Ausschwingverhalten bei tiefen Frequenzen

[Christoph Gebhard]

Nabend zusammen,

das Thema Ausschwingverhalten bei tiefen Frequenzen (unter ca. 500Hz) wird so gut wie nie thematisiert oder dokumentiert.

Wieso eigentlich?
Weil es im Freifeld bzw reflektionsfrei aufgrund des lange geöffneten Messfensters nicht vernünftig zu messen ist?
Weil die Unterschiede zwischen den Chassis nicht relevant bzw. hörbar sind (ventilierende Gehäuseprinzipen und das Verhalten auf der Einbauresonanz mal außen vor)?

Und - falls es Unterschiede gibt - wovon hängen sie eigentlich ab? Chassismechanik? Membranmaterial? Membranmasse? Antriebskraft? Gehäuseaufbau?

Ich habe gestern schon ein bisschen (im Nahfeld) gemessen und werde diverse Ergebnisse in diesem Thread auch veröffentlichen, wollte das Thema aber erst theoretisch durchsprechen.

Wie sind eure Erfahrungen (auch in Bezug auf die Messmethodik und Skalierung)?
Das Ausschwingverhalten im Mittelhochton wird meist mit 4 ms oder 6 ms Auflösung auf der z-Achse dargestellt.
Welche Skalierung bietet sich unterhalb von 500Hz an? Aufgrund der etwa um den Faktor 10 längeren Wellenlänge 40 oder 60ms?

Eure Meinungen würden mich interessieren...

Gruß, Christoph

[ArLo62]

Hallo Christoph!
Muss der Messverstärker (Dämpfungsfaktor) dabei mitbetrachtet werden oder kann man die Eigenschaften desselben rausrechnen? Bei schweren Membranen spielt das beim Ausschwingverhalten möglicherweise eine Rolle.
Oder ist das Quatsch?
Gruß
Arnim

[Franky]

Das ist jetzt nicht wissenschaftlich sondern nur meinem Gehör geschuldet. Ich hatte vor Jahren mal Karlson Koppler in Betrieb und habe da diverse Chassis drin laufen lassen. Das waren Fostex FW-405, EV-15B, Coral-15-L70 und Coral-15-L100. Die hörten sich alle deutlich unterschiedlich an bei exakt dem gleichen Standort der Boxen im Raum. Mit Abstand den saubersten und präzisesten Bass lieferte der Coral-15L 100. Den unpräzisesten und schwammigsten der EV-15B. Ob es an dem Unterhangprinzip des Coral lag kann ich nicht beurteilen - aber es war deutlich.

Bin auf Deine Erkenntnisse gespannt!

[Bizarre]

das Verhalten auf der Einbauresonanz mal außen vor)?

Hmm, Ausschwingfrequenz ist imho "Einbauresonanz".. 5 Perioden auf der X.Achse sollten reichen....

Sorry, Thema verfehlt...:o

[stoneeh]

Erstmal, was ist mit "Ausschwingverhalten" gemeint, bzw. wie genau willst du dieses messtechnisch beurteilen? IR oder Wasserfalldiagramm kommen mir dazu in den Sinn.

[numbercube]

Bei Kopfhörern versucht purr1n mit Sinussbursts mit u.a. 50 Hz subjektiven Klangeindrücken auf den Grund zu gehen.

Burst Response! HD800, SR-207, HD650

[スピーカ]

Nabend zusammen,

das Thema Ausschwingverhalten bei tiefen Frequenzen (unter ca. 500Hz) wird so gut wie nie thematisiert oder dokumentiert...

Nabend Christoph,
bisher habe ich in dem Zusammenhang immer sensor-geregelte Basslautsprecher in Erinnerung.

Der Verstärker muss die Masse der Schwingeinheit beherrschen. Das geschieht durch den Dämpfungsfaktor und die Gegenkopplung. Am effektivsten wäre es, wenn der Gegenkopplungswiderstand direkt an der Schwingspule liegen würde, was nur natürlich nur bei aktiven Lösungen ginge.

