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Maximaler Schalldruck mit "nackten" Treibern?

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astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#1 erstellt: 04. Feb 2011, 08:47
Hallo alle miteinander!

Ich hoffe dass ich hier im richtigen Teil des Forums bin, falls nicht bitte entsprechend verschieben.

Meine Frage bezieht sich auf ein Problem das nicht direkt mit HiFi zu tun hat.
Es geht darum dass ich beruflich mit Schwingungen und deren Erzeugung zu tun habe, konkret darum größere flächige Strukturen zum Schwingen anzuregen. Diese Anregung erfolgt jeweils bei den Eigenmoden (Resonanzen) der Struktur, ist also bei der richtigen Frequenz gar nicht so schwer. Die fraglichen Frequenzen bewegen sich so im bereich von 20Hz - 1000 Hz.

Das wird im Moment mit einem 2500W Power-Amp und verschiedenen Treibern durchgeführt, wobei diese nicht in irgendwelche Boxen eingebaut sondern "nackt" betrieben und direkt vor die Struktur gestellt werden. Die Anregung erfolgt bei verschiedenen, aber konstanten Frequenzen, d.h. wenn die Resonanz der Struktur erstmal gefunden ist bleibt die Frequenz gleich.

Meine Frage ist jetzt also die Folgende:
Wie kann ich mit einem Verstärker und daran angeschlossenem Lautsprecher (ohne Gehäuse) möglichst viel Schalldruck direkt vor dem Lautsprecher erzeugen? Es geht hier nicht um Klang oder so, es sollen einfach pure Sinusschwingungen mit möglichst großer Amplitude in die Luft abgegeben werden.
Könnt ihr mir hier vielleicht mit ein paar Tipps zu Treibern helfen, die leer wie sie sind möglichst großen Schalldruck erzeugen?
Ist es vielleicht sinnvoll so etwas wie eine einfache geschlossene Box mit variablem Volumen zu bauen um bei den fraglichen Frequenzen mehr herauszuholen?

Habt tausend Dank.

Gruß

Martin
lui551
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 04. Feb 2011, 09:09
Das ohne Gehäuse zu machen wiederspricht den genannten Anforderungen total.


Ich meine, möglichst grosser Treiber, in einem möglichst grossen Horn.

Grüsse lutz
DerHeldvomFeld
Stammgast
#3 erstellt: 04. Feb 2011, 09:17

lui551 schrieb:
Das ohne Gehäuse zu machen wiederspricht den genannten Anforderungen total.


Ich meine, möglichst grosser Treiber, in einem möglichst grossen Horn.

Grüsse lutz



Jupp...

Ansonsten geschieht nämlich dies hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Akustischer_Kurzschluss

Mit entsprechend großer Schallwand kann man dem auch entgegenwirken.
Das Problem ist, dass du anscheinend ständig neue Treiber ausprobierst.
Jeder Treiber benötigt ein anders dimensioniertes Gehäuse, um den maximalen Wirkungsgrad zu erreichen.
Betreibst du deine Tests zur Forschung oder willst du Flächen zum Schwingen bringen ? In diesem Falle gebe es nämlich bessere Alternativen.
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#4 erstellt: 04. Feb 2011, 09:49
Ja, das mit dem akustischen Kurzschluss ist natürlich ein berechtigter Einwand.
Die Lautsprecher werden aber in sehr geringem Abstand (wenige cm bis mm) vor die Oberfläche gestellt, so dass sich dieser Effekt vielleicht etwas verringert.
Warum die Lautsprecher nicht von vornherein in Gehäusen sind weiß ich auch nicht so recht (habe diesen Test von Kollegen übernommen), wäre auch meine erste Idee gewesen. In den meisten Fällen ist die Positionierung eines großen Gehäuses (wie für große Treiber und tiefe Frequenzen notwendig) schwierig, vielleicht ist das der Grund für die bloßen Treiber.


@DerHeldvomFeld: Welche Alternativen hast Du denn da im Sinn?
NHDsilkwood
Inventar
#5 erstellt: 04. Feb 2011, 09:53
In welchem Frequenzbereich verlaufen denn Deine Tests?
Wenn es nur der Bassbereich ist, würde doch sicherlich ein Körperschallwandler gut funktionieren.

e: Nachtrag


[Beitrag von NHDsilkwood am 04. Feb 2011, 09:55 bearbeitet]
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#6 erstellt: 04. Feb 2011, 10:02
Die Frequenzen bewegen sich bei größeren Teilen (ca. 1m x 40 cm) bei etwa 20-70 Hz, werden die Strukturen kleiner (ein paar cm in jede Richtung) gehen die Frequenzen schon bis zu einigen hundert Hz.

Die Idee mit dem Körperschallwandler geht leider nicht, da ich die zu testenden Flächen nicht berühren darf.
Sie sind einseitig eingespannt (also wie ein Lineal das man mit einer Seite auf den Tisch drückt).
moby_dick
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 04. Feb 2011, 10:10
Ich würde für die tiefen Frequenzen einen Tieftöner mit viel Hub in ein geschlossenes Gehäuse einbauen. Dieses mit mit möglichst kleiner Schallwand und von vorne montiertem Chassis.
Nach "hinten" etwa 50 cm tief. Mit genügend Watt kommt man tief genug.

