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  1. #41
    Franky
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    Bin mal gespannt wie oft sich P.Krips diese Frage bei seiner Abhandlung stellen wird. Die kommt nämlich ständig.

  2. #42
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Slaughthammer Beitrag anzeigen
    I
    Daraus kann man lernen, dass ein Horn nur dann wirklich als reinrassiges Horn arbeitet, wenn die untere Grenzfrequenz und die Mündungsfläche zusammenpassen: Die Wellenlänge der unteren Grenzfrequenz muss kleiner gleich dem Umfang der Mundfläche sein. Zusätzlich gelten die Einschränkungen bzgl. des Raumwinkels.
    Passt...

    Die bei den Hybridformen auftredenden Welligkeiten resultieren in der Regel daraus, dass die Schallführung bei einigen Frequenzen als Horn, bei anderen als Resonator arbeitet. Man erkennt das dann in der Simulation am verlauf der akustischen Impedanz,
    und der elektrischen Impedanz und an der Membranauslenkung.

    bei "echten Hörnern" ist es eher eine Welligkeit, wohingegen Hybriden ausgeprägte schmalbandige Spitzen zeigen. Das kann man mit Hornresp ganz gut nachvollziehen.
    Jo..

    Ab wann ein konischer Rohrresonator aber ein Horn ist, möchte ich nicht entscheiden müssen.
    Kann man schon aus den obengenannten Parametern wie elektrische und akustische Impedanz und Membranauslenkung weitestgehend ableiten, da kommen wir noch dazu.

    Gruß
    Peter Krips

  3. #43
    Heißmann-Acoustics
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    Hallo

    Für mich waren die Beiträge, abseits der Diskussion bzgl der Sinnhaftigkeit des Themas, sehr informativ, und durchaus nahe an dem, was ich mir so gedacht hatte ... Danke

    lg
    Alexander


  4. #44
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    Standard Hornanalyse - Teil 1

    Hallo,

    mal ein Anfang....

    Wenn man sich mal in der Literatur umsieht, fällt zunächst eine erschreckende Erkenntnis auf: Das ideale Horn ist definiert als "infinite", also unendlich, bezogen auf Länge und Mundfläche.

    Da man sowas ja kaum realistisch bauen kann, ist streng genommen jede unterhalb von "unendlich" angeordnete Hornkonstruktion schon nicht mehr ideal, also ein Kompromiss.
    Aber, das schon mal vorab, da kommt es sehr darauf an, wie groß der Kompromiss wird.

    Was mach denn ein Horn prinzipiell ?
    Betrachten wir uns dazu mal einen freistrahlenden Treiber in z.B. einer CB.
    Bekanntlich haben direkstrahlende Treiber/Konstruktionen einen sehr mickrigen Wirkungsgrad, da wird z.T. weniger als 1 % der zugeführten elektrischen Leistung in akustische Wirkleistung umgewandelt.
    Warum ist das so ?
    Nun, die schwingende Membran soll ja seine Bewegung in Druckschwankungen in der Luft umwandeln.
    Nur haben die störrischen Luftmoleküle jede Menge Zeit und Platz, dem Ansinnen der schwingenden Membran auszuweichen.
    Dieses Verhalten ist nun aber abhängig von der Fläche der Membran, je größer sie ist, desto weniger Luftmoleküle können sich "aus dem Staub" machen, die Effizienz der Umwandlung von Membranbewegung in Schalldruck verbessert sich.
    Es gibt für die Effizienz einen Wert, den sogenannten Strahlungswiderstand, der ist von der Membranfläche und der Frequenz abhängig.

    Nun hindern wir mal die Luftmoleküle daran, dem Kompressionsbesteben der schwingenden Membran auszuweichen, indem man ein an beiden Enden offenes Rohr mit dem Innendurchmesser des Membrandurchmessers davorsetzt.

    Es ist wohl einsehbar, daß nun kaum noch Luftmoleküle ausweichen können und somit deutlich mehr dazu überredet werden können, Druckschankungen zu produzieren, die als Longitudinalwelle durch das Rohr laufen.

    Hält man nun ein Mikrofon in das Rohr, kann man folgerichtig auch einen wesentlich höheren Schalldruck messen.

    Misst man nun mit dem Mikrofon aber z.B. in 1 m Entfernung von offenen Rohrende entfernt nochmals, wird man leider feststellen, daß man von dem höheren Schalldruck, den man im Rohr gemessen hat, nichts mehr zu sehen ist.
    Das offene Rohrende verhält sich im Prinzip nicht anders, als wenn man den Treiber dorthin verpflanzt hätte.

