Anleitung zur Frequenzweichenmessung mit der Mess-Software HBX 6.5

Hier wird beispielhaft die Messung einer unbekannten passiven 3-Wege Lautsprecherfrequenzweiche erläutert. Es wird vorausgesetzt, dass Sie mit der Bedienung von HBX vertraut sind, die Soundkartenerkennung und schon einige MLS-Messungen erfolgreich mit Ihrer Soundkarte durchgeführt wurden. Ihr Messsystem eben einwandfrei arbeitet.


Messaufbau

Für eine maximale Genauigkeit wird die MLS-2 Kanalmessung verwendet.
Achtung !! 2-Kanalmessung darf hier nicht bei Verstärkern mit virtueller Masse im Brückenbetrieb verwendet werden. Absolute Zerstörungsgefahr !!
 

Bild.1   Bsp. Aufbau für die Frequenzweichenmessung des Hochtonzweiges ( HT)

HT   - Hochtonausgang
MT  - Mitteltonausgang
TT   - Tieftonausgang
RL   - Lastwiderstand  sollte dem Gleichstromwiderstand des Lautsprecherchassis
            entsprechen. Also ca. zwischen 3 Ohm ( 4-Ohm Chassis)  und 6 Ohm  (8-Ohm Chassis)
 

Hinweise !
Auch wenn es von den Signalpegeln her funktioniert, schließen Sie die Frequenzweiche nicht ohne Endverstärker direkt am Line-OUT oder SPK-OUT der Soundkarte an. Die Ausgangsimpedanz der Soundkarte ist im allgemeinen derart hoch ,dass dadurch die Messung deutlich bis extrem verfälscht wird.
 

Vorabübersicht der notwendigen Einstellungen in HBX für erfahrene Anwender:

• Samplerate 48kHz   16bit genügt,   24bit etwas besser
• 2-Kanalmessung
• FFT-Fensteranfang 50 Werte vor Fenster ( besonders beim Tieftonzweig )
• FFT-Fenster Größe 2048, damit kommt man auf  23 Hz runter
• Glättung im Amplitudenfrequenzgang Diagramm ausschalten !
• FFT-Fensterfunktion Blackman

Pegel Einstellungen

Stellen Sie den Aufnahme- und Wiedergabe Mixer  zuerst wie nachfolgend bebildert ein.
 

Wiedergabemixer unter Windows XP

+++ Achtung  +++ 
Es ist extrem wichtig das im Wiedergabemixer der Line-IN Pegelregler auf Null steht, ansonstem kommt es zu Rückkopplungen, welche sogar zur Überlastung der Endstufe führen können.

Stellen Sie den Pegel am Endverstärker auf sehr wenig ein, denn denken Sie immer daran das  Soundkarten schon ab 1V übersteuern, bzw. ab ca. 5V zerstört werden. Heutige Endstufen aber bei voller Lautsärke 40V und mehr  Wechselspannung abgeben. Also stets bei geringen Endstufenpegel beginnen !
 

Finden des optimalen Pegels

Rufen Sie nun die Impuls-/MLS-Messung auf  und stellen unter [Einstellungen] die 2-Kanalmessung und den  FFT-Fensteranfang auf 50. Starten Sie nun eine 1. Testmessung.

Durch variieren des Lautstärkeregler des Endverstärkers  und  weiteren MLS-Messungen  pegeln Sie nun so ein, dass die Übersteuerungs LED’s bei der MLS-Messung  gerade noch nicht rot aufleuchten. Danach den Pegel nicht mehr verändern.

Da der rechte Referenzkanal direkt von Endverstärkerausgang zum Line-IN der Soundkarte führt, übersteuert dieser deutlich vor dem linken Kanal, der ja den durch die Frequenzweiche gedämpften Pegel erhält. Also den rechten Kanal am  Mixer von Line-IN nicht soweit aufregeln wie den Linken Kanal, was natürlich Kanalgetrennte ( li. und re.)  Pegelregler, oder einen Balanceregler,  bedingt.
 

Durchführung der Messungen

Nachdem der optimal Pegel eingestellt  ist können Sie nun die 1. Messung starten.
Wir beginnen zuerst mit der Messung des Tieftonzweiges.
 

Bild 4:  Impulsantwort des Tieftonzweiges der Frequenzweiche

Nach erscheinen der Impulsantwort im Diagramm, positioniert man die li. rote Line ( der FFT-Fenster Anfang)  kurz vor Beginn der Impulsantwortkurve. Die FFT-Fenster Größe stellt man auf 2048 Werte ein. Klicken Sie nun auf das blaue Diskettensymbol in der Menüleiste um die Impulsantwort unter einem Namen Ihrer Wahl zu speichern.

Wechseln Sie nun in das Amplitudenfrequenzgangdiagramm. Dort klicken Sie auf den Schalter [Einstellungen]  und wählen die Option „relativer Pegel (dBV)“ und desweiteren „minimum Phase“
 

Bild 5:  Frequenzgang des Tieftonzweiges der Frequenzweiche

Schalten Sie noch die Glättung aus. Um die Kurve auch nach der nächsten Messung zu erhalten, klicken Sie nun auf Kurve kopieren, welche dadurch eine schwarze Farbe erhält.

