Wikipedia, Lautsprecher [-messtechnik] erstellen?

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uwedamm
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 09. Jun 2008, 23:30

Hallo liebe Lautsprechereigenbaufangemeinde,

ich habe in den letzten Monaten/Jahren einiges an Erfahrung gesammelt und möchte dieses Wissen nicht nutzlos liegen lassen.

Meiner Meinung nach geht es hier vielen so und es wäre an der Zeit dieses Wissen zu strukturieren und zu sammeln - vor allem auch um Einsteigern ein Werk für den Start in die Hand zu geben.

Mein Vorschlag: Wir schreiben gemeinsam einen Wikieintrag:
"Lautsprechermesstechnik"

In Wikipedia gibt es bereits Einträge zum Thema:
"Lautsprecher"

jedoch keinen, der sich mit den Fragen der "Bastelei" beschäftigt.

Meinen Vorschlag für das Inhaltsverzeichnis hänge ich einfach mal an. Der ist bestimmt nicht perfekt, aber mein Chef sagte immer, eine gegebene Struktur kann man füllen, eine zu schreiben erfordert aufzustehen und das tuen nur wenige.

Einige Zitate aus Hobby Hifi habe ich bereits angegeben (HH)
sowie einige Text-files (die würde ich dann einpflegen)

Falls es schon Wikipedia-Artikel zu bestimmten Unterkapiteln gibt, kann man ja einfach dorthin verlinken.

Die Diskussion sei freigegeben, hier mein Vorschlag:

1) Lautsprecher (schon in Wikipedia vorhanden)
- Chassis
- "Bauart", Eigenschaften/FOMs (figures of merit), pros/contras
- Membranmaterialien (z.B. HH 6/2006, S.28 Gewebe<->Metall-Hochtöner)
- magnetische Abschirmung (HH Sonderheft, etc...xxx)

2) Die Physik von Lautsprechern
- Zeit(Wellenlänge)/ Frequenzraum (c=nue*lambda)
- Fouriertransformation
- delNue=1/delT=
- Nyquist Theorem: sigNue=SPS/2
- FFT --> Anhang
- Filterfunktionen
- Apodisation
- Mittelwertbildung
- Puls (Zeitraum <-> Frequenzraum)
- dB/Leistung/Druck/Spannung (science_dbPowerPressureVoltage.txt)

- Interferenz

- Beugung

- Thiele/Small-Parameter (physikalische Eigenschaften hier, Messungen weiter unten)

- Passive Elemente:
- "Güte"/Quality von RLC-Bauteilen (science_passiveElements_quality.txt)

3) Messobjekte (Was wird gemessen)
- Amplitude
- Phase
- Nichtlineare Verzerrungen = f(nue,P)
- TIM (Intermodulationsverzerrungen)
- Pulsmessungen
- Wasserfallspektren
- Thiele/Small
- Kurvenfits
- f12 Methode
- f(T, Raum, Postion, Offen/geschlossene Gehäuse, konstantspannungs/konstantstrommessung)
- Amplitude, Real/Imaginärteil der Messung
- VAS/CMS Messungen
- geschlossenes Gehäuse
- Masse

- Impedanzmessung (book_impedanceMeasurement.txt)

- Impedanzmessung (meas_impedance_analysis.txt) ?!?!
- Interpretation
- Bassreflex
- Verzerrungen Resonanzen
- Thiele/Small (thiele_small.txt)
- Kurvenfits (thiele_small_calculation_fitting.txt)
- 3 Parameter Methode (thiele_small_calculation_dappolito.txt)

- Passive Komponenten (RCL)
- Schwingkreis --> Resonanz-peak
- Impedanzkurvenfit
- Alterung (Elektrostriktion, HH 2/2006 S.71, 1/2006 S.70)
- Eigenschaften (HH 2/2000, S.xxx)
- Mikrophonie (Spulen: HH 6/2001)
- Temperaturabhängigkeit
- Spuleneigenschaften
- Ersatzschaltbild
- Nichtlineare Verzerrungen
- Widerstand
- Typen: Folienspulen/Backlackdraht, Vakuumgetränkt, Tritec, (HH 04/2008?!?!)
- Kondensatoreigenschaften: --> Link to Wiki-Kondensator
- Widerstandseigenschaften:
- Ersatzschaltbild

- Chassis "virtual zero-point" (meas_virtualZeroPoint.txt)
- Leistung als Funktion vom Abstand (P~1/r)
- Phase als Funktion der Frequenz
- Zeitverzögerung des Signals (Direkt gemessen)

4) Messmethoden (Wie messen?)
- Hardwareaufbau

- Messsignale in Zeit und Frequenzraum
- Rauschen (--> Frequenz- und Phasengang)
- Weisses Rauschen
- Rosa Rauschen
- MLS (Maximum Length Sequence)
- Sweep (--> Freqenzantwort, Phase, K2, K3,... deltaNue (stability of freq),waterfall?

