Chassis allgemein

Datendownload bei HiFi-Selbstbau


Datendownload Datenblätter

"Klasse statt Masse" - so könnte man unsere Datenblätter bezeichnen. Wir messen zwar nicht sehr viele Chassis, diese dafür aber IMMER paarweise (oder mehr) und sehr detailliert. Abonnenten können die Messergebnisse downloaden und damit und mithilfe von Boxsim virtuell eigene Lautsprechersysteme erstellen.

Auf diese Weise ist z.B. auch das Projekt RED entstanden. Nachdem wir - mit gutem Beispiel vorangegangen - unsere Abonnenten ermuntert hatten mit den Daten der vorhandenen Datenblätter eigene Kreationen zu erstellen kamen diverse Rückfragen nach dem Motto: "welche der vielen Messungen soll ich denn jetzt nehmen?"

Daher wollen wir hier kurz den "üblichen" Inhalt unserer Datensätze und unsere "internen" Kürzel erläutern. Generell sind alle Datensätze in einer ZIP-Datei zusammengefasst. Der Name der ZIP-Datei lautet üblicherweise A_Data.zip, wobei "A" ein Kürzel für das getestete Chassis ist (z.B. RS150S8_Data.zip). In dieser ZIP-Datei befinden sich folgende Messergebnisse:

In diesem Beispiel (dem DAYTON RS150S8) befinden sich insgesamt 29 Ergebnisse in der ZIP-Datei. Die allgemeine Form des Ergebnisnamens lautet:

A_B_C.D

KürzelBeispiel
ARS150S8
Blaufende Nummer des Chassis, z.B. 1, 2, 3 etc.; bei Hochtönern auch 1V, 2V etc. (V = versenkter Einbau)
C.D
  • I*.oct = Impedanzmessung (JustOct, 1/12 Oktave, in der Regel mit Phase)
  • P*.oct = Schalldruckmessung (JustOct, 1/12 Oktave, ohne Phase)
  • Lw.oct = berechnete Schallleistung (JustOct, 1/12 Oktave, ohne Phase)
  • Dir.oct = berechneter Bündelungsgrad (JustOct, 1/12 Oktave, ohne Phase)
  • Imp*.txt = Schalldruckmessung (ARTA, ca. 1/48 Oktave, in der Regel mit Phasenbezug)
  • THD*.txt = Klirrfaktormessung (JustTHD, 1/12 Oktave, ohne Phase)


  •  

    Impedanzmessung:

    Allgemeine Form = Ixxy.oct

    xxzweistellige Zahl, wobei
  • 01 = Freiluft
  • 02 = eingebaut (z.B. Kalotten) oder mit Zusatzmasse
  • ggf. zusätzliche Zustände (z.B. neu, eingebrummt)
    Die genaue Messbeschreibung wird von JustDisp angezeigt
  • yKennung des Anregungspegels, wobei
  • e = -18 dB
  • d = -12 dB
  • c = -6 dB
  • b = 0 dB
  • a = +6 dB

  • Hinweis:Das Anregungssignal besteht aus einer Überlagerung von 134 Sinustönen von 10 bis 21135 Hz im Abstand von 1/12 Oktave. Jeder Sinuston besitzt bei der Anregungsstufe 0 dB eine Amplitude von 265 mV.
    Der RMS-Wert des Gesamtsignals beträgt bei der Anregungsstufe 0 dB 2.17 Vrms (Spitzenwert 9.89 Vpeak). Diese Spannung liegt über der Reihenschaltung aus unbekannter Impedanz (in der Regel das Lautsprecherchassis) und Referenzwiderstand (z.B. 5.6 Ohm) an.
    Durch einem zu messenden Widerstand von 5.6 Ohm würde demnach eine mittlere Leistung von 210 Milliwatt (mWrms) fließen. Bei der Anregung -18 dB, -12 dB, -6 dB bzw. + 6dB wären dies 3, 13, 52 bzw. 820 mWrms.