    Nun bauen wir das Rohr etwas um und bauen stattdessen ein oben beschriebenes unendliches Horn davor und halten dann das Mikrofon nochmals davor.
    Da man das ja praktisch kaum machen kann, beschränken wir uns da mal auf eine Simulation.

    Für die Simulationen verwende ich einen "amtlichen" Bass, den Monacor SPH 450 TC:
    http://www.monacor.de/produkte/lauts...oll/sph-450tc/

    weil der u.A. den Vorteil hat, auch in CB und BR sinnvoll zu laufen, das wird später zu Vergleichszwecken noch benötigt.

    Soweit zum Vorgeplänkel, weiter in Teil 2

    Gruß
    Peter Krips

  5. #45
    Erfahrener Benutzer Benutzerbild von nical
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    "die sendung mit der maus" für hornanfämger.
    gefällt mir.
    gruß reinhard

  6. #46
    Erfahrener Benutzer Benutzerbild von dommii
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    Daumen hoch werter Peter, du hast aber beim Rohr die Quermoden vergessen, das Horn transformiert die ja dann in eine breitbandige.

  7. #47
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    Hallole,
    Zitat Zitat von dommii Beitrag anzeigen
    Daumen hoch werter Peter, du hast aber beim Rohr die Quermoden vergessen, das Horn transformiert die ja dann in eine breitbandige.
    da sollten wir noch mal PNen, Quermoden gab es bei dem Rohrstummel im unteren Frequenzbereich nicht zu beachten, und später bei realen, endlichen Hörnern sind es doch eher die Längsmoden, die durchschlagen, oder etwa nicht ?

    Gruß
    Peter Krips

  8. #48
    Erfahrener Benutzer Benutzerbild von dommii
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    Verdammt, da hab ich Quer und Längs vertauscht, hast natürlich recht! Die Längsmoden führen beim Rohr zu den typischen TML-Resonanzen, die Aufweitung senkt die Güte der Moden bis man nurnoch geringe Welligkeit in der Strahlungsimpedanz hat.

    Danke auch für deinen Wink, den mag ich natürlich nicht vorenthalten. *SCNR*

  9. #49
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    Standard Hornanalyse - Teil 2

    Hallo,

    bevor jetzt ein aufgeweckter Realschüler die Frage stellen sollte: Wieso denn unendliches Horn, gibt es eh nicht.....
    Hier die Antwort: Weil es ums Prinzip geht.

    Wir haben ja schon im Teil 1 festgestellt, daß zwar der Aufsatz eines Rohstummels vor dem Treiber den Strahlungswiderstand erhöht, der verpufft aber ausserhalb des Rohrendes.

    Nehmen wir aber nun ein unendliches Horn, dann kann man den Strahlungswiderstandsgewinn in Treibernähe, das nennen wir von jetzt ab Hornhals dann fungiert die Konstruktion als akustischer Transformator, der den hohen Druck und die hohe Amplitude der Luftteilchen (verglichen zum freistrahlenden Treiber) so anpasst, daß sie auch in der freien Wildbahn (ausserhalb des Rohres/Horns ) den erhöhten Schalldruck realisieren können.

    Dazu konnte evtl. Dommii noch was schreiben.

    Schauen wir uns zunächst mal den Strahlungswiderstandverlauf eines freistrahlenden Treibers an (der gleiche Monacor wie in allen folgenden Simus)



    Der Verlauf ist übrigen ähnlich bei allen freistrahlenden Treibern, lediglich auf der x-Achse je nach Treiberfläche verschoben.
    Von tiefen Frequenzen her gesehen kommt der Realteil des Strahlungswiderstand quasi aus dem Nichts, steigt dann an, um sich mit abnehmenden Schwankungen auf einen Mittelwert einzupendeln. Dort, wo Max-Linie erreicht wird (hier 0,5) ist dann auch die Bündelungsfrequenz des freistrahlenden Treibers zu finden.
    Die rote Kurve ist dann der Imaginärteil, darin findet sich vor allen Dingen die auf dem Treiber lastende Luftmasse, die von ihm ohne Schalldruckgewinn nutzlos verschoben wird. Das sollten wir mal im Hinterkopf behalten, das wird uns später bei (zu) kleinen Hörnern noch begegnen.

    Nun der Verlauf der Strahlungsimpedanz bei idealisierten Horn.