Naja, dann gibt es noch das Lautsprecher-Systembedingte Ausschwingverhalten Qtc, das ist eigentlich sehr gut dokumentiert.

[FoLLgoTT]

Weil es im Freifeld bzw reflektionsfrei aufgrund des lange geöffneten Messfensters nicht vernünftig zu messen ist?

Aus meiner Sicht ja.

Wir können die Moden des Raums problemlos ohne Fensterung messen. Wir können die Resonanzen ab dem Mittelton mit Fensterung messen, aber alles darunter ist im Raum kaum möglich. Das ist mir erst so richtig klar geworden, als ich angefangen habe, Tief- und Mitteltöner Ground Plane zu messen. Dann tauchen da plötzlich die Sicken-, Spinnen- oder sonstige Resonanzen auf, die man sonst gar nicht sieht.

Das Abklingen des Hochpasses interessiert ja weniger. Das ist minimalphasig und vorhersagbar. Stimmt also mit der Simulation überein. Die unvorhersehbaren Resonanzen mitten im Übertragungsbereich sind dagegen die interessanten.

Wie sind eure Erfahrungen (auch in Bezug auf die Messmethodik und Skalierung)?
Das Ausschwingverhalten im Mittelhochton wird meist mit 4 ms oder 6 ms Auflösung auf der z-Achse dargestellt.
Welche Skalierung bietet sich unterhalb von 500Hz an? Aufgrund der etwa um den Faktor 10 längeren Wellenlänge 40 oder 60ms?

Die sinnvollen Parameter des Abklingspektrums ist in der Tat stark frequenzabhängig und muss für jeden Bereich individuell eingestellt werden. Ich hatte damals im Grundton mit 20 ms gute Erfahrungen gemacht. Damit konnte man zumindest gut was erkennen.

[JFA]

Bei tiefen Frequenzen lässt sich das Ausschwingverhalten wunderbar mit relativ einfachen mathematischen Gleichungen beschreiben. Dafür gibt es die Parameter Resonanzfrequenz und Güte bzw. Masse, Steifigkeit sowie mechanische und elektrische Verluste.

Alles andere kommt von:

Chassismechanik?

Wenn Du den Korb meinst, dann ja, denn zum einen stellt er einen akustischen Widerstand und, je nach Konstruktion, eine akustische Feder oder sogar einen Helmholtzresonator (die Polkernbohrung) dar. Bis auf Letzteres ist aber alles schon in den Standardparametern eingepreist.

Membranmaterial?

Sofern die Membran nicht besonders groß oder das Material nicht besonders weich oder irgendein Depp auf die Idee gekommen ist, die Membran unbedingt besonders flach machen zu müssen, ist der Einfluss vernachlässigbar.

Membranmasse?

Siehe ganz oben.

Antriebskraft?

Siehe ganz oben (elektrische Verluste; ach, schau einfach in die TSP)

Gehäuseaufbau?

Ja klar. Thiele-Small gehen ja von ideal festen Wänden und Wellenlängen deutlich größer als die Wellenlängen aus. Das stimmt natürlich nie, und dementsprechend wirkt sich das auch aus. Weiche Wände vergrößern z. B. das Gehäusevolumen (weil sie nachgeben), und dementsprechend wirkt sich das natürlich aus. Gleichzeitig gibt es natürlich einen Wechselwirkung, sobald die Wellenlänge in den Bereich der Gehäusedimensionen kommt. Und das die Wände auch resonieren können, wurde hier in den letzten Monaten oft genug besprochen.

[Christoph Gebhard]

Moin,

vielen Dank für die Wortmeldungen

Muss der Messverstärker (Dämpfungsfaktor) dabei mitbetrachtet werden oder kann man die Eigenschaften desselben rausrechnen?

Dass der Dämpfungsfaktor eine Rolle spielen kann, halte ich für unstrittig. Ich vermute aber, dass im Rahmen meiner Messanordnung kein großer Faktor ist.

Bei schweren Membranen spielt das beim Ausschwingverhalten möglicherweise eine Rolle.
Oder ist das Quatsch?

