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

[Chlang]

Hi Christoph,

gerade ist mir wegen meines aktuellen Threads wieder eingefallen, was ich bei Kanteneffekten schon immer mal ausprobieren wollte - vielleicht taugt das auch zur Optimierung von Hörnern/Waveguides...

Die roten und orangenen Pfeile kennzeichnen also ''Störungen' im FR, die durch TML-/Rohr-Resonanzen verursacht werden, die blauen Pfeile kennzeichnen 'Störungen', die durch Interferenzen zwischen Primärschall (Membran) und Sekundärschall (vom Übergang WG-Mund zu Schallwand) verursacht werden.

Die Störfrequenzen müsste man eigentlich mit Resonanzabsorbern gut wegsaugen können. Bei TML-Resonanzen im Horn in den Druckbäuchen (was gelernt ) innerhalb des Horns und bei Kanteneffekten direkt an der "Kante". Dazu im Umfang des Horns bedämpfte Sacklöcher vorsehen, die vom Durchmesser her klein gegenüber der Wellenlänge und auf 1/4 der zu beseitigenden Störung abgestimmt sind. Bei 1.000 Hz wären das 8,6 cm; bei 10.000 Hz nur noch 8,6 mm Tiefe. Statt Sacklöchern ginge wohl auch ein entsprechend tiefer Spalt (viele Sacklöcher direkt nebeneinander).

Wenn dein Forscherdrang groß genug ist, deine Simulationsfähigkeiten ausreichend sind und dein Zeitbudget es zulässt, würde mich eine Simulation dazu interessieren...

Grüße
Chlang,

der auch so gerne weiter mitliest

[3eepoint]

Hi Christoph,

gerade ist mir wegen meines aktuellen Threads wieder eingefallen, was ich bei Kanteneffekten schon immer mal ausprobieren wollte - vielleicht taugt das auch zur Optimierung von Hörnern/Waveguides...

Die Störfrequenzen müsste man eigentlich mit Resonanzabsorbern gut wegsaugen können. Bei TML-Resonanzen im Horn in den Druckbäuchen (was gelernt ) innerhalb des Horns und bei Kanteneffekten direkt an der "Kante". Dazu im Umfang des Horns bedämpfte Sacklöcher vorsehen, die vom Durchmesser her klein gegenüber der Wellenlänge und auf 1/4 der zu beseitigenden Störung abgestimmt sind. Bei 1.000 Hz wären das 8,6 cm; bei 10.000 Hz nur noch 8,6 mm Tiefe. Statt Sacklöchern ginge wohl auch ein entsprechend tiefer Spalt (viele Sacklöcher direkt nebeneinander).

Wenn dein Forscherdrang groß genug ist, deine Simulationsfähigkeiten ausreichend sind und dein Zeitbudget es zulässt, würde mich eine Simulation dazu interessieren...

Grüße
Chlang,

der auch so gerne weiter mitliest

Ohne Witz, zwei Dumme ein Gedanke. Hatte ich letztens mal quick n Dirty probiert war aber zu keinem Systematisch belastbaren Ergebnis gekommen. Kantendiffraktion steht bei mir auch noch auf dem Programm. Hab villeicht auch noch was spannendes bzgl. Basshörner aber da muss ich auch nochmal methodischer ran. Hab die Tage leider weniger Zeit als gedacht, aber der Gedanke ist da!

Wenn das so weiter geht, haben wir hier Hörner bald durchgespielt

[Gaga]

Hi Chlang, hi 3ee,

Wenn dein Forscherdrang groß genug ist, deine Simulationsfähigkeiten ausreichend sind und dein Zeitbudget es zulässt, würde mich eine Simulation dazu interessieren...

Ist auf der Liste. Passt ja prima zum Difraktionsthema...

Eine eher hemdsärmlich Umsetzung zur Dämpfung der Horn-Mund Reflexion inklusive der entsprechenden Messungen des Effekts ist in Beiträgen von Jack Bouska hier und hier zu finden.

Lohnt sich ohnehin, diesen Thread mal durchzulesen...

