Akustik II - ISI - ETH Zürich

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Akustik II, Praktikumsversuch Lautsprecher 4f 1S = f1f 2S = f2r oS = r oDaraus lassen sich folgende Grössen berechnen:Mechanischer Q-Faktor Q MS = f S r oSf 2S - f 1Selektrischer Q-Faktor Q ES =Q MSr oS - 1Totaler Q-Faktor Q TS =Q MS Q ESQ MS + Q ES2.2.3 Impedanzmessung am eingebauten ChassisZur Bestimmung des letzten gesuchten Parameters V AS muss eine zweite Messung am eingebauten Chassisvorgenommen werden. Dabei muss das Boxenvolumen V T bekannt sein. Die Box wird nicht mit Dämpfungsmaterialgefüllt. Analog zum ersten Durchgang werden die Grössen fres, r o , f1 und f2 bestimmt:f CT = fresr oCT = r of 1CT = f1f 2CT = f2Daraus ergeben sich:Q MCT = f CT r oCTf 2CT - f 1CTQ ECT =Q MCTr oCT - 1V AS = V T ⎝⎛f CT Q ECTf S Q ES- 1⎞⎠2.3 Dimensionierung des BoxenvolumensDurch den Einbau in ein Gehäuse verändern sich die beiden Parameter Resonanzfrequenz und Güte wiefolgt:f C = f S1 + V ASV BQ TC = Q TS 1 + V ASV Bmit f C : Resonanzfrequenz nach Einbau in das Gehäusef S : Resonanzfrequenz des Chassis freiV AS : Äquivalentes LuftnachgiebigkeitsvolumenV B : Volumen des GehäusesQ TC : Totaler Q-Faktor nach Einbau in das GehäuseQ TS : Totaler Q-Faktor des Chassis freiDie Übertragungsfunktion des Lautsprechers am unteren Ende des Frequenzbereichs gehorcht einer Hochpassfunktionund zeigt einen prinzipiellen Verlauf gemäss Figur 4.
Akustik II, Praktikumsversuch Lautsprecher 5Figur 4:Übertragungsfunktion des Lautsprechers amunteren Ende des Frequenzbereichs in Abhängigkeitdes Q-Faktors.Schalldruckpegel [dB]151050-5-10-15Q=5Q=2Q=1Q=0.7Q=0.50.51.02.04.08.0Frequenz rel. fcFür die Lautsprecherbox ist ein Q von 1.0 zu wählen und das zugehörige Gehäusevolumen zu bestimmen.Später wird das Gehäuse mit Dämpfungsmaterial gefüllt. Durch die verbesserte Wärmeleitfähigkeitgegenüber Luft verlaufen die Schallvorgänge nicht mehr adiabatisch sondern tendenziell isotherm. Diesbewirkt, dass das effektive Gehäusevolumen etwa 15% grösser als das geometrische ist.Durch eine Abtrennung ist das gewählte Gehäusevolumen einzustellen. Das Boxenvolumen ist zusätzlichmit Dämpfungsmaterial zu füllen. In 1.5 m Abstand vom Lautsprecher ist der Frequenzgang des Schalldrucksgetrennt für den Tieftöner und den Hochtöner zu bestimmen.2.4 Dimensionierung der FrequenzweicheAuf Grund der obigen Messung des Schalldruckfrequenzgangs ist eine geeignete Übergangsfrequenz f TRENNzwischen Tief- und Hochtöner zu wählen. Überdies ist der Skalierungsfaktor für eine allfällige Pegelanpassungzwischen den beiden Chassis zu bestimmen.Die Dimensionierung des Tief- und Hochpassfilters für die Frequenzweiche nimmt üblicherweise einenOhmschen Widerstand als Abschluss an. Wie oben beobachtet, ist die Impedanz eines Lautsprecherchassisalles andere als konstant. Problematisch ist der Impedanzanstieg des Tieftöners gegen hohe Frequenzenhin, da just in diesem Bereich die Grenzfrequenz der Filter zu liegen kommt. Dieser Anstieg soll hier miteinem RC-Zweig gemäss Figur 5 kompensiert werden.RFigur 5:Kompensation des Impedanzanstiegs für den Tieftöner.CL , R DCDie Werte für R und C können mit folgenden Faustformeln ermittelt werden:R = 1.5 R DCC =LR 2mit R DC : Ohmscher Widerstand der SchwingspuleL: Induktivität der SchwingspuleNach eingebauter Kompensation ist der Impedanzverlauf für den Tieftöner zu messen und mit dem Verlaufim unkompensierten Fall zu vergleichen.Als Frequenzweichen sollen hier Filter 2. Ordnung, d.h. Steilheiten von 12 dB/Oktave verwendet werden.Das Tiefpassfilter für den Tieftöner hat dann die Struktur gemäss Figur 6, das Hochpassfilter für den Hochtönerdie Struktur nach Figur 7.
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