Bassreflex Rohr schräg abschneiden

[Sebu]

Ich experimentiere gerade mit schräg abgeschnittenen Bassreflexrohren um herauszufinden, ob Rohrresonanzen so abgeschwächt werden können und der Bassreflex Effekt trotzdem wie gewünscht erhalten bleibt. Ich habe zu dem Thema schon recherchiert und z.B. diesen Thread im hifi-forum gefunden, außerdem habe ich im hifi-selbstbau Forum nachgefragt. Es hat sich jeweils kein klares Meinungsbild dazu abgezeichnet, von "funktioniert nicht" bis "verändert den BR Effekt" waren verschiedene Aussagen dabei. Weil ich hier schon so viel Nützliches und hervorragend recherchiertes lesen durfte, will ich die bisherigen Ergebnisse mit euch teilen, auch wenn es sich jetzt nicht um eine großartige Messreihe handelt.

Zur Überlegung und Annahmen des schräg Abschneidens:

• Die Bassreflex Resonanz ist eine Resonanz mit dem Boxvolumen als Feder und der Luftsäule im Rohr als Masse. Die Feder (Boxvolumen abzüglich Reflexrohr) bleibt nahezu unverändert und die Masse enspricht der Masse im Rohr, bleibt also auch gleich wenn die abgeschrägte Version im Mittel gleich lang ist. Zusätzliche Annahme (etwaige Mündungskorrekturfaktoren mitteln sich ebenfalls oder sind vernachlässigbar). Somit sollte sich das Ganze nicht erheblich auf die BR Abstimmung auswirken.
• Bei der Rohrresonanz ist die Luftsäule im Rohr gleichzeitig Feder und Masse. Die Abschrägung sorgt dafür, dass das Rohr keine exakt definierte Länge hat (über den Querschnitt gesehen), also auch keine Resonanz hoher Güte aufweist.

Untersuchungsobjekt:
Ich baue eine leicht modifizierte SB18 (Bausatz von intertechnik / Udo Wohlgemuth), also eine 2-Wege Box mit einem 17cm Tieftöner von SB Acoustics. Statt einem vorne liegenden BR Schacht habe ich ein 50mm HP Bassreflexrohr hinten ca auf Höhe des Hochtöners. Genauer: Die Innenmaße vom Gehäuse (BxHxT) sind 19x35x27cm. Dass Bassreflexrohr sitzt hinten oben mittig mit Zentrum ca 6cm unter der Oberseite (wieder bzgl. Innenmaß). Bedämpft ist mit 3 Matten Sonofil. Das ist etwas weniger als die angegebenen und gelieferten 4 Matten pro Box, allerdings wollte ich nicht zu stark stopfen, zwischen Rohr und Tieftöner einen Korridor frei lassen und ich bin mit ca 17l Volumen schon bei ca 175% Bedämpfung (bzgl. Empfehlung 10l pro Matte). Als Reflexrohre habe ich bis jetzt ein HP50-145mm, ein HP50-180mm und ein schräg (ca 45 Grad) gekürzes HP50-180 mit dem Messmikro im Port und im Nahfeld vermessen.

Messtechnik:
Ich messe mit einem kleinen 2-Kanal interface von Behringer und einem Messmikrofon von Superlux, für das ich ein generisches Kalibrierfile des baugleichen Behringer ECM-8000 verwende (sollte für den Zweck und in dem Frequenzbereich mehr als ausreichend sein). Messprogramm ist REW, beim Messaufbau habe ich mich ungefähr am Handbuch von Vituixcad orientiert, d.h.:
- Nahfeldmessung am Chassis ca 1 cm Entfernung mit 1000ms Fensterung
- ebenso Portmessung ca 1cm im BR Rohr, damit ich nicht außen in der Aufweitung bin
- Fernfeldmessung in 1m mit 4ms Fensterung (vor den ersten Reflektionen)
- beim Umbau der BR Rohre habe ich den Messaufbau nicht stehen lassen (war zu kompliziert), sondern danach wieder möglichst genau repliziert (gab also sicher Abweichungen im mm Bereich)
- keine Pegelkalibrierung (hier nicht wichtig)

Bisherige Ergebnisse:
Hier mal die Messungen am BR Rohr (ca 1cm im Rohr, weil das HP50 außen aufgeweitet ist) und im Nahfeld (1cm vor dem Tieftöner). Rot ist das gerade 145mm Rohr, blau das schräge im Mittel 160mm, grün das gerade 180mm Rohr.