Wenn das so weiter geht, haben wir hier Hörner bald durchgespielt

Grüße,
Christoph

Criteria for suppression of Horn-Honk:
In their speaker builder article, Newell and Holland suggest that axially symmetric horns are the best means to attenuate the sonic aberrations associated with internal reflections. I agree that a well constructed axially symmetric horn will achieve this; however that shape is not mandatory for good tonality, and rectangular shaped horns would be equally permissible, if they adhere to the following guidelines:

a) The throat section should be unrestricted (no diffraction slots).
b) The throat should smoothly taper into the compression driver exit aperture.
c) The horn walls should be straight or slightly curved, without abrupt flare rate changes.
d) The mouth requires a “bell section, lips, or curved radius” treatment, which will effectively flare out to a full 90 degrees from the horn axis, such that the final horn wall exit angle is flush with the front baffle.
e) The horn flare should be accompanied by complementary radius of the front baffle
f) The edges of the horn could alternately be treated with felt, acoustic foam, or any other absorbent material that would suppress the diffraction and reflection from the mouth.
g) The axial length should be shorter than 12” (details to follow).

The points a) through g) above could be applied to any horn or waveguide design to yield a system capable of suppressing both the acoustic impedance contrast discontinuity at the mouth and within the horn resulting in low levels of horn-honk.

[3eepoint]

Alsooooo.... da mein Rechner konsequent sich nachts neu startet müssen wir auf die Optimierung noch etwas warten. In der Zwischenzeit hab ich aber die Idee von Chlang nochmal aufgegriffen. Erstmal zum Versuchsaufbau:



Einfache flache Membrane(blau) in einem einfachen Gehäuse. Die, hier etwas breite einbuchtung, wird schritt für Schritt nach außen befördert:



Grün: Gehäuse ohne absorber
Rot: unendliche Schallwand
Dunkelblau: Absorber fast am Rand
Hellblau: Absorber fast am Treiber

An der Idee könnte was dran sein....Die Bandbreite könnte durch unterschiedliche Tiefen mehrere Absorber realisiert werden und ein wenig Dämpfungsmaterial den Pegel anpassen. Allerdings hab ich das Gefühl, dass wir uns zusätzliche Diffractionskanten reinholen. Also Verrundungen an den passenden Stellen wären sicher nochmal ne maßnahme.

Wenn ich endlich mal vorran komme wäre es sinnig, im richtigen CAD mal ein Gehäuse zu gestalten und dann mit dem LiveLink in Comsol rein zu bringen. Da hab ich nochmal ein paar mehr Möglichkeiten. Was ich auch nciht untersucht habe, wie sich das ganze unter Winkeln verhält.

[Chlang]

In der Zwischenzeit hab ich aber die Idee von Chlang nochmal aufgegriffen ...
An der Idee könnte was dran sein....

Cool, Danke!

Die Bandbreite könnte durch unterschiedliche Tiefen mehrere Absorber realisiert werden und ein wenig Dämpfungsmaterial den Pegel anpassen.

Die Bandbreite steigt auch schon durch die Verwendung von Dämpfungsmaterial an und den Pegel kann man zudem durch die Breite des Spalts anpassen, was auch aus anderer Sicht Sinn machen könnte (s.u.).

Allerdings hab ich das Gefühl, dass wir uns zusätzliche Diffractionskanten reinholen. Also Verrundungen an den passenden Stellen wären sicher nochmal ne maßnahme.

Hier wäre eine Möglichkeit, die Spaltbreite soweit zu reduzieren, dass sie deutlich kleiner als die kritischen Wellenlängen ist, in denen Diffraktionseffekte auftreten.
Außerdem hilft bestimmt auch geeignetes Dämpfungsmaterial am Anfang des Spalts (auf einer Höhe mit der Schallwand).

Da hab ich nochmal ein paar mehr Möglichkeiten. Was ich auch nciht untersucht habe, wie sich das ganze unter Winkeln verhält.

Das wäre sicher auch sehr spannend

Danke nochmal! Der Simulationsweg gefällt mir wesentlikch besser, als wenn ich (zuerst) die Säge und das Mikro anschmeißen müsste...

Grüße
Chlang

[3eepoint]

Cool, Danke!