Ich habe mir mal unzählige Diagramme in Einzelchassistest in der HH am unteren Ende (um 200Hz) angeschaut. Die Auflösung ist dort zwar begrenzt, aber Unterschiede erkennbar.
Ich vermute, dass die Masse da schon einen gewissen Einfluß haben kann. Aber Ausschwingen und Masse sind nicht zwangsläufig proportional zueinander.

Das ist jetzt nicht wissenschaftlich sondern nur meinem Gehör geschuldet. Ich hatte vor Jahren mal Karlson Koppler in Betrieb und habe da diverse Chassis drin laufen lassen. Das waren Fostex FW-405, EV-15B, Coral-15-L70 und Coral-15-L100. Die hörten sich alle deutlich unterschiedlich an bei exakt dem gleichen Standort der Boxen im Raum. Mit Abstand den saubersten und präzisesten Bass lieferte der Coral-15L 100. Den unpräzisesten und schwammigsten der EV-15B. Ob es an dem Unterhangprinzip des Coral lag kann ich nicht beurteilen - aber es war deutlich.

Das kann ich mir gut vorstellen. Subjektive Klangunterschiede sind auch der Grund wieso ich mich auf der Suche nach Gründen gemacht habe. Ich denke aber auch, dass oft die Interaktion zwischen Raum, Aufstellung und Frequenzgang (Gehäuseprinzip) mehr den Klangstempel prägen als das Chassis isoliert. Eigentlich ist ein Chassisvergleich nur mit Entzerrung auf den identischen Hörplatzfrequenzgang zulässig (wobei du diesem Ideal bei deinem Versuch vermutlich schon sehr nahe gekommen bist).

Aber speziell den Oberbass und Grundton übertragen viele (nicht alle) Sub-Spezialisten schlechter (trotz gleicher Amplitude und Verzerrungen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle). Dafür würde ich gerne eine Erklärung finden.

Hmm, Ausschwingfrequenz ist imho "Einbauresonanz"..

Naja, dann gibt es noch das Lautsprecher-Systembedingte Ausschwingverhalten Qtc, das ist eigentlich sehr gut dokumentiert.

Mir geht`s eher um den Bereich darüber. Das Verhalten am unteren Übertragungsende definiere ich ja durch mein Gehäuseprinzip und meine Entzerrung.
Jochen kann es besser erklären:

Bei tiefen Frequenzen lässt sich das Ausschwingverhalten wunderbar mit relativ einfachen mathematischen Gleichungen beschreiben. Dafür gibt es die Parameter Resonanzfrequenz und Güte bzw. Masse, Steifigkeit sowie mechanische und elektrische Verluste.

Erstmal, was ist mit "Ausschwingverhalten" gemeint, bzw. wie genau willst du dieses messtechnisch beurteilen? IR oder Wasserfalldiagramm kommen mir dazu in den Sinn.

Wasserfalldiagramm. Ich bin da aber auch offen für andere Ansätze, solange sie mit CLIO mess- und dokumentierbar sind. Irgendwie gibt es ja auch die Möglichkeit das Einschwingverhalten zu betrachten, mir fehlen da aber die Erfahrungen.

Bei Kopfhörern versucht purr1n mit Sinussbursts mit u.a. 50 Hz subjektiven Klangeindrücken auf den Grund zu gehen.

Burst Response! HD800, SR-207, HD650

Interessant. Das geht vermutlich in eine vergleichbare Richtung.

Aus meiner Sicht ja.

Wir können die Moden des Raums problemlos ohne Fensterung messen. Wir können die Resonanzen ab dem Mittelton mit Fensterung messen, aber alles darunter ist im Raum kaum möglich. Das ist mir erst so richtig klar geworden, als ich angefangen habe, Tief- und Mitteltöner Ground Plane zu messen. Dann tauchen da plötzlich die Sicken-, Spinnen- oder sonstige Resonanzen auf, die man sonst gar nicht sieht.

