Impedanzmessung

Mit dem Multi an der Klinke des Kh.

Aber ich möchte zu den verschiedenen Frequenzen die Impedanz wissen?

Lg Noobie93

Schalt einen Wiederstand (etwa gleicher Wert des zu untersuchenden Objekts) in Reihe zu den Ohrmuscheln. Mit einer Sinus-Generator Software misst du jetz bei beliebigen Frequenzen die Spannung am Wiederstandsknotenpunkt. Da das jetzt einen Spannungsteiler darstellt lässt sich auch der Wiederstand der Ohrmuschel berechnen.Es gibt auch Programme für sowas, da sparst du dir die Schreibarbeit. Schau mal nach "Audiotester" oder Arta kann das glaub ich auch.
grüße

Danke für den Tipp
Ich soll aber die Schaltung dazu aufbauen ^^
und ich generiere das Signal mit dem Computer.
Ich bräuchte nur einen Schaltplan :/
Damit ich weiß wo ich genau den Widerstand reinschalten muss.

Lg Noobie93

Würde der Afbau wie im Bild aussehen?
und stimmt dann die Formel dazu?

Lg Noobie93

Äh...nee. Bzw. ja, aber zu kompliziert gedacht.

http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler

Schau dir das erste Bild an und ersetze R1 durch den Kopfhörer, fertig. Die Formeln dazu stehen gleich daneben.

m00h

Fast..



wobei, Rk eigentlich Zk heißen sollte.
Ich würde trotzdem ein Messprogramm vorziehen. Hab mal gehört Multimeter sind im Khz-Bereich nicht mehr so genau.
grüße

Danke
Und wie groß muss der Widerstand sein?
Soll ich 100 Ohm oder 1 kOhm nehmen als Widerstand?

Lg Noobie93

Das ist aber egal, weil es den selben Fehler bei beiden Messungen macht. Und da nur das Verhältnis der Spannungen entscheidend ist, kann man das durchaus so machen.

Der Widerstand ist optimaler Weise in der Größenordnung der Kopfhörer-Impedanz. 100 Ohm sollte ein guter Universalwert sein, wenn du nur einen Widerstand nutzen möchtest.

m00h

ok
Ja, ich will 4 Kopfhörer anhand der Impedanz vergleichen und da sollten deshalb die gleichen Bedingungen herschen.

Nur noch eine Frage zu meinem Schaltbild.
Wodurch unterscheidet sich mein Schaltbild von dem in Wikipedia?
Weil ich brauch ja nur auf einem Kanal die Impedanz messen oder?

Lg Noobie93

Das ist aber egal, weil es den selben Fehler bei beiden Messungen macht. Und da nur das Verhältnis der Spannungen entscheidend ist, kann man das durchaus so machen.

Joa wenn er ein halbwegs gutes Multimeter hat. Nen billiges Alditeil spuckt auch gerne mal stark schwankende Werte aus.

Nur noch eine Frage zu meinem Schaltbild. Wodurch unterscheidet sich mein Schaltbild von dem in Wikipedia?

Deine Formel von oben würde übrigens auch zum richtigen Ergebnis führen. Nur ist das Ergebnis mit der Strommessung, recht ungenau.

Weil ich brauch ja nur auf einem Kanal die Impedanz messen oder?

sollte reichen.

grüße

Und wie mach ich das wenn ich die Phase auch noch rausmessen soll?

Jendenfalls nicht mit einem Multimeter.
Dafür braucht es ein Oszilloskop.

Oder eine gute Soundkarte/Interface und entsprechende Software.

m00h

Ja hab ein Oszilloskop ^^
Nur wie mach ich das nun?

Lg Noobie93

Lautsprecherselbstbauer verwenden zur Bestimmung der TSPs (inkl. Impedanzgang nach Betrag und Phase) typischerweise ARTA nebst der entsprechenden Meßbox, die u.a. einen Widerstand wie beschrieben enthält. Dann muß man nur noch die Signalspannung an der Last abgreifen und aufnehmen. (Notbücher haben oft nur Mikrofoneingänge, also Vorsicht mit den Pegeln.)