    Die Bestimmung der TSPs wird in der Regel bei einer Anregung von -12 dB durchgeführt. JustDisp berechnet die TSPs aus 2 bereits gefitteten Impedanzmessungen und schreibt die TSPs dann in die Datei mit der Freiluftmessung (s. Artikel TSP messen für alle). Der Anfang der Datei RS150S8_1_I01d.oct sieht daher wie folgt aus:

    #This file contains data created by JustOct
    Simulation element names: Rdc Lc1 Lc2 Rcp Rls Cls Lls Err
    Simulation element dimensions: [Ohm] [mH] [mH] [Ohm] [Ohm] [uF] [mH] [%]
    Simulation element values: 6.15 0.198 0.428 3.04 24.78 275.60 27.100 1.780
    LS-parameter names: Fs [Hz] Qms [ ] Qes [ ] Qts [ ] Mms [g] Sd [cm²] Vas [l]
    LS-parameter values: 58.24 2.499 0.620 0.497 7.07 80.00 9.59
    Title DAYTON RS150S8 (1), Impedanz Freiluft (-12 dB)

    In der Regel besitzen die Impedanzmessungen eine Phaseninformation und können somit direkt in Simulationsprogramme wie Boxsim eingelesen werden.


    Schalldruckmessung (ohne Phase):

    Allgemeine Form = Pxxy.oct

    xxzweistellige Zahl, die den Messwinkel zur Normalen angibt. Üblicherweise werden die Winkel 00, 15, 30, 45 und 60° gemessen
    yKennung des Zustandes oder der Messentfernung, z.B.
  • N = Messung in 10cm Abstand

  • Hinweis:Die mit JustOct durchgeführten Schalldruckmessungen können prinzipbedingt keine Phaseninformation enthalten, da der energetische Mittelwert eines Frequenzbandes berechnet wird. Die Daten eignen sich daher in der Regel nicht zur Verwendung in Simulationsprogrammen wie Boxsim, da die Überlagerung von 2 unterschiedlichen Chassis so nicht korrekt abgebildet werden kann.

    Aus den Schalldruckpegeln bei 0, 15, 30, 45 und 60° kann die winkelgewichtete Schallleistung Lw ermittelt werden. Aus dem Vergleich von Lw mit der 0°-Messung ergibt sich der Bündelungsgrad.


    Schalldruckmessung (mit Phase):

    Allgemeine Form = Imp_xxcm_Syyy.txt

    xxzweistellige Zahl, die den Abstand zur Frontplatte angibt (üblicherweise 20 cm)
    yyyCursorposition bei ARTA, bei der das Zeitfenster anfängt und auf die sich die akustische Phase bezieht

    Hinweis:Nähere Infos zur Problematik der akustischen Phase gibt es im Artikel "Die akustische Phase, das unbekannte Wesen". Wie man ARTA-Messungen in Boxsim nutzen kann man hier nachlesen (nur für Abonnenten).

    Aus der Abtastfrequenz und der Differenz zum 300. Abtastwert (virtueller Nullpunkt bei ARTA) kann man die Laufzeit zum Bezugspunktes und damit den Abstand zur Schallwand d ermitteln. Es gilt:

    d [cm] = ( (yyy-300)/Abtastfrequenz [Hz] ) · 34300 [cm/s] - xx [cm]

    Beim RS150S8 gibt es eine Messung RS150S8_1_Imp_20cm_S328.txt, die laut Kopfteil (s.u.) mit einer Abtastfrequenz von 44100 Hz gemessen wurde. Der angenommene SEO (auf den sich die akustische Phase bezieht) liegt daher bei (328-300)/44100*34300= 21.78 cm und somit 1.78 cm HINTER der Schallwand.

    Dieser Wert ist im Kopfteil der Ergebnisdatei üblicherweise angegeben [cm] und muss im Simulationsprogramm entsprechend eingegeben werden (bei Boxsim z.B. mit gleichem Vorzeichen, aber in mm).

    Smoothed Frequency Response
    Resolution = 1/12 octave
    Numpoints = 720
    SEO = 1.8 cm (hinter der Schallwand)
    SamplingRate = 44100 Hz
    Frequency(Hz) Magnitude(dB) Phase(deg)
    31.206 73.00 178.2
    31.598 73.08 179.4
    31.996 73.23 -179.6
    32.398 73.46 -178.8

    Diese Daten eignen sich daher zur Verwendung in Simulationsprogrammen wie Boxsim, da die Überlagerung von mehreren Chassis so korrekt abgebildet werden kann. Da alle Ergebnisdateien auf dB/2.83V/m kalibriert sind entspricht der Wert 90 in der Spalte "Magnitude [dB]" der Ergebnisdatei genau einem Schalldruck von 90 dB/2.83V/m in der Realität.

    Hinweis:Bei den ersten Messungen mit ARTA wurde die Impulsantwort nur 1-kanalig gemessen. Daher fehlt ein Zeitbezug und das Maximum der Impulsantwort liegt immer automatisch auf dem 300. Abtastwert. Damit ist die Angabe einer absoluten akustischen Phase nicht möglich. Wenn also ein Zerfallspektrum im Datenblatt zu sehen ist aber keine Datei A_B_Imp_xxcm_Syyy.txt, dann handelt es sich um eine 1-kanalige Messung.