Darum geht es mir so in etwa.
"Deine" Resonanzen sind aber auch im Frequenzgang sichtbar und auf eine konkrete Frequenz zu beziehen. Ich habe im Nahfeld gemessen (wo bei dir die Störungen nicht messbar waren) und hatte keine Ausreißer im Frequenzgang und trotzdem (eher breitbandige) Unterschiede im Abklingen. Aber ich bin der Signaltheorie auch nicht so sattelfest. Vielleicht mache ich auch einen Denk- oder Messfehler. Wie gesagt: Messungen folgen...

Die sinnvollen Parameter des Abklingspektrums ist in der Tat stark frequenzabhängig und muss für jeden Bereich individuell eingestellt werden. Ich hatte damals im Grundton mit 20 ms gute Erfahrungen gemacht. Damit konnte man zumindest gut was erkennen.

20ms war bei meinen Experimenten die "empfindlichste" Grenze, die ich probiert habe. Um die Unterschiede zu erkennen eignet sie sich aber wohl am besten. Deswegen werde ich sie auch so setzen.

Wenn Du den Korb meinst, dann ja, denn zum einen stellt er einen akustischen Widerstand und, je nach Konstruktion, eine akustische Feder oder sogar einen Helmholtzresonator (die Polkernbohrung) dar. Bis auf Letzteres ist aber alles schon in den Standardparametern eingepreist.

Ich meinte eigentlich den Einfluß der Aufhängung durch Spinne und Sicke, der ja im theoretischen Ideal gegen Null gehen sollte (genau wie die Membranmasse).

Sofern die Membran nicht besonders groß oder das Material nicht besonders weich oder irgendein Depp auf die Idee gekommen ist, die Membran unbedingt besonders flach machen zu müssen, ist der Einfluss vernachlässigbar.

Nun ja. Gerade bei Chassis, die durch ihr Gewicht und den Hubmöglichkeiten des Antriebs großen Kräften ausgesetzt sind, setzten die Hersteller schon stabile Membranen ein. Was würde denn passieren, wenn man eine zu "zarte" Membran mit einer Aufhängung und einem Antrieb kreuzt, die für einen Sub gemacht sind? Vermutlich bricht die Membran dann irgendwann im Übertragungsbereich auf. Das würde man aber im Frequenzgang sehen. Mir geht es aber um das Abklingen bei einem unauffälligen, sprich weitesteghend linearen Frequenzgang.

Gleichzeitig gibt es natürlich einen Wechselwirkung, sobald die Wellenlänge in den Bereich der Gehäusedimensionen kommt. Und das die Wände auch resonieren können, wurde hier in den letzten Monaten oft genug besprochen.

Das wären dann aber wieder konkrete Resonanzen und nicht ein (annähernd) breitbandiges langsameres Ausschwingen.

Ich gehe mal kurz in den Keller und mache drei Messungen. Dann kann man vielleicht besser diskutieren...

Gruß, Christoph

[Christoph Gebhard]

Hier mal die Messungen.

Ich habe mich auf den Bereich zwischen 80 und 600Hz beschränkt.
Messungen im Nahfeld.
Auflösung 0,37Hz.

Testkandidaten sind

• Wavecor SW312WA03 (Mms ca.180g) in ca. 80 Liter Bassreflex, in Chassisnähe spärlich, chassifern mittelstark bedämpft
  
• Scan Speak 26W/4867T00 (Mms ca. 50g) in ca. 100 Liter geschlossen, in Chassisnähe nur Wände, chassisfern dicht bedämpft
  
• SB Acoustics SB17CAC35-4 (Mms ca. 15g) in ca. 18 Liter geschlossen, in Chassisnähe nur Wände, chassisfern dicht bedämpft
  

Einmal mit 0,01ms Rise:



Einmal mit 5ms Time Rise (wie bei Nils):



Mir geht es vor allem um den Bereich zwischen 80 und 200Hz.
Man sieht keine ausgeprägten Resonanzen, aber schon deutliche Unterschiede zwischen den Chassis.
Den Wavecor und den SB Acoustics habe ich dem Bereich auch klanglich vergleichen und der SB Acoustics hat besser geklungen (Sauberkeit, Kontur, Punch).

