Inhaltsverzeichnis

Eine Einführung in Tests und Messungen an Lautsprechern

Warum sollte ein Buch über Lautsprechermessungen geschrieben werden?
Welches Material sollte ein Buch über Lautsprechermessungen enthalten?
Wie dieses Buch mit dem größten Erfolg verwendet werden kann

 Das Buch in Kürze  Eine Übersicht

 Kapitel 2: Lautsprechertests und Messungen
 Kapitel 3: Messung der Impedanz bei tieferen Frequenzen
 Kapitel 4: Akustische Messungen an einzelnen Lautsprecherchassis
 Kapitel 5: Akustische Messungen an MehrwegeLautsprechem
 Kapitel 6: Zeitverhalten, Frequenzverhalten und die FourierTransformation
 Kapitel 7: Lautsprechermessungen mit PCgestützten Meßsystemen
 Literatur

 Messungen an Lautsprecherchassis

2.
2.0.      Einleitung
2.1.      Ein wenig Geschichte
2.2.      Die Thiele/SmallParameter
2.3.      Das Impedanzverhalten von Lautsprecherchassis
2.4.      Ein einfaches Modell des Lautsprecherchassis
2.4.1.   Ein Modell der Komponenten auf der mechanischen Seite
2.4.2.   Das elektrisch angesteuerte System
2.4.3.   Was ist dieser Gütefaktor Q?
2.4.4.    Ein Modell der Komponenten auf der elektrischen Seite
2.4.5.    Der Impedanzverlauf eines Lautsprecherchassis
2.5.       Etwas mehr über die Thiele/SmallParameter
2.5.1.    Elektrische Dämpfung und der Gütefaktor QES
2.5.2.    Mechanische Nachgiebigkeit, Federwirkung der Luft und VAS
2.6.       Bestimmung der Thiele/SmallParameter aus Impedanzkurven
2.6.1.    Wichtige Vorbereitungen für Messungen an Lautsprechern
2.6.2.     Spannungsteiler  Der Meßaufbau
2.6.2.1.  Spannungsteiler  Die Wirkungsweise
2.6.2.2.  Messung von fSA und Qrs über Spannungsteiler
2.6.2.3.  Ein Beispiel
2.6.2.4.  Fallgruben, Fehlerquellen und Abhilfe  Beispiel
2.6.3.     Messungen mit konstanter Eingangsspannung
2.6.3.1.  Ein Beispiel
2.6.3.2.  Die Chassisparameter als Funktion der zugeführten Leistung
2.6.3.3.  Fallgruben, Fehlerquellen und Abhilfe
2.6.3.4.  Die echte KonstantstromMessung
2.6.4.     Meßverfahren mit konstantem Eingangsstrom
2.6.4.1.  Ein Beispiel für die Konstantstrommessung
2.6.5.     Relative Vorteile der einzelnen Meßverfahren
2.7.     Die Messung der äquivalenten Luftfedersteife VAs
2.7.1.  Messungen Von VAS mit geschlossenen Gehäusen
2.7.1.1   Ein Beispiel
2.7.1.2.  Diskussion der Messung mit geschlossenem Gehäuse
2.7.2.     Messungen mit zusätzlicher bewegter Masse
2.7.2.1.  Ein Beispiel
2.7.2.2.  Diskussion der Messung mit Zusatzmasse
2.7.2.1.  Ein Beispiel
2.8.        Die übrigen Thiele/SmallParameter
2.8.1.     Berechnung der Mernbranmasse
2.8.2.     Berechnung der Wandlerkonstante BI
2.8.3.     Wirkungsgrad und Eingangsempfindlichkeit
2.8.4.     Die Messung der Induktivität der Schwingspule
2.9.        Thiele/SmallParameter für Mittelton und Hochtonchassis
2.10.     Zusammenfassung

Literatur Zusatz A
Umrechnungsfaktoren
Zusatz B
Korrekturdiagramm für Spannungsteiler
 

3. Impedanzmessungen an Systemen bei niedrigeren Frequenzen

 3.0.    Einleitung
 3.1.    Bestimmung der Einbauresonanzfrequenz fsB
 3.1.1. Die unendliche Schallwand
 3.1.2. Der Einfluß von Lautsprechergehäusen
 3.2.    Lautsprecherchassis in geschlossenen Gehäusen Verfahren 3.1
 3.3.    Die Messung der Einflüsse von akustisch wirksamen Füllmaterial  Verfahren 3.2
 3.4.    Lautsprecherchassis in einfach ventilierten Gehäusen  Verfahren 3.3 Analyse ventilierter Lautsprechersysteme
 3.5.  Erfahrungswerte zum Impedanzverhalten von TLSystemen
 3.6.    Anomalien in gemessenen Daten zum Impedanzverhalten
 3.6.1. Beispiel 1  .  ............................. 130
 3.6.2. Beispiel 2  .  ..............................131
 3.6.3. Beispiel 3  ................................ 132
 3.6.4. Beispiel 4  ............................ .   132
 3.6.5. Diskussion ............................   133
 Literatur   ........................................... 134