    Klirrfaktormessung (ohne Phase):

    Allgemeine Form = THD_xxcm_yydB.txt

    xxzweistellige Zahl, die den Abstand zur Frontplatte angibt (üblicherweise 20 cm)
    yyKennung des mittleren Schalldruckpegels in 1m Abstand, z.B. 80, 85, 90, 95, 100 dB

    Hinweis:Der mit JustTHD ausgewertete logarithmische Sinussweep bestimmt den Pegel bei der Grundfrequenz sowie vielfachen (= Oberwellen) davon. Durch den fortlaufenden Sweep ist das Ergebnis jeweils eine Mittelung über 1/12 Oktave.
    Aus der Pegeldifferenz (bzw. dem Verhältnis) zwischen Grundwelle und Oberwelle wir der Klirrfaktor berechnet. Durch diese nicht norm- (aber praxis-) gerechte Berechnung können Klirrfaktoren > 100% vorkommen.

    Die Datei RS150S8_1_THD_20cm_85dB.txt sieht z.B. wie folgt aus:

    Analysis parameters:
    Block size: 16384
    Number of blocks 121
    Offset per block: 8192 Samples
    Time window: Hanning
    FrequencyResolution: 1/12 octave

    Please note that 0 dB corresponds to full scale deflection of the wave file!

    F1 [Hz] Ch1_K1 [dB] Ch1_K2 [dB] Ch1_K3 [dB] Ch1_K4 [dB] Ch1_K5 [dB] Ch1_K6 [dB] Ch1_K7 [dB] Ch1_K8 [dB]
    19.95 -34.44 -60.50 -52.41 -72.78 -68.69 -89.86 -84.92 -86.78
    21.13 -33.33 -58.81 -52.84 -72.74 -68.39 -89.77 -80.92 -87.05
    22.39 -32.46 -58.85 -52.65 -72.77 -68.85 -87.92 -81.69 -87.10
    23.71 -31.55 -58.77 -51.84 -73.34 -68.15 -85.95 -81.08 -88.94
    ...
    1000 -15.30 -64.11 -69.17 -98.22 -82.66 -96.89 -89.83 -96.51
    ...

    Bei 1000 Hz ist K2 64.11 - 15.3 = 48.81 dB leiser als die Grundwelle.
    Dies entspricht einem Verhältnis von 10^(-48.81/20) = 0.003627:1, also einem Klirrfaktor von 0.36%. Würde man die ermittelten Pegel graphisch darstellen ergäbe sich folgendes Bild:

    Daraus wird dann jeweils der Klirrfaktor berechnet:

    Dort wo der Frequenzgang des Chassis linear verläuft sind beide Darstellung vergleichbar. Im Bassbereich ändert sich der Klirrfaktor in der Regel zum "bässeren" ;-), da durch die Schallführung (z.B. Bassreflexbox) die Grundwelle angehoben wird, die "chassisgemachten" Oberwellen aber in der Regel konstant bleiben.


    Fazit:

    Die HiFi-Selbstbau-Datenblätter sind ein kleiner Schatz - wenn man weiß, was sich hinter den "komischen" Dateinamen verbirgt. Aber das haben wir ja jetzt geklärt, gell?
    Wenn man sich alle Datenblätter auf den heimischen PC gepackt hat kann man z.B auch so tolle Sachen machen wie den Vergleich mehrerer interessierender Chassis. Da zeigt JustDisp dann als Anzeigeprogramm seine Stärken - solange es nur 6 Kuren darstellen muss. Mehr sind bei gleichzeitiger Anzeige der Messbeschreibung beim besten Willen nicht machbar . . .

    Kommentare  

    # kceenav 2017-11-25 16:31
    Die Datenblätter sind zweifellos informativ und umfassend genug, um anhand dessen ernsthaft zu erwägen, welche Chassis für ein Konzept/Projekt geeignet sein könnten.
    Es ist auch nützlich, dass es die ARTA-Messung gibt, um damit in Boxsim simulieren zu können.

    Was aber heutzutage nicht mehr zufriedenstelle n kann, das ist das Fehlen von entsprechenden Winkelfrequenzg ängen INKLUSIVE DER PHASE! Es wäre unbedingt wünschenswert, die Daten baldmöglichst um dieses Feature zu ergänzen. Denn nur damit sind Simulationen möglich, die in allen relevanten Kriterien eine gute Annäherung an die Realität darstellen.
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