    Das ist nun deutlich anders, da ist der Strahlungswiderstand über den gesamten Frequenzbereich konstant. Der dennoch sichtliche Abfall zu tiefen Frequenzen hin ist ein Artefakt des Simuprog, das keine unendlich grußen Mundflächen rechnen kann.
    Ich habe bei allen Simus einen Marker bei 35,2 Hz gesetzt, weil ich dann im weiteren Verlauf endliche Hörner mit der Grenzfrequenz simuliere.

    Hier der Impedanzverlauf:


    Unverdächtig, keine Welligkeiten

    Membranhubverlauf:


    Da sind zwei Membranhübe dargestellt:
    Oben dick eine CB mit dem gleichen Volumen wie die Vorkammer des idealen Hornes.
    Darunter dünner und schlechter zu sehen der des Hornes.
    Man erkennt, daß der Hub im Horn zwar geringer ist, aber eine so deutliche Hubentlastung (bei gleicher Eingangsleistung) wie oft behauptet ist da nicht zu sehen.

    Anders sieht es natürlich aus, wenn man die unterschiedlichen Pegel bei gleicher Eingangsleistung angleicht, dann hat das Horn sehr deutlich weniger Hub zu machen wie z.B. CB.

    Hier mal der Vergleich Pegel 1W/1m zwischen Horn und CB:



    da macht das Horn etwas über 20 dB mehr Pegel als die CB.

    Wobei noch erwähnt werden muss, daß hornresponse an der Stelle den Energiepegel darstellt und nicht den Achsenfrequenzgang.

    Nun zum Schluss noch der Maximalpegel der Konstruktionen bei 35,2 Hz, wobei schwarz die elektrische Limitierung und rot die mechanische Limitierung zeigt.

    zunächst die CB:


    und das ideale Horn:


    So, weiter dann im 3. Teil

    Gruß
    Peter Krips

  10. #50
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    Standard Hornanalyse - Teil 3

    Hallo,
    nun bauen wir uns mal ein handlicheres Horn, so in etwa, wie das weiter oben verlinkte Realhorn.....

    Hornresponse hat eine Limitierung:
    Hornmundflächen größer 99999,99 qcm mag es nicht, also arbeiten wir zunächst mal damit und wählen für das zu berechnende Horn 2 Pi-Aufstellung, also auf dem Boden und nehmen die Max-Mundfläche.
    Nun ist es so, daß die benötigte Mundfläche für ein Horn mit jeder Begrenzungsfläche halbiert werden kann oder bei einem gegebenen Horn pro Begrezungsfläche die doppelte Mundfläche angenommen wird. Da wird das Prinzip der Spiegelschallquellen benutzt, daß ja auch bei anderen Gehäusekonstruktionen funktioniert.

    Nun benötigt ein noch als Horn funktionierender Tricher zunächst mal eine bestimmte Größe.
    Dabei wird gefordert, daß der Umfang des Hornmundes der größten zu übertragenden Wellenlänge entsprechen soll.
    Das ist die gleiche Berechnung wie die Bündelungsfrequenz bei einem Treiber zu ermitteln.

    Nun lehrt aber die Praxis, daß man die Hornmundgrenzfrequenz tiefer legen sollte als die niedrigste zu übertragende Frequenz, wenn man Frequenzgangwelligkeiten vermeiden will.
    Da wird von bis zu einer Oktave gesprochen.
    Das reizen wir nicht aus, die Hornmundfläche plus die Spiegelschallquelle haben einen Umfang, der der Wellenlänge bei 21,7 Hz entspricht.
    Der Abstand zu 35 Hz muß nun einfach genügen....

    Hier die Eingabemaske:


    Wir haben nun ein "handliches" Horn mit 3,568 m Munddurchmesser, 5,25 m Hornlänge und übersichtlichen 8348 Litern Innenvolumen.

    Hier der Verlauf der Strahlungsimpedanz:


    Die ist nun leider recht wellig geworden, aber erfreulicherweise hat sie genau bei unseren gewünschten 35,2 Hz ein Maximum.

    Hier dann noch der Impedanzverlauf:


    Ein Peak, ansonsten unverdächtig..

    Membranhubverlauf:


    Das ist aber nun ein wenig wellig geworden, zum Glück ein lokales Minimum bei 35,2 Hz, darunter steigt der Hub steil an, da mag das Horn wohl nicht mehr so recht....