Bei höheren Frequenzen kleinere Chassis nehmen.
Unipol
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 04. Feb 2011, 10:50
Hallo,

wenn sich der Lautsprecher sehr dicht vor dem zu messenden Objekt befindet, sind wir im absoluten Nahfeld des Lautsprechers, so dass ich denke, dass der akustische Kurzschluss nicht zum Tragen kommt.
Der Lautsprecher beschallt das Objekt mit seiner gesamten Abstrahlenergie. Von daher kann man den Schalldruck nur erhöhen, indem man den Wirkungsgrad des Lautsprechers erhöht. Das kann man erreichen, indem die Membranfläche möglichst groß ist, also dem zu messenden Objekt anpassen, die Resonanzfrequenz des Lautsprechers möglichst nahe bei oder gleich der abgestrahlten Frequenz ist, möglichst starker Antrieb (Magnetsystem) und möglichst leichter, aber stabiler Membran. Außerdem wäre es wünschenswert, dass der Lautsprecher bei seiner Eigenresonanz nicht zu stark elektrisch bedämpft wird, bester Qts-Faktor ist hier 1,1.

Gruß Gerhard
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#9 erstellt: 04. Feb 2011, 10:54
Gut, das dachte ich mir schon. Wenn ich mir das "schlechtere Handling" aufgrund der dann vorhandenen Box mit einer deutlich höheren Effektivität erkaufe sollte das schon in Ordnung gehen.

Welche Treiber könntet ihr denn da ganz konkret empfehlen? Wie gesagt, es muss nicht high-end sein, dafür robust, mit viel hub und nicht unbedingt für 200€ das stück, da ich damit rechnen muss dass der eine oder andere auch mal kaputt geht.
Ich dachte dass da vielleicht irgendwas aus dem Car-Audio-Bereich sinnvoll wäre?
Spatz
Inventar
#10 erstellt: 04. Feb 2011, 11:45
Ich würde eher zu einem der extremeren PA-Subs greifen. Die können Pegel, können Huben ohne daran kaputt zu gehen (die Spinne begrenzt bei zu großer Auslenkung effektiv), sind elektrisch hoch belastbar und für den rauhen Einsatz gebaut.

Den Car-Hifi-Schwabbeldingern würde ich da nicht so vetrauen, grade, wenn wirklich viel Luft bewegt werden soll, führt wohl kein Weg an den Profis vorbei.

Schau dich mal bei 18sound, BMS, B&C, Beyma, RCF und den anderen um. Merkmale sind zweiseitig gewickelte große (4" oder 5") Schwingspulen, selbstkühlende Antriebe (elektrische Belastbarkeit), Doppelspinnen (!!, Mechanische Belastbarkeit), eine starke Membranresonanz (stabile Pappe), je nach angefordertem Frequenzbereich 12" oder 15". Bis zu welcher oberen Frequenz soll es denn gehen?

Eventuell wäre auch ein Bandpass mit austauschbarem Horn sinnvoll. Oder ein anderes Resonatorsystem mit variabler Tuningfrequenz... ich hab da sone Idee...
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#11 erstellt: 04. Feb 2011, 12:03
Klasse,
schon mal vielen Dank für die Parameter und Hersteller auf die ich achten sollte. Das hilft schon sehr weiter.

Bandpass mit austauschbarem Horn oder Resonatorsystem mit variabler Tuningfrequenz? Magst Du Deine Ideen noch etwas genauer beschreiben?
Vorteilhaft ist sicher dass ich das Gehäuse oder anderweitig gebaute System ganau auf die erforderliche Frequenz tunen könnte, da ja eh nur eine einzelne Frequenz jeweils benötigt wird und es nicht auf irgendwie lineare Frequenzverläufe ankommt.

Vielen Dank noch mal...
moby_dick
Hat sich gelöscht
#12 erstellt: 04. Feb 2011, 12:09
Wenn vorne fast zu ist, nützt ein Resonator hinten auch nicht viel.

Watt drauf und fertig. Bringt viel mehr als mikrige 6 dB durch weißnichtwas.
Marsupilami72
Inventar
#13 erstellt: 04. Feb 2011, 12:25
Man könnte dem Treiber einen längenverstellbaren oder austauschbare Tunnel vorsetzen, damit liesse sich das System nach Transmissionline-Prinzip ziemlich genau auf bestimmte Resonanzfrequenzen abstimmen.

Die erforderlichen Längen schwanken bei 20-70Hz von ca. 4,2m bis 1,2m (Ok, die 4,2m sollte man wohl falten).

Mit Hartfaserrohren liesse sich sowas recht schnell realisieren.
SRAM
Inventar
#14 erstellt: 04. Feb 2011, 12:33

Die Idee mit dem Körperschallwandler geht leider nicht, da ich die zu testenden Flächen nicht berühren darf.
Sie sind einseitig eingespannt (also wie ein Lineal das man mit einer Seite auf den Tisch drückt).


Körperschallwandler auf die Einspannbacke und das Problem ist gelöst.

Gruß SRAM
Spatz
Inventar
#15 erstellt: 04. Feb 2011, 12:37
Oder man schiebt eine CB mit einem passenden Chassis in eine größenverstellbare Box mit einem Resonator vorne dran. Dann wird die Reso über das Volumen reguliert. Und wenn man höhere Frequenzen braucht nimmt man die CB ohne den Resonator vorne dran als Direktstrahler. Man muss halt nur gucken, wie man das ausreichend dicht bekommt.

@ moby: Ja, Leistung ist schön, aber 6 dB sind vierfache Leistung; plus Hubentlastung auf der Tuningfrequenz ist das dann schon ein ganz ordentliches Stück mehr als in CB...
moby_dick
Hat sich gelöscht
#16 erstellt: 04. Feb 2011, 12:42
Die nutzen einen 2500 Watt-Verstärker.
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#17 erstellt: 04. Feb 2011, 15:26
Super,

also ab in den Baumarkt, ein paar Abwasserrohre gekauft und die ersten Experimente gemacht. Wenn ich es irgendwie schaffe die Rohre verschiebbar ineinander zu bekommen könnte ich eine gefaltete TM zusammenbauen, die ich an die jeweilige Resonanzfrequenz anpassen könnte. Idealerweise wäre natürlich der Rohrdurchmesser gleich dem des Treibers, aber da wird sich sicher ein Kompromiss finden lassen. Wahrscheinlich ist auch eine schlecht zusammengefrickelte TM, die gar keinen HiFi-Ansprüchen genügt, besser als ein einfach hingestellter Speaker ohne wie auch immer geartetes Gehäuse.