Mitteltonzweig Messung

Bauen Sie nun den Messaufbau für die Mitteltonmessung um. Also die Klemmen von dem linken Soundkarten-Line-IN und dem Lastwiderstand RL am  Mittelton  Frequenzweichenanschluss befestigen. Beim Wechseln in das Impulsantwortdiagramm auf keinen Fall das Frequenzgangdiagramm schließen, da sonst die kopierte Kurve verloren geht!
 

Bild 6:  Impulsantwort des Mitteltonzweiges der Frequenzweiche

Wichtig , positionieren Sie den FFT-Fenster Anfang so, dass die beginnenden kleinen Schwingungen des Einschwingvorganges, mit im FFT-Fenster sind !
Klicken Sie nun auf das blaue Diskettensymbol in der Menüleiste um die Impulsantwort unter einem Namen Ihrer Wahl zu speichern.
Wechseln Sie nun in das Amplitudenfrequenzgangdiagramm.

Bild 7:  Frequenzgang des Tiefton- (schwarz) und Mitteltonzweiges (rot) der Frequenzweiche

Um die Kurve auch nach der nächsten Messung zu erhalten, klicken Sie nun auf Kurve kopieren, wodurch die rote Mitteltonkurve eine grüne Farbe erhält.

Hochtonzweig Messung

Bauen Sie nun den Messaufbau für die Hochtozweigmessung um. Also die Klemmen von dem linken Soundkarten-Line-IN und dem Lastwiderstand RL am  Hochton  Frequenzweichenanschluss befestigen. Beim Wechseln in das Impulsantwortdiagramm auf keinen Fall das Frequenzgangdiagramm schließen, da sonst die kopierten Kurven verloren gehen !
 

Wichtig , positionieren Sie den FFT-Fenster Anfang so, dass die beginnenden kleinen Schwingungen des Einschwingvorganges mit im FFT-Fenster sind !
Klicken Sie nun auf das blaue Diskettensymbol in der Menüleiste um die Impulsantwort unter einem Namen Ihrer Wahl gleich zu speichern.
Wechseln Sie nun in das Amplitudenfrequenzgangdiagramm.

Bild 9:  Frequenzgang des Tief-, Mittel- und Hochtonzweiges der Frequenzweiche

Die 2 Schnittpunkte der Tief,-Mittel- und Hochtonkurve ergeben die 2 Trennfrequenzen der Weiche. In unserem Bsp. ca. 680Hz  und  ca. 4,3kHz.

Drucken Sie nun das Amplitudendiagramm aus, da beim Schließen des selbigen die kopierten Kurven später verloren gehen. Zusätzlich empfehle ich Ihnen das Diagramm zu maximieren und mit der Tastenkombination ALT-Druck  in die Zwischenablage zu kopieren.
 

Ermittelung der Filtersteilheit, hier am Bsp. des Mitteltonzweiges

Mit rechter Maustaste Markerlinie auf  100Hz positionieren: 100Hz  =  -29,65dB

Mit rechter Maustaste Markerlinie auf  800Hz positionieren:

800Hz  =  -10,44dB
100Hz bis 800 = 3 Oktaven , für eine bessere Genauigkeit über 3 Oktaven mitteln
damit  Flankensteilheit  S[dB/Okt] =   (-29,65dB  -  -10,44dB) / 3Okt  =  - 6,4 dB/Okt

Damit handelt es sich um einen simplen Filter 1. Ordnung
 

Einfluß des Lastwiderstandes  RL  

Hier wurden mehrere Mitteltonzweigmessungen mit verschiedenen Lastwiderständen durchgeführt, um zu zeigen, dass diese deutlichen Einfluss auf die Filterbandbreite bzw. Steilheit der Frequenzweiche haben. Im den Beispielmessungen ergeben sich Frequenzabweichungen von 0,65kHz bis 1,95kHz. Zum Vergleich wurde auch ein 8 Ohm Mitteltonlautsprecher ( für welchen die Frequenzweiche nicht konzipiert wurde!) angeschlossen.
Im Bereich von 200 bis 400Hz, dort wo der induktive Anteil der Schwingspule noch nicht so wirksam ist, gibt es eine gute Übereinstimmung mit dem  5,6 Ohm Lastwiderstand. Die 5,6 Ohm entsprechen gut dem Gleichstromwiderstand der Schwingspule eines 8 Ohm Lautsprechers.
Demzufolge setzen Sie bitte als Lastwiderstand für Frequenzweichenmessungen  bei  Frequenzweichen die für 8Ohm Chassis konzipiert sind, 5,6 Ohm Widerstände und bei 4 Ohm Lautsprecherchassis  3 Ohm Widerstände ein.
 

Desweiteren wird in diesem Beispiel zusätzlich deutlich (rote Kurve), das man niemals ein Lautsprecherchassis an einer Frequenzweiche verwenden sollte, für welches die Frequenzweiche nicht konzipiert wurde. Also lieber Hände weg von den preiswerten Universalfrequenzweichen.