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Warum mehr Schalldruck?+A -A |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#1
erstellt: 04. Jan 2006, 14:06
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Diese Frage wurde schon an verschiedenen Stellen diskutiert, unter anderem in diesem Beitrag http://www.hifi-foru...722&postID=last#lastund auch hier. http://www.hifi-foru...rum_id=43&thread=298Da diese Frage eigentlich wenig bis nichts mit den Themen zu tun hat, habe ich sie hier nochmals aufgegriffen. Um nochmals kurz zusammen zu fassen: Es wird behauptet, dass bei der Verdoppelung der Membranfläche der Schalldruck ansteigt und zwar um 3 oder 6 dB, wenn dem Lautsprecher / den Lautsprechern die gleiche Leistung zugeführt wird. Und es wird weiter behauptet, dass damit die Lautstärke entsprechend ansteigt. Nun habe ich aber immer noch keinen schlüssigen Grund für diese Behauptungen gefunden. Ein Bezugspunkt, den ich bereits in den beiden Themen angegeben habe, ist die folgende Homepage http://de.wikipedia.org/wiki/Schallleistungin der die folgende Formel steht:
Ich bezweifle erstens, dass sich der Wirkungsgrad einer Lautsprecheranordnung erhöht, nur weil mehrere Lautsprecher das selbe Signal mit der bisherigen Leistung abstrahlen. Logisch sind die Lautsprecher so dicht wie möglich zusammen montiert. Und wir nehmen an, bei der abgestrahlten Frequenz spiele die Bündelung noch keine Rolle. Ich bin der Ansicht, dass, wenn ein Lautsprecher einen Wirkungsgrad von 1% hat, eine Kombination von 10 solcher Lautsprecher auch beim Wirkungsgrad von 1% bleibt. Wäre dem nicht so, könnte man mit einer unendlichen Zahl von Lautsprechern den Wirkungsgrad auf 100% oder mehr steigern. Zweitens gilt das auch für einen Lautsprecher mit unendlich grosser Membran. Auch er wird nie die 100% Wirkungsgrad erreichen, was aber nach der allgemeinen Aussage sein sollte. Nehmen wir zuerst mal das Letztere mit der grossen Membran in Angriff. Im Bassreflex-Thema war folgende Aussage zu lesen:
Dazu kann man sich folgendes Experiment vorstellen: Wir nehmen einen Lautsprecher und liefern ihm ein Signal. Wir beobachten, wann bei der Frequenz X eine Auslenkung der Membran von 1mm erreicht ist. Wir notieren uns die nötige Leistung. Jetzt pumpen wir die Luft ab und wiederholen den Versuch im Vakuum. Die Leistung, die jetzt benötigt wird, bezieht sich auf das Beschleunigen und Abbremsen der Membran (Masse), auf das Spannen der Zentrierung (Feder) und auf die Reibungsverluste der Sicken und Litzen (Dämpfung). Je nach Konstruktion und Membrangrösse ist die Differenz der beiden Resultate grösser oder kleiner. Hat der Lautsprecher einen Wirkungsgrad von NULL, so gibt es trotz aller zugeführten Leistung keine Membranbewegung und somit keinen Luftwiderstand und keine Strahlungsdämpfung. Dann wären die 3 dB erreichbar, aber mangels Membranbewegung kommt ja nichts raus. Wir werden feststellen, dass bei kleinen Lautsprechern die Vakuumleistung nicht viel geringer ist als die Luftleistung. Dies, weil die Schallabstrahlung die geringere Bedämpfung ergibt als die mechanischen Belange. Bei grossen Lautsprechern ist die Strahlungsdämpfung höher, was eine grössere Differenz der beiden Versuche ergibt und letztlich einen höheren Wirkungsgrad bedeutet. Aber irgendwann ist Schluss und eine weitere Membranvergrösserung erhöht die Masse überproportional. Das ist einem Elektromotor vergleichbar (der Antrieb ist ja eine art Motor). Unbelastet benötigt er wenig Leistung und wenig Strom, ist also hochohmig, belastet steigt der Strom und die Leistung, er wird niederohmig. So auch die Lautsprecher. Dieses Kapitel war also logisch. Das Unlogische folgt: Dazu auch ein geistiges Experiment. Angenommen, wir hätten eine Kiste, in welche wir eine Lautsprecherbox stellen. Am Deckel der Kiste haben wir ein Loch, sodass wir da einen Lautsprecher einbauen können, der baugleich mit dem Lautsprecher der Box ist. Die folgenden Zahlen sind rein aus der Luft gegriffen und sollen nur als "Haltegriff" dienen. Angenommen, der Lautsprecher in der Box hat 8 Ohm. Wir liefern eine Spannung von 2,83V (1W) mit 100Hz und bekommen so einen Schalldruck von 90dB bei einer Membranbewegung von 2mm. Die Membranfläche beträgt 125 Quadratcm und die bewegte Luftmenge ist 25 Kubikcm. Wir haben also einen Lautsprecher, dem wir eine Leistung von 1W zuführen und der daraus einen Schalldruck von 90 dB bei 100 Hz und eine Membranschnelle (2mm pro 100stel Sekunde =)0,2m/s generiert. Weiter nehmen wir einfach mal eine Fläche A von 125 Quadratcm an (der Lautsprecher im Deckel, den wir nur als Passivmembran betreiben). Nach obiger Formel ergäbe das eine Schallleistung von (0,631Pa = 90 dB) 0,631*0,2*0,0125=0,00158W (Falls da Kommafehler oder anderes entstanden sind, spielt es keine Rolle, denn es geht ums Prinzip und nicht um die effektiven Zahlen). Jetz schauen wir uns an, was der Passivlautsprecher macht und bedenken, dass auch er zur Bewegung erst mal Leistung braucht, die er als Resonanzding speichert und beim Ausschwingen wieder abgibt. Angenommen, er hätte eine Eigenresonanz von 100Hz und es gäbe keinerlei Verluste, so müsste er nach einiger Zeit, die er zum Einschwingen benötigt, mit einer Amplitude von 2mm schwingen. Wenn die eingeschlossene Luft nichts anderes tun kann, als diese Membran bewegen und es gibt keine Verluste, muss das wohl so sein. Jetzt erhöhen wir die Spannung an der Box auf 5,66V. Damit steigt die Membranauslenkung auf 4mm, die 100Hz bleiben unverändert, ebenso die Fläche der aktiven und passiven Membran. Aber durch die höhere Auslenkung bekommen wir eine Schnelle von 0,4m/s und 50 Kubikcm Luftbewegung, was bei 100 Hz einem Schalldruck von 1,262 Pa entspricht. Wir haben folglich Druck und Schnelle verdoppelt (je 6 dB), sodass die Schallleistung ebenfalls um 6 dB gestiegen und somit vervierfacht wurde (0,00632W). Gleichzeitig haben wir die Eingangsleistung (Spannung verdoppelt) vervierfacht. Soweit alles logisch. Und logisch ist auch, dass sich jetzt die passive Membran ebenfalls um 4mm bewegt. Jetzt stellen wir eine Box mit zwei identischen Lautsprechern in die Kiste. Die beiden Chassis sind parallel. Wir beginnen wieder mit 2,83V. Somit haben wir an jedem Chassis eine Leistung von 1W. Und wir haben die Werte wie im ersten Fall, also je 0,2m/s Schnelle und je 25 Kubikcm Luftbewegung (0,631Pa Schalldruck). Beide Lautsprecher strahlen in die Kiste. Total hätten wir jetzt einen Schalldruck von 1,262 Pa und eine Schnelle von 0,2m/s, denn diese hat sich ja nicht verändert. Das ergäbe nun eine Schallleistung von 0,00316W. Und hier fängt das Problem an: Was macht jetzt die Passivmembran? Schwingt sie jetzt mit 4mm, weil der Schalldruck gestiegen ist? Und das mit 100Hz, also mit einer Schnelle von 0,4m/s? Dann hätten wir ja auf der Aussenseite der Kiste eine höhere Leistung als im innern. Das kann es ja wohl nicht sein. Oder haben wir zwar einen Schalldruck von 1,262Pa, wie ihn beide inneren Lautsprecher zusammen liefern, das aber mit 0,2m/s Schnelle, verbunden mit 4mm Auslenkung? Das würde bedeuten, dass bei dieser Schnelle die Zeit von einem Auslenk-Maximum zum anderen doppelt so lange dauern würde, weil die Auslenkstrecke ja doppelt so gross ist. Das geht natürlich nur, wenn die Frequenz nur noch 50Hz ist. Das kann es ja auch wohl nicht sein. Es müsste nach meiner Ansicht innerhalb der Kiste zu einem Ausgleich kommen, einer Art Transformation, sodass der Schalldruck 0,892Pa und die Schnelle 0,283m/s beträgt. So bekämen wir die doppelte Leistung, die ja auch an die Lautsprecher geliefert wurde. Dann hätten wir die gleiche Leistung innen wie aussen an der Kiste und nach wie vor die 100Hz. Das würde aber bedeuten, dass durch das Verdoppeln der Lautsprecherzahl ohne Leistungserhöhung kein höherer Wirkungsgrad entstände. Nebst diesen Überlegungen habe ich mich einfach gefragt, wo in der Physik, ausser hier, ein Wirkungsgrad einer Gruppe höher sein soll als jeder einzelne Wirkungsgrad. |
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robernd
Stammgast |
#2
erstellt: 11. Jan 2006, 21:23
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Puh richi44, es fällt mir etwas schwer, deinen Experimenten vollständig zu folgen. Ich gebe dir aber im Prinzip völlig Recht! Für mich war und ist immer schon klar gewesen, dass sich der Wirkungsgrad einer Lautsprecherbox zunächst einmal nicht vergrößert, wenn ich mehrere Chassis parallel einbaue. Ich mag allerdings nicht darüber nachdenken, ob es da eventuell irgendwelche untergeordneten Effekte gibt, die doch eine leichte Wirkungsgraderhöhung bringen. Bei größerer Membranauslenkung sollte der Wirkungsgrad eines Lautsprechers sinken, weil die Schwingspule weiter aus dem Magnetspalt heraus fährt. Das hat sicher auch Einfluss auf die Impedanz. Spätestens jetzt ist es so unübersichtlich, dass da kaum noch jemand quantitative Angaben machen kann. Warum soll sich der Wirkungsgrad erhöhen? Ich versuche es einmal etwas anders. Um eine Membran auszulenken brauchen wir eine bestimmte Kraft. Die Kraft erzeugt man durch den Strom in der Schwingspule. Betreiben wir zwei gleiche Chassis parallel mit gleichem Hub, brauchen wir den doppelten Strom. So stecken wir auch die doppelte Leistung hinein. Also doppelte Membranfläche, doppelte Leistung abgestrahlt und doppelte Leistung hinein gesteckt = gleicher Wirkungsgrad. Ich bin faul. Deshalb berechne ich nicht, was passiert, wenn wir die Eingangsleistung konstant lassen. Sicher ungefähr folgendes (für jedes der beiden Chassis): 0.7-facher Strom, 0.7-fache Spannung, 0.5-fache Leistung. 0.7-fache Antriebskraft, 0.7-facher Membranhub, 0.5-fache Strahlungsleistung (Energie = Kraft x Weg, Leistung = Energie/Zeit). |
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tede
Inventar |
#3
erstellt: 12. Jan 2006, 01:14
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auch Puh @richi44, Ein paar meinungen von mir: Bei der Angabe des Lautsprecherwirkungsgrades in db/Watt wird die nach hinten abgestrahlte Schalleistung und die Bündelung nicht berücksichtigt, somit steht diese Angabe nich im unmittelbaren Zusammenhang mit dem Physikalischem Wirkungsgrad des Lautsprechers. Folgerichtig hast du mit Membranhub und Schnelle gerechnet. Der Effekt "höherer Schalldruck beim Paralellschalten von mehreren Lautsprechern" kommt meiner Meinung so zustande: Durch die größere Membranfläche ist: 1. die Bündelung stärker, so dass am Messmikrofon ein höherer Schalldruck entsteht. (das ändert nichts am Physikalischem Wirkungsgrad) 2. die Impedanzanpassung Membran-Luft wird etwas besser.(Das würde tatsächlich den Wirkungsgrad erhöhen) Grüße Thomas [Beitrag von tede am 12. Jan 2006, 01:15 bearbeitet] |
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castorpollux
Inventar |
#4
erstellt: 12. Jan 2006, 01:58
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Auch auf die Gefahr hin, dass ich mich ein wenig blamiere, da ich deinen beitrag jetzt 10 mal gelesen habe und ihm erst so langsam folgen kann  :
moment, eine verdopplung von irgendetwas führt doch eigentlich nur zu einer Veränderung von 3 db, oder? okay, die Leistung ist vervierfacht, also kommt am ende ein 6dB höherer Pegel 'raus. das aber nur nebenbei, 's hat mich ein bischen verwirrt... Jetzt stellen wir ...h wohl nicht sein. Das was du zuerst schreibst, also das die Schnelle addiert würde und die Passivmembran die Frequenz nun mit einer Schnelle von 0,4m/s abstrahlt und zwar bei einer Frequenz von 100 Hz ist doch insofern logisch, wenn man sich mal das Verschiebevolumen der Luft anschaut, die bewegt wird, oder? So hast du im ersten beispiel 50cm³, die mit 4w bewegt werden und im zweiten ebenfalls 50cm³, welche mit einer elektrischen Leistung von 2 Watt erzeugt wurden. Also müsste die Passivmembran doch auch 50cm³ bei einer Schwingung bewegen, die Summe der "internen" Lautsprecher, unabhängig von der Frequenz, die die internen Lautsprecher abstrahlen. schwingen die inneren membranen vor, bewegt sich die Passivmembran ebenfalls mit dem verschobenen Volumen vor, und eigentlich doch genauso, wenn die inneren Membranen wieder zurückschwingen. Das würde die Frequenz erhalten, und das Verschiebevolumen wäre ebenfalls erhalten. Wenn wir keine "Verluste" im Innenraum und an der Membran haben, sollte es so aussehen. Das Problem der Transformation ist nämlich meiner meinung nach, dass das verschobene Innenvolumen pro schwingvorgang 50cm³ beträgt, das der Passivmembran bei Erhaltung der Frequenz allerdings nur noch 35,4cm³. Hier stellt sich allerdings die Frage, ob ich zu sehr strömungstechnisch (vereinfachend) denke, was hier evtl. nicht passend ist, da es sich ja doch um ein schwingendes System handelt... edit: evtl könnte ja auch diese meine sichtweise für die meinung verantwortlich sein, das der Pegel bei Parallelschaltung um 6dB steigen müsste : 3dB wegen des größeren Stroms bei Parallelschaltung, 3dB aus der doppelten Luftmenge verschobenen geschlossen(die ja die selbe ist wie bei einem chassis, das mit der vierfachen Leistung befeuert wird), die Schnelle aber außer acht gelassen. hier auch noch ein anderer Wiki, der hier evtl. hilfreich ist, auch wenn er mit der Versuchsreihe mit der Passivmembran nicht viel zu tun hat. http://de.wikipedia....renter_Schallquellen/edit Grüße, Alex [Beitrag von castorpollux am 12. Jan 2006, 04:29 bearbeitet] |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#5
erstellt: 12. Jan 2006, 12:23
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@ all Mit meinem Thema will ich die allgemeine Behauptung bestreiten, dass der Schalldruck (der mich nicht interessiert, sondern die wahrgenommene Lautstärke) durch Vergrösserung der Membran, wie auch immer, ansteige. Ich stelle also Vergleiche und prinzipielle Rechnungen an, die versuchen, diesen allgemeinen Irrtum zu widerlegen. @ robernd Ich habe bewusst von relativ geringen Auslenkungen gesprochen, sodass sich immer gleich viele Windungen der Schawingspule im Magnetfeld befinden. Wenn Du bei einem Chassis die Daten anschaust, so steht beispielsweise Wickelhöhe 16mm, Polplattenstärke 8mm, linearer Hub +/-4mm. Das bedeutet, dass im Normalfall jeweils 4mm Windungen ausserhalb des Magnetfeldes sind und dass sich bei einer Auslenkung von je 4mm die Zahl der im Magnetfeld befindlichen Windungen gleich bleibt. Das ist natürlich Grundvoraussetzung und wenn wir diesen Hub überschreiten, kommt es zu Verzerrungen und Pegelabfall. Im übrigen bin ich voll Deiner Meinung. @ tede