Ich wünsch euch ein schönes Wochenende!

Gruß
Maliq
Inventar
#18 erstellt: 04. Feb 2011, 16:35
Mal ne doofe Frage: Was ist denn dein Beruf? Statiker oder Automobilbau oder so ähnlich? Materialforschung?

Vielleicht könnte dir besser geholfen werden, wenn Du sagst, was Du genau machst?


[Beitrag von Maliq am 04. Feb 2011, 17:37 bearbeitet]
Spatz
Inventar
#19 erstellt: 04. Feb 2011, 17:34
Wollte ich auch schon fragen...
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#20 erstellt: 04. Feb 2011, 17:42
Moin,


Unipol schrieb:
wenn sich der Lautsprecher sehr dicht vor dem zu messenden Objekt befindet, sind wir im absoluten Nahfeld des Lautsprechers, so dass ich denke, dass der akustische Kurzschluss nicht zum Tragen kommt.


richtig. Bei dieser engen Kopplung gehört die Fläche praktisch mit zur Schwingeinheit. Den kleinen Zwischenraum dürfte man wohl als mechanische Dämpfung modellieren können (also Verkleinerung/Vergrößerung von Qms/Rms).

Das bedeutet natürlich auch, dass die Masse der Fläche anteilig der Oszillatormasse hinzugerechnet werden muss, also die Resonanzfrequenz sinkt.

Die Idee mit der variablen TML erscheint mir aber sehr vielversprechend.

Cpt.
Unipol
Hat sich gelöscht
#21 erstellt: 04. Feb 2011, 18:11
Prinzipiell hat die Sache mit der TML was Schlüssiges, aber was passiert z.B. mit der Abstimmung, wenn sich die Öffnung der TML im Millimeterabstand vor dem zu beschallenden Objekt befindet?

Gruß Gerhard
NHDsilkwood
Inventar
#22 erstellt: 05. Feb 2011, 08:32

Maliq schrieb:
Mal ne doofe Frage: Was ist denn dein Beruf? Statiker oder Automobilbau oder so ähnlich? Materialforschung?

Vielleicht könnte dir besser geholfen werden, wenn Du sagst, was Du genau machst?


Wir sehen auch gerne Fotos
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#23 erstellt: 05. Feb 2011, 08:46
Moin,


Unipol schrieb:
wenn sich die Öffnung der TML im Millimeterabstand vor dem zu beschallenden Objekt befindet?


nicht so viel, es wird halt ein Teil der Schallleistung verlustig gehen. Man darf den Abstand natürlich nicht so groß werden lassen.

Übrigens glaube ich nicht, dass eine typische lambda/4 TML es hier bringt, da der Abschluss anders ist. Ich _vermute_, dass es eher in Richtung lambda/2 gehen wird. Wenn die TML aber sowieso frei durchstimmbar wird, sollte das nicht so sehr das Problem darstellen.

Cpt.
Farad
Stammgast
#24 erstellt: 05. Feb 2011, 13:04
Wozu denn noch die Röhre? Man hat dann drei Resonanzen, die gekoppelt werden. Treiber, Röhre und Abschlußimpedanz des Materials.
Wenn die Abschlußimpedanz größer als die charakteristische Impedanz der Luft in der Röhre wird, werden die Resonanzen bei einem Vielfachen der halben Wellenlänge auftreten.

Man hat es hier aber mit verteilter Impedanz zu tun, ich würde das unbedingt bleiben lassen. Hier muss man wenigstens mit Zweitoranalyse ran, wenn man ungefähr vorhersagen will, welche Resonanzen sich wie gegenseitig beeinflussen. Pfui!

Viel einfacher ist das Chassis direkt vor der Anordnung zu montieren und einen sehr kurzen Ring (sehr kurze Röhre) so anzubringen, dass sich nur das Volumen dazwischen periodisch mit der Auslenkung ändert. Man hat dann Druckkammerbedingunen und kann sehr hohe Drücke erzeugen. Entscheidend ist, dass die Resonanzfrequenz des Chassis HOCH liegt und der Antrieb kräftig ist.

Ich weiß ja nicht, von welchen Schalldruckpegeln hier die Rede ist aber wer schon mit 2.5kW Leistung ankommt, hat wohl größeres vor. Sicher, dass das keine PMPO Leistung oder dgl ist? Welche Endstufe ist das denn?

Aus dem benötigten Schalldruck in der Druckkammer läßt sich direkt der benötigte Hub und die Chassisgröße und eben auch die tatsächlich benötigte Leistung berechnen. Da eben alles klein ist gegen die Wellenlänge läßt sich das leicht mit konzentrierten Parametern (lumped parameter model) berechnen.

Wie groß das rückwärtige Volumen sein kann, läßt sich dann ebenfalls ableiten. Im schlimmsten Fall eine Röhre mit charakteristischem Abschluß, das ist zwar lange aber macht am wenigsten Probleme.

Die Lärmbelästigung der umstehenden Prüfstände sollte wohl nicht allzu hoch werden?

Der Vorschlag von SRAM geht wirklich nich? Habt ihr das wenigstens mal probiert? Das ist absolut üblich und die professionelle Lösung. Dafür gibt es spezielle Anreger.

Grüße!
SRAM
Inventar
#25 erstellt: 05. Feb 2011, 14:32

Das ist absolut üblich und die professionelle Lösung. Dafür gibt es spezielle Anreger.