Den Phasengang mit einem Zweikanal-Oszi zu bestimmen ist zwar grundsätzlich möglich, aber nicht besonders genau und mühselig, da "qua Augenschein" abzulesen (wer ein Digitaloszi o.ä. mit Markern hat, ist klar im Vorteil) und für jede Testfrequenz separat zu ermitteln. Das wäre mindestens in logarithmischen 2-5-10-Intervallen von 20 Hz bis 20 kHz durchzuführen (20 - 50 - 100 - 200 - 500 ...), wünschenswert wären noch deutlich kleinere.
Zum Schluß heißt es noch das ganze per Tabellenkalkulation umzurechnen - wer schlau ist, wählt daher Rref >> |Zk| (Faktor 10 oder mehr, begrenzt nur durch den Faktor Rauschen am Aufnahmeeingang). Dann gilt nämlich
U2 = U1 * Zk / (Rref + Zk) ~= U1 * Zk / Rref
und folglich
|U2| ~= |U1| * |Zk| / Rref
φ(U2) ~= φ(Zk)
und man spart sich die Rechnerei mit komplexen Zahlen.

Äääähm jaaaaaa...genau das wollte ich auch gerade schreiben! Ganz bestimmt!




m00h

Habt ihr zufällig einen Schaltplan für mich?
Lg Noobie93

Ich würde vorschlagen du ladest dir einfach mal Audiotester.
Das Handbuch am besten gleich mit runter ziehen.
Schau dir das Kapitel Impedancemessung an. Dort ist alles erklärt was du wissen musst samt Messaufbau und Dimensionierungsvorschläge für den Vorwiederstand. Nen Verstärker brauchst du bei einem Kopfhörer nicht umbedingt vorschalten. Eine standart Onboard Soundkarte ist auch meistens ausreichend,

Der Messvorgang selber dauert wenige Sekunden, es handelt sich um eine sogenannte Sweepmessung, das heißt der Frequenzbereich wird nacheinander abgefahren. (Von wo bis wo ist einstellbar). Der Rechner macht praktisch das selbe wie du mit deinem Multimeter, nur schneller und es wird gleich grafisch darstellt inkl Phaseverlauf.

grüße

Danke für deinen Tipp und ich hab mir das Progamm schon angschaut^^
aber ich muss das mit einem digitalen Oszi machen deshalb
Kannst du mir eventuelle einen Schaltplan für Oszi geben ?
Lg Noobie93

Ich bin mir nicht sicher, aber eigentlich müsste der Messaufbau wie meine Zeichnung oben ausschauen. Statt der Voltmeter kommen die 2 Kanäle vom Oszi dran.
Vielleicht kann audiophilanthrop dazu nochmal was sagen.

grüße

Ja ich hoffe er zeigt Verständnis und kann mir eventuell weiterhelfen :-/

Lg Noobie93

Wie kann ich dann die Messergebnisse miteinander vergleichen?

Ist denn das grundsätzliche Vorgehen klar?

Du brauchst zuerst mal idealerweise einen Signalgenerator mit möglichst kleinem Ausgangswiderstand. Das ist beim Kopfhörerausgang eines Notebooks nicht zwangsläufig gegeben, da können durchaus mal 100 Ohm in Reihe hängen. Was erst einmal kein Beinbruch ist, die Messungen nachher aber umständlicher macht, weil du nicht von vornherein von konstanter Amplitude am Ausgang ausgehen kannst und diese immer mitbestimmen mußt.

Achte darauf, daß der Sound richtig eingestellt ist. Es sollten keinerlei Effekte aktiv sein, und die Samplerate sollte der im Programm für die Tongenerierung entsprechen. Das ist zuweilen etwas fummelig.

Wie erwähnt wird ein Kanal des Oszis vor dem Referenzwiderstand angeklemmt und einer danach. (Wäre ganz nützlich, dafür Meßleitungen zu haben, da man schwerlich gleichzeitig mit zwei Tastköpfen jonglieren und das Oszi bedienen kann.) Normalerweise sollte eine Masseverbindung für beide Kanäle genügen, also kannst du z.B. gleich den ersten Kanal an Signal und Masse am Ausgang klemmen, der zweite muß dann nur noch mit dem Signal am Hörer verbunden werden. Referenzwiderstand so groß wie möglich machen - mindestens 10mal Hörer-Nennimpedanz, und wenn die Oszi-Empfindlichkeit mitmacht, gern noch mehr. Ausgangslautstärke dabei so wählen, daß weder Ausgang noch Hörer hörbar überfordert sind.