    Nun der Energiepegel (eigentlich Durchschnittspegel) bei 1 Watt:


    Da fällt auf, daß unser handliches Horn bei 35,2 Hz 105,72 dB Pegel macht, unser ideales unendliches Horn aber nur 101,7 dB.
    Ein Wunder ?
    Nein, unser Horn steht ja auf dem Boden, als haben wir durch die Spiegelschallquelle ja noch 6 dB gegenüber dem idealen Horn im Freifeld gewonnen.
    "Schweißabwisch"....

    Nun schauen wir uns noch den Maxpegel an:


    Da gilt das Gleiche bzgl. Spiegelschallquellen.

    Ein wenig müssen wir uns mit der Dimensionierung von Vorkammer, Druckkammer und Halsöffnung des Horns unterhalten.
    Bei der Vorkammer mache ich es mir einfach: So klein wie möglich, aber nicht so klein, daß man sich den Hornfrequenzgang "untenrum" abwürgt.
    Druckkammer: Die nennt man zwar so, und sicher entsteht darin auch (Schall-)Druck, in erster Linie ist deren Volumen aber ein akustischer Tiefpass. Je größer das Volumen, desto tiefer die obere Grenzfrequenz.
    Zur Halsfläche wird ja gesagt, daß die auf den Wirkungsgrad Auswirkungen hätte. Dazu verändern wir jetzt mal die Halsfläche, die z.Z. 50 % von Sd beträgt auf 100 % und auf 25 % und schauen mal, bei ansonsten unverändertem Horn, was da bzgl. SPL passiert:

    Zunächst Halsfläche verdoppelt:


    Bringt mehr Tiefgang, kostet darüber aber Wirkungsgrad

    Halsfläche gegenüber Original halbiert:


    Kostet Tiefgang, bringt obenrum etwas mehr Wirkungsgrad.

    Wie, immer noch zu groß, dann bauen wir im nächsten Teil daraus ein Eckhorn.

    Gruß
    Peter Krips
    Geändert von Kripston (02.02.2014 um 19:38 Uhr)

  11. #51
    gewerblicher Teilnehmer Benutzerbild von nic-enaik
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    eigentlich bin ich ja raus.....aber ich muss PK für diese tolle Erklärung danken....macht spass mit zu lesen

  12. #52
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    Standard Hornanalyse - Teil 4

    Hallo,
    nun schrumpfen wir unser Horn für die Eckaufstellung, da können wir die Mundfläche zwei mal halbieren, gibt 25000 qcm Mundfläche.
    Die Länge musste auch angepasst werden, bis die Performace dem vorigen Horn entsprach.
    Das Volumen des Horns ist nun auf "übersichtliche" 2155 Liter geschrumpft.
    Pegel liegen wieder höher, da ja nun noch zwei Spiegelflächen dazukommen.
    Ohne große Kommentare, da die Ergebnisse (bis auf die Pegel) dem vorigen Horn entsprechen.

    Eingabemaske:


    Akustische Impedanz:


    Elektrische Impedanz:


    Membranauslenkung:


    Pegel CD:


    Maxpegel:


    Ich denke, daß es keine Uneinigkeit darüber gibt, daß es sich bei den bisher vorgestellten zwei Hörnern um "echte" Hörner handelt.

    Das ist aber noch Alles deutlich größer als so übliche Eckhornkonstruktionen.

    Also versuchen wir mal, das Eckhorn weiter zu schrumpfen, bis dann "übliche" Abmessungen dabei herauskommen.

    Das folgt dann im nächsten Teil.
    Da gibt es zu Anfang aber ein "Zwischenspiel"

    Gruß
    Peter Krips

  13. #53
    HSG Franken Benutzerbild von Bizarre
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    Weiter so, da kann ich als "Lehrling" noch einiges lernen

    Eigentlich dürfte ich den Meister ja nicht kritisieren, aber evtl. die Impedanz auf 50 Ohm skaliert ?

  14. #54
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Bizarre Beitrag anzeigen
    Eigentlich dürfte ich den Meister ja nicht kritisieren, aber evtl. die Impedanz auf 50 Ohm skaliert ?
    Quark, ich kann Fehler machen wie jeder Andere auch.
    Kannte die Option nicht, habe gesucht und gefunden. Ich ändere die bisherigen Diagramme nicht, werde aber bei den zukünftigen darauf achten.

    Gruß
    Peter Krips

  15. #55
    HSG Franken Benutzerbild von Bizarre
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    Jo,
    an der el. Impedanz ist auch schon so einiges erkennbar :

    FE103S im Buschhorn MKII...
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  16. #56
    Erfahrener Benutzer Benutzerbild von dommii
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    Dann versuche ich mal am Teil der Impedanztransformation.