• Wie zu erwarten, haben hatten die gerade geschnittenen Varianten eine deutliche Resonanz bei 1040Hz bzw. 820Hz, die jeweils nur ca -6dB unter dem Nutzsignal liegen.
• Die Schräg abgeschnittene Variante ist im Schnitt knapp 160mm lang. Die Resonanz (Senke im Nahfeld) lag erwartungsgemäß mit knapp 35Hz zwischen den beiden geraden Rohren mit 36Hz bzw. 32 Hz.
• Der Bassreflex-effekt wird nicht sichtbar gestört, sowohl am Port als auch direkt an der Membran sah das typisch aus, sogar etwas besser (gleich viel Pegel wie die das kürzere Rohr, fast so viel Tiefgang wie das längere).
• Die Stehende Welle wird leider nur wenig gedämpft um ca 3dB. Immerhin hat man damit aber 9dB Abstand zum Nutzeffekt statt nur 6dB, also trotzdem ein kleiner Erfolg. Vielleicht experimentiere ich noch weiter herum.

Die Resonanzen im Gehäuse habe ich schon mit einem Tool von Vituixcad gecheckt (siehe screenshot).


Die Portresonanz mit 1040Hz in pink stimmt genau überein (obwohl ich nicht weiß ob das Tool eine Mündungskorrektur verwendet). Die Gehäuseresonanzen in der Nähe sind die zweite Höhenmode (grün) und die 1. Breitenmode (rot). Dachte aber, dass ich die durch die Positionierung umgehen würde (in der Mitte der Breitenmode ist ein Schnellemaximum der 1. Breitenmode und auf 3/4 der Höhe ist ein Schnellemaximum der 2. Höhenmode). Wobei ich für letzteres 2cm zu hoch bin mit dem BR Rohr... Kann das das Problem sein?

Hier noch die gemergten Nahfeldmessungen an Port und Membran mit der Fernfeldmessung (mittels Merger Tool von VituixCad):


Interpretation:
Ich denke, dass man zumindest die Reduzierung der Störeffekte durch stehende Wellen im Rohr NICHT verallgemeinern kann, weil es eben auch vom ganzen Gehäuse abhängt (wo sind Druckpunkte der stehenden Wellen, wie ist bedämpft, wo ist das BR Rohr). Aber zumindest für die Behauptung, der BR-Effekt würde gestört werden oder sich durch die größere Ankoppelfläche nach oben verschieben, finde ich hier keinen Anhaltspunkt.

Alternativen zum schräg Abschneiden
Mir ist bewusst, dass es alternative Maßnahmen gibt um die Rohrresonanz zu schwächen, ich nehme kurz Stellung warum ich das hier nicht für passend halte:

• mittig anbohren: Das verschiebt nach einschlägigen Quellen die Abstimmungsfrequenz, so dass das Rohr ca 40% länger gemacht werden muss. Dann werden aber schon andere Frequenzen angeregt und die zweite Stehwelle im Rohr liegt im Übertragungsbereich.
• Röhrenresonator: wurde von Rainer alias bei einem KEF Pimp angewendet und auch hier schon mal ausführlich diskutiert. Scheint gut zu funktionieren, fand ich für meinen Fall aber unpraktikabel: das 50mm Rohr ist eh schon knapp dimensioniert für den Treiber, ich möchte nicht den Querschnitt noch weiter veringern und die Rohrströmung mit dem zweiten Rohr stören. Die nach außen führende Lösung des Rohrresonators ist nicht mehr so leicht aus und ein zu bauen.
• Strohhalmtrick: erschließt sich mir nicht was das bringen soll. Die vergrößerte Oberfläche durch die eingeklebten Strohhalme stört doch am allermeisten bei der Abstimmfrequenz, weil da am meisten Luft transportiert wird.