Am Oszi kannst du dann die Spitze-Spitze-Amplitude des jeweils erzeugten Sinus ablesen. (Jeweils so einstellen, daß einige Schwingungen sichtbar sind und das Signal halbwegs die maximale Höhe einnimmt. Auf die in Abhängigkeit von der Zeitbasis verwendete Abtastrate achten, diese muß immer mindestens doppelt so groß sein wie die Signalfrequenz.) Bei einem Digitaloszi sollten dabei die Marker für Erleichterung sorgen.
Für beide Kanäle notieren. In Tabellenkalkulation eintragen. Später mit Rref den Wert von Rk (genauer gesagt: den Betrag der Impedanz, |Zk|, ist ja ein komplexer Spannungsteiler) bestimmen.

Die Phasendifferenz läßt sich z.B. über die Zeitverschiebung der Nulldurchgänge zwischen beiden Kanälen bestimmen (Stichwort Bogenmaß und so), evtl. bietet das Oszi aber sogar noch ausgefeiltere Funktionen. (RTFM.) So als Tip, bei 1 kHz anfangen und dann einmal in der Frequenz runter und einmal hochgehen. Bei vielen Hörern bist du hier im Bereich nahe 0° Phasenverschiebung.
Bei hinreichend großem Rref entspricht die ermittelte Phasenverschiebung näherungsweise der Phase der Hörerimpedanz. Mache dir Gedanken über das Vorzeichen.

Den ganzen Klimbim machst du für eine ganze Latte von Frequenzen zwischen typisch 20 Hz und 20 kHz (warum?). Und wenn du alles richtig angestellt hast, kannst du |Zk| und φk grafisch darstellen und bekommst einen Plot
dieser Art. (Noch viel mehr davon...)

Ist alles nicht ganz trivial (schon weil man es eigentlich vorher mal komplex durchgerechnet haben sollte) und recht mühselig. Darf man fragen, mit welchen Voraussetzungen du da rangehst? 2. Semester irgendwas, vermute ich bald?

Danke
Leider ist bei den 4 Kopfhorern immer die phase 0 rausgekommen.
Aber wie kann ich nun den impedanzgang erlautern. Bzw miteinander vergleichen oder diskutieren?
Denn was sagt eine linie nun aus?

Noobie93 schrieb:

Leider ist bei den 4 Kopfhorern immer die phase 0 rausgekommen.

Was nicht sein kann, wenn die Impedanzkennlinien nicht absolut gerade sind. Sprich: da hast du einen Messfehler.

Und die Impedanzkurven an sich sagen erstmal nicht viel mehr als, als welchen Widerstand der Hörer welcher Frequenz entgegen bringt. Sie bestimmt, welcher Strom und welche Spannung für eine bestimmte Leistung notwendig sind. Sie geht in den Kennschalldruck mit ein.

In der Praxis dürfte die Wechselwirkung mit dem Ausgangswiderstand am interessantesten sein.

Ansonsten muss ich dir ja wohl nicht noch erklären, wie man einen wissenschaftlichen Vergleich schreibt, oder?

m00h, doing other peoples homework since 2005.

m00hk00h schrieb:

Und die Impedanzkurven an sich sagen erstmal nicht viel mehr als, als welchen Widerstand der Hörer welcher Frequenz entgegen bringt. Sie bestimmt, welcher Strom und welche Spannung für eine bestimmte Leistung notwendig sind. Sie geht in den Kennschalldruck mit ein.

Indirekt kann man dann anhand des unteren Resonanzbuckels (Frequenz und Güte) noch Rückschlüsse auf Größe und Konstruktion der verbauten Treiber und deren Bedämpfung ziehen. Hier könnte teilweise sogar noch die zweite Resonanz oberhalb des Übertragungsbereichs zu sehen sein.

Wenn man es so genau wissen will, sollte man sich mal ein Buch über Elektroakustik zu Gemüte führen. Direkt zu Kopfhörern gibt es anscheinend kaum was, aber der Zollner/Zwicker ist für die allgemeinen Sachen wahrscheinlich nicht das schlechteste.

Tante EDITh:

Sind ein bißchen zappelig und grob, aber man erkennt schon was.

