Optimaler Frequenzgang von Satelitenlautsprechern

[Cyclone]

Da steht, dass man sich nicht sicher ist. Jedenfalls ist es egal ob durch Beben, Anregung durch Schall oder Selbsterregung (self-excitation), das Schwingen findet auf der Eigenresonanz des Objektes statt.

Letzteres ist ja klar. Ich meinte lediglich, dass offenbar keine Anregung der Eigenschwingung durch aerodynamische Effekte (sprich: Wind) stattfand. ("First it is pointed out that one misleading identification of forced resonance arises from the notion that the periodic natural vortex shedding of the wind over the structure was the source of the damaging external excitation.") Und da der Ausgangspunkt die These war, per punktuellem Anregen einer bestimmten Frequenz ein Aufschaukeln zu verursachen, scheint mir dieses Beispiel nicht hilfreich im Sinne einer erklärenden Analogie.

Also das glaube ich Dir jetzt mal nicht. Für den Menschen mag das hinkommen, aber ein Wolkenkratzer hat ganz bestimmt nicht 8Hz.

Wie ich schon sagte, es wäre unter der von dir später genannten Voraussetzung denkbar, nämlich dass Resonanz auf (sub)atomarer Ebene stattfindet.

Ja, der Energieerhaltungssatz gilt da auch.
Es kann aber sein, dass das Objekt nach einem Anstoß seine Energie woanders herbekommt, z. B. aus der Bindungsenergie seiner Moleküle oder, bei Gebäuden, seinen einzelnen Elementen. Dass es dann zusammenbricht ist klar.

Womit wir ja wieder bei der Atombombe wären. Vorstellen kann ich mir das trotzdem noch nicht, dieser Vorgang müsste wahnsinnig komplex sein, um (universell) zu funktionieren.

Die Welle wird im Objekt selbst unterschiedlich gebrochen und reflektiert. Dadurch entstehen viele kleine Welle. Diese können sich - so es der Zufall will - gegenseitig verstärken oder auslöschen.

Eben: Zufall. Statistisch müsste das ein sehr großer Zufall sein, damit konstruktive Interferenz derart überwiegen könnte.

Mit der Bindungsenergie hat die Sache ganz sicher nicht zu tun. Die Bindungsenergie ist eine extrem starke Energie, allerdings ist die Reichweit zu gering, um mehr als die Elektronen in den äußeren Bahnen auf Spur zu halten. Einen Einfluss kann sie deshalb nicht haben.

Du meinst die starke Kernkraft. Da stimme ich dir zu, die wird damit wenig zu tun haben.

Ich glaube der grund der eigenschwingung liegt in der atomstruktur: Wie uns allen vorgemacht wurde sind elektronen kleine kugerl die in der atomhülle herumschwirren. Is aber nicht so: Elektronen sind wellen! Und diese wellen drehen sich zichmale in der sekunde (wenn ich mich recht erinnere is dass der spin).
Nun ich denke der grund der 8Hz eigenschwingung liegt in diesen elektronen.

Nee, Elektronen sind keine Wellen. Der Spin ist zwar eine "Eigendrehung", diese sollte man sich aber tunlichst nicht als Frequenz vorstellen (besser als "identifizierende Eigenschaft"), zumal es hier keine Zeit als Referenz gibt. Mit dem Spin hat Resonanz nach meinem Verständnis nichts am Hut, die erklärt sich sich auf höherer Ebene, nämlich durch die Makrostruktur und Eigenschaften wie die Masse.

Es existiert diese Frequenz.

[...]

Das ist aber alles wüste und teilweise wenig praxisorientierte Mathematik.

Eben. Und da eine Frequenz durch genau das definiert ist, was hier wegfällt, sollte man vielleicht weniger von einer existenten denn von einer ideellen Frequenz sprechen.

