe ich gerade einen Knick im Gehirn? Wo seht ihr da CD ab 600 Hz? Auf der x-Achse ist doch 10^4 Hz aufgetragen, nicht 10^3 Hz?

[JFA]

Aargh, nee, der mit dem Knick im Auge bin wohl eher ich

[3eepoint]

Planar auf (fast) konisch geht mit einer OS-Kontur

Har, ich bin von der Idee langsam auch nicht mehr soooo begeistert. Ich glaub es ist sinnvoller, die Iterationszeit zu verkürzen und die Geometrie zu überarbeiten, dass es weniger knitterig wird. Außerdem sollte ich mir ein Beispiel am Nachbarforum nehmen.

1-->Hornbeginn am phase Plug Ausgang
im diyaudio forum sind sie dazu übergegangen, das Horn direkt am ausgang des phase Plugs und nicht erst and er konischen Endsektion beginnen zu lassen. Treiberöffnungswinkel und durchmesser werden damit weniger kritisch. Auch wenn die Modifikation im ersten Moment abschreckt find ich den Ansatz gut.

2-->Entknittern
Die "Falten" in meinen bisherigen Geometrien kamen durch die Volumengradient Methode und den Übergang der zwei Hornprofile. Ich hatte auch halbwegs zeigen können, dass smooth hier das hauptanliegen ist. Ich würde also mal versuchen, den Volumenverlauf bis zum Anfang des 2. profils vor zu bestimmen (einfach linear sich ändern zu lassen) und die Optimierung dann auf dem Restabschnitt des 2. Profils zu versuchen.

3-->Adapterstück
fällt auch ein wenig unter den vorherigen Punkt. Zwischen horn und treiber könnte man ein Stück Rohr setzen, welches einerseits eine weitere Stellschraube für die Impedanz bzw. die untere Grenzfrequenz der Ladung des Horns darstellt, zum anderen meint Geddes, dass HOM expotenziell über Distanz zerfallen. Wenn die Wellenfront also nicht ganz planar ist, könnte ein kurzes Rohrstück die höheren Moden abklingen lassen bevor sie das Horn erreichen und so dem "Ideal" einer ebenen Wellenfront näher kommen.

Ich werde übers Wochenende erstmal Datensätze erstellen um Punkt 2 abklappern zu können. 1 ergibt sich dann von selber und dann ist 3 der nächste machbare Schritt.

Ich hab mich auch endlich von Fusion verabschieden können! Stellt sich raus, dass das CAD Modul von COMSOL doch zu was gut ist.....:



Das waren noch ein paar alte datensätze die ich rumliegen hatte.

[Gaga]

Hi 3ee,

vermutlich hast Du die Diskussion drüben im Forum eh mitverfolgt.

1-->Hornbeginn am phase Plug Ausgang
im diyaudio forum sind sie dazu übergegangen, das Horn direkt am ausgang des phase Plugs und nicht erst and er konischen Endsektion beginnen zu lassen. Treiberöffnungswinkel und durchmesser werden damit weniger kritisch. Auch wenn die Modifikation im ersten Moment abschreckt find ich den Ansatz gut.

Nur der Vollständigkeit halber: Da wurde auch vorgeschlagen, die Treiber - sofern die Daten nicht vorliegen - hinsichtlich Kontur, Öffnungswinkel und Länge auszumessen (siehe hier):

Driver: JBL 2450J
diameter at phase plug exit = 3.8 cm, therefore S1 = 11.3 cm2;
diameter at internal throat exit = 4.9 cm, therefore S2 = 18.9 cm2
internal throat length L = 6.3 cm

...daraus die cut-off Frequenz und flare rate m des Treiber-Halses zu berechnen:

Equivalent exponential cut-off frequency of internal throat: Fc = 343/(4*Pi*0.063)*ln(18.9/11.3) = 220 Hz
Equivalent exponential flare rate of internal throat: m = 4*Pi*221/343 = 8.1

A purely exponential horn with a throat area of 18.9 cm2 and the same Fc = 220Hz (i.e., m(constant) = 8.1) would thus be a perfect match.

A Hypex horn with a throat area of 18.9 cm2 and Fc = 320Hz and T = 0.7 would also be a perfect match, since its flare rate m (no longer constant, but varying with distance from throat) happens to start at 8.1 and then grow monotonically from there.

This is less straightforward/intuitive, but it can be verified by calculating m(x) numerically and iteratively (starting at x = 0 and using tiny increments of x, e.g., dx = 0.05 cm), from its very definition: m(x) = 1/S(x) * dS(x)/dx

...und anhand des Öffnungswinkels des Treibers, cut-off Frequenz und flare-rate ein passendes exponentiales oder hyperbolisches Horn dazu zu berechnen. Mit dem Ziel, keinen Missmatch zwischen Horn unf Treiber zu haben.

Da gibt's auch ein entsprechendes Spread-Sheet zur Berechnung, sieh hier.

Wie perfekt der Treiber / Phaseplug eine ebene Wellenform hinkiegt ist davon natürlich unberührt.

Das...

3-->Adapterstück
fällt auch ein wenig unter den vorherigen Punkt. Zwischen horn und treiber könnte man ein Stück Rohr setzen, welches einerseits eine weitere Stellschraube für die Impedanz bzw. die untere Grenzfrequenz der Ladung des Horns darstellt, zum anderen meint Geddes, dass HOM expotenziell über Distanz zerfallen. Wenn die Wellenfront also nicht ganz planar ist, könnte ein kurzes Rohrstück die höheren Moden abklingen lassen bevor sie das Horn erreichen und so dem "Ideal" einer ebenen Wellenfront näher kommen.

..finde ich auch spannend, da ich zur Zeit an einem Mitteltonhorn bastle und ebenfalls versuche, die untere Grenzfrequenz/Impedanz durch ein kurzes 'Rohr-Stück' etwas zu erniedrigen. Klar gibt es Rohr-Resonanzen, ich versuche die halt möglichst gering (störend) zu halten. Brauche aber noch etwas Zeit, bevor ich was sinnvolles dazu sagen kann.

Viel Erfolg bei den nächsten Schritten - von mir demnächst auch wieder mehr hier im Thread.

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Ich hatte es tatsache nicht mehr so ganz auf dem Schrim, den Inhalt des sheets sollte ich aber problemlos integrieren können. Wäre was, wenn man dann reale Treiber davor setzt. danke fürs hier posten!

Mit der richtigen Anpassung sollten sich Resonanzen in Grenzen halten lassen. ich bin aber gespannt was du so geplant hast! Ich will endlich den 4590 mal an ein Horn bringen. Der lächelt mich so an....