Beim Gehörganghörer läßt sich die i.d.R. schmalbandige und wenig ausgeprägte Resonanz bei ca. 3 kHz bestenfalls erahnen. Sieh dir mal bei InnerFidelity oder Headroom Graphen zu vergleichbaren Hörern an. Insgesamt eine fast langweilig-ohmsche Last. Nominell vermutlich 16 Ohm, die anderen werden wohl 32-Ohm-Hörer sein.

Der halboffene sieht recht typisch aus. Deutlich ausgeprägte Grundresonanz (mit zuwenig Auflösung) bei in Relation zur Treibergröße niedriger Frequenz, ergo belüfteter Magnet. Die zweite läßt sich anhand des Anstiegs rechts immerhin erahnen.

Beim Ohrhörer nochmal das gleiche in einer Nummer kleiner (was ja auch für die Bauform zutrifft...).

Der geschlossene ist ein Sonderfall. Dem hat man offensichtlich zusätzliche Elektronik verpaßt, die den Hörer zu hohen Frequenzen hin kapazitiv aussehen läßt. (Ähnliches habe ich auch schon zuweilen bei den Messungen von InnerFidelity gesehen, z.B. bei Hörern von Phiaton oder Monster.) Manche Ausgänge mit mangelhafter Stabilität der Verstärkerschaltung sind darüber möglicherweise wenig erfreut und fangen ggf. an zu schwingen.

Ich würde übrigens dazu raten, den Plot noch etwas nutzerfreundlicher zu gestalten. Vertikale Gitterlinien hätten z.B. absolut was.

Danke

Also heißt das, dass der Gehörganghörer und er ohrhörer keine ausgeprägte Resonanz haben?

Was meinst du mit der halboffene ist recht typisch?

Ja der geschlossene Kopfhörer ist von Monster und zwar Monster Solo HD

Lg Noobie93

Noobie93 schrieb:

Also heißt das, dass der Gehörganghörer und er ohrhörer keine ausgeprägte Resonanz haben?

Beim Ohrhörer kann man beide immerhin noch ganz gut sehen bzw. erahnen, aber der Gehörganghörer ist wirklich fast nur noch ein Widerstand.

Noobie93 schrieb:

Was meinst du mit der halboffene ist recht typisch?

Für offene bzw. halboffene Hörer mit dynamischen Treibern. Deren Impedanzgänge zeigen sehr oft einen solchen Verlauf.

Noobie93 schrieb:

Ja der geschlossene Kopfhörer ist von Monster und zwar Monster Solo HD

Bei dem Tyll Hertsens (ex Headroom, InnerFidelity) ja mal geunkt hat, das "HD" stünde für "high distortion".

Zu dem gibt es sogar hier schon Messungen - das wäre doch mal ideal für einen Vergleich mit deinem Resultat. Und als Vergleich für den K24P könnte der K420 dienen. Den gibt's hier auch noch mal.

Danke
ich hab den Solo Hd schon verglichen mit:
=2588]http://graphs.headph...ype=0&graphID[]=2588

aber ich weiß noch immer nicht was ich zu dem Diagramm nun unten als Erläuterung dazu schreiben soll

Lg Noobie93

Nimm halt noch einen Graphen für einen ohmschen Widerstand (sprich: konstant 16 Ohm) dazu. Dann schreibst du sowas wie "Gehörganghörer verhält sich elektrisch fast wie ein ohmscher Widerstand, dagegen gerade beim halboffenen Hörer deutliche Resonanzüberhöhungen erkennbar".

Den Vergleich zu Graphen aus anderen Quellen machst du extra. Das ist ja vor allem für die Beurteilung von Serienstreuung und Meßgenauigkeit interessant. Du liegst auf jeden Fall schon mal innerhalb von +/-10% von der Realität, das ist für den Hausgebrauch schon mal ganz in Ordnung.

Der Gehörganghörer verhält sich elektrisch fast wie ein 18 Ω Widerstand und der Ohrhörer weißt auch eine starke Widerstandsähnlichkeit auf. Doch beim Ohrhörer variert der Wert von 36-39 Ω. stimmt das so?

Was ist eine Resonanzüberhöhung?
Was soll ich zur Kennlinie des geschlossenen Kopfhörers schreiben?

welcher von den 4 Kopfhörern würde sich für einen Hörtest eignen?

Lg Noobie93