Danke nochmal! Der Simulationsweg gefällt mir wesentlikch besser, als wenn ich (zuerst) die Säge und das Mikro anschmeißen müsste...

Grüße
Chlang

Gerne und danke fürs feedback =) Ich hab in der Zwischenzeit mal geguckt. Breitbandabsorber und Diffraction gratings sind wohl im Straßenbau immer häufiger zu finden um die Lärmbelästigung zu mindern bzw. Diffraktion wird dort recht gezielt behandelt da es die Effektivität von Lärmschutzwänden mindert. Ich glaub da lässt sich was abgucken

Ich komm aber wohl erst am Wochenende dazu wieder was zu machen. Ist Freimarkt hier in Bremen und ich werde von Kollegen zum Alkoholkonsum genötigt....

[JFA]

Hier gehört noch diese Querverweis hin: https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/...l=1#post342495

[3eepoint]

Finally, hab die kinks raus bekommen. Lasse jetzt nochmal ne Optimierung durchlaufen und mit Glück hab ich Samstag das ganze mal in 3D durch. Dann kann ich Sonntag mal ein wenig rumprobieren was Impedanz angeht.

[JFA]

Mal für mich, möglicherweise habe ich das übersehen: Was sind denn die Abmessungen des Horns.

[3eepoint]

30cm hoch und 60cm breit und etwa 20cm tief. 2" am Hals.

[JFA]

Danke. Ich warte auf die Ergebnisse und gleiche sie mit meiner Theorie ab. Und wenn es nicht passt, werde ich stillschweigend meine Theorie anpassen

[3eepoint]

Ok, die 3D Simulation ist durch und ich bin ziemlich abgefuckt.... aber langsam....

Erstmal die Geometrie in Comsol:

Das sieht so weit eigentlich aus wie ich es haben will.

Das Abstrahlverhalten, oben Horizontal, unten VertikalEDIT: Grafik an die Skalierung angepasst und Referenzlinien korrigiert)



Das sieht nicht so aus wie ich es haben will, es sieht auch irgendwie nicht wirklich anders aus als im Vergleich zu vorher...... Vorallem, da die Frequenzgänge in 2D bzw. Rotationssymmetrisch eher so aussahen:

Damit könnt ich leben aber es überträgt sich nicht in 3D. Ich hab fast das Gefühl, dass ich was beim aufsetzen des BEM Models falsch mache, ich komme aber nicht drauf was :C Oder hast du ne Idee, Jochen? Dein letzter Kommentar klang fast so als würdest du sowas schon ahnen....

EDIT:
Ich hab mal die 3D Struktur für die Horitontalen Anteil wieder aus dem Model für 2D Rotationssymmetrisch runtergebrochen und gegenübergestellt:

Oben ist 2D FEM, unten 3D BEM. Irgendwas ändert sich da deutlich, die 2D wäre so für mich völlig ok. Das bischen rumgeeiere kommt daher, dass die 2D Simulation in unendlicher Schallwand stattfindet. Irgendwas überseh ich....

[JFA]

Nein, so war mein Post nicht gemeint. Mich wundert die Asymmetrie und deren "wandern" im Plot. Sehr komisch. Kann das von den "Einschnürungen" kommen?

[3eepoint]

In den Polars sind Vertikal UND Horizontal abgebildet, daher die Asymmetrie falls du das meinst. Außer im letzten das sind 2 mal horizontal. Ich sollte das mal besser zuschreiben. Bzw. auf welchen Plot beziehst du dich?

[3eepoint]

Ich habe das Modell nochmal mit einer weniger agressiven Volumenänderung und einem sanftarem Loft der Profile aus einem Guss durchgerechnet:



Es sieht marginal besser aus würde ich sagen. Mich wundert, dass das jetzt so auftritt. Vorherige Hörner hatten gut funktioniert, allerdings hatten die auch einen 1" Hals. Ob es damit zusammenhängen kann? Die Einbuchtungen in der Diagonalen sind allerdings auch wesentlich ausgeprägter.... ICh mach mir mal die Mühe, dass ganze als FEM Modell auf zu setzen. Mal sehen ob es Unterschiede gibt.