Ich müsste meine gedachte Messanordnung noch etwas genauer umschreiben. Nehmen wir eine Lautsprecherbox von 100 Liter an und diese steht in einer Kiste von 1x1x1m und das mit der Rückwand an der rückwärtigen Kistenwand. In so einer Kiste kann die Luft nichts anderes tun, als sich dorthin bewegen, wo eine Bewegung möglich ist, also zum Loch, das wir mit unserer Passivmembran verschlossen haben. Oder anders gesagt, ich berücksichtige nicht die Abstrahlcharakteristik, weil das ein eigenes Paar Stiefel ist. Da müsste ich ja die Raumakustik definieren und weiss der Geier was noch. Ausserdem ist das mit der Richtwirkung so eine Sache: Wenn ich ausserhalb der Achse messe, so kann durch die Membranbewegung und die Laufzeit am Messmikrofon vom einen Lautsprecher ein Druckmaximum wahrgenommen werden, vom anderen Lautsprecher ein Druckminimum. Es kommt also zur Auslöschung. Der Schall wurde aber abgestrahlt und es ist nicht einzusehen, warum er dafür keine Leistung brauchte, auch wenn sich die Bewegung im konkreten Messabstand aufgehoben hat. Ich behaupte daher, dass sich bei Verwendung von zwei Lautsprechern die Lautstärke bei gleicher zugeführter Leistung auf Achse nicht erhöht, dass höchstens ausserhalb der Achse die Lautstärke abnimmt, da sich die Luft nicht zwischen Zuhörer und Box bewegt, sondern zwischen den Boxen. @ castorpollux
Es kommt schon drauf an, was ich verdopple. Eine Verdoppelung der Spannung bedeutet +6dB, ebenso eine Verdoppelung des Stroms. Eine Verdoppelung der Spannung hat in der Regel (wenn wir sonst nichts ändern) auch gleichzeitig eine Verdoppelung des Stroms zur Folge, sodass die Leistung vervierfacht wird, was wieder den 6dB entspricht. Ich gehe im Folgenden einfach mal davon aus, dass uns zum Hören eine Schallwelle angeboten werden muss, deren "Herstellung" eine bestimmte Leistung erfordert, den Wirkungsgrad vergessen wir einfach mal. Dieses nehme ich an, weil wir zum Sehen auch eine Lichtmenge brauchen, die wir mit einem Leuchtmittel erzeugen, welches ebenfalls Leistung braucht. Wenn es bei weniger Lichtleistung dunkler wird, wird es bei weniger Schallleistung leiser. Ich übernehme hier das, was RoBernd geschrieben hat:
Da sich die Schallenergie als Produkt aus Schalldruck und Schnelle darstellt und zwischen Schalldruck und Luftvolumen ein direkter Zusammenhang besteht, haben wir unmittelbar an jedem Lautsprecher ein bewegtes Luftvolumen und eine Schnelle. Wenn wir uns vorstellen, von den beiden Lautsprechern gehen die Schallwellen aus und der Abstand der Lautsprecher ist klein im Verhältnis zur Wellenlänge (ich habe daher am Anfang auch von 100Hz gesprochen), so können wir mal annehmen, entstehe eine ebene Welle. Dies, wenn die Lautsprecher in einem unendlich grossen Raum sind. Durch die grössere Fläche hätten wir die doppelte Luftmenge, was einem doppelten Schalldruck entspricht, aber wir hätten die vorherige Schnelle. Und wir haben ja die doppelte Leistung, weil jeder Lautsprecher die ursprüngliche Leistung zugeführt bekommt und demnach auch diese ursprüngliche Leistung abstrahlt. In der Praxis aber haben wir nicht eine ebene Welle, sondern zwei Punktstrahler, die wie erwähnt einen geringen Abstand im Vergleich zur Wellenlänge haben. Wir können also von einer Punktquelle ausgehen. Und diese Punktquelle sitzt in einer Kiste, die nur eine Öffnung hat, durch welche sich die Luft bewegen kann. Da muss es doch zwangsläufig zu Kompressionen kommen. Und wenn wir davon ausgehen, dass die Kiste und die Passivmembran keine Verluste erzeugt, muss doch die Schallenergie und die Schallleistung unverändert bleiben. Also müssen wir annehmen, dass das Produkt aus Schnelle und Schalldruck (entspr. Luftmenge) gleich bleibt. Da aber an der einen Passivmembran eine Veränderung der Luftmenge ohne Änderung der Schnelle eine Frequenzverschiebung bedeuten würde, kann sich nicht nur der eine Wert ändern.
Genau dieser Ansicht bin ich auch. Und ich habe mir einfach erlaubt, wie beschrieben, Verluste zu "vergessen". Damit ist irgend ein Strömungsmodell nicht notwendig und somit jede denkbare Vereinfachung erlaubt. |
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tede
Inventar |
#6
erstellt: 12. Jan 2006, 21:38
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@richi44 machs doch nicht so kompliziert, das lässt sich auch durch ein einfaches Gedankenexperiment ohne viel Mathematik beweisen, akustische Effekte lass ich mal weg: Pe1 ist die dem 1.Lautsprecher zugeführte elektrische Leistung Ps1 ist die vom 1.Lautsprecher abgegebene Schallleistung Pe2 ist die dem 2.Lautsprecher zugeführte elektrische Leistung Ps2 ist die vom 2.Lautsprecher abgegebene Schallleistung 1. dem 1.Lautsprecher wird die elektrische Leistung Pe1=100 zugeführt, er gibt dabei die Schalleistung Ps1=100 ab. die Zahlen sind keine absoluten Werte, sonder sollen nur die Änderungen darstellen, alles klar soweit ? 2. bei diesem 1.Lautsprecher wird nun die elektrische Leistung auf Pe1=50 reduziert, die abgegebene Schalleistung reduziert sich dabei ebenfalls auf Ps1=50. immer noch klar, oder (nicht) und jezt kommt der 2. Lautsprecher ins Spiel. 3. ich bringe einen 2. gleichen Lautsprecher in die nähe des 1.Lautsprecher, ohne dass der 2.Lautsprecher angeschlossen ist. Wird nun der 1. Lautsprecher sein Verhalten ändern ?, ich glaube nicht. also gilt: Pe1=50 und Ps1=50, Pe2=0 und Ps2=0 4. ich führe dem 2.Lautsprecher die elektrische Leistung von Pe2=50 zu. Wird jezt der 1.Lautsprecher sein Verhalten ändern und bei gleicher elektrischer Leistung von Pe1=50 eine andere Schalleistung abgeben als vorher, oder der 2.Lautsprecher eine andere Schalleistung abgeben als der 1. ? wohl kaum. etwas anderst sieht es aus wenn man die akustik mit berücksichtigt: ich nehmen mal einfachheitshalber an, dass die Lautsprecher sehr nahe beieinander sind, so dass die Laufzeiten der Schallwellen zu vernachlässigen sind: 2 Lautsprecher paralell, beide Membranen bewegen sich rauswärts, so dass sie einen Überdruck erzeugen. Beide Membranen hemmen sich nun gegenseitig in der Bewegung, weil sie gegen den vom anderen Lautsprecher erzeugten Überdruck ankämpfen müssen, die Membranbewegung (Hub) wird sich dabei verringern. Weniger Hub - weniger Schall(leistung), trifft hier nach meinem Wissensstand nicht zu. Durch den Über- bzw. Unterdruck vor der Membran bei der Vorwärts- Rückwärtsbewegung dieser, entsteht eine bessere Ankopplung der Luftmoleküle an die Membran (ich kenne das als mechanische Impedanzanpassung) und der Lautsprecher gibt eine höhere Schallleistung ab als ein Lautsprecher alleine. wie groß die Effekte sind ?? keine Ahnung, müsste aber schon im relevanten Bereich sein, das dieser Effekt bei Hornlautsprechern in der Praxis ausgenützt wird. Grüße Thomas p.s. schreibt man Schall(l)eistung neudeutsch mit 3 l ? |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#7
erstellt: 13. Jan 2006, 10:50
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@ Thomas, erstens sind nach neuer Rechtschreibung 3 L möglich. Und zweitens ist alles klar bis zum Punkt, an dem Du die Akustik anführst. Sicher ist, dass bei einer ebenen Schallwelle der eine Lautsprecher den anderen nicht beeinflusst, weil jeder nur geradeaus vor sich hin pustet. Das ist aber nicht die Praxis. Die Praxis ist im beschriebenen Fall der Punktstrahler (kleine Membran und kleiner Membranabstand im Verhältnis zur Schallwellenlänge). Da müssen die Lautsprecher ein Stück weit gegeneinander ankämpfen, dafür erhöht sich die Schnelle. Das liesse sich experimentell nachweisen. Ob nun der Schalldruck unmittelbar vor jeder Membran steigt und die Schnelle dort abnimmt oder umgekehrt, kann ich nicht sagen, es wäre aber irgendwie nicht logisch. Zu diesem Ausgleich kommt es erst in einigem Abstand vor der Membran, sodass sich da die Schnelle erhöht und der Schalldruck (pro Lautsprecher) reduziert, was letztlich die doppelte Schallenergie ergibt, weil wir ja zwei Leistungseinheiten zuführen. Es ist denkbar, dass die gegenseitige Beeinflussung vor der Membran zu einer besseren Anpassung (Strahlungsimpedanz) führt und daraus eine Verbesserung des Wirkungsgrades entsteht. Das wäre aber nur bei einer punktförmigen Schallquelle der Fall, also bei tiefen Frequenzen. Bei hohen Frequenzen bekommen wird vor der Membran eine ebene Schallwelle und diese hat mit jener des Nachbarlautsprechers praktisch keine Berührung und somit keinen Einfluss. Das würde bedeuten, dass die Anpassung der Strahlungsimpedanz zu einer verbesserten Tieftonwiedergabe führt. In der Literatur geht man aber immer davon aus, dass der Schalldruck generell (da steht nie etwas von einer Frequenz) zunimmt. Und das bestreite ich. Weiter kann man davon ausgehen, dass so eine Impedanzanpassung möglich ist. Nimmt man einen Lautsprecher mit extrem schlechtem Wirkungsgrad, so bedeutet das eigentlich nichts anderes, als dass die Luftbewegung einen grossen Innenwiderstand hat, weil ja praktisch keine Kontrolle durch den Verstärker auf die Membran stattfindet. Wenn man nun so einen Lautsprecher durch die Umgebungsluft bremst (man könnte ihn in ein geschlossenes Gehäuse einbauen), so schwingt er fast nicht mehr. Nimmt man einen Lautsprecher mit hohem Wirkungsgrad, so schwingt seine Membran auch, wenn sie von aussen gebremst wird. Das bedeutet doch nichts anderes, als dass der Wirkungsgrad, also die Lautsprecherkonstruktion, dafür verantwortlich ist, ob die Schallenergie (letztlich die Leistung und damit die Lautstärke) in Abhängigkeit der Strahlungsimpedanz zu- oder abnimmt. Also auch hier kein "Generell +3dB" oder so. Und noch ein Wort zum Horn. Das ist nichts anderes als ein Transformator. Es gibt ein Übersetzungsverhältnis aus der Mundöffnung und der Hornöffnung. Am Mund ist die bewegte Luftmenge gering, aber es ist ein hoher Luftdruck nötig. Je nach Konstruktion des Treibers lässt sich so eine optimale Anpassung erreichen, welche zu eine Wirkungsgrad-Steigerung gegenüber dem offenen Abstrahlen führt. Aber auch hier wird es nichts mit dem wirkungsgradschwachen Lautsprecher. Dieser vermag nicht den nötigen Luftdruck zu erzeugen. Und damit steigt die Lautstärke trotz Horn nicht an. Das Horn als solches erhöht die Lautstärke nämlich nicht, genau so wie ein Netztrafo nicht die Leistung erhöht. |
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robernd
Stammgast |
#8
erstellt: 13. Jan 2006, 13:57
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Hallo, offenbar sind wir uns einig, dass zwei Lautsprecher in einer Box praktisch keine Verbesserung des Wirkungsgrades bringen. Es könnten noch kleine Effekte bestehen, die vielleicht doch etwas ausmachen. Ich behaupte jetzt darüber hinaus noch, der Wirkungsgrad sinkt, wenn ich mit dem Einbau eines zweiten Lautsprechers nicht auch das Gehäusevolumen verdopple. Tue ich das nicht, ändert sich einiges. Die Lautsprecher müssen gegen einen größeren Innendruck arbeiten, der Membranhub wird kleiner, der Wirkungsgrad sinkt (es kommt nicht einmal die doppelte Leistung heraus, wenn ich sie hinein stecke). Außerdem erhöhen sich Resonanzfrequenz und Klirrfaktor. Jetzt fragt man sich, wann oder warum überhaupt zwei oder mehr Lautsprecher in einem Gehäuse sinnvoll sind? Umabhängig von den speziellen Chassis-Eigenarten ist es ein Design-Problem. Nehmen wir statt zwei kleinen Chassis ein großes, kann das Gehäuse nicht mehr so schön schlank sein. Eine große Membran liefert mehr Partialschwingungen oder biegt sich bei Belastung weiter durch. Diese Nachteile sind bei zwei kleinen geringer. Außerdem meine ich mich zu erinnern, dass eine große Membran höhere Frequenzen nur im mittleren Bereich abstrahlt. Damit wären zwei kleine lauter als eine große. Die Kühlung von zwei getrennten Schwingspulen ist leichter als von nur einer (dann wird es aber schon ganz schön laut). Ihr schreibt immer wieder, von Impedanzanpassung Membran/Luft. Ich habe da nur ganz verworrene Vorstellungen und würde davon nur reden, wenn ein Lautsprecher am Ende eines Resonanzrohres sitzt. Kann mir (und einigen anderen) jemand Nachhilfe-Unterricht geben? Eine optimale Impedanzanpassung hat nichts mit einem optimalen Wirkungsgrad zu tun. Beispiel Stromquelle: Beste Anpasung, wenn Innenwiderstand = Lastwiderstand. Mehr Leistung lässt sich nicht heraus ziehen. Für den Benutzer ergibt sich ein Wirkungsgrad von 50 % (Innenwiderstand und Lastwiderstand verbraten die gleiche Leistung). Eine Fehlanpassung hätten wir (weil sich mehr Leistung entnehmen ließe), wenn der Lastwiderstand größer als der Innenwiderstand ist. Dann wird nämlich ein kleinerer Anteil im Innenwiderstand der Stromquelle verheizt. [Beitrag von robernd am 13. Jan 2006, 14:12 bearbeitet] |
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tede
Inventar |
#9
erstellt: 13. Jan 2006, 18:27
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hi, ich versuch mal das zu beschreiben was mit Strahlungswiderstand oder Impedanzanpassung gemeint ist: berücksichtige nur die vorderseite der Membran. Der Lautsprecher soll elektrische Energie in Schallwellen umwandeln, dazu wird über eine Spule eine Membran angetrieben. Die Membran soll Luftmoleküle bewegen. das Problem dabei ist, dass die Membranmasse viel größer ist als die Masse der Luftmoleküle die bewegt werden. Daher wird die meiste Energie zum bewegen der Membran benötigt, und nur ein kleiner Teil zum bewegen der Luftmoleküle. der Antrieb (Spule) spürt einen hohen mechanischen Widerstand von der Membran , aber nur einen kleinen Widerstand von der Luft (die sie im endeffekt bewegen soll) Schaffen wir es nun mehr Luftmoleküle (=höherer Druck, mehr Masse) bei der vorwärtsbewegung vor die gleiche Membran zu schaffen, dann verändert sich das Verhältniss von Membranmasse und Luftmasse zu gunsten der Luftmasse. Von der gesamt zugeführten Energie wird nun mehr zur Bewegung der Luftmoleküle aufgewendet als vorher. = Höherer Wirkungsgrad Ein Horn ist eine art Transformator, und transformiert die Impedanz der Umgebungsluft vom Hornmund (großer Querschnitt) an die Lautsprechermembran (kleiner Querschnitt). Das müssten aber die Hörnerexperten unter den Lautsprecherbauern genauer beschreiben können. Grüßr Thomas |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#10
erstellt: 13. Jan 2006, 19:00
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Das kann richtig sein, muss aber nicht. Es könnte auch sein, dass sich durch das geringere Volumen zwar eine höhere Grenzfrequenz ergibt, dass aber die Systemgüte steigt, was im Resonanzfall einen höheren Wirkungsgrad ergäbe. Aber das ist "eine andere Baustelle". Wir können ja der Einfachheit halber davon ausgehen, dass wir einmal eine Lautsprechebox haben, im anderen Fall deren zwei. Und wenn die Chassis ganz am Rand montiert sind, können diese letztlich so dicht beisammen sein, wie in einem gemeinsamen Gehäuse.