Allerdings. Jegliche Kopplung über das Chassi wie gemacht und angedeutet erhöht die mitschwingende Masse und verfälscht daher die Messung.

Einem Profi ist das klar, deshalb können das nur recht diletantische Messungen sein. Der übliche deutsche Hochschulquatsch halt.....

Gruß SRAM
Unipol
Hat sich gelöscht
#26 erstellt: 05. Feb 2011, 17:57
Die Idee mit der sehr kurzen Röhre (ca.2cm) finde ich wichtig, um eine definierte Abstrahlebene zu erhalten und nicht eine mit dem Hub variierende. Warum kann der Lautsprecher nicht nach hinten offen bleiben? Laut wird es so oder so. Der Gedanke mit den gekoppelten Systemen und den damit einhergehenden "Messverfälschungen", da ist die Frage, was eigentlich gemessen werden soll. Wenn es nur darum geht herauszubekommen, wie stark sich ein Material einer bestimmten Größe und Abmessung maximal anregen lässt, dann ist das Problem mit der Kopplung m.E. zweitrangig.

Gruß Gerhard

PS. Der besagte Ring könnte auch als Flansch ausgeführt werden, der am offenen Ende in die Flächenform des Messobjekts übergeht. Damit hätte man gegebenenfalls noch einen stärkeren Druckkammereffekt.


[Beitrag von Unipol am 05. Feb 2011, 18:03 bearbeitet]
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#27 erstellt: 05. Feb 2011, 18:23
Moin,


Farad schrieb:
Wozu denn noch die Röhre?


Denk mal scharf nach.


Man hat dann drei Resonanzen, die gekoppelt werden. Treiber, Röhre und Abschlußimpedanz des Materials.


Treiber: hat ziemlich exakt eine, zumindest im betrachteten Bereich. Die sollte dann auch weit genug unterhalb der Eigenfrequenzen der Struktur liegen.

Röhre: variabel.

Struktur: mehrere konstante Eigenfrequenzen



Wenn die Abschlußimpedanz größer als die charakteristische Impedanz der Luft in der Röhre wird, werden die Resonanzen bei einem Vielfachen der halben Wellenlänge auftreten.



ich selber schrieb:

Übrigens glaube ich nicht, dass eine typische lambda/4 TML es hier bringt, da der Abschluss anders ist. Ich _vermute_, dass es eher in Richtung lambda/2 gehen wird.



Man hat es hier aber mit verteilter Impedanz zu tun, ich würde das unbedingt bleiben lassen. Hier muss man wenigstens mit Zweitoranalyse ran, wenn man ungefähr vorhersagen will, welche Resonanzen sich wie gegenseitig beeinflussen. Pfui!


Wenn die TML in ihrer Länge variabel ist, dann braucht man da keine großartige Analyse, sondern verschiebt einfach bis man das Optimum erreicht.


Man hat dann Druckkammerbedingunen und kann sehr hohe Drücke erzeugen.


Und man hat dann eine wunderbare Kopplung von Chassis zu Struktur. Nebenwirkungen? Jede Menge! Die offensichtlichste habe ich schon genannt: Schwingermasse erhöht sich um mitschwingende Luft und anteilig die der Struktur.


SRAM schrieb:
Einem Profi ist das klar, deshalb können das nur recht diletantische Messungen sein. Der übliche deutsche Hochschulquatsch halt.....


Hm, sehr qualifizierte Aussage. "Profi", "dilettantisch", "Hochschulquatsch".

Wie ist das eigentlich: wenn man einen dieser "speziellen Anreger" verwendet, verändert der nicht ebenso das Messergebnis?

Cpt.
Farad
Stammgast
#28 erstellt: 05. Feb 2011, 21:24

Denk mal scharf nach.


blöder Spruch. Ich denk hier überhaupt nicht scharf nach, wenn ich weder Informationen noch Kohle kriege. Es geht ja wohl darum, dass sich der Kollege hier ein paar Anregungen holen kann.

Warum du erst einen Resonator anregen willst (Röhre) um etwas in Resonanz zu bringen verstehe ich nicht.

Das Chassis regt breitbandig bzw. durchstimmbar an und bei den Resonanzfrequenzen des Meßobjekts (was auch immer das sein soll) wird die Vergrößerungsfunktion entsprechend auslenken.

Keine Ahnung was da am Ende gemessen werden soll aber am einfachste ist wohl die Eingangsimpedanz des Chassis, das geht mit nem einfachen Shuntwiderstand in Reihe. Wenn man die Eigenresonanz des Chassis kennt kommt jegliche Veränderung durch das DUT.

/Schonwieder leicht angenervt vom hifi-forum./
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#29 erstellt: 05. Feb 2011, 21:55
Moin,


Farad schrieb:
Ich denk hier überhaupt nicht scharf nach, wenn ich weder Informationen noch Kohle kriege.


mein Stundenlohn ist höher als Deiner, und ich mach das trotzdem für lau wenn ich Bock drauf hab. Warum, glaubst Du, biete ich Open Source Software an?


Warum du erst einen Resonator anregen willst (Röhre) um etwas in Resonanz zu bringen verstehe ich nicht.


Jetzt vergegenwärtigen wir uns nochmal den Effekt einer Resonanz...

Außerdem will ich das nicht, sondern es ergibt sich durch die Fragestellung. Wenn ich bestimmen dürfte, dann würde ich das auch durch ein starre mechanische Kopplung machen. Scheint aber nicht das Anforderungsprofil zu sein.


Das Chassis regt breitbandig bzw. durchstimmbar an und bei den Resonanzfrequenzen des Meßobjekts (was auch immer das sein soll) wird die Vergrößerungsfunktion entsprechend auslenken.


Und hat gleichzeitig Nebenwirkungen. Die durch die Kopplung über einen Wellenleiter reduziert werden.