- Pulsmessung
- Wasserfall (als Funktion der Pulsfrequenz?)

5) Verzerrungen/Rauschen und andere Fehlerquellen
- Phänomenologisch:
- linear
- nichtlinear/ Verzerrungen
- Phase
- Jitter
- Doppler-effect
- Nachschwingen/Wasserfall/fehlendes Dämpfen/...?!?!

- Rauschen
- Rauschniveau
- Quantisierungsrauschen
- Widerstandsrauschen

- Vergleich verschiedener Messmethoden (Vor- und Nachteile)
- Rauschen als Funktion der Messzeit (bei konstanter Leistung)
- Rosa <-> Weisses Rauschen <-> MLS
- Messzeit

6) Gehäuse
- geschlossen: [2]

- ventiliert:
- Bassreflex (Berechnung z.B. nach Klang&Ton Heft XXX)
- optimale Länge nach Impedanzmessung (A1==A2) (impedance_analysis.txt)
- Optimale Position des Bassreflexrohres (HH 2/2006 S.72)
- Optimale Länge/Durchmesser (HH 2/2002 S.30, 40% des Membran durchmessers

- Schräge/parallele Gehäusewände

- Abschätzung der Größe/Güte eines Volumens

- Charakterisierung von Chassis über Qts (>0.4 geschlossen, <0.4 ventiliert)

- Resonanzerscheinungen (venture_resonance_Gia.txt)
- Dämpfung
- Dämmung
- Helmholtzabsorber (IHA) (ventures_helmholtz.txt) (HH,5/2006, S.29, 1/2006 S.25, 1/2003 S.15)

- Kantenreflexion (HH,5/2006 S.53&54)

- Raumakkustik

- Passivmembran (HH 2/2006 Passivmembran + BR)

7) Networks/Frequenzweichen
- Simulation (networks_simulation.txt)

- Charakteristika (network_characteristics.txt)
- wiki:besselFilter,butterworthFilter,chebyshevFilter,filterTheory,linkwitzNetworkCrossover,lowPassFilter, etc

- Impedanykorrektur

- Saugkreis

- Sperrkreis

- Spannungsteiler/Hochtonabsenkung

- GHP: Geschlossener Hochpass ??? (z.B. HH 6/2006 S.46 GHP+BR, dito?!?! HH 1/2006 S.48)

- Linkwitz-Transformation

- Linkwitz-Filter

- Nennimpedanz (2,4,8, etc. Ohm, HH 5/2004 S.71)

8) Hifi Komponenten (neben den Lautsprechern)
- Soundcard (Ersatzschaltbild Ein-/Ausgänge)

- Verstärker -->
- (Rout, Verzerrungen, "Kanaltrennung", etc.

- CD-player
- Erzeugen einer Standardmess-CD
- Messungen: Rauschen, Frequenzstabilität,Verzerrungen (linear/nichtlinear), Phase

- Kabel/Sicherungen

- Equalizer (Why does using DSP not work "perfectly")

- Microphon (max P, Dynamik (P/dB, Kalibration)

9) Legenden/Voodo/Esoterik
- Skineffekt (voodo_skineffekt.txt)

- Silberdraht

- Hochfrequenzlitzen

- Kontaktwiderstände

- etc

10) Appendix
- verwendete Variablen (appendix_usedVariables.txt)

- Abkürzungen

- Levenberg/Marquardt um Mehrparameterkurven zu fitten

- FFT
- Artefakte (Aliasing, Apodisation, Zerofill, Phasenkorrektur z.B. nach Mertz???)