EDIT: FEM wird glaub ich nichts. Comsol weigert sich das Model zu meshen: Failed to analyze local face topology. Keine Ahnung was der von mir will.

[Gaga]

Moin 3ee und JFA,

Sorry, dass ich in Deinen/Euren 'Flow' nochmal zum Thema Diffraction reinspringe.

Ich schulde JFA noch eine Antwort auf die Frage aus Beitrag #792.

Wo kommt denn das mit der Amplitude von 0,6 her? Nach draußen wird viel weniger abgegeben, vielleicht 1/10 der Leistung.

Ich habe das aus dieser Arbeit von Tore Skogberg.

Skogberg entwicklet ein Modell zur Diffraktion und untersucht dabei auch bestehende Modelle. Er braucht für sein Modell einen reflection coefficient und legt diesen auf -0.60 fest:

A consequence of the reflection theory is that the model must include a reflection coefficient,
which proved the first obstacle to attack since the reflection coefficient could be related to
such different subjects as the wedge angle, the observation angle and frequency. The values
found in the literature were contradicting, as will be shown below, so an expression for the
reflection coefficient was derived and the value calculated to –0.60 (see section 4.5.1). Using
this value, the frequency response was calculated and found in agreement with measurement.

Genauer die verschiedenen Modelle:
Brews & Hawksford:

Bews & Hawksford (1986) quoted Lord Rayleigh (1878) for the sound pressure PE at the edge
of the cabinet due to the sound pressure Pfs,r of an undisturbed point source at distance r. The
level is defined from the cabinet wedge... according to their Eq. (1):
...
The sound pressure becomes 2Pfs,r for an infinite baffle (...), and at the edge of a boxlike
cabinet (...) s the sound pressure reduced to 1.33Pfs,r; the difference is –0.67 so the
reflection coefficient becomes –0.33 since the direct sound is 2Pfs,r. For a thin baffle (... = 0) is
the sound pressure 1.00Pfs,r so the level of the diffracted component becomes –0.50.

Vanderkooy, Wright, Urban;

Vanderkooy (1991) measured the impulse response from a circular baffle using a tweeter and
found that the diffracted signal is inverting at the front side and non-inverting on the rear side.
His thin-baffle model is –1/2cos(/2) for the diffracted signal where  is the angle between
source and observer (Urban, 1045). The on-axis value is –0.71 at far field

Wright (1996) used Finite Element Analysis with a circular disk for calculation of an impulse
response. The reported level of the direct signal was 362 units of “half-space magnitude” and
his figure 2a reports the diffracted signal level to –210 units with a relative level of –0.58.

Urban et al. (2004) introduced a model based on a solution to the wave equation where the
level of the diffracted component was at –0.50 in the forward direction.
The author decided to measure the impulse response using a circular baffle and the result is
shown below. The diffraction component is delayed 0.5 ms due to baffle radius of 0.17 m.
The amplitude starts off from almost unity and the diffraction component level is –0.77

Skogberg:

As will become apparent later (see section 4.9.5) is an optimal value for the reflection
coefficient between –0.5 and –0.6 for the best fit to measurements.

Bitte mit dem Horn weitermachen....

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Alles gut, gehört ja dazu und das ist eigentlich ja auch dein Thema Und ich würd gerne weiter machen aber ich weis grade nicht wo es da hakt =/

[Audio-Mike]

EDIT: FEM wird glaub ich nichts. Comsol weigert sich das Model zu meshen: Failed to analyze local face topology. Keine Ahnung was der von mir will.

Einen Meshanalyser o.Ä. gibt es nicht?

[3eepoint]

An sich schon, dass würde aber bedingen das er das Mesh überhaupt aufbaut. Der Fehler kommt schon vorher.

[JFA]

@Christoph: da geht es aber um Diffraktion an den Kanten einer Schallwand, oder? Der Reflektionsfaktor am Ende eines Rohres dürfte viel größer sein.

@3ee: ja, das meinte ich. Sah für mich asymmetrisch aus, aber wenn da horizontal und vertikal in einem Diagram sind erklärt es das.