 4. Akustische Messungen an einzelnen Lautsprecherchassis  135

 4.0. Einleitung  .................................................................................135
 4.1. Die Darstellung der akustischen Wiedergabekurve  ..........135
 4.2. Mikrofone für Lautsprechermessungen  .............. ...............139
 4.2.1. Klassifizierung von Mikrofonen   .......................................140
 4.2.1.1. Dynamische Mikrofone    ..................................................141
 4.2.1.2. Kondensatormikrofone  .....................................................142
 4.2.2. Welche Mikrofone sollten verwendet werden?   ..............143
 4.3. Das akustische Meßumfeld / seine Auswirkung auf die Schalldruckwiedergabe ......144
 4.3.1 Klassifizierung von Meßumfeldeinflüssen  ......................................145
 4.3.2. Messungen in nicht völlig reflexionsfreien Räumen   ....................146
 4.4. Verfahren und Testsignale für Lautsprechermessungen  ................162
 4.4.1. Messungen im akustischen Femfeld   ..............................................164
 4.42. Messungen im akustischen Nahfeld  ............................................... 165
 4.4.3. Vermischung von Nahfeld und Fernfeldmessungen ......................167
 4.4.4. Bodennahe Messung  groundplane measurement  ..................... 169
 4.5. Analoge Glättung gemessener Wiedergabekurven   ........................176
 4.5.1. Bandpaßfilter, rosa Rauschen und Echtzeitanalyse .....................  176
 4.5.2. Der Wobbelgenerator  ....................................................................... 182
 4.6. Zwei Beispiele  ....................................................................................... 186
 4.6.1. Die Auswahl geeigneter Trennfrequenzen  .  ................................. 186
 4.6.2. Wiedergabe im Nahfeld eines ventilierten Lautsprechers ...........  188
 4.7. Abschließende Betrachtungen zu den akustischen Messungen...  190

 Literatur  ...................190
 Zusatz A  ................. 191
 Meßmikrofone .........191
 

 5. Akustische Messungen an Mehrwege Lautsprechern  193

 5.0. Einleitung  . .......................................................................................... 193
 5.1. Integration mehrerer Lautsprecherchassis in die Messung  .........193
 5.2. Berücksichtigung von Bodenreflexionen  ........................................196
 5.3. Beispiele für Messungen an ZweiwegeLautsprechern  .................199
 5.3.1. Beispiel 1: Ein geschlossenes ZweiwegeSatellitensystem  ........ 200
 5.3.2. Beispiel 2: Ein ventilierter ZweiwegeLautsprecher  .............................207
 5.3.2.1. Schalldruckwiedergabe auf der Hauptabstrahlachse.................... 207
 5.3.2.2. Schalldruckwiedergabe neben der Hauptabstrahlachse  .....................213
 5.3.3. Beispiel 3: Ein ZweiwegeLautsprecher mit drei Chassis  .....................219
 5.3.3.1. Schalldruckwiedergabe auf der Hauptabstrahlachse  ....................219
 5.3.3.2. Horizontales Abstrahlverhalten neben der Hauptabstrahlachse  ......223
.3.3. Vertikales Abstrahlverhalten und Frequenzweichen geringer Flankensteilheit ............ 224
 5.4. Beispiel 4: Ein DreiwegeLautsprecher mit drei einzelnen Chassis  ..............................225
 5.5. Beispiel 5: Ein ZweiwegeLautsprecher mit großem Bändchenstrahler......................... 231
 5.6. Beispiel 6: Ein Subwoofer mit einem 30cmLautsprecherchassis  .................................238
 5.6.1. Die abgegebene akustische Leistung eines Subwoofers  ................................ 240
 5.7. Zusammenfassende Bemerkungen  .......................................................... 243
 Literatur  .................................. ................. ................. ...................... 243

