Bassreflex und Überschwinger

[A&B]

Hallo,
Ich möchte gerne wissen wann dieser Nebeneffekt vorkommt, vorkommen kann, und wie man es vermeiden könnte. Wie der Titel schon sagt, geht es hier um die Gefahr des Überschwingens einer Membran in einem Bassreflexgehäuse.
Sekundär würde ich gerne erfahren ob diese Gefahr bei einem elektrischen Filter auch gegeben ist.
Habe erstmal hier 2 Bildchen (paint):
<in Bild 1. wird ein ideales Ausschwingen schematisch dargestellt>

<in Bild 2. wird ein verzögertes Ausschwingen dargestellt>


Meine Vorstellung zum Überschwingen in Bassreflexgehäusen wäre folgende: Nimmt man ein chassis und stimmt den Resonator (zu) tief ab, so ist die Luftmasse im angeregten und schwingenden Resonator so schwer, dass beim Ausschwingen die Membran von dieser Luftmasse mit Gewalt rausgedrückt wird.
Ist die Dämpfung (Qts) des chassis nun nicht groß genug um das zu verhindern, z.B. durch zu weiche Einspannung oder schwacher Antrieb, so bekommt man eine "schwammige" Wiedergabe, da das chassis ständig über seinen null-Punkt rausgedrückt wird, was auch automatisch Verzerrung bedeutet.

Nun die Fragen:
-Liege ich richtig mit meiner Erklärung?
-Spielt nur Qts eine Rolle, oder doch der Qtc (Einbaugüte) dabei eine Rolle?
-Kann Überschwingen auch beim Elektrischen Filter stattfinden?

Grüße
Andi

[tiefton]

Ich würde sagen, deine Grundannahme ist richtig, allerdings ist die Luftmasse nicht "zu schwer", sondern die Federkraft/Steifigkeit der gestauchten Luft ist größer als die des Chassis, dadurch wird die Membran zu Überschwingern angeregt.

Ansonsten:
http://hifi-selbstbau.de/index.php?o...rten&Itemid=67

http://www.lautsprecherbau.de/index....lMjZiJTNE.html

[A&B]

Habs zwar durchgelesen aber ich weiss immernoch nicht ob nun ein zu kleines Gehäuse oder ein zu großes gehäuse Überschwinger verursacht. Wenn die Federsteifigkeit der Luft größer als die des chassis ist, dann ist also ein zu kleines BR-Volumen betroffen? Dachte es wäre andersherum. Bei CB ists klar, zu kleines Gehäuse "entdämpft" eher. Bei BR erscheint mir eben logisch, dass die größere Luftmenge (bei tiefer Abstimmung und großem geh.) auch eine höhere Kraft auf das chassis ausübt.

[tiefton]

Hi,
die enstprechende Luftfeder wird eigentlich nur im BR Kanal generiert.
Das Volumen der Rest-Box dient dazu, den Treiber im bereich der Resonanzfrequenz eine optimale Arbeitssituation zu bieten.
Die Luftfeder im BRKanal schwingt ja auch auf einer Frequenz Maximal.
Diese Frequenz muss zum Gesamtvolumen des LS und der Güte und TSP paramtern des Basses passen. Da aber das Boxenvolumen & die Güte auch eine Wechselwirkung auf den Ausschwingvorgang haben, kann man diese Parameter nicht isoliert von einander betrachten. Wenn der BR Kanal zu tief abgestimmt ist, werden zwar Überschwinger generiert, aber ob die dann ncoh eine Rolle spielen? da kommt die Qualität/güte des Chassis ins Spiel, Membrangewicht etc.


ich würde mal meinen, ein zu großes Gehäuse verursacht Überschwinger unter der Resoanzfrequenz, ein zu kleines darüber.
Wobei die Frage ist - wann ist es zu klein/zu groß?
dann wenn es nicht auf die TSP/Güte/Frs abgestimmt wird.
Das ganze passiert in einem geschlossenen Gehäuse auch, da werden die Überschwinger nur durch das Luftvolumen bedämpft, weil kein Loch drin ist.

Diese Überschwinger werden bei TMLs auch genutzt, um Löcher im BassFQ zu füllen.

für alles weieter müssen unsere theoretiker her, ich mach das immer per winisd und gehör...

[A&B]

Danke für deine Antwort.
Kann deine Antworten anchvollziehen. Auch interessant ist, dass wie du schreibst: große Gehäuse->Überschw. unter F(res) und kleine Gehäuse->Überschw. über F(res). F(res) dabei Abstimmung des gesammten Systems. ich stell mir deine Annahme so vor: Oberhalb Fs, da wo der Luftpfropfen noch träge ist und das Gehäuse quasi geschlossen ist wirkt allein die natürliche Luftfeder. Aber im Bereich des Resonators kommt eine "zusätzliche Luftfederveränderung", eben der Luftpfropfen, der die Gehäuseluft selber noch beeinflusst und damit die Federkonstante selber verändert. Das aber nur in seinem Arbeitsbereich bzw. darunter. Schwer zu beschreiben wie ichs mir vorstelle. Hoffe ist einigermaßen anschaulich erklärt
Dass das ganze in TMLs sogar genutzt wird wusste ich nicht. Gibt es vielleicht eine Möglichkeit diese Überschwinger bei der Simulation zu erkennen? Wäre sehr gut wenn das ginge.
Ich habe übrigens im HF auch mal nachgefragt. link:http://www.hifi-forum.de/index.php?a...=43&thread=697

mfG
Andi

[Kripston]

Hallo tiefton,
da stimmt so Einiges nicht ganz....