Ich werde ggf. noch andere Chassis testen. Aber das hängt so ein bisschen davon ab, was Sinn macht und was ich zur Verfügung habe.

Gruß, Christoph

[Joern]

Moin
Danke für dieses Thema - dann da leider nix wichtiges zu beitragen.
:thumbup:

Bei tiefen Frequenzen lässt sich das Ausschwingverhalten wunderbar mit relativ einfachen mathematischen Gleichungen beschreiben. Dafür gibt es die Parameter Resonanzfrequenz und Güte bzw. Masse, Steifigkeit sowie mechanische und elektrische Verluste.

Das alte LASIP hatte da ein Bild über den zeitlichen Verlauf des Ausschwingverhaltens....
Andere Programme ? Ich nutze nur ajhorn - das kann das nicht.

Was mich in diesem Zusammenhang interessiert:
Ausschwingverhalten CB vs. BR.
Ist das überhaupt dem "Ausschwingverhalten" geschuldet, was macht die "Güte" wirklich (außer dem "Forenphantom" - alles böse über 0,7 )
Und kann man irgendwie / irgendwann sagen z.B. CB bei 0,8 ist so wie eine BR-Abstimmung xy.
Oder hängt das von ganz anderen Sachen ab - MMms z.B.
...
2cts..


Edit:
oder aus dem ersten Beispiel: ist der Wavecor so, weil er "schwer" ist oder weil der BR ist ..
oder potentiert sich "BR" mit "schwer" ...

[JFA]

Nimm für so etwas kein CSD. Da fängst du dir nur komische Effekte ein, z. B. plötzlich einen veränderlichen Gleichanteil durch die wandernde Fensterung (ohne Fenster ist der Gleichanteil immer 0). Besser ist ein CBSD, du müsstest ein wenig mit dem Zeit- und Bandbreitenverhalten spielen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

[BiGKahuunaBob]

Vielleicht fallen da auch Effekte des Gehäuses und Innendämmung rein? BR und CB sowieso, aber auch die 18l (SB Acoustics) vs. die 100l (ScanSpeak), wo sich die Treiber sicherlich anders verhalten als free-air?

[4711Catweasle]

Hallo,

Nimm für so etwas kein CSD. Da fängst du dir nur komische Effekte ein, z. B. plötzlich einen veränderlichen Gleichanteil durch die wandernde Fensterung (ohne Fenster ist der Gleichanteil immer 0). Besser ist ein CBSD, du müsstest ein wenig mit dem Zeit- und Bandbreitenverhalten spielen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

leider kann ich hier nur im Raum -> also Nahfeld (ungefenstert) messen.
Arta kann CSD und BD.....CBSD ist eine Mischung aus beiden ???
Ist eine BD Darstellung in diesem Fall nützlich ?

Grüße

[JFA]

CBSD == BD. Ist nur eine andere Bezeichnung.

[Christoph Gebhard]

Ist das überhaupt dem "Ausschwingverhalten" geschuldet, was macht die "Güte" wirklich (außer dem "Forenphantom" - alles böse über 0,7

Den Bereich um die Güte habe ich absichtlich ausgeblendet.
Grundsätzlich wird das Thema 0,7 oder 0,577 aber viel zu heiß gekocht. Schon wenn man die Schwingspuleninduktivität einbezieht wankelt die isolierte Betrachtung der Einbaugüte.

Nimm für so etwas kein CSD. Da fängst du dir nur komische Effekte ein, z. B. plötzlich einen veränderlichen Gleichanteil durch die wandernde Fensterung (ohne Fenster ist der Gleichanteil immer 0). Besser ist ein CBSD, du müsstest ein wenig mit dem Zeit- und Bandbreitenverhalten spielen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Ich möchte nicht ausschließen, dass es unerwünschte Effekte gibt, die zu falschen Schlüsse führen (auffällig ist z.B. bei allen Chassis eine zu hohen Frequenzen fallender Bergrücken, der ungefähr auf der unteren Grenzfrequenz auf die 0dB-Linie treffen dürfte). Aber die Messungen sind nicht gefenstert. Die Messauflösung wird alleine durch die Samplingfrequenz bestimmt. Und wenn ich die ändere, bleiben die Kurven - bis auf auflösungsbedingte Effekte wir Glättung - identisch.

