Vibrationsmessungen an Lautsprechergehäusen
Zunächst wird der Messaufbau beleuchtet, mit dem diese Vibrations-Messungen dann entstanden.
Daran anschließend wird erklärt, welche Umstände solche Messungen verfälschen könnten.
Mess-Signal:
- Pinknoise mit ca. 2Veff am Chassis (AL 130).
- Abtast-Frequenz 8.000Hz, Zeitfenster ca. 240msec.
Mess-Sensor:
- Fabrikat AKG, Typ C411L
- (gibt es auch für symmetrischen Anschluss).
Der in den Diagrammen ausgewiesene SPL ist relativ,
er ist also kein Absolutwert.
Die Messungen erfolgten an 8 Punkten der ausgewiesenen Boxengröße. Im Falle, dass eine Querverstrebung auf dem Messpunkt liegen würde, wurde der Sensor neben die Verstrebung gesetzt.
Unten eine Bespielmessung
Die Farben der Kurven entsprechen denen der Messpunkte:
Bezüglich der durchgeführten Messungen zu erwähnen:
- die Gehäuse lagen auf einem weichen Untergrund (Couch).
- mit so 50cm Abstand vor dem Chassis, war ein Berg aus schallschluckendem Material (Wolldecken, Bettdecken) angehäuft.
So war die Ohr-Belastung beim Messen erträglicher.
Und die Messungen weniger krusselig, als wenn das Gehäuse auf einem harten Untergrund aufliegt.
Weitere Details:
Messfenster ist von 300Hz bis 3.000Hz
bedingt durch die für den Tiefton-Bereich optimierte Messauflösung mittels 8kHz Abtast-Frequenz, sind Werte über so 3.000Hz nicht verfügbar. Das ist insofern nicht schlimm, weil im wahren Leben, ein Konus-Chassis (in einem Mehr-Weger jedenfalls) nur in seltenen Fällen höher betrieben würde. Und unterhalb 300Hz würden sich keine Stehwellen mehr ergeben die zu Gehäuse-Vibrationen führen könnten, weil das Gehäuse dafür zu klein wäre.
Falls Sie selber solche Messungen machen wollen, dann werden Sie auch mit 48kHz Abtastfrequenz die Gehäuse-Vibrationen sachdienlich genug aufdecken können. Und 48kHz laufen viel schneller durch.
Sensor-Empfindlichkeit versus Rauschen
Hier ist dargestellt, um wieviel das vom Sensor empfangene Signal über dem Rauschen des Messaufbaues liegt. Wie zu sehen, ergibt sich bei Rosa-Rauschen mit rund 2Veff, ein brauchbarer Abstand zum Grundrauschen des Messaufbaues. Diese 2Veff sind allerdings auch schon heftig laut.
Ausschnitt aus der Bedienungsanleitung des Sensor-Herstellers AKG
Ersichtlich ist der Aufnahme-Frequenzgang. Sowie im Polar-Diagramm, in wieweit nicht nur axiale Bewegung erfaßt wird.
Entsprechend obigem Polar-Diagramm müsste der Sensor deutlich weniger Körperschall aufnehmen, wenn er wie in der Skizze rechts:
- statt mit seiner vorgegebenen Kontaktfläche
- per einer Seite (somit 90 Grad zur Kontaktfläche)
- auf einem vibrierenden Objekt befestigt sein würde.
Wie es sich in Bezug auf eine hubende Membran dabei verhält, zeigt folgende Messung:
Der Signalabstand zwischen der axial 0 Grad Sensorausrichtung und der falschen 90 Grad Ausrichtung, beträgt wie ersichtlich im Schnitt, etwa 25dB. Was sich gut mit dem Datenblatt deckt.
Wie sich die beiden Anbringungsvarianten dann in Bezug auf zu messende Boxengehäuse verhalten, zeigt folgende Messung:
Wie zu sehen ergibt sich hier nun nicht einfach nur ein geringerer Pegel, wenn der Sensor falsch, also um 90 Grad um seine Achse gedreht angewendet wird. Sondern: es zeigen sich in den aufgenommenen Frequenzgängen, ganz heftige Unterschiede.
Der Grund für diesen Unterschied:
- das Lautsprecher-Gehäuse hat speziell bei 630Hz offenbar nicht nur einen Wand-Vibrationspeak (gelbe Kurve).
- Sondern: es macht bei 630Hz auch heftige vor und zurück Bewegungen (siehe 630Hz auf der violetten Kurve).
Solche vor und zurück Bewegungen werden um so eher erfasst, je deutlicher die "Fühl"-Achse des Sensors in Richtung dieser Bewegung ausgerichtet ist (der Sensor in diesem Fall um 90 Grad vorsätzlich falsch angebracht ist).
Also nicht vergessen:
- je weniger plan-parallel so ein Sensor mit sog. 8er-Charakteristik zur Gehäusewand angebracht ist,
- desto stärker werden eventuelle vor und zurück Bewegungen parasitär mit erfaßt und
- verfälschen die Messung der Fläche.
Versuch zur allgemeinen Wiederholbarkeit hiesiger Vibrationsmessungen
Der Sensor wurde dazu 10 mal abgenommen.
Und an selber Stelle wieder angesetzt.
Vor dem Ansetzen wurde die Butylknete jeweils rück-geformt.
Die Ausrichtung auf Plan-Parallelität erfolgte nach Augenmaß.
Also so, wie bei den tatsächlichen Messreihen an Gehäusen.
Wie zu sehen, werden die Frequenzen der Vibrationen jeweils stabil erfasst. Aber: es ergeben sich zu tieferen Frequenzen hin, Unterschiede im Pegel. Die Ursache dafür liegt halt darin, dass der Sensor nicht stets gleich parallel zur Messfläche ausgerichtet war.
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