Weil ich Dir das zu wenig wissenschaftlich erklären kann, versuche ich es mit einem Vergleich. Nehmen wir mal einen Elektromotor. Der hat eine Leerlauf-Drehzahl von 3000 Upm. Er braucht im Leerlauf 10W. Jetzt machen da eine ganz kleine Luftschraube dran. Diese bremst den Motor geringfügig auf 2950 Upm. Damit steigt die aufgenommene Leistung auf 10,5W. Und er bewegt 1 Liter Luft pro Sekunde. Das bedeutet, dass dieser Ventilator weit unter seinen Möglichkeiten betrieben wird. Jetzt vergrössern wir den Flügel. Damit bekommen wir eine Drehzahl von 1500 Upm, bewegen 20 Liter Luft pro Sekunde und konsumieren dabei 50 Watt aus dem Netz. Hier haben wir vermutlich das beste Verhältnis von zugeführter Leistung zu bewegter Luftmenge, also den besten Wirkungsgrad und die beste Anpassung des "Innenwiderstandes" des Ventilators an die Umgebung. Wenn wir den Flügel noch weiter vergrössern, nimmt die Drehzahl weiter ab, aber die bewegte Luftmenge wird nicht wesentlich grösser, weil einfach das Drehmoment des Motors nicht in dem Masse zunimmt, wie die Drehzahl abnimmt. Aber dafür steigt die Leistungsaufnahme nochmals stark an. Hier haben wir eigentlich den Fall, den ich bei einem schwachen Wirkungsgrad des Lautsprechers beschrieben habe, auch in Zusammenhang mit dem Horn. Wo und bei welchen Drehzahlverhältnissen die beste Anpassung stattfindet, ist konstruktionsabhängig. Das gilt hier für den Ventilator wie für den Lautsprecher. Was aber sicher so bleibt, dass bei zwei Motoren mit dem kleinen, mittleren oder grossen Flügel die bewegte Luftmenge jeweils verdoppelt wird und nicht mehr und nicht weniger, denn wir führen ja auch die doppelte Leistung zu. Dass man unter bestimmten Bedingungen am Messort, der beispielsweise 10m vom "Luftbeweger" entfernt ist, andere Ergebnisse bekommt, steht ausser Frage. Wenn man den Ventilator in ein Rohr blasen lässt, statt ihn einfach in den freien Raum pusten zu lassen, ergeben sich logischerweise andere Resultate. Mit dem Rohr ist die Luft geführt, ohne Rohr verteilt sie sich im Raum. Das ist aber keine generelle Leistungssteigerung, sondern nur eine Bündelung der abgegebenen Leistung auf einen Messort. Ich könnte auch am Lautsprecher ein Rohr anbringen and am Ende dieses Rohrs (Stetoskop des Arztes) hören oder messen. Oder ich kann die Antenne eines Senders anschauen. Durch entsprechenden Aufbau kann ich die Energie bündeln, sodass ich am gewünschten Ort mehr, am nicht gewollten Ort weniger Energie habe. Die Leistungsbillanz hat sich aber damit nicht geändert. Um es kurz zusammenzufassen: Allfällige Wirkungsgradveränderungen durch die Verdoppelung der Anzahl identischer Lautsprecher sind in sehr geringem Umfang denkbar, aber es sind nicht die Werte, die generell angegeben werden. Und weder bei Ventilatoren oder Laserlichtquellen oder Sendeantennen sind derartige Wirkungsgraderhöhungen effektiv zu beobachten. Wenn Effekte beobachtet werden, handelt es sich um gebündelte Abstrahlung, was aber wie erwähnt auf die Energiebillanz im ganzen Raum keinen Einfluss hat. Und wir sind hier immer von relativ kleinen Membranen und kleinen Abständen im Verhältnis zur Wellenlänge ausgegangen, sodass es nicht zu Bündelungen kommt. Das wäre wie erwähnt "andere Baustelle". |
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robernd
Stammgast |
#11
erstellt: 14. Jan 2006, 14:15
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Hallo, herzlichen Dank für eure Mühe. So ganz allmählich bekomme ich ein Gefühl für die Zusammenhänge  Wenn ich jetzt einmal versuche, die Membran-Luftmolekül-Erklärung mit der Ventilator-Theorie zu kombinieren, würde das etwa so klingen: Membran zu klein: Sie zappelt ganz fürchterlich, aber es kommt nur wenig heraus. Membran zu groß: Der Antrieb fängt zwar an zu schwitzen, aber die Membran bewegt sich kaum. Und dazwischen liegt irgendwo das Optimum, das die Lautsprecherbauer hoffentlich einigemaßen treffen. Das bedeutet natürlich keine Wirkungsgradveränderung, solange wir am Antrieb nix ändern, an der Membran nix ändern und nix Trichter/Horn haben. [Beitrag von robernd am 14. Jan 2006, 14:17 bearbeitet] |
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castorpollux
Inventar |
#12
erstellt: 14. Jan 2006, 15:42
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hallo, ein dieser Tage von Visaton herausgebrachter und in der neuen Klang und Ton getesteter Lautsprecher passt eigentlich recht gut in diese Diskussion - die Quadro Der verwendet 4 Visaton B200 übereinander, von denen 3 nur den bass bis grundtonbereich abstrahlen, einer "läuft voll durch", wird also nicht durch eine frequenzweiche in seinem frequenzbereich beschnitten. schaue ich mir die freqenzgänge an, fällt mir folgendes auf: 1. in der klang und ton wird der unterschied zwischen einer messung in 2 und 3 m gemacht - was sehr verdeutlicht, das die Box in der vertikalen bündelt, da in 2 m abstand der Frequenzgang viel welliger ist, noch dazu ist weniger tiefbass vorhanden (das muss natürlich nicht immer so sein, aber es sieht anders aus, was ja maßgeblich sein dürfte für die phasenunterschiede) 2. wie kann ein konzept, wie das der Quadro, aufgehen, wenn es den effekt, das die Lautstärke in dB größer wird beim verwenden von mehreren chassis, gar nicht gibt? vergleiche ich die messwerte auf der visatonseite, so scheint es mir, als wenn der Lautsprecher im Tieftonbereich tatsächlich um ca 10 dB im Wirkungsgrad stärker ist, als es ein einzelner von den B200 wäre - bei minimal anderer zugeführter Leistung, bei der Quadro wird mit 2,83 Volt an 6 Ohm gemessen, bei dem einzelchassis wird mit 1W gemessen. Das Konzept mit der verdopplung/vervierfachung der Membranfläche scheint aufzugehen, wobei die einschränkung mit der Punktschallquelle durchaus zu gelten scheint, da die "bass"-b200er eigentlich erst bei 1Khz abgekoppelt werden, allerdings hier keine so arge steigerung im wirkungsgrad zu verzeichnen ist. Grüße, Alex |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#13
erstellt: 14. Jan 2006, 16:47
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Wenn man sich den einzelnen B200 anschaut, so bekommt man einen mittleren Kennschalldruck von 96dB bei 2,83V. Das bei einer Nennimpedanz von 6 Ohm. Wenn man nun die Box Quadro anschaut, ist der Nennschalldruck genau auch 96dB bei 2,83V. Es hat sich da also mal nichts verändert. Vergleicht man den Frequenzgang, so ist er beim reinen Chassis unter 800Hz unter 96dB, was bei der Box nicht der Fall ist. Von da her könnte man von anderen Verhältnissen ausgehen. Nur muss man aufpassen, dass man nicht Äpfel mit Birnen vergleicht. Eine geringfügige Steigerung ist sicher mit der Abstrahlcharakteristik zu erklären. Zweitens werden normalerweise einzelne Chassis in nicht angepassten Gehäusen gemessen, das bedeutet, dass im Messraum in der Wand eine Kiste von ca. 1000L eingebaut ist, in welche der Prüfling auf einer Schallwand montiert in den Raum strahlt. Zwar ist bei desem Lautsprecher Qts schon sehr hoch, sodass er eigentlich mit grossen Gehäusen zurecht kommen sollte, nur bedeutet das noch nicht alles. Wenn man jedenfalls ein kleinerse Gehäuse wählt, steigt die Systemgüte und damit wird die Wiedergabe im gewünschten Bereich lauter. Dieser Bereich ist allerdings nicht allzu breit. Wenn man nun weiter die Resonanzfrequenz und die Impedanzüberhöhung betrachtet, so ist die Box mit rund 63 Hz höher abgestimmt als es das einzelne Chassis mit rund 45 Hz ist. Und die Überhöhung ligt beim Chassis bei rund 46 Ohm, bei der Box bei 17 Ohm. Wäre es nun nur das Gehäusevolumen, das entscheidend ist, so müsste die Impedanzüberhöhung noch stärker sein. Da dem aber nicht so ist, muss man sich noch dir recht aufwändige Weiche ansehen, bei welcher der Bassbereich unterschiedlich über die vier Lautsprecher verteilt wird. Man könnte jetzt die ganze Geschichte mühevoll analysieren und käme letztlich auf den Nenner, dass hier mit der Weiche, mit dem Gehäusevolumen und der Abstrahlcharakteristik operiert wurde, um einen einigermassen ausgeglichenen Frequenzgang zu erhalten. Sicher ist auf jeden Fall, dass bei einer Box das Gehäuse eine Rolle spielt und das ist ja bekanntlich (und wie erwähnt) beim Ausmessen des Chassis nicht berücksichtigt. In den Chassisangaben wird von einem optimalen Volumen von 70 bis 100L pro Chassis gesprochen, die Quadro arbeitet aber mit 44L pro Chassis, was eine Qts-Erhöhung zur Folge hätte und damit einen Vergleich mit den reinen Chassisdaten verunmöglicht. |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#14
erstellt: 15. Jan 2006, 12:39
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Eigentlich geht es ja hier nicht um den besagten Lautsprecher von Visaton, aber er kann als Beispiel dienen. Ich habe mir die Quadro nochmals angesehen und da gibt es Ungereimtheiten. Wenn man sich die Weiche ansieht, fragt man sich, warum eigentlich Breitband, wenn doch eine so aufwändige Weiche nötig ist. Und wenn man sich das Chassis ansieht, stellt man fest, dass erstens die Differenz zwischen Schwingspulen-Wickelhöhe und Polplattenstärke gerade mal 4mm beträgt, dass aber als linearer Hub total 7mm angegeben werden. Dabei ist der lineare hub der, bei welchem sich die Windungszahl im Magnetfeld nicht verändert, also hier total 4mm. Weiter ist festzustellen, dass bei der Box, wenn man die Weiche betrachtet, die Lautsprechergruppe 1 und 2 mit einem Elko und einem RC-Glied überbrückt ist und dass Lautsprecher 4 über eine Spule angetrieben wird, sodass nur Lautsprecher 3 den vollen Frequenzbereich überträgt. Das entspricht dem, was Visaton schreibt. Nur ist am Weichen-Eingang eine Parallelschaltung eines Widerstandes (2,2 Ohm) mit zwei Spulen vorhanden. Dies dämpft die Frequenzen über 700 Hz und linearisiert damit den Frequenzgang. Die Dämpfung beträgt im Maximum 2,5dB. Folglich sind hohe Frequenzen um 2,5dB schwächer als beim reinen Chassis. Wenn also EIN Lautsprecher um 2,5dB gedämpft wird, kann der Nennschalldruck nicht weiterhin 96dB betragen. Und wenn das mit der vergrösserten Membranfläche etwas bringen würde, könnte man ja auf diese Linearisierung verzichten. So werden aber die Lautsprecher 1, 2 und 4 mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen und unterschiedlichen Steilheiten angekoppelt, teil mit 6dB/Oktave, teils mit knapp 12dB/Oktave. Zusätzlich wirken durch diese Weichen unterschiedliche Phasendrehungen, sodass die effektive Auswirkung nicht nur überschlagsmässig berechnet werden kann. Sicher ist aber, dass hier erstens Fehlangaben vorliegen und dass zweitens die Linearisierung nicht unmittelbar durch die Membranflächenvergrösserung erfolgt, sondern vielmehr durch die unterschiedliche Ankoppelung und die generelle Dämpfung am Weicheneingang. Dies zusätzlich zur Gehäusewirkung. Damit ist einmal mehr bewiesen, dass die Geschichte vom zunehmenden Wirkungsgrad durch die Erhöhung der Anzahl Einzellautsprecher nicht stimmt. |
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castorpollux
Inventar |
#15
erstellt: 15. Jan 2006, 14:27
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gut, das eine oder das gegenteil, das wollte ich hören :o) gut, jetzt haben wir die praxis, blos die theorie fehlt noch ein wenig...*grübel* Grüße, Alex |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#16
erstellt: 15. Jan 2006, 18:05
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Fehlt Dir jetzt die Theorie, warum zwei Motoren einen höheren Wirkungsgrad haben sollen als nur einer oder jene, warum sie das nicht haben sollen? Ich gehe mal davon aus, dass sich der Wirkungsgrad durch vervielfachung der Motoren (oder was auch immer) nicht erhöht und warte auf die wissenschaftlich-technische Erklärung (von Visaton und anderen), warum der Wirkungsgrad zunehmen soll. |
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castorpollux
Inventar |
#17
erstellt: 15. Jan 2006, 20:01
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Mir fehlt im grunde eben jene wissenschaftlich-technische erklärung,die du ansprichst warum die Verdopplung der Membranfläche den Wirkungsgrad verdoppeln soll, sowie deren wissenschaftlich-technische widerlegung. Denn eine Vermutung sowie ein "praktisches" Beispiel haben wir ja nun, und ich gehe auch davon aus, das sich der Wirkungsgrad eben nicht erhöht, aber eine fundierte herleitung (zu der ich leider bei weitem nicht in der lage bin) fehlt eben doch noch irgendwie...und natürlich die korrektur der zahllosen bücher, in denen das geschrieben aber nie näher beschrieben steht ;-) |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#18
erstellt: 16. Jan 2006, 10:15
