Zu Schwingungen und unerwünschter Schallabstrahlung von Lautsprechergehäusen
Hallo David,
ich wäre schon dafür, auch Subwoofer nach Möglichkeit so aufzubauen, daß innerhalb des Übertragungsbereiches keine Resonanzen des eingeschlossenen "Luftkörpers" oder der Gehäusewände auftreten: Gerade hier ist das - mit etwas gutem Willen - recht gut und einfach umzusetzen: Auch wenn es nicht "ganz so kritisch" wie etwa im Mittelton sein mag, warum es nicht einfach so "tun" ?
Bei Hochtönern (nehmen wir Kalotten als Beispiel) sind "Gehäuseresonanzen" zwar seltener (oft gibt es hier - wie du es beschreibst - nur den Magneten ggf. mit einer Polkernbohrung als "Gehäuse"). Jedoch bestehen bei einigen Modellen Resonanzen der inneren Kammern, also des eingeschlossenen "Luftkörpers" in oder hinter der Polkernbohrung (manche Modelle haben auch hinten "aufgesetzte" Kammern).
Gelegentlich ist hier auch eine "lieblose" Bedämpfung der Hohlräume die Ursache für Resonanzen, die sich dann auf die Bewegung der Membran auswirken. Das kann es übrigens auch bei anderen Bauarten von Hochtönern geben, u.a. Bändchen sind dabei prinzipiell auch mit eingeschlossen.
Man bekommt aber heute auch für rel. kleines Geld z.B. Kalotten, die "so gut wie resonanzfrei" sind und das sind inzwischen gar nicht wenige.
Es braucht übrigens keineswegs zwingend "exotische" Materialien, um Schallwandler aufzubauen, die "so gut wie perfekt" sind. Es sind hier eher die Sorgalt im Kontruktionsdetail und der kundige Umgang mit einem Material, der hervorragende Ergebnisse möglich macht.
So ist es,
bezüglich Gehäuseresonanzen bleibt das sicher kritischste Bereich und dafür gibt es m.E. einige erstaunlich einfache Gründe:
Eine sinnvolle Grundstrategie wäre m.E. (Teil-) Gehäuse für ihre jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche auszulegen und zu optimieren - damit die Angelegenheit technisch wirklich handhabbar zu machen - und voneinander zu entkoppeln.
Ein kompaktes Subwoofergehäuse nach der "Steifigkeit pur" Strategie (s.o.) wäre für den oberen Bass und den Mittelton nicht sehr gut. Steht der Subwoofer aber getrennt (ist ausgelagert), dann ist die mangelnde Eignung eines solchen Gehäuses für den oberen Bass und Mittelton nicht mehr relevant und das Problem ist vom Tisch.
Für den mittleren Bass bis in den Mittel-/ Hochton verfolge ich persönlich bei einem aktuellen Projekt folgendes Konzept:
Beide Tiefton Module und die Mittel-/Hochton Einheit sind ihrerseits über dämpfende Zwischenlagen/Fugen entkoppelt, wenn sie gemeinsam zu einem Stereo Haupt-LS (Satelliten) verbunden werden.
Die ganze Gehäuse ist durch den Aufbau im gesamten Bass bis Mittelton äußerst "abstrahlungsarm", und es konnten gleichzeitig übermäßig "dicke" Wandaufbauten und allzu große Außenabmessungen gut vermieden werden:
Ausladende Abmessungen hätten nämlich speziell beim Tiefton-Kardioid die Funktion gestört, weil hier bestimmte Pfadlängen zwischen den vorderen Schallquellen und denen auf der Rückseite - zur Herstellung der Kardioid Charakteristik dieses Moduls vom Tiefton bis in den unteren Mittelton - zwingend eingehalten werden mussten.
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(*) Daher ist es m.E. wichtig zu verstehen, daß das Ziel ein bezüglich Eigenresonanzen (Schall-) "abstrahlungsarmes" Gehäuse sein sollte. Ein "schwingungsarmes" Gehäuse ist nicht unbedingt das Gleiche:
Wenn eine geringe Schwingungsamplitude "unerwünscht effizient abgestrahlt" wird (aufgund zu großer Biegewellenlängen), kann das trotzdem negative Auswirkungen haben. Gerade hier sind übrigens "steife Wände mit in Relation zu geringer Massebelegung" (und zu geringer Eigendämpfung) sehr deutlich im Nachteil.
Zitat von David
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ich wäre schon dafür, auch Subwoofer nach Möglichkeit so aufzubauen, daß innerhalb des Übertragungsbereiches keine Resonanzen des eingeschlossenen "Luftkörpers" oder der Gehäusewände auftreten: Gerade hier ist das - mit etwas gutem Willen - recht gut und einfach umzusetzen: Auch wenn es nicht "ganz so kritisch" wie etwa im Mittelton sein mag, warum es nicht einfach so "tun" ?
Zitat von David
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Bei Hochtönern (nehmen wir Kalotten als Beispiel) sind "Gehäuseresonanzen" zwar seltener (oft gibt es hier - wie du es beschreibst - nur den Magneten ggf. mit einer Polkernbohrung als "Gehäuse"). Jedoch bestehen bei einigen Modellen Resonanzen der inneren Kammern, also des eingeschlossenen "Luftkörpers" in oder hinter der Polkernbohrung (manche Modelle haben auch hinten "aufgesetzte" Kammern).
Gelegentlich ist hier auch eine "lieblose" Bedämpfung der Hohlräume die Ursache für Resonanzen, die sich dann auf die Bewegung der Membran auswirken. Das kann es übrigens auch bei anderen Bauarten von Hochtönern geben, u.a. Bändchen sind dabei prinzipiell auch mit eingeschlossen.