/Schonwieder leicht angenervt vom hifi-forum./


Ja, das ist bitter, wenn man auf gegenteilige Meinungen stößt.

Cpt.
SRAM
Inventar
#30 erstellt: 05. Feb 2011, 22:34

Wie ist das eigentlich: wenn man einen dieser "speziellen Anreger" verwendet, verändert der nicht ebenso das Messergebnis?


Er spannt das Teil sowieso ein. Die einzige Stelle, bei der eine Einkopplung nicht zusätzlich zur Einspannung das Meßergebnis beeinflußt ist die Einspannung selber.

Außerdem sind so alle Parameter der Anregung kontrollier und steuerbar. Mit hydraulischen oder elektromagnetischen Servos in drei Achsen sogar in jeder Raumrichtung durchstimmbar.

Gruß SRAM
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#31 erstellt: 05. Feb 2011, 23:30
Herrje, ich muss meine Spitzen spitzer formulieren.

Wenn statt der Einspannung ein Erreger benutzt wird, dann wird auch dieser das Ergebnis beeinflussen. Und zwar anders als die Einspannung selber.

BTW:


Mit hydraulischen oder elektromagnetischen Servos in drei Achsen sogar in jeder Raumrichtung durchstimmbar


Jetzt bin ich angefixt. Das ist nicht wirklich mein Bereich. Zum besseren Verständnis, haste nen Link verfügbar?

Cpt.
Spatz
Inventar
#32 erstellt: 06. Feb 2011, 04:55
Ich weiss zwar noch immer nicht, was gemessen werden soll, aber anscheinend geht es darum, die Resonanzen in einem Brett aus einem Material mit relativ hoher interner Schallgeschwindigkeit zu ermitteln.

Warum also das Pferd nicht von hinten aufzäumen, und das Material mechanisch anregen (Klöppel) und den Frequenzgang mittels eines Körperschallmikrofons messen? So erhält man mit einer Messung gleich alle relevaten Informationen und muss das Objekt nichtmal fest einspannen, eine Schnur langt.

Das Messergebnis ist dann sehr genau, zeigt alle Resonanzen mit ihren jeweiligen Eigenschaften (Frequenz und Güte) auf und mit passender Software, die die Dimensionen der Platte kennt sollte man wohl ermitteln/berechnen können was man wissen will. BEM/FEM mit der Messung als Ziel könnte da auch helfen.

Aber wir wissen ja noch nicht, worum es geht...

Ciao,

Spatz
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#33 erstellt: 07. Feb 2011, 11:23
Zuallererst vielen Dank für die zahlreichen Kommentare und Anregungen.
Bevor es hier noch unnötigen Streit gibt weil keiner so richtig weiß worum es hier eigentlich geht möchte ich für ein bisschen Aufklärung sorgen.

Also: Hintergrund der Anfrage ist ein Messaufbau für Triebwerksschaufeln von Flugzeugtriebwerken.
Diese teils recht großen meist rechteckigen Bauteile (die man sieht wenn man von vorn in ein Triebwerk schaut) werden bei uns in ein tonnenschweres Rig eingespannt, genau dort wo sie normalerweise an der Nabe des Triebwerks befestigt sind.
Es handelt sich jetzt also im Prinzip um eine einseitig fest eingespannte Metallplatte, die somit in verschiedenen Moden, also bei bestimmten Frequenzen besonders gut schwingen kann.
Um jetzt einen bestimmten Mode in der Blade anzuregen wird ein Lautsprecher unter den (oder einen der vielen) Bauch der Schwingung gestellt und mit diesem die Blade angeregt.
Dieses Verfahren funktioniert auch ganz gut, man bekommt bei größeren Bauteilen Amplituden um so 40-50 mm hin.
Somit wäre auch schon der Abstand von Schallquelle und Blade gegeben, auch dass eine Berührung der Blade nicht möglich ist, da sie ja in ihren ureigenen Moden schwingen soll.

Die Anregung per Körperschall ist prinzipiell nicht schlecht, in diesem Fall aber nicht geeignet da die Blade ja möglichst fest eingespannt, also theoretisch unendlich steif an eine unendlich große Masse gekoppelt werden soll.

Ich denke dass die Anregung per Transmissionline-Röhre, welche auf die passende Frequenz gestimmt ist (man kann übrigens Unterschiede in der maximal erreichbaren Amplitude erkennen wenn man nur ein hundertstel Hertz neben der Resonanzfrequenz liegt) und schon sehr weiterbringen wird.

Ach so, weil die Frage kam, es handelt sich bei den 2500 W um die Maximalleistung des Verstärkers, (Behringer EP2500), wie auch immer, wir bewegen uns hier in Leistungsbereichen die im Moment durch den Lautsprecher begrenzt werden. Falls die Verstärkerleistung nicht ausreichen sollte besorge ich halt einen mit mehr Power...

Also, nicht zanken...

Gruß

astro
SRAM
Inventar
#34 erstellt: 07. Feb 2011, 12:39

Die Anregung per Körperschall ist prinzipiell nicht schlecht, in diesem Fall aber nicht geeignet da die Blade ja möglichst fest eingespannt, also theoretisch unendlich steif an eine unendlich große Masse gekoppelt werden soll.


Das solltet ihr mal überdenken. Was fest und was beweglich ist ist nur eine Sache des Bezugssystems und hat auf das schwingende System keinen Einfluß. Ein mit dem Fußpunkt, der entsprechend der Anregungsamplitude schwingt, mitbewegtes Bezugssystem ist äquivalent zu dem was ihr jetzt messt.

Bezüglich der Anregung über die Gasphase: für Materialtests bis > 160 dB sind Pressluftlautsprecher das Mittel der Wahl. Ein sehr schnelles servo-Ventil moduliert dabei den Pressluftstrom. Meist mit einem Horn abgeschlossen. So verwendet von der NASA, den skunk works und dem US Militär.