Was mir noch unklar ist:

1. ob sich die Resonanz wegen der anderen Positionierung Innen, oder dem Schräg abschneiden verändert hat. Ich vermute tatsächlich Letzteres, weil die schräge Variante ja ziemlich genau zwischen den beiden gerade geschnittenen Varianten liegt.
2. ob ein stärker abgeschrägtes Rohr mit <45% besser funktioniert (das möchte ich noch ausprobieren).

und unabhängig vom schräg Abschneiden frage ich mich:

3. Ist die BR Abstimmung noch zu tief? Mit den 35Hz bin ich ja unter der bereits tief abgestimmten Version von Udo mit 38Hz obwohl mein Rohr kürzer ist (;-)) und nicht 3 Begrenzungsflächen anliegt (-> virtuelle Verlängerung), wie der dort verwendete Kanal. Andererseits ergibt das Mergen der Messungen (Nahfeld, BR Rohr, Fernfeld) mit Vituixcad, dass bei mir der Frequenzgang erst bei ca 70Hz abnimmt, während das bei Udos Messung schon bei ca 100 Hz der Fall war. Wie kann das sein und ist meine Abstimmung wirklich tiefer? Hat Udos Software anders gemessen / gemergt oder verhält sich der Schacht so viel anders als die Rohre?
4. Ich sehe noch nicht ganz, wie die Weiche den früh einsetzenden Baffle-Step ab 500Hz mit 7dB Erhöhung bei ca 950 Hz entzerren soll. Der Tiefpass am Tieftonzweig hat bei 950Hz noch nicht mal -2db (Simulation Vituixcad), das sind ja noch 5dB Erhöhung... Kann diese starke Mittenerhöhung Absicht sein oder sollte ich da noch ein RLC Glied spendieren?

Wenn ich dazu was Schlaues einfällt oder ihr zu dem kleinen Experiment Fragen oder Anmerkungen habt, freue ich mich, das mit euch zu diskutieren! :-)

[newmir]

Schöne Untersuchung .... und ich denke du siehst alles richtig. Schräger wird noch ein bischen besser sein. Es gibt da auch so geschlitzte Röhren, die fast komplett bis unten aufgeschlitzt sind, dafür aber anfänglich mit sehr kleinem Öffnungswinkel. Die sonstige Abstimmung des BR sollte sich viel stärker an der Aufstellung und den Raummoden orientieren .... da bringt das optimieren mittels Nahfeldmessung nix.

[fosti]

Janz ehrlich, das bring alles nix! Genauso wie unterschiedlich lange und/oder breite Rohre! Trotzdem Danke für den Aufwand! Trompetenrohre und evtl. Schlitze wie sie z.B. Neumann einsetzt. Aber alles schon mal da gewesen bzw. schon da.

[JFA]

Was setzt denn Neumann ein?

Trompetenrohre bringen dann was, wenn der Öffnungsumfang ähnlich groß wie die Wellenlänge wird. Wer jetzt ein klein wenig darüber nachdenkt, wird das Horn erkennen...

[Azrael]

• Wie zu erwarten, haben hatten die gerade geschnittenen Varianten eine deutliche Resonanz bei 1040Hz bzw. 820Hz, die jeweils nur ca -6dB unter dem Nutzsignal liegen.

Das werden mehr als -6 dB sein, hier sieht es nämlich so aus, als wäre der Pegel des Ports noch nicht an den des Treibers angepasst worden (siehe auch hier).

Hier hat wahrscheinlich eine Pegelanpassung stattgefunden, weil du im Merging-Tool von VituixCAD ja die Flächen von Portquerschnitt und Membran eingeben muss, woraus das Mergingtool die Anpassung errechnet.