Ob CLIO CBSD kann, weiß ich nicht. Muss ich morgen mal schauen...

Vielleicht fallen da auch Effekte des Gehäuses und Innendämmung rein? BR und CB sowieso, aber auch die 18l (SB Acoustics) vs. die 100l (ScanSpeak), wo sich die Treiber sicherlich anders verhalten als free-air?

Oberhalb der Einbauresonanz und unterhalb der tiefsten Wellenlänge, die in das Gehäuse "passt", sollte das eigentlich nicht der Fall sein, oder?

Oder meinst du, ich sollte vielleicht mal free-air probieren?

Gruß, Christoph

[ctrl]

Mir geht es vor allem um den Bereich zwischen 80 und 200Hz.
Man sieht keine ausgeprägten Resonanzen, aber schon deutliche Unterschiede zwischen den Chassis.
Den Wavecor und den SB Acoustics habe ich dem Bereich auch klanglich vergleichen und der SB Acoustics hat besser geklungen (Sauberkeit, Kontur, Punch).

Dann liegt der Grund für deinen Höreindruck aber nicht am Ausschwingen der Chassis, denn das Wavecor Chassis schwingt zum Beispiel bei 200Hz die ersten 22dB Bedämpfung deutlich schneller aus als das SBAcoustics. Praktisch über den gesamten Bereich von 80 - 200Hz zeigt das Wavecor Chassis für die ersten 10-22 dB Bedämpfung schnelleres ausschwingen.

Gruß Armin

[Sepp]

... Ich möchte nicht ausschließen, dass es unerwünschte Effekte gibt, die zu falschen Schlüsse führen (auffällig ist z.B. bei allen Chassis eine zu hohen Frequenzen fallender Bergrücken, der ungefähr auf der unteren Grenzfrequenz auf die 0dB-Linie treffen dürfte). Aber die Messungen sind nicht gefenstert. Die Messauflösung wird alleine durch die Samplingfrequenz bestimmt. Und wenn ich die ändere, bleiben die Kurven - bis auf auflösungsbedingte Effekte wir Glättung - identisch.

Ob CLIO CBSD kann, weiß ich nicht. Muss ich morgen mal schauen...

Die Messauflösung kann ich doch auch noch über die "Sample Size" erhöhen, oder ?

Bei Clio, zumindest in der 12er Version, solle das gehen, von ETC auf Wavelet wechseln -> dann gibt es einen neuen Button wo man auf "Cycle View" umschalten kann.

Grüße Dirk

[Christoph Gebhard]

Hallo Armin,

Dann liegt der Grund für deinen Höreindruck aber nicht am Ausschwingen der Chassis, denn das Wavecor Chassis schwingt zum Beispiel bei 200Hz die ersten 22dB Bedämpfung deutlich schneller aus als das SBAcoustics. Praktisch über den gesamten Bereich von 80 - 200Hz zeigt das Wavecor Chassis für die ersten 10-22 dB Bedämpfung schnelleres ausschwingen.

Ja, das ist dieser Bergrücken, von dem ich auch oben sprach. Aufgrund der Korrelation mit der unteren Grenzfrequenz liegt er beim SB Acoustics höher. Danach beruhigt sich der SB (und auch der Scan) aber schneller. Aber wie das alles zu interpretieren und auf das Klangempfinden zu übertragen ist, weiß ich auch nicht.

Bei Clio, zumindest in der 12er Version, solle das gehen, von ETC auf Wavelet wechseln -> dann gibt es einen neuen Button wo man auf "Cycle View" umschalten kann.

Ok, danke, Dirk. Das geht auf jeden Fall und damit habe ich auch schon mal experimentiert.
Ist das denn gleichbedeutend mit dem der CBSD wovon Jochen sprach?
Ich versuche mich da mal einzulesen, bin für Erklärungen der Unterschiede, Vor- und Nachteile aber auch dankbar.

Gruß, Christoph