Hi,
die enstprechende Luftfeder wird eigentlich nur im BR Kanal generiert.

nein, die Luftfeder ist das Gehäusevolumen, die Luft im BR-Kanal ist die schwingende (Luft-)Masse

Das Volumen der Rest-Box dient dazu, den Treiber im bereich der Resonanzfrequenz eine optimale Arbeitssituation zu bieten.

Bei einer BR-Box werden zwei Schwingkreise (1. Treiber plus Box und 2. Boxenvolumen und Resonator (BR-Rohr)) kombiniert, dabei haben je nach Abstimmungs-"Alignment" die beiden Schwingkreise unterschiedliche Resonanzfrequenzen/Güten, die in Zusammenwirken dann den typischen BR-Frequenzverlauf ergeben.
Da jeder der Schwingkreise 12 dB-Abfall an seinen Übertragungsgrenzen hat, ergibt sich in der Kombination der typische 24 dB-Abfall.

Die Luftfeder im BRKanal schwingt ja auch auf einer Frequenz Maximal.
Diese Frequenz muss zum Gesamtvolumen des LS und der Güte und TSP paramtern des Basses passen. Da aber das Boxenvolumen & die Güte auch eine Wechselwirkung auf den Ausschwingvorgang haben, kann man diese Parameter nicht isoliert von einander betrachten.

Soweit richtig

Wenn der BR Kanal zu tief abgestimmt ist, werden zwar Überschwinger generiert,

Nicht zwingend, es gibt da durchaus tiefabgestimmte BR's, die man im Ausschwingverhalten nicht von einer guten geschlossenen Box unterscheiden kann. Es kommt immer auf das wie an...

Das ganze passiert in einem geschlossenen Gehäuse auch, da werden die Überschwinger nur durch das Luftvolumen bedämpft, weil kein Loch drin ist.

Nein, das Luftvolumen selbst dämpft nix, die Systemdämpfung ist im durch das Gehäusevolumen eingestellten Qtc zu finden.

Diese Überschwinger werden bei TMLs auch genutzt, um Löcher im BassFQ zu füllen.

Nein, da greift ein anderes Prinzip, da werden die Längsresonanzen eines rohrförmigen Gehäuses ausgenutzt.

Viele Grüße
Peter Krips

[tiefton]

Oha, ich lerne nie aus - danke Peter...

[ferryman]

Moin,

Hut ab.

Peter, kannst du auch was konkret zur Frage des TE beitragen?

Viele Grüße,
Julian

[Kripston]

Hallo,

Hallo,
Ich möchte gerne wissen wann dieser Nebeneffekt vorkommt, vorkommen kann, und wie man es vermeiden könnte.

Die Gefahr besteht grundsätzlich bei fehlabgestimmten BR-Gehäusen, von daher ist es sinnvoll, sich an die Abstimmungsempfehlungen zu halten, die in der Literatur zu finden sind.
Mit einem geeigneten Simulationsprogramm (Ich mach das mit Audiocad) kann man ausgehend von der vom Programm meist automatisch erzeugten "idealen" Abstimmung mit den Volumina und den BR-Frequenzen "spielen" und sich jeweils das dazugehörige Impulsverhalten ansehen. Dabei auch den simulierten Membranhub im Auge behalten.
In gewissen Grenzen kann man so den 24 dB-BR-Rollof "modellieren" und z.B. einen flacheren Abfall hinbekommen.
Dann sieht man recht schnell, wann eine Abstimmung "aus dem Ruder" läuft.

Wie der Titel schon sagt, geht es hier um die Gefahr des Überschwingens einer Membran in einem Bassreflexgehäuse.
Sekundär würde ich gerne erfahren ob diese Gefahr bei einem elektrischen Filter auch gegeben ist.

Ja, denn ein elektrischer Filter hat ja auch einen Q und da gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie beim Lautsprecher. Nur zur Vollständigkeit: die Filtergüte Q war zuerst bei elektrischen Filtern bekannt und ist dann von den Herren Thiele und Small auf Lautsprecher übertragen worden.

Meine Vorstellung zum Überschwingen in Bassreflexgehäusen wäre folgende: Nimmt man ein chassis und stimmt den Resonator (zu) tief ab, so ist die Luftmasse im angeregten und schwingenden Resonator so schwer, dass beim Ausschwingen die Membran von dieser Luftmasse mit Gewalt rausgedrückt wird.