    Ein Erklärungsansatz geht über die Gütereduktion der Längsmoden. Diese Moden entstehen bei einem vor den Lautsprecher montierten Rohr durch die Reflexion am offenen Ende. Wie Peter schon ausführte öffnet sich der beschallte Raum schlagartig wodurch eine Impedanzsprungstelle entsteht. An dieser prallen die Schallwellen zurück und somit entstehen Längsresonanzen hoher Güte. Schauen wir uns dazu erstmal an wie Güte definiert ist:
    Die Güte eines schwingfähigen Systems kann als Quotient zwischen pendelnder Blindleistung (bei Resonanzfrequenz) und Wirkleistung berechnet werden.
    Das bedeutet auf diesen Resonanzfrequenzen - primär bestimmt durch die Rohrlänge – wird viel Energie als Blindleistung zwischen dem Lautsprecher und dem offenen Ende hin und her geschickt und das Rohr hat auf diesen Frequenzen durch die hohe Güte scharfe Peaks in der Strahlungsimpedanz:


    Wenn man nun das Rohr sich langsam öffnen lässt wird die Sprungstelle am Rohrende immer unschärfer da die Querschnittsänderung und somit der Impedanzsprung am Rohrende in Relation zur Wellenlänge weniger heftig ausfällt, ergo die Impedanz wird transformiert. Somit sinkt die Reflektionsrate und die Blindleistung und entsprechend auch die Güte der Resonanzen. Dies äußert sich in Verbreiterung und Verkleinerung der Strahlungsimpedanzspitzen:


    Geht man nun dem Übergang vom realen zum idealen Horn werden aus den einzelnen noch erkennbaren Moden eine breitbandige.

  17. #57
    Pfeffermühle
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    Zitat Zitat von Kripston Beitrag anzeigen
    bevor jetzt ein aufgeweckter Realschüler die Frage stellen sollte: Wieso denn unendliches Horn, gibt es eh nicht.....
    Hier die Antwort: Weil es ums Prinzip geht.
    der unwissende stellt sich natürlich die Frage, wann das Prinzip nicht mehr gilt ?

    wer entscheidet das ? Dommi Peter ?
    ... Erbsenzählerei, aber vielleicht könnte man sich ja auf Hornähnlich (für den Bassbereich) einigen

    Grüsse Udo

  18. #58
    Chef Benutzer
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Pfeffermühle Beitrag anzeigen
    der unwissende stellt sich natürlich die Frage, wann das Prinzip nicht mehr gilt ?

    wer entscheidet das ? Dommi Peter ?
    ... Erbsenzählerei, aber vielleicht könnte man sich ja auf Hornähnlich (für den Bassbereich) einigen

    Grüsse Udo

    Solche Kommentare brauchen wir hier genauso wie Bauchweh....

    Welches Problem gibt es denn damit, wenn mal versucht wird, ein wenig Grundlagen darzustellen ?

    In einem anderen Forum hat ein User einen etwas launischen Kommentar geschrieben mit ausdrücklichem Bezug zu diesem Thread hier:

    http://www.hifi-forum.de/index.php?a...postID=152#152

    Dem ist eigentlich nichts mehr hinzuzufügen.

    Gruß
    Peter Krips

  19. #59
    Erfahrener Benutzer Benutzerbild von dommii
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    Standard

    Hab ich doch nach deiner PM schon in #49 verlinkt. Sehe ich genauso, diese Polemik kann man sich auch einfach mal sparen!

  20. #60
    Erfahrener Benutzer
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    Standard

    Moin


    er unwissende stellt sich natürlich die Frage, wann das Prinzip nicht mehr gilt ?

    wer entscheidet das ? Dommi Peter ?
    ... Erbsenzählerei, aber vielleicht könnte man sich ja auf Hornähnlich (für den Bassbereich) einigen

    Grüsse Udo
    Also ich finde da nix polemisch.

    Das hier http://www.hifi-forum.de/index.php?a...postID=152#152

    Ist ja nun hinreichend bekannt das der User ein Problem mit dem DIY- Selbstbau hat.
    Darf ich jetzt noch Zollstock sagen oder wird darauf hingewiesen das es Gliedermaßstab heißt ??
    Nicht das jetzt in jedem Forum darüber ein Fred aufgemacht wird.

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