- Komplexe Algebra (Impedanz)

- Software für Audiomessungen mit der Soundkarte
- Leap (HH,2/2006, S.58)
- Arta

Literature
[1] d'Apollito
[2] Dickason
[3] HIFI-amplifier books
[4] Klang&Ton
[5] Hobby Hifi
[6] Buch von Rolf... special!!!
[7]

www.hifi-forum.de
etc.

richi44
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 13. Jun 2008, 10:54

Erstens:
Unnötige fremdsprachige Ausdrücke vermeiden!
Und dabei vor allem auf die unsinnigen Abkürzungen verzichten. Ich habe im Wiki nach kleinen Subbass-Würfeln gesucht und dabei einen Ausdruck bezw. eine Abkürzung gefunden, die vor nicht allzulanger Zeit ein User in einem Forum kreiert hat. Dieser Ausdruck und besonders die Abkürzung ist nicht zu finden. Und über google kommt da bei den vier Buchstaben so ziemlich jedes Fachgebiet, bis hinunter zur Landwirtschaft!

zu 3)
TIM, also transiente Intermodulationen gibt es bei gegengekoppelten Verstärkern. Bei einem Lautsprecher wirst Du allenfalls einen Dopplereffekt als Folge des Sprungs feststellen. Dies hat aber nichts mit TIM zu tun und lässt sich eigentlich nicht bekämpfen (ausser durch Verschieben der Trennfrequenz), ganz im Gegensatz zum TIM des Verstärkers.
Es handelt sich beim Lautsprecher um ganz normale Intermodulation, die immer dann entsteht, wenn zwei Frequenzen gleichzeitig an einem nichtlinearen Gebilde anliegen.

zu 5)
Jitter wirst Du bei einem Lautsprecher wohl kaum finden. Das ist allenfalls bei einer digitalen Messung möglich, aber die Wirkung steht in keinem Verhältnis zu dem, was am Lautsprecher an guten und falschen Signalen anliegt.
Ebenso gehört das Rauschen nicht in diesen Beitrag, denn beim Lautsprecher erleben wir kein Widerstands- und Quantisierungsrauschen. Diese Dinge gehören entweder in die Analog-Verstärkertechnik oder in die Digitaltechnik.

zu 8 )
Würde ich ersatzlos streichen, weil es das Thema Lautsprecher, Entwicklung, Gehäusebau und Messung nicht direkt tangiert.

Zu 9)
Würde ich ersatzlos streichen, weil Du schon hier siehst, was für Kleinkrieg mit Voodoo angerichtet wird.

uwedamm
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 13. Jun 2008, 22:26

vielen Dank für deine Anregungen Richi44,

mit den unsinnigen Abkürzungen hast du uneingeschränkt recht, ich werde mir Mühe geben

TIM hatte ich wohl missverstanden, ich werde Dopplereffekt und Intermodulationsstörungen aufnehmen

Kapitel 5 bezieht sich hauptsächlich auf die Messtechnik. Jitter habe ich fälschlicherweise für Rauschen verwendet (Was ist Jitter eigentlich genau? Sowas wie Quantisierungsrauschen?) Aber du hast recht zum Thema Lautsprecher gehört das nicht, finde ich jedoch wichtig, um z.B. den "Vorteil" von Rosa Rauschen gegenüber Weissem Rauschen zu erklären.

8 werde ich streichen, man sollte jedoch an den entscheidenden Stellen Links zu anderen Wiki-Artikeln setzen.

mit 9 hast du zwar recht, aber vielleicht fördert das Konzept der Wikipedia eine Diskussion auf wissenschaftlichem Niveau. Ich bin da - noch - optimistisch