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Da gehts mir wie Dir. Ich kann nur immer wieder sagen, dass das auch sonst in der Physik nirgends so wäre und dass es daher keinen Sinn macht, dass der Wirkungsgrad ansteigt. Aber die hieb- und stichfesten Beweise kann ich weder dafür noch dagegen liefern. Da müssen wir halt warten, bis jemand kommt, der das kann... Ich kann nochmals versuchen, eine Herleitung zu "komponieren", wie diese Meinung der Wirkungsgraderhöhung zustande kommen könnte: Richtig ist, dass eine Vergrösserung der Membran bei gleichem Hub mehr Luft befördert und daher mehr Lautstärke entsteht. Und richtig ist auch, dass ein kleiner Lautsprecher einen schlechteren Wirkungsgrad hat als ein grosser. Also müsste man doch einfach (ohne zu denken) annehmen, der Wirkungsgrad steige nur durch die Erhöhung der Membranfläche, egal, wie diese zustande kommt. Aber eben, wenn man jetzt fertig denkt, sieht das anders aus. Ein kleiner Lautsprecher hat eine kleine Membran mit einer geringen Membranmasse und wenig Luftmasse, die er bewegen kann. Aber er hat eine Schwingspule und eine hintere Zentrierung und die Anschlussdrähte. Also haben wir ein Verhältnis von Antrieb (also alles, was ich aufgezählt habe, ohne die Luftmasse) zu dieser Luftmasse. Dieses Masseverhältnis ergibt einen Teil des Wirkungsgrades. Der grössere Teil ist jener mit der Erwärmung der Schwingspule. So betrachtet ist diese Erwärmung ein fester Bestandteil des Antriebs, ebenso die Masse von Schwingspule, Anschlussdrähten und Zentrierungen. Wir haben also einen Leistungsbetrag, den wir generell mal aufwänden müssen. Und dann kommt der Teil, der durch die Membrangrösse und damit deren Masse und die Luftmasse bestimmt wird. Bei einem grösseren Lautsprecher nimmt nur dieser Anteil zu, somit wird das Verhälnis von nützlicher Masse zu unnützer Masse besser. Daher steigt der Wirkungsgrad eines grossen Lautsprechers gegenüber einem kleinen. Irgendwann stimmt das zwar nicht mehr, weil eine sehr grosse Membran schwerer sein muss, um die nötige Festigkeit zu bekommen, sodass die angeführte Rechnung nicht mehr aufgeht. Das bis hierher akzeptiere ich. Nur kann man daraus nicht den Schluss ableiten, dass der Wirkungsgrad auch zunimmt, wenn ich mehrere kleine Lautsprecher verwende. Zwar nimmt durch die grössere Membranfläche die bewegte Luft zu, wenn ich die entsprechend höhere Leistung zuführe, aber wir haben auch mehr unnütze Massen, weil ja jetzt 2 oder 4 Schwingspulen und Zentrierungen bewegt werden müssen. Daher kann das mit der Wirkungsgraderhöhung durch mehrere Lautsprecher einfach nicht stimmen. Das war nochmals ein Versuch, die Sache zu erklären. Allerdings auch nur mit Logik und nicht mit Wissenschaft. Aber wenn die Wissenschaft nicht logisch ist, was dann. Und daher muss doch auch der Umkehrschluss zulässig sein, dass das, was logisch ist, letztlich wissenschaftlich ist. |
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tede
Inventar |
#19
erstellt: 16. Jan 2006, 19:25
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Hallo bei der vergrößerung der Membran kommt noch ein weiterer Effekt dazu: Im Zentrum der Membran kann die Luft nur nach "vorne" entweichen, am Membranrand dagegen nach vorne und seitlich. Dadurch ist der Druck in der Membranmitte größer als am Membranrand, und damit (meiner Meinung) in der Membranmitte die Ankopplung Membrane-Luft besser als am Rand. Das würde bedeuten: Der Wirkungsgrad ist in der Membranmitte besser als am Rand. Da sich das Verhältniss (bei kreisform) von Fläche zu Umfang quadratisch verhält, ändert sich das Verhältniss von Membranbereichen mit großem und kleinem Wirkungsgrad. ich weiss, ich hacke immer auf dem gleichen rum, das ist aber für mich der einzige Grund warum sich bei mehreren nahe aneinander verbauten Lautsprechern am Wirkungsgrad was ändert. (oder auch nicht) Grüße Thomas [Beitrag von tede am 16. Jan 2006, 21:48 bearbeitet] |
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castorpollux
Inventar |
#20
erstellt: 17. Jan 2006, 00:41
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Okay, wenn ich das richtig verstehe, gehst du also davon aus, das sich der Blindanteil bei der Schallabstrahlung über zwei nebeneinander montierte Chassis verringert und dadurch logischerweise der Wirkanteil erhöht, was den höheren Wirkungsgrad zur Folge hätte...oder? Soweit so gut, aber einen mächtig großen Blindanteil hat die Schallabstrahlung doch eigentlich nur bei kleinen Membranen, die großen Hub durchführen. Damit würde sich hier der Strahlungsiderstand ändern (in welcher größenordnung lassen wir erst mal außen vor, genauso wie die Richtwirkung durch phasenverschiebungen), aber kann das denn schon alles sein? Wie dicht müssten solche Chassis denn aneinander montiert sein?(sollte beim thema "luft weicht zur Seite aus" zentrale frage sein) Ich meine, mal irgendwas von der halben wellenlänge der oberen zu betreibenden grenzfrequenz zwischen beiden schallzentren gelesen zu haben, ist aber auch 10 jahre her und stand im quelle katalog. Dürfte im Bassbereich aber auch so ziemlich egal sein, oder spielt die Wellenlänge hierzu keine Rolle, lediglich das verdrängte Luftvolumen? Lohnt sich auch das nebeneinanderstellen von großen chassis, die (ja ohnehin meist) weniger blindanteil haben, weil weniger hub? Würde das den Blindanteil %ual genauso verringern wie bei den kleinen langhübern? (frage zielt darauf ab, ob man das ganze so verallgmeinern kann, wie es ja landläufig mit +3 dB für Sd und noch mal mit +3dB für parallelschalten getan wird) Das wären so die Fragen, die mir zu dieser Theorie einfallen würden. Ob eine Verminderung des Blindanteils jeweils um 1/4 pro chassis bei zwei chassis für eine Wirkungsgradsteigerung von 3 dB sorgen kann... ich zweifle... |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#21
erstellt: 17. Jan 2006, 11:35
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Das mit dem Blindanteil kann ich nicht ganz nachvollziehen. Bei elektrischer Leistung ist es ja einfach so, dass Strom und Spannung nicht in Phase sind. Ich kann mir aber hier keine Phasenverschiebung zwischen Luftmenge (=Schalldruck) und Schnelle vorstellen. Dass dies elektrisch geschehen kann, ist bekannt, hat aber dann nur Einfluss auf den Wirkungsgrad der Antriebseinheit, was ja eh ein eigenes Kapitel ist. Ich glaube, man müsste generell mal unterscheiden, was 1mm über der Membranoberfläche passiert und was im Abstand meinetwegen des Membrandurchmessers über der Membranoberfläche. Wenn wir bei einer Membran annehmen, wir hätten lauter winzige Einzelmembranen mit einer Fläche von 1 Quadratmillimeter, so würde eine einzelne solche Membran die Luft nach allen Seiten bewegen. Da aber neben dieser Membran eine zweite steht, die das selbe macht, so kann ja nicht die erste einen Teil nach links blasen, weil da die andere, die einen Teil nach rechts bläst, der ersten die Luft wegpustet. Wenn wir also alle diese Mini-Membranen parallel betrachten, ist es 1mm über der Membranoberfläche nur möglich, dass die Luft sich in der Schwingrichtung der Membran bewegt, weil eben die seitlichen Luftströmungen der einzelnen Membranen einander entgegenwirken. Ich kann jetzt diese Quadratmillimeter-Membranen durch Haartrockner ersetzen. Wenn ich deren Leistungsaufnahme messe, ändert sich diese nicht, ob die Dinger jetzt parallel und dicht nebeneinander in den Raum pusten oder ob der eine dem anderen in den "Auspuff" pustet. Daraus schliesse ich, dass der Versuch der Minimembranen, einander quer zu bepusten nur Verlust bedeutet und keineswegs mit Leistung Null einhergeht. Da ich das Querpusten nicht verhindern kann, unabhängig von der Membrangrösse (immer 1mm über der Oberfläche gedacht oder gemessen), bleibt dieser Verlustanteil auch prozentual immer gleich gross. Jetzt nehmen wir statt der Quadratmillimeter echte Lautsprecher, die wir dicht zusammen montieren. Es ist richtig, dass diese Dinger am Rand gegeneinander arbeiten werden. Dabei wird aber kein Schall abgestrahlt, weil wie im kleinen der eine den anderen anpustet. Das, was also quer abgestrahlt wird, hebt sich auf. Allerdings drückt der eine wie der andere Lautsprecher die Luft quer. Und dieses Drücken kann doch nur durch eine Membranbewegung entstehen. Und die Membranbewegung geht nicht ohne Leistung. Folglich kann der einzelne Lautsprecher nur die Luft zur Tonerzeugung verwenden, die er senkrecht, also in Membranbewegungsrichtung bewegt. Die quer bewegte Luft wird durch den Nachbarlautsprecher ausgebremst. Wenn man das so betrachtet, müsste ja der Wirkungsgrad eher sinken. Sicher ist doch, dass ich mit einer bestimmten bewegten Luftmenge letztlich einen bestimmten Lärm erzeuge. Und um diesen Lärm zu erzeugen, benötige ich eine bestimmte Leistung. Das Problem ist also, wieviel Leistung ich hineinstecken muss, um eine bestimmte Leistung raus zu bekommen. Wenn wir jetzt annehmen, unser Wandler hätte keine Verluste, dann würde es keine Rolle spielen, ob wir die bewegte Luftmenge mit einer kleinen Membran und grossem Hub oder grosser Membran mit kleinem Hub fertig bringen. Und auch die Ankopplung wäre kein Thema und der Strahlungswiderstand und alles. Das würde einfach bedeuten, die zu bewegende Luft hat eine bestimmte Masse, die wir in einer bestimmten Zeit eine bestimmte Strecke bewegen müssen. Und es würde auch bedeuten, dass die Membran, die wir benötigen, keine Masse hat. Da dem nicht so ist, bleibt immer ein Verlust, weil ich ja nicht nur Leistung benötige um die Luft zu bewegen, sondern auch welche, um die Membranmasse zu bewegen. Also muss ich die Membranmasse so tief wie möglich halten. Oder anders gesagt: Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutz-Masse zu unnützer Masse. Dieses Verhältnis kann ich (bis zu einer bestimmten Grenze) optimieren, wenn ich eine grössere Membrane verwende. Aber ich kann es nicht optimieren, indem ich ein zweites, identisches System dazu schalte. Und da wir immer von tiefen Frequenzen (100Hz) ausgehen, ist die Wellenlänge grösser als der Membrandurchmesser. Damit spielt die Schallbündelung keine Rolle. |
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castorpollux
Inventar |
#22
erstellt: 17. Jan 2006, 12:10
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okay, prinzipiell sollten sich die seitlichen Luftbewegungen, die von den beiden membranen ausgehen, gegenseitig aufheben, an der stelle, an der die zweite membran sitzt, kann die Luft nicht zur seite ausweichen. Aber erhöht das denn nicht den Strahlungswiderstand, zumindest theoretisch oder ein wenig? Immerhin muss die luft ja bleiben, wo sie ist, kann nicht zur seite ausweichen und damit sammelt sich doch "mehr" luft vor der membran, die, wie du schreibst, vertikal bewegt werden würde. Das würde das Verhältnis von Nutz-Masse zu unnützer Masse doch verändern, oder bin ich auf dem holzweg? |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#23
erstellt: 17. Jan 2006, 13:01
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Das sehe ich eben auch so, nur ist mir noch nicht klar, was das bedeutet. Wenn der Strahlungswiderstand steigt, dabei aber eigentlich nix rauskommt, bedeutet das Verlust. Aber dazu ist mir ein Experiment eingefallen, das man mal durchspielen müsste (oder das schon jemand mal gemacht hat). Nehmen wir mal eine beliebige Schallwand und machen in die Mitte ein Loch von 30cm Durchmesser. Da hinein bauen wir eine Passivmembran, die keine Masse hat, damit wir das Gedankenspiel verlustfrei durchführen können. Um diese Passivmembran ordnen wir als Kranz eine Anzahl von Lautsprechern und betreiben diese. Frage: Was macht die Passivmembran? Eigentlich gibt es vier Möglichkeiten: Es bewegt sich nichts, es bewegt sich etwas mit den Lautsprechern, es bewegt sich etwas gegen die Lautsprecher, die Bewegungsrichtung ist frequenzabhängig. Fall drei, es bewegt sich gegen die Lautsprecher: Dafür spricht, dass die Luft, die an den Lautsprechern seitlich ausweichen kann, also gegen den Rand der Schallwand und zum Zentrum, also zur Passivmembran, vor dieser einen Druckanstieg erzeugt, wenn sich die Lautsprechermembranen nach aussen bewegen. Somit müsste dieser Druckanstieg die Passivmembran nach innen drücken, also quasi den akustischen Kurzschluss ermöglichen. Fall zwei, es bewegt sich mit den Lautsprechern: Dafür spricht, dass die Luftbewegung vor der Schallwand quasi eine Düsenwirkung hätte oder sich so benimmt wie die Wasserstrahlpumpe. Das würde bedeuten, dass Luftteilchen durch ihre Bewegung, hervorgerufen durch die Lautsprecher, die Luft vor der Passivmembran mitreissen. Fall vier, es ist frequenzabhängig: Je nach Frequenz ändert sich die jeweilige Abstrahlcharakteristik der Lautsprecher, sodass es mehr zum Mitreissen oder mehr zur Überdruckbildung kommt. Fall eins, es geschieht nichts: Die Fälle zwei und drei heben sich auf. Jetzt stellt sich die Frage, was richtig ist. Ich weiss es nicht. Wenn Fall zwei richtig ist und wir ersetzen die Passivmembran durch einen Lautsprecher, so hilft die Umgebungsluft diesem bei der Arbeit, er hat es leichter und braucht damit weniger Energie. Oder anders gesagt: Es verbessert sich der Wirkungsgrad (wie er sich bei Verwendunge einer grossen Membran anstelle vieler kleiner verbessert, wobei dies ja mit der kleineren Zahl von unnützen Massen zu tun hat). Falls fall drei richtig ist, könnte der Wirkungsgrad durch Membranvergrösserung schon gar nicht steigen, weil ja diese Luftbewegung der Bewegung im Zentrum entgegen wirken würde, was Verlust bedeutet. Ich weiss es echt nicht und bin gespannt, ob jemand eine Erklärung oder gar Lösung dieses Rätsels hat. |