 6. Zeitverhalten, Frequenzverhalten und die Fourier Transformation  245

 6.0.       Einleitung  ..................................................... 245
 6.1.       Das Impulsverhalten  .................... ....................248
 6.2.       Periodische Signale und FourierReihen  .................... 253
 6.2.1.    Periodische Signale  ........ ................. .................253
 6.2.2.    FourierReihen  ............................ ....... .............255
 6.2.2.1. Die allgemeine Form der FourierReihen  ................... 256
 6.2.2.2. FourierReihen eines Rechteckimpulses   ....................257
 6.2.2.3. FourierReihen und die Frequenzebene   ......................260
 6.3.       Diskrete Datenerfassung und das Abtasttheorem  ........ 263
 6.3.1.    Das Abtastverfahren zur diskreten Datenerfassung...263
 6.3.2.    Abtasttheorem, Grenzfrequenz und AliasFehler  ...........264
 6.3.2.1. Das Abtasttheorem allgemein  ........ ........................265
 6.3.2.2. AliasFehler und AntiAliasFilter  ..............................268
 6.4.       Die diskrete FourierTransformation  .........................270
 6.4.1.    Die diskrete FourierTransformation    ........................270
 6.4.1.1. Die Herleitung der Koeffizienten Ck und Qk     ... ........   ............ 272
 6.4.1.2. Beispiel 6.1  .......................... 273
 6.4.2.    Spektrale Meßfehler und Fenstertechniken  ................274
 6.4.2.1. Beispiel 6.2: Spektrale Meßfehler  ...........................274
 6.4.2.2. Die FFT als eine Bandpaßfilterbank  ...... .................277
 6.4.2.3. Verringerung spektraler Fehler durch Meßfenster .............279
 6.5.       Die FFT der Impulswiedergabe     ............................282
 6.5.1.    Beispiel 6.3: FFT des Impulsverhaltens bei einem MasseFederSystent.....282
 6.5.2.    Beispiel 6.4: Modifikation der Meßdaten durch Fenstertechniken ....286
 6.5.3.    Beispiel 6.5: Polsterung der Meßdaten mit 0Bytes  ..............................288
 6.6        Ein praktikables Verfahren zur Messung des Irnpulsverhaltens ....... 290
 6.6.1.    Beispiel 6.6: Autokorrelation und Kreuzkorrelation mit dem MLSSignal ... 292
 6.7.       Zeitverhalten und Phasenverhalten  .................................................294
 6.7.1.    Phasenverhalten und Sinussignale  ..................................................295
 6.7.2.    Phasenverhalten und Messung des Phasenwinkels   ...........................296
 6.7.3.    Systeme minimaler Phase   ..............................................................300
 6.7.4.    Zeitverhalten und linearer Verlauf der Phasenänderung   ......................302
 6.7.5.    Die Gruppenlaufzeit  .  . ...............................................................................303
 6.8.       Bestimmung des akustischen Zentrums für Messungen der Phasenwinkel...305
 6.8.1.    Beispiel 6.7: Bestimmung des akustischen Zentrums eines Chassis  ..........307
Literatur  .................................................................................................309

 7. Lautsprechermessungen mit PC  gestützten Meßsystemen .......................... 311

 7.1. Einleitung  .  .................................................................................. 311
 7.2. Die Meßsysterne MLSSA und CLIO  ............................................. 312
 7.2.1. Das Meßsystern MLSSA   ........................................................312
 7.2.2. Das Meßsystern CLIO  ............................................................... 314
 7.2.3. Die Kalibrierung von MLSSA und CLIO   .....................................315
 7.3. Messung der Lautsprecherimpedanz / Spulen und Kondensatoren  .......317
 7.3.1. Ein neuer Blick auf die Meßverfahren mit Spannungsteiler   .............317
 7.3.2. Die Impedanzmessung mit CLIO und MLSSA   ..............................318
 7.3.3. Die Messung von Induktivitäten und Kapazitäten   ........................320
 7.3.4. Impedanzmessungen bei höheren Eingangspegeln  ............................326
 7.4. Messung derMiele/SmallParameter von Lautsprecherchassis............  328
 7.4.1. Die "DreipunktMethode" im Vergleich mit der Datenanpassung  ......328
 7.4.2. Die Messung der Thiele/SmallParameter mit CLIO  .........................329
 7.4.3. Die Messung der ThielelSmallParameter mit MLSSA  .....................330
 7.5. Messungen für die Konstruktion und Bewertung von Lautsprechern  .335
 7.5.1. Nahezu reflexionsfreie Messungen an Chassis und Lautsprechern  ..335
 7.5.2. Die EnergieZeitKurve  .............................................................337
 7.53. Die Sprungantwort eines Lautsprechers  ......................................338
 7.54. Das kumulative Abklingspektrum  ......................................................340
 7.5.5. Frequenzwiedergabe und Phasenverlauf    ...................................343
 7.6. Messungen für die Konstruktion von Lautsprechern    .....................347
 7.7. Messungen für die Analyse und Bewertung der Wiedergabeeigenschaften ........ 356
 7.7.1. Bemerkungen zu AllpaßFrequenzweichen  ...................................367
 7.8. Einige weitere interessante Beispiele    ...........................................368
 7.8.2. Ein weiterer Blick auf Meßfehler durch spektrale Leckage   ..............371
 7.8.3. Wiedergabeeigenschaften der Kombination aus Lautsprecher und Hörraum  ..........374
 7.9. Abschließende Zusammenfassung  ...............................................377
 Literatur   ......................................................................................378

Anhang

Mikrofone und weitere Software ............................................................379
Software und Meßsysterne  .................................................................380
Audiotester V 1.4b  ............................................................................381
DAAS         ......................................................................................382
Mikrofone  Eine Ubersicht über geeignete Mikrofone und ElektretKapseln ... 385
Liste geeigneter Mikrofone für akustische Messungen  ........ 387
Liste bedingt einsetzbarer Mikrofone für akustische Messungen    388
Meßergebnisse mit den Mikrofonen und ElektretKapseln    390
Mikrofonverstärker  ...........................................  397
Zum Abschluß ein paar Bemerkungen zum Thema Verzerrungsmessungen   403