Gruß SRAM
astronaut365
Schaut ab und zu mal vorbei
#35 erstellt: 07. Feb 2011, 12:52
So eine Art Pressluftlautsprecher war auch schon mal im Gespräch, allerdings für einen anderen Anwendungszweck.
Meine Recherche war sicher nicht unbedingt völlig ausschöpfend, hast Du da vielleicht trotzdem noch ein paar Stichworte oder Hinweise nach denen ich suchen kann?

Besten Dank!
Farad
Stammgast
#36 erstellt: 07. Feb 2011, 15:41
wenn nur je eine Frequenz wiedergegeben werden soll und kein Gemisch spricht wohl auch nichts gegen einen klassischen Zylinder im Kolben der über eine standard Asynchronmaschine U/f gesteuert und getrieben wird. Das ist günstig und sehr wirkungsvoll.

cpt baseball, es geht nicht darum, dass man ne andere Meinung hat. Es geht um die vollkommen unangebrachte überheblichkeit die hier in bald jedem zweiten beitrag rumschwingt - nicht nur von dir. wieviel du verdienst und was du so als hobbies machst ist mir ziemlich egal. Ich habe erklärt warum ich der Meinung bin, dass es ohne Resonator ebenso geht und du kommst daher wie der oberlehrer der es sowieso besser weiß ohne es zu erklären.

Das ist ein klassisches Problem der Schwingungstechnik. Dazu gibts Ingenieurbüros die davon leben. Natürlich kann man mal hier nachfragen aber letztlich klang zumindest der Einstieg schon sehr nach Bastellösung.
Square_1
Ist häufiger hier
#37 erstellt: 07. Feb 2011, 16:33
hallo,

verfolge das Problem sehr interessiert, doch spricht meiner Meinung nach vieles für eine Horn-Lösung.

Vorteile wären meiner Meinung nach, das man nicht für jede Frequenz die Box anpassen müsste und man im Gegensatz zum allein stehenden Treiber trotzdem eine wesentlich größere Effizienz erhält. Außerdem würde bei einem Horn ja eine Art Punktschallquelle erhalten bleiben.

Was man noch überlegen könnte, wäre auf beiden Seiten des Materialstücks einen Treiber zu installieren und beide in Phase laufen zu lassen. So könnte man eine stehende Welle erzeugen.
Hier müssten allerdings dann wieder bei jeder Frequenz die Abstände variiert werden. Naja nur mal als Anregung...



LG
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#38 erstellt: 07. Feb 2011, 17:26
Moin,


Farad schrieb:
cpt baseball, es geht nicht darum, dass man ne andere Meinung hat. Es geht um die vollkommen unangebrachte überheblichkeit die hier in bald jedem zweiten beitrag rumschwingt - nicht nur von dir.


stimmt. Dein erster Beitrag zu diesem Thema war in Kurzfassung: "alle bisherigen Ideen sind Bullshit, ich habe Recht". Das ist in der Tat überheblich, deshalb meine Reaktion darauf. Von SRAM kam auch so ein toller Beitrag, von wegen "Hochschulquatsch".


wieviel du verdienst und was du so als hobbies machst ist mir ziemlich egal.


Hmm, Kausalkette: Du schreibst

...Kohle kriege,...

und ich kontere.


zumindest der Einstieg schon sehr nach Bastellösung.


Jetzt erzähl mir bloß noch, das Du niemals Bastellösungen einsetzt...

Cpt.
Farad
Stammgast
#39 erstellt: 07. Feb 2011, 18:06
da hast du aber nicht so richtig gut gelesen, wenn die Bemerkung zur Privatfehde noch erlaubt sei. Ich sagte: "Ich würde das bleiben lassen". Ich-Botschaften und so? Nicht "alles ist bullshit".

Ich sagte, dass man mit Zweitoranalyse ran muss um den Effekt zurück auf die Membran zu berechnen. Das ist der Fall, da wirst du mir sicherlich zustimmen. Wenn es nur darum geht, dass das Teil möglichst heftig rum"schlabbert" dann braucht man da nix zu rechnen sondern nur schön die Orgelpfeiffe abstimmen, das ist vollkommen richtig.

Selbstverständlich setze auch ich gelegentlich Bastellösungen ein. Der weitere Fortgang des Threads stimmt mich aber nicht gerade zuversichtlich um ehrlich zu sein: Resonanzprobleme an Turbinenschaufeln sind m.M.n. nichts was man in einem hifi-selbstbauforum diskutieren sollte. Entweder man Ahnung von Schall- und Schwinungstechnik (neinnein, ich zähle mich da nicht unbedingt dazu!) oder man sollte sowas lieber nicht probieren:.

Grüße!

PS: Bei nochmaligem lesen finde ich auch meine Beitrag zum "Kohle dafür kriegen" durchaus nachvollziehbar. Wenn ich in einem Büro für Schall- und Schwinungstechnik arbeiten würde und einen Auftrag hätte / dafür bezahlt würde, ja, dann, dann würde ich auch scharf nachdenken. Das hier ist eben eher Geplänkel zum Anregungen holen. Sei froh, dass ihm keiner eine Needle empfiehlt!


[Beitrag von Farad am 07. Feb 2011, 18:16 bearbeitet]
Square_1
Ist häufiger hier
#40 erstellt: 07. Feb 2011, 18:23
ich halte seine Frage für berechtigt und finde es unpassend ihn als ahnungslos hinzustellen. Schließlich möchte er eine Verbesserung in seinem Betrieb einbringen und betritt damit quasi Neuland. Ich glaube nicht, dass er an anderer Stelle wesentlich höhere Kompetenzen zu erwarten hat.
Viele Leute betreiben dieses Hobby schon ihr Leben lang und können auf einen hohen Erfahrungsschatz zurückgreifen.
Bitte tragt eure Streutigkeiten unter euch aus und müllt nicht diesen Thread hier zu.