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robernd
Stammgast |
#24
erstellt: 17. Jan 2006, 19:06
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Gratuliere richi44, du hast gerade die Lautsprecherbox erfunden - Und nicht nur die (siehe unten).Ein Lautsprecher auf einer relativ kleinen Schallwand gibt praktisch keine tiefen Töne ab, weil die Luft drumherum strömt. Das nennt man akustischen Kurzschluss. Deshalb müsste man eine extrem große Schallwand verwenden. Weil die etwas unhandlich ist, macht man sie einfach hinten zu. Das ist akustischer Alltag. In deinem Gedankenspiel trifft selbstverständlich Fall drei zu. Die mittlere Passivmembran geht also nach hinten, wenn die aktiven nach vorne drücken. Dafür braucht man kein Experiment, das ist auch Alltag. In der Praxis ist es völlig wurscht, ob ein Loch in der Mitte der Schallwand ist oder ob der Weg drumherum führt. Wenn wir vorne Überdruck und hinten Unterdruck erzeugen, gleicht sich der Luftdruck auf dem kürzesten Weg aus. Es ist vielleicht plausibler, wenn wir ignorieren, auf welche Weise der Luftdruckunterschied entsteht. Es könnte ja auch ein Kanonenschlag sein (Membran ade). Es gibt allerdings keinen vollständigen Ausgleich, wenn die Abstände sich der berühmten halben Wellenlänge nähern. Für eure Überlegungen möchte ich euch das Prinzip der Huygens'schen Elementarwellen ans Herz legen. Demnach breitet sich von jedem Punkt des Raumes (durch den eine Welle hindurch läuft) eine kugelförmige Welle aus (sog. Elementarwelle). Alle Wellenfronten, Ausbreitungen, Interferenzen usw. lassen sich durch Überlagerung dieser Elementarwellen beschreiben bzw. berechnen. Dieses Prinzip gilt für alle Wellenausbreitungen, für Schall ebenso wie für Licht. Auch alle Punkte einer Lautsprechermembran sind in diesem Sinne Zentren von Elementarwellen. http://www.physik.fu-berlin.de/~brewer/ph3_beugint.html#Huygens Tja richi44, du hast mit deinen Quadratmillimetermembranen die bekannteste Theorie zur Wellenausbreitung selbst gefunden Jetzt noch etwas zu wissenschaftlichen Beweisen. Prinzipiell hat derjenige, der eine Theorie aufstellt, diese zu beweisen. Wenn sich im Beweis ein Fehler nachweisen lässt, ist die Theorie widerlegt. Es ist in dem Fall völlig irrelevant, ob ihre Aussage vielleicht trotzdem richtig ist. Es ist nicht üblich, zu beweisen, dass irgend eine Aussage nicht gilt. Das ist auch nicht immer möglich. In der Naturwissenschaft ist es (im Gegensatz zur Mathematik) nur selten möglich eine Theorie durch Rechnungen oder logische Schlussfolgerungen zu beweisen. Hier sind Experimente gefragt. Sämtliche Naturgesetze sind aus experimentellen Beobachtungen entstanden. Selbstverständlich gibt es Bereiche, die sich durch anerkannte Theorien beschreiben lassen. Man muss also nicht alles immer neu erfinden. Dazu gehört z.B. die Schallausbreitung. Nur hilft die schönste Logik oder Rechnung nicht weiter, wenn nicht alle Einflussgrößen bekannt sind. Im Falle der zwei Lautsprecher bedeutet das: Eine Theorie, die konkret von einer Lautstärkeerhöhung von 3 dB spricht, können wir nur widerlegen, wenn uns die vollständige Herleitung bekannt ist. Oder eben durch eine Messung. Dafür müssten wir aber alle Nebenbedingungen kennen (z.B. verändert sich die Gehäusegröße). Die kennen wir aber nicht. Nach unseren vielen Überlegungen ist es immerhin unwahrscheinlich, dass sich eine Wirkungsgradverbesserung durch den zweiten Lautsprecher ergibt. An Hand der glatten Zahl von 3 dB kann man vermuten, dass der Schöpfer dieser Theorie keine besonders komplizierten Überlegungen angestellt hat. Er wird wohl eine Kleinigkeit übersehen haben (z.B. das auch der zweite Lautsprecher Leistung benötigt). [Beitrag von robernd am 17. Jan 2006, 19:16 bearbeitet] |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#25
erstellt: 18. Jan 2006, 09:42
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Hallo Robernd, dann lassen wir es mal dabei bewenden und warten, bis uns jemand das, was er glaubt und wir nicht glauben, beweist. Dass ich nicht alles glaube, was geschrieben steht, hat schon seinen Grund. Vor 20 Jahren hat ein Professor mal "bewiesen", dass nicht noch mehr Satelliten um die Erde kreisen dürfen. Er hat einen Luftballon genommen, ihn aufgeblasen und in die Öffnung ein Thermometer gesteckt. Der Ballon sollte die Erde darstellen und er hat gemessen, wie warm diese wird, wenn man sie mit einer Glühlampe beleuchtet. Dann hat er Faden genommen und um den Ballon gewickelt, für jeden Satelliten einen. Er wollte so die Flugbahn des Satelliten darstellen. Dann hat er wieder gemessen und stellte fest, dass die Temperatur jetzt weniger hoch war. Folgerung: Keine zusätzlichen Satelliten mehr!! Das hat man dann in fast allen wissenschaftlich orientierten Zeitungen gelesen. Aber damit, dass es viele abschreiben und ein offensichtlich nicht anz dichter Professor sowas rausgefunden hat, ist es noch nicht die Wahrheit. In diesem Sinne einen schönen Tag. Richi |
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tede
Inventar |
#26
erstellt: 23. Jan 2006, 22:21
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Hallo richi44, robernd ua. am Wochenende hab ich im Keller nach Beiweismitteln (Bücher)gesucht, die meine Vermutung (Höherer Wirkungsgrad) untermauern sollen. Hab sogar was gefunden über das Verhalten von (Akustisch und Elektrisch) paralell geschalteten Lautsprechern. Eine genauere Begründung oder Beweisführung ist aber auch nicht gemacht worden. Ich selbst kann mangels der dazu notwendigen mathematischen Kenntnisse keinen "Beweis" liefern. Ich werd das demnächst mal einscannen und auf meine Home stellen. Grüße Thomas p.s. in dem Buch ist auch beschrieben warum sich der Wirkungsgrad eines Lautsprecher mit einem Trichter (Horn) vergrößern lässt, incl. mathematischer Beweisführung. |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#27
erstellt: 24. Jan 2006, 11:03
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Das ist genau der springende Punkt: Einer schreibt was und alle anderen schreiben das munter ab. Und ein Unsinn wird durch häufiges Abschreiben nicht zur Wahrheit. Ich habe bisher auch schon hundert mal gelesen, dass es lauter werden soll. Nur habe ich keine glaubhafte Begründung gelesen und habe selbst noch keinen Unterschied gehört. |
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tede
Inventar |
#28
erstellt: 24. Jan 2006, 21:29
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Hallo, hier der Auszug aus dem Buch Elektroakustik von Zwicker und Zollner. http://home.s-planet.de/t.dauner/Lautsprecher/paralell.pdfDas gesamte Buch umfasst über 300 Seiten, und gerade mal eine befasst sich mit paralellgeschalteten Lautsprechern. Das kann in meinen Augen 2 Gründe haben: 1. das isses und da gibt es nicht mehr zu schreiben, dann müsste der "Beweis" in den beiden Formeln stecken. 2. die beiden Herren haben das, was sie mal kritiklos gelernt haben, hier weitergegeben und wollen es gar nicht so genau wissen. Kann jemand die beiden Formeln genauer erklären und prüfen ob da ein Fehler vorliegt, oder ob es so stimmt ? Grüße Thomas [Beitrag von tede am 24. Jan 2006, 21:32 bearbeitet] |
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Chriss
Stammgast |
#29
erstellt: 24. Jan 2006, 22:02
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Hmm die Formel scheint nur einen Teilbereich eines allgemeineren Integrals oder ähnlichem abzubilden. Dieses wird allerdings nicht genannt, somit ist die Aussage zu der Formel schwierig. Der Autor nennt jedenfalls Grenzen, in denen der Ansatz gilt. Eine Aussage, ob diese wahr sind, ist allerdings aufgrund der fehlenden Herleitung kaum möglich. Aber die Enschränkungen, welche für den Geltungsbereich gelten, deuten auf eine ähnliche Überlegung wie bei Richi44 hin. Nur mit anderen Konsequenzen. |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#30
erstellt: 25. Jan 2006, 13:56
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Die Schallintensität (eine Vorstufe der Schallleistung, wenn man so will) ist das Produkt aus Schnelle und Schalldruck. In diesen Formeln wird aber immer nur vom Schalldruck geschrieben. Logisch ist, dass sich in unserem Beispiel an der passiven Membran, die unseren Raum (Kiste) abschliesst und uns die Messungen von Schnelle und bewegtem Luftvolumen erlaubt, Schnelle und Schalldruck so verhalten, dass die Lautstärke und die Tonhöhe die Folge der abgestrahlten Schallintensität der Lautsprecher ist. Es kann nicht sein, dass sich an dieser Passivmembran (entsprechend unserem Trommelfell) nur der Schalldruck ändert, nicht aber die Schnelle. Dies hätte wie bereits dargelegt eine Frequenzverschiebung zur Folge. Wenn wir also aufgrund der vierfachen Fläche eine vierfache bewgte Luftmenge haben (zumindest in 1mm Abstand zur Membran), was niemand anzweifeln wird, so haben wir an jeder Membran (auch in 1mm Abstand) die selbe Schnelle. Das bedeutet vierfache Schallenergie bei vierfach zugeführter Leistung. Das ist Fakt in 1mm Abstand zu den Membranen. Es kann folglich nicht sein, dass wir in 1m vor dieser Anordnung noch die vierfache Luftmenge bewegen, aber mit der gehabten Schnelle. Das ergäbe eine Änderung der Tonhöhe. Denken wir uns unsere Testlautsprecher im Freien. Da haben wir eine bestimmte bewegte Luftmenge vor den Membranen, genau wie vorher in unserer Testkiste. Und wir haben die gleiche Schnelle wie vorher. Aber weil die Luft überall hin ausweichen kann, haben wir vor uns, in einigem Abstand zu den Lautsprechern, eine geringere bewegte Luftmenge und das mit einer geringeren Schnelle. Die Schallintensität der Lautsprecher bleibt gleich, aber die Schallleistung am Abhörpunkt (also bezogen auf die Membrangrösse unseres Trommelfells) ändert sich mit zunehmendem Abstand, weil mit zunehmendem Abstand die bewegte Luftmenge und die Schnelle abnehmen. Zurück in oder an unsere Testkiste. Hier kann die Luft letztlich nur durch die passive Membran ihre Bewegung nach aussen abgeben. Und es kann nicht sein, dass sich die Schnelle vervierfacht bei gleichzeitig vervierfachter Luftmenge. Denn unmittelbar vor den vier Membranen hatten wir ja die einfache Schnelle und viermal die einfache Luftmenge (entsp. Schalldruck). Es kann also in 1m Abstand nur die doppelte Schnelle und die doppelte bewegte Luftmenge, also der doppelte Schalldruck vorhanden sein. Damit haben wir dann in 1m Abstand die vierfache Schallintensität. Hier steht, dass jede Membran in der Strahlergruppe gegen die Nachbarmembran arbeitet. Entschuldigung, aber wenn ich mit einem Kollegen zusammen Sand schaufeln will, dann werden wir nie fertig, wenn er mir das Weggeschaufelte wieder auf meinen Haufen schaufelt. Wenn also die Membranen gegeneinander arbeiten, bekommen wir kein Ergebnis. Was als Ergebnis bleibt, ist der Teil der Luftbewegung, die senkrecht von der Membran richtung Zuhörer geht. Was nichts bringt ist die Luft, die jede Membran versucht, seitlich zu bewegen. Da wehrt sich die Nachbarmembran und schaufelt zurück. Dieser Punkt ist mit Sicherheit nicht dazu angetan, den Wirkungsgrad zu erhöhen. Jetzt steht, dass diese Wirkung bis zu einer Grenzfrequenz wirken soll. Diese Grenzfrequenz hängt vom Membrandurchmesser der ganzen Anordnung ab. Aber da werden verschiedene Dinge durcheinander geworfen. Es heisst, dass oberhalb dieser Frequenz die Anordnung bündelt und damit jeder Lautsprecher seinen Schalldruck, also seine Luftmenge Richtung Zuhörer bewegt und das mit einer bestimmten Schnelle. Und weil es sich um vier bündelnde Lautsprecher handelt, bekommen wir die vierfache Leistung. Unterhalb