Man bekommt aber heute auch für rel. kleines Geld z.B. Kalotten, die "so gut wie resonanzfrei" sind und das sind inzwischen gar nicht wenige.
Es braucht übrigens keineswegs zwingend "exotische" Materialien, um Schallwandler aufzubauen, die "so gut wie perfekt" sind. Es sind hier eher die Sorgalt im Kontruktionsdetail und der kundige Umgang mit einem Material, der hervorragende Ergebnisse möglich macht.
Zitat von David
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bezüglich Gehäuseresonanzen bleibt das sicher kritischste Bereich und dafür gibt es m.E. einige erstaunlich einfache Gründe:
- man benötigt hier oft ein Gehäuse für die Tief-/Mitteltöner bzw. Mitteltöner
- die Eigenfrequenzen von Gehäusen landen mit üblichen Materialien und Abmessungen immer "irgendwo" in diesem Bereich und selbst mit "exotischen" Materialien und Dimensionierungen ändert sich oftmals erstaunlich wenig daran ...
- mit ein wenig "Pech" (d.h. ohne Berücksichtigung in der Konstruktion ...) können Koinzidenzfrequenzen der Gehäusewände in diesem Bereich liegen, d.h. die Wände beginnen "irgendwo" in diesem Bereich ihre Eigenschwingungen wesentlich "effizienter" (unerwünscht) als im Tiefton abzustrahlen (*)
Zitat von David
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Eine sinnvolle Grundstrategie wäre m.E. (Teil-) Gehäuse für ihre jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche auszulegen und zu optimieren - damit die Angelegenheit technisch wirklich handhabbar zu machen - und voneinander zu entkoppeln.
Ein kompaktes Subwoofergehäuse nach der "Steifigkeit pur" Strategie (s.o.) wäre für den oberen Bass und den Mittelton nicht sehr gut. Steht der Subwoofer aber getrennt (ist ausgelagert), dann ist die mangelnde Eignung eines solchen Gehäuses für den oberen Bass und Mittelton nicht mehr relevant und das Problem ist vom Tisch.
Für den mittleren Bass bis in den Mittel-/ Hochton verfolge ich persönlich bei einem aktuellen Projekt folgendes Konzept:
- die Tieftoneinheiten der Haupt-Lautsprecher (2 Kardioid-Module je Seite) bestehen aus Außengehäusen und Innenkammern (die werden zur Verfeinerung der Kardioid Charakeristik benötigt), welche als kompakte "Untermodule" intern mit nachgiebigen und hochdämpfenden Materialien zusammengefügt und entkoppelt sind. Bei diesen Tiefton Modulen ist nicht einmal die Schallwand - welche je 2 Tieftöner pro Modul trägt - "fest" mit dem Gehäuse verbunden, sondern ebenfalls "schwimmend" über dämpfende Fugen gelagert. Dafür wurde u.a. eine spezielle Art der Klemmung/Verschraubung entwickelt und getestet, welche die hohe "Fugendämpfung" (das ist übrigens eine "Standardmaßnahme" zur Minderung von Körperschall auch an Maschinen) zwischen den Wänden nicht "kaputtmacht", jedoch das Gehäuse trotzdem zu einem "handhabbaren und soliden Ganzen" zusammenfügt. Desweiteren haben bestimmte Gehäusewände innen zusätzlich "flächig" dämpfende (viskoelastische) Einlagen.
- Das Gehäuse für die Mittel-/Hochtoneinheit ist hingegen relativ "biegeweich", dafür hochdämpfend (u.a. Auflage plastischer Matten, Fugendämpfung zwischen Gehäusehälften, ...) und mit einer nicht zu geringen Massebelegung der Wände ausgestattet. Das sorgt für eine langsame Ausbreitung von Biegewellen auf den Gehäusewänden, so daß Schwingungen nicht abgestrahlt werden. Dabei sind übrigens auch die (nicht unerheblichen) Massen der auf der Schallwand verteilten kleinen Mittel-/Hochtöner dieses Mittel-/Hochton Arrays mit einkalkuliert, welche die Massebelegung dieser Wand mit erhöhen.
Beide Tiefton Module und die Mittel-/Hochton Einheit sind ihrerseits über dämpfende Zwischenlagen/Fugen entkoppelt, wenn sie gemeinsam zu einem Stereo Haupt-LS (Satelliten) verbunden werden.
Die ganze Gehäuse ist durch den Aufbau im gesamten Bass bis Mittelton äußerst "abstrahlungsarm", und es konnten gleichzeitig übermäßig "dicke" Wandaufbauten und allzu große Außenabmessungen gut vermieden werden:
Ausladende Abmessungen hätten nämlich speziell beim Tiefton-Kardioid die Funktion gestört, weil hier bestimmte Pfadlängen zwischen den vorderen Schallquellen und denen auf der Rückseite - zur Herstellung der Kardioid Charakteristik dieses Moduls vom Tiefton bis in den unteren Mittelton - zwingend eingehalten werden mussten.
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(*) Daher ist es m.E. wichtig zu verstehen, daß das Ziel ein bezüglich Eigenresonanzen (Schall-) "abstrahlungsarmes" Gehäuse sein sollte. Ein "schwingungsarmes" Gehäuse ist nicht unbedingt das Gleiche:
Wenn eine geringe Schwingungsamplitude "unerwünscht effizient abgestrahlt" wird (aufgund zu großer Biegewellenlängen), kann das trotzdem negative Auswirkungen haben. Gerade hier sind übrigens "steife Wände mit in Relation zu geringer Massebelegung" (und zu geringer Eigendämpfung) sehr deutlich im Nachteil.
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