LG
Farad
Stammgast
#41 erstellt: 07. Feb 2011, 18:33
Was ist denn das nun wieder?

Wer unterstellt denn wem nun wieder Ahnungslosigkeit? Es gibt wie so oft viele Wege zum Ziel und jetzt reden ein paar Leute darüber, welche Ansätze es gibt. Entschuldige, aber mehr kann man nicht erwarten.


Ich glaube nicht, dass er an anderer Stelle wesentlich höhere Kompetenzen zu erwarten hat.


Das meinst du hoffentlich nicht ernst. Ein Home-hifi-Selbstbauforum ist bestimmt nicht die erste Instanz wenn es um Schall- und Schwinungstechnik geht. Neinnein, da gibt es wirklich ausgebildete Fachleute mit Studium und Praxiserfahrung.

janni4u
Stammgast
#42 erstellt: 07. Feb 2011, 20:58
Arghhh, ich fliege nie mehr mit dem A380 mit Triebwerken eines bestimmten Herstellers...

Und wenn ich das hier lese: Bitte holt euch Hilfe von einem echten Akustikprofi, der sich mit der Anregung von Maschinenbauteilen auskennt! Bei den Milionen, die das bislang schon gekosten hat (oder noch kosten wird), ist das sicher auch zu verkraften.

Und falls ihr nicht der besagte Hersteller seid, gilt das Gesagte ebenso. Ich möchte nicht, dass sich bei irgend einem Flugzeug eine Triebwerksschaufel durch die Tragfläche oder die Kabinenwand bohrt, weil das Bauteil durch Resonanzschwingungen seine Belastungsgrenze überschritten hat und versagt. Da könnte nämlich ich sitzen, und ich fliege mehr als ein Mal im Jahr in den Urlaub...
Square_1
Ist häufiger hier
#43 erstellt: 07. Feb 2011, 21:16
Ich habe nochmal über die TML-Lösung nachgedacht und mir ist aufgefallen, dass das Ausnutzen der Eigenresonanz hier keinen Vorteil bringt. Es ist ja schließlich so, dass ein Lautsprechersystem bei seiner Eigenresonanz weniger Energie benötigt um den Treiber an sein xMax zu bringen. Habe ich das richtig verstanden? Energie scheint doch aber geüngend vorhanden zu sein, in Form eines 2500 Watt Verstärkers.

Ich bleibe also bei meiner Hornlösung und würde dabei auf einen Treiber mit hohem xMax setzen. Ich hätte da auch schon eine Idee...


hier nochmal einen Denkanstoß: Die vier Punkte zu hohen Pegeln sind meiner Meinung nach: Membranfläche*Hub*Richtwirkung*Hornwirkung


Naja ich lasse mir falls ich hier einen Denkfehler habe, diesen auch gerne aufzeigen.




@janni4u:
Der Threadersteller untersucht bei Flugzeugturbinenblättern Resonanzprobleme. Dieser Untersuchungsprozess scheint ihm noch optimierungsbedürftig zu sein. Soll er jetzt zu seinem Chef gehen und sagen wir brauchen einen Akustikexperten für tausende Euro, wenn es bisher auch so funktioniert hat? ...


[Beitrag von Square_1 am 07. Feb 2011, 21:26 bearbeitet]
SRAM
Inventar
#44 erstellt: 07. Feb 2011, 21:59
Tu uns allen einen Gefallen und wende Dich an Profis:

http://www.wyle.com/...rcial/Pages/atf.aspx


Gruß SRAM

P.S.: solltest du wirklich an real eingesetzten Teilen arbeiten und nicht an einem Teststand für Lehre an einer Uni, halte ich das bisherige Test-Procedere für bedenklich.


[Beitrag von SRAM am 07. Feb 2011, 22:05 bearbeitet]
SRAM
Inventar
#45 erstellt: 07. Feb 2011, 22:07

Dieser Untersuchungsprozess scheint ihm noch optimierungsbedürftig zu sein. Soll er jetzt zu seinem Chef gehen und sagen wir brauchen einen Akustikexperten für tausende Euro, wenn es bisher auch so funktioniert hat? ...


Nein.

Er sollte zu seinem Chef gehen und diesem sagen daß die Methode verantwortungslos grob, unreproduzierbar und nutzlos ist, wenn es um strukturelle Integrität von sensiblen Bauteilen geht.


Gruß SRAM
janni4u
Stammgast
#46 erstellt: 08. Feb 2011, 00:21

Der Threadersteller untersucht bei Flugzeugturbinenblättern Resonanzprobleme. Dieser Untersuchungsprozess scheint ihm noch optimierungsbedürftig zu sein. Soll er jetzt zu seinem Chef gehen und sagen wir brauchen einen Akustikexperten für tausende Euro, wenn es bisher auch so funktioniert hat?


Das Turbinenblatt
(frei nach dem ollen Goethe und einer wahren Begebenheit in der Nähe von Singapur)

Wer fliegt so spät durch Nacht und Wind?
Es ist die Quantas mit neuem Kind;
man hat den 380 wohl in dem Arm,
man wartet ihn sicher, man hält ihn warm.

"Mein Triebwerk, was birgst du so bang dein Gesicht?"
"Bemerkst, Pilot, du das Turbinenblatt nicht?
Das Turbinenblatt mit Vibra und Schweif?"
"Mein Sohn, es ist ein Kondensstreif."

"Du liebes Triebwerk, komm, geh mit mir!
Gar schöne Trümmer seh ich in dir;
manch bunte Blumen sind an Singapurs Strand,
die Leute tragen manch gülden Gewand."