Viele Grüße,
Michael

[fosti]

Was setzt denn Neumann ein?

Trompetenrohre bringen dann was, wenn der Öffnungsumfang ähnlich groß wie die Wellenlänge wird. Wer jetzt ein klein wenig darüber nachdenkt, wird das Horn erkennen...

Die "arbeiten" mit längs geschlitzen Rohren. Ich habe aber keine Ahnung, weil BR ist nicht meins.....

[Dale]

Trompetenrohre bringen dann was, wenn der Öffnungsumfang ähnlich groß wie die Wellenlänge wird. Wer jetzt ein klein wenig darüber nachdenkt, wird das Horn erkennen...

ich kann keinen Zusammenhang mit einem Horn entdecken.

Janz ehrlich, das bring alles nix! Genauso wie unterschiedlich lange und/oder breite Rohre!

Und das sehe ich (vermutlich erstmalig) ganz genau so.

[4711Catweasle]

Hallo Sebu,

Danke.

Bisherige Ergebnisse:
Hier mal die Messungen am BR Rohr (ca 1cm im Rohr, weil das HP50 außen aufgeweitet ist) und im Nahfeld (1cm vor dem Tieftöner). Rot ist das gerade 145mm Rohr, blau das schräge im Mittel 160mm, grün das gerade 180mm Rohr.

Ob sich der schräg angeschnittene Port (seine Portreso) anders verhält als ein gerader Port, müßtest Du imho
den schrägen Port exakt auf das Tuning des geraden Ports einstellen und dann vergleichen.

Grüße

[JFA]

ich kann keinen Zusammenhang mit einem Horn entdecken.

Nicht? Ab wann nochmal arbeitet ein Horn nicht mehr als Resonator?

[Sebu]

Danke für die Rückmeldungen und sorry für meine späte Antwort!

Das werden mehr als -6 dB sein, hier sieht es nämlich so aus, als wäre der Pegel des Ports noch nicht an den des Treibers angepasst worden (siehe auch <a href="https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?20092-Moppel-101-ein-pegelstarker-Satellit&amp;p=300209&amp;viewfull=1#post300209" target="_blank">hier</a>).<br>l

Die 6 dB waren in Relation zum Nutzsignal des BR-Rohres gemeint, also Spitze der Rohrresonanz zu Spitze der BR-Resonanz am Rohrende. Dass die unterschiedlichen Flächen von Chassis und Rohr zu unterschiedlichen Pegeln führen ist mir klar, trotzdem danke für den Hinweis!

Ob sich der schräg angeschnittene Port (seine Portreso) anders verhält als ein gerader Port, müßtest Du imho
den schrägen Port <u>exakt</u> auf das Tuning des geraden Ports einstellen und dann vergleichen.<img src="https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/images/smilies/smile.gif" border="0" alt="" title="Lächeln" smilieid="1" class="inlineimg"><br>

Die Frage ist nur, was ist exakt? Ich denke die effektive Länge entspricht ungefähr, aber nicht genau der mittleren Länge der Abschrägung, weil die Mündungskorrektur der schrägen Öffnung leicht abweicht. Intuitiv vermute ich (und lese das auch so in den Messungen), dass das schräge Rohr effektiv ein wenig kürzer ist als ein entsprechendes gerades Rohr mit der mittleren Länge, weil das kurze Ende dafür sorgt, dass der Schalldruck "früher das Innenvolumen der Box sieht". Deshalb habe ich es dabei gelassen das ca abzulesen, damit ich nicht Unmengen an Rohren verschneiden muss ;-)

Denkt ihr die -8dB sind bei hinten liegendem Rohr akzeptabel oder muss ich mir da noch was anderes einfallen lassen?

[Bizarre]

Ich würde das so lassen... Hinten gegenüber dem originalen Frontport ist schon deutlich besser, und die "Flötenton- Fehlkonstruktion" bringt ja auch noch etwas... Hatte ich auch schon mal so gemacht, allerdings ohne Messungen..