Uwe

richi44
Hat sich gelöscht

#4 erstellt: 14. Jun 2008, 09:22

Rauschen ist als Messsignal sehr nützlich. Und rosa Rauschen entspricht dem musikalischen Signal.
Ein Klavier hat rund 7 Oktaven und der Bereich geht von 27,5Hz bis knapp 4200 Hz. Eine Oktave ist bekanntlich eine Frequenzverdoppelung. Damit nimmt also der Frequenzumfang nicht linear zu.
Bei rosa Rauschen ist nun der Leistungsanteil pro Oktave konstant. Eine Oktave kann sein 20 bis 40Hz, also ein Umfang von 20Hz, aber auch einer von 10kHz bei einer Oktave von 10 bis 20kHz.
Demgegenüber ist weisses Rauschen leistungskonstant. Da ist der Leistungsanteil bei 20Hz gleich gross wie jener bei 20kHz, und zwar immer bei jeder einzelnen, also nur noch theoretischen Bandbreite. Oder anders gesagt: Die Leistung ist zwischen 20 und 40 Hz gleich wie zwischen 16020 und 16040Hz.
Da die Oktave musikalisch ein sinnvoller Intervall ist, ist auch eine Messung mit einer relativ konstanten Bandbreite (Terz) sinnvoller als eine Messung mit absolut konstanter Bandbreite (20Hz über den ganzen Bereich). Daher letztlich auch die Pegelabsenkung von 3dB/Oktave, wenn man aus weissem Rauschen rosa Rauschen erzeugen will.

Zur Auslösung digitaler Funktionen wie etwa das DA-Wandeln braucht es einen Takt. Dieser Takt soll möglichst genau die vorgegebene Zeit (und damit seine Repetitionsfrequenz) einhalten. Nun kann man einen Quarzgenerator bauen, der sehr genau die Frequenz über längere Zeit einhält. Es kann aber sein, dass die Frequenz kurzzeitig ungenau ist, dass also das Zeitraster, etwas variiert. Es zittert. Es gibt Jitter.
Angenommen, ich habe eine CD. Da sind die Daten drauf, die ich wiedergeben will. Beim Auslesen muss ich die Daten zwingend in einen Speicher füllen, denn der Plattenmotor läuft zu ungenau. In den Speicher lese ich unsynchron, ausgelesen wird taktgenau. Somit stehen Daten an, die synchron zum Takt weiter verarbeitet werden können. Diese Daten werden durch einen Jitter nicht verändert. Es sind die selben Bits.
Jetzt kommt die DA-Wandlung und da wird z.B. ein fester Wert so oft ausgelesen, wie es die binäre Zahl vorgibt. Oder es werden unterschiedliche Werte ausgelesen, welche der Wertigkeit der einzelnen Bits entsprechen. Da wir aber nicht irgend ein Gewusel brauchen können, müssen wir die Einzelwerte an einem Integrator in ein brauchbares Signal verwandeln. Und die Grösse des Ausgangssignals ist abhängig von der Grösse des Eingangssignals und der Integrationszeit. Haben wir also einen Jitter, so haben wir unterschiedliche Integrationszeiten. Und wenn wir ein grosses Ausgangssignal haben, so ergibt ein Jitter auch eine grosse Schwankung, haben wir Signal NULL, so ist auch die Schwankung NULL.
Das erzeugt Rauschen. Dieses Jitter-Rauschen ist aber eigentlich nur am DA-Wandler des CDP festzustellen.
Und ähnlich ist es mit dem Quantisierungsrauschen.
Das Rauschen, das wir für eine Messung verwenden, stammt im analogen Fall aus einer Zenerdiode. Daher können wir auf Quantisierung und Jitter verzichten, oder dann müssen wir die Erzeugung eines analogen rosa Rauschens auch erklären.

uwedamm
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 15. Jun 2008, 19:35

Das sind doch schon einmal super Erklaerungen, werde ich aufnehmen (wenn ich darf).

Diese Woche habe ich leider noch keine Zeit, doch ich denke, dass ich naechsten Sonntag dazu komme, das Grundgeruest in Wikipedia einzutragen.

von wegen Rosa Rauschen, dessen Amplitude ist doch:
A(nue)=const1/sqrt(nue)

--> P(nue)=const2 / nue (quadratisch mit A)

(A: Spannungsamplitude, P Leistung bei Frequenz nue, const1 und const2 Konstanten)

das erfuellt zumindest die Bedingung: "Bei rosa Rauschen ist nun der Leistungsanteil pro Oktave konstant"

Leistungsanteil pro Oktave:
\integral in den Grenzen nue0 bis 2*nue0 von P(nue)
=
ln(2*nue0) - ln(nue0) = ln(2) + ln(nue0) - ln(nue0)
= ln (2)
und das ist unabhaengig von nue0, also fuer jede Oktave konstant QED...

Das Integral von 1/nue = ln(nue) (Mathematiker verzeiht mir, ich bin Physiker :-)

Nun weiss ich auch was Jittern heisst, das sollte bei Lautsprechern wirklich nicht vorkommen :-)