Der Resonator wird ja über die Feder Boxenvolumen vom Treiber angetrieben. Im Resonanzfall sind Treiber und schwingende Luftmasse des Resonators gegenphasig, wenn man das vom inneren des Gehäuses aus betrachtet.(Ausserhalb schwingen sie dann gleichphasig) D.h., daß sich sowohl Membran als auch Luftmasse nach innen bewegen. Dadurch wird die Membranbewegung gebremst und der bei BR übliche geringe Membranhub bei der Tuningfrequenz erzeugt.

Ist die Dämpfung (Qts) des chassis nun nicht groß genug um das zu verhindern, z.B. durch zu weiche Einspannung oder schwacher Antrieb, so bekommt man eine "schwammige" Wiedergabe, da das chassis ständig über seinen null-Punkt rausgedrückt wird, was auch automatisch Verzerrung bedeutet.

Kann bei der Gegenphasigkeit ja nicht sein, problematisch wird es bei zu tiefen Abstimmungen und der großen trägen Masse im Resonator dann unterhalb der Tuningfrequenz, da wird die Membranbewegung und die Resonatorbewegung gleichphasig (Ausserhalb gegenphasig), was dann zu Membranhüben bis zur Zerstörung des Treibers führen kann. Dann sind natürlich durch den extremen Membranhub Verzerrungen in anderen Frequenzbereichen programmiert.

Gruß
Peter Krips

P.S. Das war jetzt das Thema ganz kurz und vereinfacht dargestellt, da empfehle ich mal ein einschlägiges Fachbuch, in dem das ausführlicher erklärt wird.

[A&B]

Danke für die Antwort

In gewissen Grenzen kann man so den 24 dB-BR-Rollof "modellieren" und z.B. einen flacheren Abfall hinbekommen.
Dann sieht man recht schnell, wann eine Abstimmung "aus dem Ruder" läuft.

Also wäre es immer sinnvoll die BR auf 24dB/Okt. Abfall unterhalb der Tuningfrequenz abzustimmen? Wäre ein flacherer Abfall von Nachteil?

Ja, denn ein elektrischer Filter hat ja auch einen Q und da gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie beim Lautsprecher.

Ist mir mittlerweile klar. Jeder Filter muss sich einschwingen und wo z.B. eine Spule ist, ist auch die Verzögerung wegen Induktion nicht weit. Beim Ausschalten erzeugt eine Spule ja eine Spannungspitze in umgekehrter Richtung zur Erregerspannung.
Ich habe mich in der Zwischenzeit weiter erkundigt und der Bitrag eines users im HF hat mir weiter geholfen.
Mit den beiden Skizzen oben wollte ich den Membranverlauf nach einem Nadelimpuls aufzeigen. Ich habe fälschlicherweise den Schalldruckverlauf direkt mit dem Membranverlauf gleichgesetzt, was wohl nicht richtig war. Fraglich wäre eben ob der kurze Nadelimpuls überhaupt den Resonator anregt und ob die BR mit der Tuningfrequenz des Resonators ausschwingt?
Vielleicht könnt Ihr mir nebenbei auch Literaturempfehlungen geben oder so. Je mehr ich erfahre, desto konkreter kann ich die Fragen stellen. Die ersten beiden Fragen am Anfang waren etwas unklar formuliert.

Grüße
Andi

[HiFi-Selbstbau]

Hi A&B,

Du solltest nicht versuchen zu verstehen wer mit wem physikalisch schwingt. Es ist ganz einfach:

• ein Lautsprecher alleine ist wie ein Hochpassfilter 2. Ordnung mit einer Güte Qts und einer Filterfrequenz Fs
• ein Lautsprecher im geschlossenen Gehäuse ist wie ein Hochpassfilter 2. Ordnung mit einer Güte Qtc (> Qts) und einer Filterfrequenz Fc (> Fs)
• ein Lautsprecher im Bassreflexgehäuse ist wie ein Hochpassfilter 4. Ordnung mit zwei Güten und 2 Filterfrequenzen

Es gilt immer und überall:
je schneller sich der Frequenzgang ändert, desto schlechter ist bei einem Hochpass das Ausschwingverhalten
Wenn Du Dich für eine Bassreflexbox entschieden hast musst Du dafür sorgen, dass der Frequenzgang nicht "eckig" abknickt (wie z.B. bei einer Butterworth-Abstimmung) sondern "runder" (das meinte Peter K. wohl auch mit seinem Kommentar). Das hängt nicht unbedingt zwingend mit dem Qts des Chassis zusammen, aber je höher das Qts desto schwieriger wird es einen "runden" Übergang hinzubekommen, selbst wenn man tiefer abstimmt als beim "optimalen" Vorschlag des Gehäuseprogramms. Wenn man einen BR-Box auf 0.1 Hz abstimmt verhält sich sich z.B. weitgehend wie eine sehr große geschlosssene Box.

Gruß Pico

Wenn einem