 

[Morgoth]

Ich habe zuhause schonmal "getestet" mit 'ner 20Hz Frequenz.. Der Membran schwebt wie Sau: 3cm+ und 3cm- von der Stillpunkt Da fängts auch an alles wegzublasen...

Hab das noch gefunden:

was Du da siehst, ist nicht die Membrauslenkung. Die sieht man nur selten, selbst bei 20Hz ist unser Auge noch zu langsam (auch wenn es ein Grenzgebiet ist).
Was man viel eher sieht ist eine Arbeitspunktverschiebung der Membran. Grund dafür sind Instabilitäten und Asymmetrien des Antriebs.
Arbeitspunktverschiebung heißt, dass die Membran nicht mehr um x=0 schwingt, sondern um z. B. x=1mm. Dieser Punkt verändert sich auch noch, und das ist es was man sieht, denn die Veränderung geht sehr viel langsamer vonstatten als die Sinusschwingung.
Besonders kritisch ist das bei Bassreflexkonstruktionen. Dort ist eine extreme Verschiebung bei der zweifachen Resonanzfrequenz zu beobachten, ebenso im gesamten Bereich unterhalb der Resonanzfrequenz, weil dort der Treiber quasi Free-Air schwingt.

Hier ein kleines PDF: http://www.klippel.de/download/bin\AN14 - Motor Stability.pdf

Gruß
Morgoth

 

[Gobble-G]

...
Arbeitspunktverschiebung heißt, dass die Membran nicht mehr um x=0 schwingt, sondern um z. B. x=1mm...

Das interessiert mich. Was hat das für Nachteile, wenn der Arbeitspunkt verschoben ist? Oder ist das ein Effekt der da ist aber nicht weiter stört?

MfG, Gobble-G

 

[Sherman123]

Das ist ein Effekt der auftritt.

Die 20 HZ (20 vor und zurück Bewegungen in der Sekunde) sind viel zu schnell für unser Auge.

Wir können nur sehen, wie sich die Tonlage verändert. Wenn du dir ein Lied anhörst, dann siehst du, wie der Membran springt.

Bei einem Sinuston siehst du nichts, da die Bewegung zu schnell ist.

 

[Gobble-G]

Das ist ein Effekt der auftritt.

Die 20 HZ (20 vor und zurück Bewegungen in der Sekunde) sind viel zu schnell für unser Auge.

Wir können nur sehen, wie sich die Tonlage verändert. Wenn du dir ein Lied anhörst, dann siehst du, wie der Membran springt.

Bei einem Sinuston siehst du nichts, da die Bewegung zu schnell ist.

Schon klar. Das hat Morgoth oben doch geschrieben. Ich moechte wissen, ob dieser Effekt Nachteile mit sich bringt und wenn ja, welche.

 

[Morgoth]

Das interessiert mich. Was hat das für Nachteile, wenn der Arbeitspunkt verschoben ist? Oder ist das ein Effekt der da ist aber nicht weiter stört?

Die Aufhängung einer Membran hat keine lineare Kennlinie, sondern ist irgendwas der Form:
y=ax+bx²+cx³+...

Das ist der Grund für den Klirrfaktor, das x² sorgt für eine Oberwelle 2. Ordnung, das x² für eine 3. Ordnung usw.

Bei x=0 (und ein wenig drumherum) ist die Kennlinie praktisch linear, dort habe ich keinen Klirrfaktor. Das ist bei niedriger Lautstärke der Fall.
Wenn sich der Arbeitspunkt aber verschiebt, z. B. auf x=1mm, und das bei der gleichen Lautstärke, dann sieht die Membran keine lineare Kennlinie mehr und der Klirrfaktor ist sehr viel höher. Bei einer Resonanzfrequenz von 50Hz hat man eine maximale Verschiebung bei 100Hz, die Oberwelle 2. Ordnung liegt damit schon bei 200Hz, diejeniger 3. Ordnung bei 300Hz. Da kann es durchaus sein, dass die Hörschwellen für den Klirrfaktor selbst bei niedrigen Pegeln überschritten werden (im Bass selber ist das eher selten, dort liegt die Hörschwelle durchschnittlich bei 10%).
Zusätzlich kommt noch hinzu, dass die Kennlinie nicht mehr symmetrisch ist. Das heißt, in der einen Richtung ist der Einfluss von x² und x³ höher als in der anderen. Wie genau sich das auf den Klang auswirkt, mag ich aber nicht sagen. Gut ist es bestimmt nicht.