dieser Grenzfrequenz kommt es zu keiner Bündelung, sodass sich die Luft nicht nur Richtung Zuhörer bewegt, sondern überall hin (wie weiter oben bereits dargelegt), wo wir nichts hören (weil wir ja hier sind und nicht dort). Wenn es jetzt sein KÖNNTE, dass sich der Wirkungsgrad und damit die Leistung erhöht, hätten wir an unserem Abhörpunkt im Freien weniger Lautstärke, weil sich die Leistung ja überall hin verteilt. Wenn das Ganze in einem Raum stattfindet, also in unserer Kiste mit Passivmembran, dann müsste die Luftbewegung an der Passivmembran messbar sein, weil dies das einzige "Ventil" ist. Also müsste dann da eine Bassanhebung hörbar werden, denn nach der hier veröffentlichten Formel steigt der Wirkungsgrad nur unterhalb der Grenzfrequenz. Diesen Unsinn habe ich schon oft gelesen, aber ich konnte es bisher nie hören. (Wer will kann ja mal den Versuch machen und seine zwei Boxen dicht zusammenstellen. Bei Mono müsste dann eine Bassanhebung von 3dB entstehen gegenüber nur einer Box. Und die 3 dB hört man, besonders beim direkten Umschalten.) Ich vermute, dass da mit nackten Chassis im Freien gearbeitet wird. Wenn man eine Vielzahl solcher Chassis zusammenbaut, so bekommt man letztlich eine Membranfläche, die in sich schon als Schallwand funktioniert und somit den akustischen Kurzschluss verhindert. Folglich ist es ab dieser Grenzfrequenz möglich, Schall auch tiefer Frequenzen zu bündeln und damit hörbar auf grössere Distanz abzustrahlen. Aber das geht mit einer Schallwand gleichen Durchmessers und nur einem Lautsprecher genau so gut. In der Textseite im unteren Abschnitt 6.5 nach der Klammer (Kap.7) wird es richtig abstrus. In einem diffusen Feld ändert sich die Basswiedergabe um +6dB, im Freifeld die gesammte Laustärke um +12dB. Das wäre ja genau das Gegenteil vom Anfang der ganzen Seite. Da nimmt der Wirkungsgrad im Bass auf das Doppelte zu und nicht bei der Gesammtlautstärke (also bei allen Frequenzen). Ja was nun? Wenn doch die Schallintensität der Anordnung sich versechszehnfacht (+12dB) bei tiefen Frequenzen und kugelförmiger Abstrahlung, bei hohen Frequenzen aber nur vervierfacht (+6dB), und das gerichtet, so ist doch unklar, warum hier plötzlich von +12dB die Rede ist, um welche der Schallpegel (was immer das sein mag) zunimmt. Aber eben, abschreiben macht weniger Arbeit als denken. |
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Chriss
Stammgast |
#31
erstellt: 25. Jan 2006, 20:29
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So wie ich den Artikel, abseits der mathematischen Herleitung, verstanden habe, ergibt sich aus der Anordnung von 4 Lautsprechern mit einem gewissem Abstand (siehe Artikel) vor allem folgende Vorteile gegenüber einem Ersatzlautsprecher mit gleichem Membrandurchmesser: eine stärkere Bündelung und ein anderer Bafflestep. Die Bündelung allerdings nur bis zu der Frequenz, wo sich durch den Abstand der Lautsprecher und die abgestrahlte Frequenz noch gerade homogene Überlagerungen bilden. Das ist real kein Wirkungsgradgewinn, wenn man das Gesamtschallfeld betrachtet. Lediglich der Empfänger auf Achse gewinnt in einigen Frequenzbereichen einen höheren Realschalldruck aufgrund der stärkeren Bündelung im Vergleich zum hinzugezogenen Ersatzlautsprecher mit 4-fachem Membrandurchmesser, etc.. Zu den Molekülen, welche 90° zur Membranachse bewegt werden: diese, sind sie gleichphasig, treffen aufeinander. Hierbei stellt sich ein Widerstand in diesem Bereich ein. Es entsteht eine unsichtbare Wand, welche wiederum die Bewegung der Moleküle in die Richtung zwingt, welche den geringsten Widerstand aufweist: also senkracht zur Membranoberfläche. Somit stellen diese Überlagerungsbereiche abseits der Hauptachse eine Art imaginäre Wand dar und ändern die Abstrahlintensität. Kein Leistungsgewinn auf den Gesammtraum bezogen, aber auf den Empfänger auf Achse. Alles halt relativ ;). Deswegen kann man keine Leistungsangaben machen, wenn man nicht den Ort des Empfängers kennt und die die weiteren Rahmenbedingungen wie Frequenz und Anordnung der Strahlerquellen und Eigenarten. |
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tede
Inventar |
#32
erstellt: 25. Jan 2006, 20:56
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Hi richi44 (der ungläubige) ich glaube du bist in deiner Meinung so festgefahren dass du alle Argumente ablehnst, überzeugen könnte dich warscheinlich nur eine selbst durchgeführte Messung. Ich hab deinen letzten Beitrag (noch) nicht komplett & genau durchgelesen (wenig Zeit). Aber der Vergleich mit dem Sandschaufeln ist ganz gut, und kann auch anderst interpretiert werden: http://home.s-planet.de/t.dauner/Lautsprecher/Schaufeln.pdfwo ist nun mehr Sand drauf, auf den beiden einzelnen, oder auf den beiden gemeinsamen Schaufeln ? (muss ich mich endlich mal schlaumachen wie man hier ein Bildchen direkt in den Beitrag bekommt.) Vorschlag: 1. bei mehreren Lautsprechern die sich Akustisch nicht beieinflussen ändert sich am Wirkungsgrad nichts, ich denk da sind wir uns alle einig. Das sollte darum nicht weiter beachtet werden. 2. Für die Betrachtung "Lautsprecher beeinflussen sich akustisch" sollte ein möglichst einfacher Aufbau angenommen werden: 1 Lautsprecher in unendlicher Schallwand, 4 Lautsprecher in unendlicher Schallwand, alle Lautsprecher sind gleich und nehmen die gleiche elektrische Leistung auf, der Membrandurchmesser und die Abstände der Lautsprecher sind viel kleiner als die (Schall)Wellenlänge des abgegebenen Tonsignals, Vorder- und Rückseite der Membran(en) strahlen in ein Freifeld ab. Grüße Thomas |
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castorpollux
Inventar |
#33
erstellt: 25. Jan 2006, 22:36
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Hallo chriss, wenn ich ich richtig verstehe, läuft das, was du meinst in (ganz groben) zügen darauf hinaus, was früher im thread schon mal als verringerung des Blindanteils angesprochen wurd, oder? Ich für meinen Teil bin hier mir nicht so sicher, ob wir von "luft(molekülen), die zur seite ausweicht" sprechen können (wie es auch im artikel passiert), sondern von Wellen, denn dann wäre die Verstärkung nicht frequenz, sondern entfernungsabhängig, oder es würde doch ein anderer zusammenhang bestehen. Nach gegebenem Artikel kann ich die Lautsprecher immer noch 2 oder 3 meter weit auseinander positionieren und hätte immer noch ein Plus im unteren Frequenzbereich - hat das schon mal jemand bei seinen Lautsprechern im Raum beobachtet? Ich kann mich jedenfalls nicht erinnern, mal irgendwo etwas über das einmessen von Lautsprechern auf den raum gelesen zu haben, die einzeln gemessen einen geraden (mehr oder minder) frequenzgang hatten und zusammen betrieben dann nach "unten" hin sich der Pegel dann gesteigert hat. Kann aber auch sein, das es nie berichtet wurde. edit: Die Frage nach dem Strahlungswiderstand an sich und dem verringerten Blindanteil besteht dabei natürlich noch, aber wie zwei schaufeln sand die gegeneinander fliegen, so heben sie sich auf, bleiben zwar wo sie sind, aber machen da nicht mehr viel, wo sollen sie auch hin, sie sorgen lediglich in nächster nähe dafür, das die membran hier evtl. nicht vollkommen als kugelstrahler agieren kann. Das aber eine weitere Membran da schon so viel gewinn wie eine Zimmerwand bringen soll... immerhin, wenn ich den sand gegen die zimmerwand schaufele, passiert das gleiche ;-) (außerdem habe ich da noch das problem mit der frequenzabhängigen verstärkung, das passt irgendwie nicht, siehe beispiel mit dem einmessen auf den Raum...)</edit> Das mit der Bündelung hast du glaube ich etwas falsch verstanden, oder es ist evtl auch etwas ungünstig ausgedrückt: 4 lautsprecher bündeln mehr als einer, wobei hier nicht vom ersatzlautsprecher, sondern vom einzellautsprecher gesprochen wird. Die Bündelung ergibt sich im wesentlichen aus den Phasenverschiebungen, die sich durch den Laufzeitunterschied zwischen den unterschiedlichen akustischen schallquellen ergeben. Theoretisch ist das auch bei einer ersatzweise gleich großen membran so. Wirksam ist das auf jeden fall, je mehr du im winkel stehst, je größer also der laufzeitunterschied wird. @Thomas: woher kommen in deinem pdf die zusätzlichen 2 schaufeln um das größere dreieck zu bilden, denn natürlich ist auf der mit den gemeinsamen mehr drauf als auf den einzelnen zusammengerechnet? Grüße, Alex [Beitrag von castorpollux am 25. Jan 2006, 22:55 bearbeitet] |
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Chriss
Stammgast |
#34
erstellt: 25. Jan 2006, 23:15
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Hi Alex, ich denke da muss man dem Schreiber des Artikels unterstellen, dass er hier nicht ganz präzise in seinen Ausführungen war. Zum einen spricht er vom Ersatzlautsprecher mit doppeltem Durchmesser redet, also 4-facher Fläche. Diese quadriert er in der Formel ohne Herleitung. Somit kommt er auf die 16-fache Leistung. Es scheint so, als wäre durch diesen Ansatz schon auf meinen Teil der Erklärung mit dem Widerstand bei Lambda halbe eingegangen, und deswegen der Ersatzlautsprecher mit größerer Fläche als die Addition der Einzelflächen eingeflossen, da die Abstände der Lautsprecher im passenden Wellenlängenbereich strahlungstechnisch nicht auffallen. Die Vergrößerung der Fläche um den Faktor 16 ist nicht ganz korrekt da die 4 realen Strahler dann Einschnürungen rechts oben, links oben und entsprechen unterhalb besitzen. Deswegen steht in der Formel nur ein ~ Zeichen. |
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castorpollux
Inventar |
#35
erstellt: 26. Jan 2006, 00:15
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Hm, mag sein, das ich dich noch immer ein wenig falsch verstehe, aber: sehe ich das richtig, das sich diese Theorie auf der "imaginären Wand" stützt? Das sich die zweite Membran theoretisch wie die Aufstellung eines Lautsprechers an der Wand auswirkt - pro Wand 3 dB mehr? BTW: Das durch die Wand im Rücken des Lautsprechers theoretisch die kugel des kugelstrahlers halbiert ist, ist mir klar, aber im Sinne von "am Hörplatz warnehmbar" dürfte dies im Raum doch kaum von Belang sein, dann schon eher im Freifeld, oder? Oder spielen hier Laufzeitunterschiede zwischen erster Wellenfront und der ersten Reflexion von der Wand hinter der box die entscheidende Rolle?(mal abgesehen von stärker angeregten raummoden) Eine Steigerung des Wirkungsgrades wäre doch aber auch hier nur begrenzt machbar und ließe sich doch auch nur bedingt mit immer mehr Lautsprechern fortsetzen, irgendwann hat man ja die erste membran "umzingelt". |
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Chriss
Stammgast |
#36
erstellt: 26. Jan 2006, 00:20
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Die imaginäre Wand ist nur ne Gedankenstütze und macht die Anschauung einfacher. Strahlungswiderstand ist wohl exakter, aber hat halt alle Unanahmlichkeiten, welche sowas auch in der Wellenausbreitungstheorie mit sich bringt. |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#37
erstellt: 26. Jan 2006, 12:06
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Ich möchte hier nochmals wiederholen, was die Grundanordnung meiner Überlegungen ist: Wir haben zwei geschlossene, identische Boxen, die so aufeinander gestellt sind, dass die beiden Lautsprecher so dicht als möglich zusammen kommen. Die zwei Gehäuse darum, damit die Diskussion über die Gehäuseanpassung vom Tisch ist und ebenso die Diskussion über den akustischen Kurzschluss. Weiter nehmen wir an, die Lautsprecher hätten einen Durchmesser von 20cm oder weniger und die Frequenz wäre 100Hz. Somit bildet sich durch die Membranabmessung noch keine entscheidende Bündelung, da die Schallwellenlänge um einiges grösser ist. Normalerweise steht diese Anordnung in einem Raum (in einer grossen Kiste), wobei dieser Raum eine definierte Öffnung hat (Passivmembran), durch welche die bewegte Luft mit einem entsprechenden Hub (also eine bewegte Luftmenge) und einer entsprechenden Schnelle bewegt wird. Jetzt zum Sand und den Luftmolekülen. Unmittelbar auf der Membran (ich habe einmal die "Idee" von den 1 Quadratmillimeter-Membranen verwendet) liefert jeder beliebige Punkt eine Kugelwelle. Alle Anteile, die nicht senkrecht zur (ich nehme eine flache Membran an) Membran stehen, löschen sich mit den Nachbarwellen oder werden entsprechend umgelenkt. Es wird niemand behaupten wollen, diese Umlenkung der Luftmasse (hier darf man ruhig wieder die Masse ins Spiel bringen, denn darum handelt es sich letztlich) gehe ohne zusätzliche Kraftanstrengung, also ohne zusätzliche Leistung, also ohne Wirkungsgradverlust vor sich. Diese Umlenkung ist ein Teil des Strahlungswiderstandes. Und bekanntlich ist der Strahlungswiderstand bei einer konstanten Membranfläche frequenzabhängig. Dies alles nochmals zur Wiederholung und Präzisierung. Jetzt aber was anderes. Das ganze Thema wurde schon vorher im Beitrag http://www.hifi-foru...rum_id=43&thread=298behandelt. Ebenso haben wir hier schon darüber diskutiert: http://www.hifi-foru...m_id=104&thread=5722Und gerade hier wurde der Gedanke bereits weitgehend durchgekaut. Da steht in Beitrag 23:
Das würde bedeuten, dass die Membranverdoppelung (ohne zusätzliche Masseberücksichtigungen und ohne zusätzliche Verluste durch weitere Schwingspulen) bei einem Wirkungsgrad von NULL eine Schallintensitätsverdoppelung ergäbe, also +3dB. Das ist das, was ich auch schon angeführt habe und was eigentlich nicht bestritten ist. Nur ist das, wie wenn man am Taschenrechner eine Zahl durch NULL teilen will. Dann steht da Error, weil das eine nicht erlaubte Rechnung ist. Und so ist es doch hier auch. Wenn es gedanklich keinen Zusammenhang zwischen der zugeführten und abgestrahlten Leistung gibt (Wirkungsgrad 0%), nimmt die Leistungsaufnahme nicht zu, wenn die abgegebene Leistung zunimmt. Sobald die Membranfläche grösser wird, ändert sich (für die konkrete Frequenz) der Strahlungswiderstand. Das bedeutet, dass zur Beibehaltung des Hubs bei einer vorgegebenen Schnelle (Frequenz) eine grössere Leistung nötig ist. Hätten wir Wirkungsgrad 0, wären die aufgenommene und die abgegebene Leistung zwei unabhängige Dinge. Dann könnte sich die abgegebene Leistung ändern, ohne dass sich die aufgenommene Leistung ändert. Aber dann hätten wir NULL abgestrahlte Leistung, weil bei 0% Wirkungsgrad auch 0% umgesetzt wird. Sobald aber ein Wirkungsgrad da ist, ist eine zusätzliche Leistung nötig und wird auch aufgenommen. Ich gehe mal davon aus, dass in den Formeln einfach nur mit der Membranfläche gearbeitet wird und die zur Bewegung der Membran nötige Leistung nie berücksichtigt wird. Tatsache ist doch (habe ich schon öfters geschrieben), dass der grössere Lautsprecher einen höheren Wirkungsgrad hat, weil das Verhältnis von umgesetzter Leistung (also aus Mechanik mache Ton) zur unnützen Leistung (Beschleunigung der Membranmasse, aber auch der Schwingspule und Dehnung der Zentrierungen) günstiger ist. Wenn man also nur die Membranfläche betrachtet, müsste das stimmen, was behauptet wird. Aber da ich ja beispielsweise im luftleeren Raum schon Leistung aufbringen muss, um die Massen und Federn zu bewegen, spielen diese in der Rechnung eine wichtige Rolle. Wenn ich also einen kleinen Lautsprecher habe, so sind die Verluste durch die Federn und die Schwingspulenmasse gleich gross wie bei einem grösseren Lautsprecher. Daher hat der Kleine weniger Wirkungsgrad. Nochmals zurück zur Formel: Da haben wir wie gesagt die Membranfläche und allenfalls einen Strahlungswiderstand, aber keine Membranmasse und schon gar keine Schwingspulenmasse. Wenn ich nun einfach behaupte, durch die Vervielfachung der Membranfläche den Wirkungsgrad zu erhöhen, dabei aber weder die Massen noch die Federn berücksichtige, die ja um das gleiche Vielfach zunehmen, KANN die Rechnung nicht stimmen. |
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Chriss
Stammgast |
#38
erstellt: 26. Jan 2006, 12:39
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Jupp, die Überlegung ist richtig. Das sind ja immer nur Vereinfachungen. Glaube aber kaum, dass Hersteller mit solchen Vereinfachungen rechnen. Man muss schon das Gesamtübertragunssystem berücksichtigen um zu gescheiten Ergebnissen zu gelangen. Denke der Ansatz soll nur ein einzelnes Phänomen beschreiben. |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#39
erstellt: 26. Jan 2006, 13:12
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Es ist mir nochmals etwas eingefallen, das als Argument herhalten muss: Wenn es so wäre, wie die Lautsprecher- und Akustikheinis behaupten, dann müsste doch auch folgendes gehen: Tatsache ist, dass Akustik letztlich auf Luft angewendete Mechanik ist. Also, nehmen wir etwas, das es zwar nicht gibt, aber wenn wir vorher schon mit Null gerechnet haben.... Wir haben einen Ventilator. Der hat einen Wikungsgrad von 80%. Und wir haben einen Windgenerator mit ebenfalls 80% Wirkungsgrad. Jetzt betreiben wir den Ventilator und führen ihm dazu 100W zu. Den Windgenerator stellen wir so dicht als möglich davor. Wir bekommen eine Ausgangsleistung von 64W, weil wir ja zweimal nur 80% Wirkungsgrad hatten. Jetzt nehmen wir 4 gleiche Ventilatoren und stellen diese so dicht als möglich zusammen. Jeder nimmt 100W auf. Jetzt messen wir die Leistung am Windgenerator, wenn dieser unmittelbar vor jedem Ventilator (nacheinander) aufgestellt ist. Jedesmal bekommen wir 64W. Und da es sich um einen konstanten Luftstrom handelt (Ton mit Frequenz NULL) haben wir keine Bündelung. Wir hätten also das, dass dieser "Gleichstromton" um 6dB angehoben werden müsste. Wenn wir aber nach der akustischen Idee den Windgenerator in 1m Abstand aufstellen, haben wir an seinem Ausgang nicht mehr 4x64W = 256W, sondern, oh Wunder, 6dB mehr, nämlich 1024W. Wenn das mit wechselnder Luftrichtung funktioniert, also in der Akustik, dann funktioniert es doch auch mit Luft-Gleichstrom. Es wäre also kein Problem, die Ventilatoren vom Generator antreiben zu lassen... Und noch zu den Lautsprecherheinis: Ich habe früher Lautsprecher getestet und war (bei schlechten Testergebnissen) von den Firmen eingeladen worden, die Fertigung und die Tests zu bewundern. Da gab es Firmen, die einfach das Billigste auf dem Markt zusammenkauften und versuchten, daraus etwas zu basteln. Und als Referenz hatten sie kaum mehr als ein altes Grundig Röhrenradio und einen brummenden Röhrenverstärker und ein paar alte Schallplatten, die sie auf einem Lenco L75 abspielten. Da verging einem das Fragen stellen. Die hatten von den TSP noch nichts gehört oder schrieben in den Prospekten einfach munter von anderen Herstellern ab. Und wenn dann noch ein Professor soundso das ganze verfasst hatte, musste es ja tauglich sein. Fast so tauglich wie Voodoo-Gerätschaften heute... |
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Chriss
Stammgast |
#40
erstellt: 26. Jan 2006, 13:47
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Ähm es ist zwar richtig, dass die Formeln der Elektrotechnik aus der Strömungsmechanik herrühren. Aber von einem Strömungsmodell auf ein Wellenmodell 1:1 übertragen zu wollen geht nicht. Beim Schall besitzt man keinen geförderten Luftstrom sondern sich ausbreitende Wellen, welche durch Dichteänderungen hervorgerufen werden. Die Luft ist mehr oder weniger nicht ortsveränderlich. Dein Beispiel hinkt also. [Beitrag von Chriss am 26. Jan 2006, 14:03 bearbeitet] |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#41
erstellt: 26. Jan 2006, 17:24
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@ Chriss Das mag sein, aber wenn ich die Frequenz ändere (und in der Formel in dem ominösen Buch geht es ja um eine Grenzfrequenz, die mit Bündelung oder kugelförmiger Abstrahlung zu tun hat und da liege ich auf jeden Fall unter dieser Grenze), komme ich doch irgendmann auf Wellenlängen / Frequenzen unter 1 Hz (also Venti an und aus und an und aus oder vor und zurück) und ich bin immer noch in dem Bereich unter der Bündelung, wo also die Wellen kugelförmig abgestrahlt werden und die Formel von einer Schalldruckerhöhung von 12dB spricht. Letztlich, und da wirst Du mir recht geben müssen, spielt es keine Rolle, womit ich die Luftbewegung (pro Sekunde) erzeuge und wie ich diese messe. Da müsste ja irgend eine Grenze angegeben sein, bis welche die Luftdruckänderung durch schnellere oder langsamere Verschiebungen als Welle oder als Luftzug anzusehen sind und ab welcher Luftdruckänderung das ganze ein Perpetuum Mobile ergeben kann und wann nicht. Und diese Aussage habe ich bisher noch nicht gefunden, wohl aber jene der Unmöglichkeit eines Perpetuum Mobiles. Und wenn wir die 12dB der Formel glauben würden, müsste man bei einem Lautsprecher und einem Mikrofon mit je 80% Wirkungsgrad dieses erfinden und realisieren können. Oder man könnte die Druckwellen in ein härteres Medium verlegen und diese auch härter anregen, also mit höherem Wirkungsgrad. Und schon wären wir bei der ganz normalen Mechanik. Und da gibt es das Perpetuum Mobile auch nicht. Auch das ist sehr vereinfacht gesprochen, da bin ich mir dessen bewusst. Aber ich berücksichtige doch einfach Sachverhalte, die in den Formeln von der grösseren Membranfläche nicht berücksichtigt werden und daher zu absoluten Fehlinterpretationen und eben zu diesen dB führen. Wer mir den Beweis der Lautstärkererhöhung im nicht bündelnden Fall beweisen kann, soll diesen Beweis antreten. Ich sehe einfach, dass die Argumentationen, die verwendet werden, fehlerhaft sein müssen und mir fehlt bisher auch der praktische Beweis. |
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Chriss
Stammgast |
#42
erstellt: 26. Jan 2006, 18:00
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Hehe die wirst du auch nicht finden, da das Grenzgebiete sind, die keiner normalerweise angeht. Das die Formeln da alle nicht mehr wirklich gelten, da hast du recht, wird aber nirgends erwähnt. Ich denke, die Autoren halten diesen Bereich für unrealistisch oder haben sich einfach keine Gedanken darüber gemacht, sowohl mathematisch, als auch physikalisch. Aber sobald du den Subwoofer mit solcher Frequenz bauen willst, sag bescheid, dann wirds interessant  .Alles, was wir normalerweise in Formeln beschreiben, sind Vereinfachungen. Wir benutzen sie nur deswegen, weil der Fehler zur Realität ausreichend klein ist, wenn man sie richtig anwendet. Aber exakt ist das alles nicht und man findet auch in der Realität fast immer Anwendungen, bei denen man an die Grenzen stößt. Deswegen gibts auch Forschung. |
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Chriss
Stammgast |
#43
erstellt: 26. Jan 2006, 21:09
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Hab darüber nochmal nachgedacht. So fern der realen Anwendung ist deine Überlegung doch nicht. Wann wird der Schall zum Luftzug? Wenn der Empfänger oder der Sender sehr klein zur abgestrahlten oder anregenden Wellenlänge ist. Deswegen nimmt man keine Hochtonkalotte für Bass und man merkt einen Luftzug am Hosenbein erst bei niedrigen Frequenzen, z.B. Bass oder man ist zu nah am Einschlagort des Blitzes :D. Auch wenn man sagen muss, dass auch das nur eine Vor- und Zurückbewegung an einem fixen Ort ist. Aber: man bekommt Strömungsverluste und wieder höherfrequente Schmutzanteile. Der Grund z.B. warum bei bewegten Körpern ein Fahrgeräusch wahrnimmt. Grenzdefinition? Hmm wüsst ich keine (bin aber auch kein E-techniker, die müssten das wissen). Aber da man Membranfläche durch Hub kompensieren kann, könnte man hieraus wohl eine sinnvolle Relation herleiten, wahrscheinlich sowas wie Hub = Durchmesser/x => Frequenz x, ab da an wirds spannend. Der gebräuchlichste Messwert für so ein Verhalten ist wohl der Abfall des Amplitudenfrequenzganges auf Achse um einen gewissen Betrag bei einem Strahler. Demnach ist deine Fragestellung nicht nur bei f~0 Hz interessant, sondern auch bei dem obigen Sachverhalt. [Beitrag von Chriss am 26. Jan 2006, 21:13 bearbeitet] |
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günter2
Schaut ab und zu mal vorbei |
#44
erstellt: 29. Jan 2006, 00:05
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Hi Leute, Wie wäre es einfach mit etwas Grundlagen in Akustik oder in der Theorie der Lautsprecher: Der Wirkungsgrad eines Lautsprechers ist proportional zu der dritten Potenz seiner Resonanzfrequenz, proportional zu seinem Äquivalentvolumen Vas und umgekehrt proportional zu seiner elektrischen Güte Qes. Mit anderen Worten: je größer und je leichter eine Membran ist und je kräftiger der Antrieb, umso besser ist der Wirkungsgrad. Zwei identische Chassis parallel bedeuten, der Antrieb bleibt im Verhältnis zu Membranmasse identisch, nur die Fläche, also das Vas verdoppelt sich und somit auch der Wirkungsgrad. Was die Quadro und den B200 betrifft, sieht man dort sogar, dass bei tiefen Frequenzen tatsächlich der Schalldruck ca. 6dB höher liegt, als beim Einzelchassis. @richi44 Ich weiß zwar nicht, woher Du Dein Selbstbewusstsein hast, mit soviel Halbwissen hier ganze Seiten voll zu schreiben. Versuche doch erstmal die Theorie zu verstehen und Du wirst sehen, dass sich alles erklären (und nachmessen)lässt. Es gibt mehr, als man in der Schule lernt ... Gruß Günter PS: Das mit dem Professor und dem Luftballon stammt wohl auch aus PM oder Bild? |