"Mein Pilot, mein Pilot, und hörst du nicht,
was Turbinenblatt mir leise verspricht?"
"Sei ruhig, bleibe ruhig, mein Kind;
in der Mechanik schwingt nur der Wind."

"Mein Pilot, mein Pilot, und siehst du nicht dort
Turbinenblatts Schicksal am düstern Ort?"
"Mein Triebwerk, mein Triebwerk, ich seh es genau:
es scheint der große Ozean so grau."

Ich liebe dich, mich reizt deine schöne Gestalt,
und bist du nicht willig, so brauch ich Gewalt."
"Mein Pilot, mein Pilot, jetzt faßt es mich an!
Turbinenblatt hat mir ein Leids getan!

Dem Piloten grausts, er handelt geschwind,
stellt den Flieger recht in den Wind,
erreicht den Hof mit Müh und Not,
an seinen Flügeln das Triebwerk ist tot!


Und hier noch ein kleines fiktives Märchen:

Es war einmal ein großes Unternehmen. Das war bekannt dafür, ganz tolle Autos zu bauen. Die können sich nur sehr reiche Menschen leisten. Und damit wir alle auch mal die Kraft von ihren Motoren spüren können, z.B. wenn wir in den Urlaub oder bei einer Geschäftsreise fliegen, hat das Unternehmen sich entschlossen, auch Flugzeugtriebwerke zu bauen. Das macht es auch schon seit Jahrzehnten sehr erfolgreich und genoss einen ausgezeichneten Ruf. Aber dann gab es da ein großes Problem mit einem neuen Triebwerk, was viele Menschen fast das Leben gekostet hätte. Das Unternehmen war sehr beschämt und der Vorfall bereitet ihm große Sorgen.

Weil die englische Ingenieurskunst auch nicht mehr das ist, was sie mal war, besann man sich darauf, dass man ja auch im Großraum Berlin ein paar deutsche Ingenieure hatte, die sich das Problem mal angucken sollten. Einem teutschen Inschenör ist ja bekanntlich nix zu schwör! Tja, und dann nahm die Geschichte ihren Lauf in diesem Forum...


Auch wenn diese Prosa eine reine Unterstellung meinerseits ist, die keinerlei gesicherte Grundlage hat - es ist mir egal ob die beschriebenen Zusammenhänge bestehen oder nicht. Egal welcher Triebwerkshersteller, beauftragte Gutachter oder welches beauftragtes Forschungsinstitut, bei der Entwicklung von Dingen im Zusammenhang mit Fluggeräten möchte ich keine Schwingungsmessungen an sicherheitsrelevanten Bauteilen mit Baumarkt-Abflussrohr TMLs, improvisierten Open Baffle Schwingungsanregern oder sonstiges Herumprobieren, wenn es für so etwas Spezialisten gibt.

Insofern hat SRAM meines Erachtens den entscheidenden Ansatz gegeben, den man als Profi mit einem solchen Problem weiterverfolgen sollte.

@astronaut 365: Egal was von meinem Geschwafel hier stimmt oder nicht, ich wünsche dir viel Erfolg!

Gruß
Steffen
Unipol
Hat sich gelöscht
#47 erstellt: 08. Feb 2011, 13:05
@ janni4u,

Danke!
Square_1
Ist häufiger hier
#48 erstellt: 08. Feb 2011, 22:04

Er sollte zu seinem Chef gehen und diesem sagen daß die Methode verantwortungslos grob, unreproduzierbar und nutzlos ist, wenn es um strukturelle Integrität von sensiblen Bauteilen geht.


Schön. Dann haben wir einen Arbeitslosen mehr.



Und an den Rest:

Ich weiß, dass ich mich hier ziemlich unbeliebt mache, doch werfe einfach mal das Wort Aktionismus in den Raum.
Es soll etwas geschehen, dabei habt ihr einfach keine Ahnung was dieser Mensch da macht. Anstatt, dass man
mal freundlich fragt, ob dieser Prozess so seine Richtigkeit hat und was da so hintersteckt, wird einfach weiteres Vorgehen diktiert und der Fragesteller persönlich angegriffen. Das muss doch nicht sein.



Evtl. sind die Turbinenblätter nicht für Personenflugzeuge. Turbinen werden ebenfalls in Kraftwerken, etc. eingesetzt.


[Beitrag von Square_1 am 08. Feb 2011, 22:07 bearbeitet]
Frank.Kuhl
Hat sich gelöscht
#49 erstellt: 08. Feb 2011, 22:14
Trotzdem, Turbinenschaufeln ob in Flugzeugen, Wasserturbinen usw. sind Highest-End im Maschinenbau und größten Belastungen ausgesetzt. Da kann man so nicht rangehen. Ich habs auch zuerst als Scherz aufgefasst und mein diesbezügliches Post wieder gelöscht.
lui551
Hat sich gelöscht
#50 erstellt: 08. Feb 2011, 22:19

Also: Hintergrund der Anfrage ist ein Messaufbau für Triebwerksschaufeln von Flugzeugtriebwerken.


Schrieb der TE. Es geht also um Flugzeugantriebe.

Bei mir machst du dich nicht unbeliebt square. Ich finde, hier umgehend Diletantismus zu unterstellen auch blöd.

Ich würde viel lieber vom TE Rückmeldungen bekommen, ob er bei der Lösung seiner Probleme weiter gekommen ist und vor allem, wie. Ob er dazu noch Bock hat

Grüsse Lutz
tiki
Inventar
#51 erstellt: 09. Feb 2011, 21:54
Das Schlimme ist, dass ähnlich "unbedarftes" Herangehen kein Einzelfall im Flugzeug(neu)bau ist. Lieber einen Arbeitslosen mehr...
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