Und: die Belastbarkeit verringert sich. Nehmen wir ein Chassis, dass eine maximale Auslenkung von 2mm zulässt, dann ist eine Arbeitspunktverschiebung von 1mm (das ist durchaus üblich, sonst wäre das kaum sichtbar) schon eine mittlere Katatstrophe und verringert den Maximalpegel um 6dB.

Achja, und die Kompression habe ich ganz vergessen. Weil die Kennlinie bei x=0 ihre maximale Steigung hat, verläuft sie ober- und unterhalb flacher. Damit wird der Wirkungsgrad verringert, der Lautsprecher spielt also leiser als wenn die Kennlinie linear wäre. Definitiv hörbar, und das ganze verändert sich auch noch zeitlich.

Wir können nur sehen, wie sich die Tonlage verändert. Wenn du dir ein Lied anhörst, dann siehst du, wie der Membran springt.

Nein, die Tonlage ändert sich nicht. Es verschiebt sich nur der Punkt, um den die Membran schwingt.

Gruß
Morgoth

 

[Burschi1620]

das heißt also zuerst hat die membran eine linear kennlinie und dann geht sie exponenzial weiter?

Naja, ich weiß ich wenigstens für was ich die polynome in da schule gelernt habe...

Ich hab nocheinmal eine kurze frage zu den 0Hz:
Ich dachte immer die funktionsweiße eines lautsprechers ist so: eine induktivität die einen magneten anzieht und wegstößt, dadurch beginnt die membran zu schwingen.
nun wenn ich aber 0Hz hab (gleichspannung) dann liegt andauernd spannung an der spule und der magnet bleibt im angezogenen zustand und bewegt sich nicht fort.
Stimmt das so halbwegs?

 

[Morgoth]

das heißt also zuerst hat die membran eine linear kennlinie und dann geht sie exponenzial weiter?

Nicht ganz, die Kennlinie hat für alle x einen quadratischen, kubischen usw. Anteil. Alles unter x^2 und x^3 kann man aber meist vernachlässigen, alles andere sind Fehlkonstruktionen.
Nur ist (sollte) sie in unmittelbarer Umgebung von x=0 möglichst linear (sein), die Anteile von x^2 und x^3 also sehr klein.

Naja, ich weiß ich wenigstens für was ich die polynome in da schule gelernt habe...

Wenn Du Lust hast kannst Du ja mal eine Sinusschwingung in so ein Polynom einsetzen, dann siehste ja was rauskommt.

Ich dachte immer die funktionsweiße eines lautsprechers ist so: eine induktivität die einen magneten anzieht und wegstößt, dadurch beginnt die membran zu schwingen.

Andersrum, der Magnet zieht die Induktivität an und stößt sie ab. Hat den Vorteil, dass eine Spule ziemlich leicht gebaut werden kann. Starke Magneten wiegen aber doch schon einiges.
Bei sogenannten Body-Shakern (diese Dinger, die man untern Sitz schrauben kann) bewegt sich aber AFAIK wirklich der Magnet.

nun wenn ich aber 0Hz hab (gleichspannung) dann liegt andauernd spannung an der spule und der magnet bleibt im angezogenen zustand und bewegt sich nicht fort.
Stimmt das so halbwegs?

Genauso ist es (aber die Spule bleibt angezogen, nicht der Magnet)

Gruß
Morgoth