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A._Tetzlaff
Inventar |
#45
erstellt: 29. Jan 2006, 01:42
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So, ich will auch was! Ich habe den Thread nicht durchgelesen - zu anstrengend. Allein der Einganspost stellt mehrere schwer verständliche Aussagen in den Halbraum. Die Erklärung, warum durch Verdoppelung der Membranfläche bzw. LS-Anzahl der Wirkungsgrad steigt, ist ganz simpel: Die doppelte Membranfläche bewegt auch doppelt soviel Luft - 6dB Lautstärkezuwachs (3dB resultieren aus der Leistungsverdoppelung durch die halbe Impedanz). Die Membranamplitude ist (zumindest in Grenzen) proportional zur angelegten Spannung. Soll ein (also 1) LS die doppelte Amplitude (und damit die gleiche Luftverdrängung wie zwei bzw. 6dB mehr) schaffen, benötigt er die doppelte Spannung - macht aber die vierfache(!) Leistung, denn P=U²/R. Und die vierfache Leistung bedeutet 6dB Pegelzuwachs. Bei der Verdoppelung der Membranfläche war aber nur die doppelte Leistung zu investieren - damit steigt der Wirkungsgrad bei größerer Membranfläche, und zwar unabhängig davon, ob mehrere kleine LS oder ein Großer Verwendung findet. Das funktioniert aber nur solange, solange die Membranfläche nicht in der Größenordnung der Wellenlängen liegt, denn dann treten Interferenzen auf, die zur Auslöschung und Überhöhung führen: Das Integral des Schalldruckpegels über die Oberfläche einer Kugel, in der der LS stünde, sprich der in allen Richtungen abgestrahlte Schall, würde dann keinen Pegelzuwachs ergeben (wie gesagt: die Leistungsverdoppelung bleibt außen vor). Viel Spaß noch. |
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castorpollux
Inventar |
#46
erstellt: 29. Jan 2006, 02:23
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Hallo ekel-Alfred, die Frage ist doch, warum die zwei Lautsprecher auf einmal mehr Luft bewegen sollen. Woher solls denn kommen, wenn nicht durch die verdoppelte leistung, die du ja erwähnt hast - das ist das, worüber wir uns hier den Kopf zerbrechen.(ich hab den eingangspost auch mehrfach lesen müssen, aber auch nur, weil es mich nicht loslässt ;-) ) @Günter2: schön und gut, was du beschreibst mag wahr und richtig sein, bis auf die Tatsache mit der Leistungssteigerung. führe ich dem einen chassis 1 watt zu, verursacht es einen schallpegel x. Schließe ich die beiden parallel betriebenen lautsprecher so an, das sich wieder eine elektrische gesamtleistung von 1 Watt ergibt, so bekommt jedes von beiden chassis doch nur die hälfte davon, also 0,5 watt, eine Leistungshalbierung -> 3 db weniger. das erste chassis erzeugt nun also x-3 dB. nimmt man das zweite chassis hinzu, so werden es wieder 3 db mehr-> x, da dieses ja die anderen 0,5 watt abstrahlt. Womit wir wieder bei der Aussage angekommen wären, das ohne Leistungssteigerung keine Lautstärkesteigerung denkbar ist...irgendwie hatten wir das schon durch...nicht? Im übrigen: Ich finde, das sich richi44 hier alle Mühe gibt, Erklärungen zu finden und sich mit den Aussagen und Vorschlägen auseinandersetzt, danke daher mal an dieser Stelle von meiner Seite. [Beitrag von castorpollux am 29. Jan 2006, 02:25 bearbeitet] |
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A._Tetzlaff
Inventar |
#47
erstellt: 29. Jan 2006, 03:12
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@castorpollux: Danke, jetzt habe ich endlich verstanden, was so abstrus diskutiert wurde: Zwei LS statt einem brauchen nur die Hälfte des Hubes, demnach die halbe Spannung, macht aber nur die halbe Leistung (wg. der halben Impedanz)! Ich gebe zu, absolut keine Ahnung zu haben, warum dem so ist - weil wenn man es auf den Zusammenhang "verdrängte Luft - Schallpegel" bringt, müsste es egal sein, woher die Verdrängung kommt. Trotzdem sind zwei LS bessere Futterverwerter............? Komisch, denn Messungen sprechen eindeutig dagegen! |
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richi44
Hat sich gelöscht |
#48
erstellt: 29. Jan 2006, 11:19
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Das habe ich auch erwähnt. Erstens müsste man da die ganze Weiche mal nachsimulieren, denn die Übergangsfrequenzen sind nicht alle am gleichen Ort. Somit bekommt man frequenzabhängig unterschiedeliche "Einsätze" der Einzelchassis. Zweitens haben wir hier ein Gehäusevolumen, das für diese Chassis eindeutig ein Qts von grösser 0,7 ergibt, also schon daraus resultierend eine Bassanhebung, allerdings mit schlechter Impulswiedergabe und höherer Grenzfrequenz. Das ist allemal mit solchen Tricks zu realisieren.
Hast Du es nachgemessen? Ich schon. Und ich bekam keine Lautstärkeerhöhung.
Das erste ist nicht bestritten. Das hatten wir bereits. Das zweite: Nimm die Aussage auseinander. der Antrieb bleibt im Verhältnis zu Membranmasse identisch Wenn das identisch bleibt, so ändert sich der Wirkungsgrad nicht. nur die Fläche, also das Vas verdoppelt sich. Das bedeutet aber nicht, dass ich nicht mehr Leistung brauche, um dieses zusätzliche Luftvolumen zu bewegen.
Da bringst Du doch eindeutig zwei unterschiedliche Dinge durcheinander. Dass bei zwei identischen Lautsprechern das Luftvolumen verdoppelt wird und auch die zugeführte Leistung, das hatten wir und das ist logisch. Aber damit hat sich doch der Wirkungsgrad nicht verändert.
Das stand in der Frankfurter Allgemeinen, wie auch in der Neuen Züricher Zeitung und unzähligen anderen seriösen Blättern (die zugegebenermassen davon nichts verstehen, aber trotzdem perfekt abschreiben können, wie andere auch).
Genau darum geht es. Solange abgeschrieben wird, ohne zu denken, bekommen wir solche "Formeln" und Aussagen, die jeder Vernunft widersprechen.
Ich nehme für mich in Anspruch, dinge, die nicht logisch erklärt sind, zu hinterfragen. Und wenn man die Grundlagen dieser Formeln anschaut, so ist es immer das Gleiche. Erstens wird behauptet (zu recht) dass die Schallintensität durch Verdoppelung der Membranfläche ansteigt. Und es wird immer davon ausgegangen, dass dazu keine Leistung nötig ist. Ersteres ist richtig, letzteres nicht. Und wenn dann noch behauptet wird, dass sich der Wirkungsgrad eines Chassis zwar nicht ändert aber auf wundersame Weise jener von 2 Chassis, so ist das etwas, was NUR bei Lautsprechern und NUR in der Akustik verzapft wird. Bei allen anderen Anwendungen wie Mechanik, Elektrotechnik oder was sonst stimmt das nicht. Da ist doch irgend etwas faul. Und genau darum geht es mir, hier diese faule Stelle zu zeigen. Da werden doch Vereinfachungen gemacht, die nie zum Ziel führen. Dass ich meine Überlegungen auch auf Vergleiche und gewisse Vereinfachungen stützen muss,die manchmal etwas "wackelig" aussehen, versteht sich, aber ich weise auf diese Vereinfachungen hin. Wie soll ich sonst meine Gedankengänge jenen erklären, die nur die Akustik-Theorien lesen und glauben, ohne selbst zu denken? Daher kann ich den Satz voll unterschreiben: Es gibt mehr, als man in der Schule lernt ... |
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günter2
Schaut ab und zu mal vorbei |
#49
erstellt: 29. Jan 2006, 14:07
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@richi44 Ich weiß nicht, was Du dauernd von logischen Erklärungen redest. Das hat mit Logik erstmal wenig zu tun, hier spielt die Physik und ihre mathematische Grundlagen mit und wenn Du Dir die Mühe gemacht hättest, diese Grundlagen zu studieren, würdest Du nicht diese Töne spucken. Dein Beispiel von den beiden Motoren zeigt Dein Unvermögen bzw. Dein Unverständnis des Begriffes "Wirkungsgrad". Der Wirkungsgrad kennzeichnet nur das Verhältnis von gewünschter zu ursächlicher Wirkung, d.h. in unserem Fall von gewünschter akustischer Wirkung (=Schalldruck) zu elektrischer Leistung. Da üblicherweise aber Schalldruck und Schallschnelle nicht überall in Phase sind, ergibt sich ein Unterschied zwischen Schalldruck und Schallleistung, der durch die Blindleistung charakterisiert ist. Es ist also doch nicht schwer, sich vorzustellen, dass bei gleicher elektrischer Leistung durch Verringerung der Blindleistung sich ein höherer Schalldruck ergeben kann, oder? Wenn Du auf einfache Beispiele Wert legst: Der Wirkungsgrad eines Geländewagens kann ja auf die gewünschte Wirkung "Bergauffahrt durch Matsch" bezogen werden. Hier ist sicher einleuchtend, dass durch den Einsatz von nicht nur einem angetriebenen Rad sondern z.B. von vier Rädern ohne zusätzliche Motorleistung oder erhöhten Spritverbrauch das Ziel besser erreicht werden kann, der Wirkungsgrad sich also deutlich erhöht hat. Wen es interessiert: Von der Fachhochschule Augsburg gibt es eine überschaubare Abhandlung zum "Lautsprechermodell". Da werden einige Herleitungen zur Strahlungsimpedanz usw. gezeigt. Guckst Du hier: www.fh-augsburg.de/~clemen/lehre/audio/LS_Modell.PDF |
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castorpollux
Inventar |
#50
erstellt: 29. Jan 2006, 18:56
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hallo günter, der server deiner fh scheint down zu sein - oder er mag mich nicht. Edit: habs nachgeprüft: wenigstens die DNS-Server für diese Homepage scheinen von mir aus nicht erreichbar zu sein, Traceroute verläuft irgendwo in Stuttgart im Sande...sollte jemand den Namen auflösen können, so möge er mir doch bitte die IP geben :o)
Den Zusammenhang hätte ich gerne noch mal genauer erläutert, sofern das nicht eigentlich auch in dem nicht abrufbaren pdf steht :o)
Nein, die vorstellung lag zeitweilen sogar relativ nahe. weiter oben haben wir sie auch diskutiert - sei doch bitte so nett und sage uns, wo der fehler geschrieben steht, oder wo wir etwas unterschlagen haben, was eigentlich hätte berücksichtigt werden müssen, schließlich sind wir doch eigentlich dazu hier um vom anderen zu lernen :o) Grüße, Alex [Beitrag von castorpollux am 29. Jan 2006, 19:05 bearbeitet] |
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günter2
Schaut ab und zu mal vorbei |
#51
erstellt: 29. Jan 2006, 21:01
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Hallo, gebt mal in Google "LS_modell" ein, dann findet ihr den Link ziemlich weit vorne. Zum Thema Wirkungsgrad: Der Referenzwirkungsgrad lässt sich berechnen: n=4*pi²/c³*fs³*Vas/Qes mit c: Schallgeschwindigkeit fs: Resonanzfrequenz Vas: Äquivalentvolumen Qes: elektrische Güte Der Referenzschalldruck ergibt sich zu: p=112-10*log n Wenn ich also zwei identische Chassis verwende, bleibt alles konstant bis auf die Membranfläche, somit das Vas. Anders ausgedrückt: Ich muss die beiden Lautsprecher in Summe in das doppelte Volumen einbauen, um die selben Verhältnisse zu erreichen. Ergo: Der Wirkungsgrad verdoppelt sich. Pole ich einen der beiden Lausprecher um, wird Vas quasi Null, d.h. beide Chassis kompensieren sich und der Wirkungsgrad verschwindet. Wohlbemerkt gilt dies nur für Frequenzen, in denen der Lautsprecher als Kolbenstrahler wirkt und der Abstand der Chassis klein ggü. der Wellenlänge ist. Bei höheren Frequenzen bekomme ich entsprechende, hörbare Interferenzen. Wer selbst schon mal einen d'Appollito gebaut hat, kennt den Effekt der Wirkungsgradsteigerung sehr gut und zweifelt auch nicht daran. Der Effekt wird auch bei Lautsprecherzeilen ausgenutzt, bei denen viele wirkungsgradschwache kleine Chassis verwendet werden und in Summe trotzdem einen guten Wirkungsgrad ergeben. Wer das selbst testen will, dem empfehle ich nicht die Verwendung von einem bzw. zwei gleichartigen Chassis, sondern eines und vier, die je zwei in Reihe und dann parallel verschaltet werden. Die elektrische Leistung bleibt dann bei gleicher Ansteuerung konstant und das Ergebnis ist hörbar lauter (+6dB). 6dB sind allerdings nicht die Welt, da erst ca. 10dB einer subjektiven Lautstärkeverdoppelung entsprechen. Mit Abschreiben hat das ganze nichts zu tun, aber ich denke, dass nicht jeder die physikalischen und die mathematischen Grundlagen besitzt, die notwendig sind, um die Herleitungen zu durchschauen. Wer aber die Theorie der Wellengleichungen und die komplexe Wechselstromrechnung beherrscht, dem sollte doch einiges an grundlegendem Verständnis möglich sein. Wer jetzt immer noch, nachdem er die Theorie verstanden hat, Fehler entdeckt, der sollte am Besten eine Dissertation zu dem Thema verfassen. Er hätte gute Chancen auf einen wissenschaftlichen Preis. Ich denke, die Herren Thiele, Small oder Linkwitz haben es nicht nötig, einfach etwas abzuschreiben. Aber die Verstehen ihr Handwerk auch... Gruß Günter |
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#1
erstellt: 04. Jan 2006, 
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