Größenlimit für Membranen

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SRAM
Inventar

#1 erstellt: 27. Jul 2016, 09:52

Da der Antrieb der Membranen in der Regel auf einer Linie erfolgt, können Membranteile die von dieser Linie (in der Regel die Schwingspule) eine Distanz X entfernt sind, der Bewegung des Antriebes nur verzögert folgen.

Kommt die Verzögerungszeit in die Größenordnung der Periodendauer der wiederzugebenden Frequenz, würden Membranteile gegenphasig schwingen, was den Wirkungsgrad in den Keller fallen und den Klirr auf zweistellige %-Punkte steigen läßt.

Die Verzögerungszeit selber kann man leicht aus der transversalen (nachdenken: wieso transversal ? ;-) ) Schallgeschwindigkeit des Membranmateriales berechnen.

In der nachfolgenden Tabelle habe ich als kritische Distanz Lambda/4 genommen: wer will kann sich andere Längen als Kriterium nehmen, aber eine Phasendrehung um 90° halte ich schon für recht heftig:

Wie zu erwarten hat man bei Tieftönern keinerlei Problem: jedes Membranmaterial ist ausreichend schnell.

Bei Mitteltönern wird es schon deutlich anspruchsvoller, ein 10" Mitteltöner im PA Bereich ist schon recht grenzwertig und funktioniert nur noch dann gut, wenn es gelingt, den Membranrand mehr oder weniger vom schwingenden Zentrum zu entkoppeln (bestes Beispiel ist der alte 10" EV MT mit "einer Membran wie ein Blatt Löschpapier" :-) ).

Und wieso Beryllium und Diamant bei Hochtönern, insbesondere Treibern mit 3 oder 4" Spule definitiv Sinn machen, dürfte auch klar sein.

Übrigens ist das gute alte Phenolharz Verbund Diaphragma garnicht schlecht und kann bei Ersatz der organischen Fasern durch Carbonfasern durchaus mit Beryllium mithalten (weshalb der M3 auch ein Carbonfaser-Verbund-Diaphragma hat).

Sollte Euch jemand erzählen, sein 4" Gurkendeckel aus Aluminium könne aufbrechungsfrei bis 20 kHz spielen: lacht Ihn aus !

Gruß SRAM

[Beitrag von SRAM am 27. Jul 2016, 09:54 bearbeitet]

DieterK1
Stammgast

#2 erstellt: 27. Jul 2016, 10:34

Da fallen mir spontan zwei Fragen ein:

Spielt da nicht auch die Formgebung der Membran und die Größe der Schwingspule eine Rolle?

Warum funktionieren dann Breitbänder wie zB der Audionirvana Super12 dennoch?

Big_Määääc
Inventar

#3 erstellt: 27. Jul 2016, 11:08

Doppel Löschblatt Membran

#Belgarion#
Inventar

#4 erstellt: 27. Jul 2016, 11:17

Ich denke auch, dass man hier nicht einfach die Kennwerte der jeweiligen Materialien annehmen kann. Entscheidend ist imho die Steifigkeit in axiale Richtung und die kann massiv durch Geometrie oder z.B. eine Wabenunterkonstruktion beeinflusst werden.

Soundy73
Inventar

#5 erstellt: 27. Jul 2016, 11:23

Moin!

Zustimmung (@Belgarion + Dieter K1).
Oft sind Membranen ja auch unterschiedlich stark über ihren Durchmesser, dann gibt's Prägungen, Weichmacher...
all so'n Dübelszeuchs, dass die Berechenbarkeit doch schon heftig erschwert.

[Beitrag von Soundy73 am 27. Jul 2016, 11:24 bearbeitet]

Viper780
Inventar

#6 erstellt: 27. Jul 2016, 13:43

DieterK1 (Beitrag #2) schrieb:

Schwingspule sollte doch egal sein, aber die Formgebung ist sicherlich interessant denn was macht dann ein Schwirrkonus?
Der ist vorallem für den Hochton und deren Abstrahlrichtung zuständig. Prinzipiell aber eine sehr interessante Betrachtung und zeigt das "träge" Materialien
eher was für kleine Frequenzen sein sollten sofern eine Phasenverschiebung (und somit verzögerung/verschmierung der Frequenzen) nicht stattfinden soll. Die Frage ist halt immer ob sich das überhaupt Klanglich auswirkt

DieterK1
Stammgast

#7 erstellt: 27. Jul 2016, 14:32

Die größe der Schwingspule sagt ja schließlich aus an welchem Punkt ich die Kraft in die Membrane einleite. Extrembeispiel 4Zoll Membran. Einmal betrachtet mit einer 1Zoll Schwingspule bleiben 3,5 Zoll nach außen die sich "verbiegen" und nun mit einer 2,5 Zoll Schwingspule bleiben nur 2,75 Zoll die sich "verbiegen".

SRAM
Inventar

#8 erstellt: 27. Jul 2016, 15:14

Big_Määääc (Beitrag #3) schrieb:

Doppel Löschblatt Membran ;)

........könnte sein......

___________________________________________________

gruss sram

SRAM
Inventar

#9 erstellt: 27. Jul 2016, 15:17

#Belgarion# (Beitrag #4) schrieb:

das hilft dir bestenfalls, nicht SCHLECHTER wie durch die Schallgeschwindigkeit vorgegeben zu werden, aber du wirst niemals BESSER......

gruss sram

SRAM
Inventar

#10 erstellt: 27. Jul 2016, 15:21

DieterK1 (Beitrag #7) schrieb:

. und mit einer 4" spule sinds wieder 2 bzw 4".....

Übrigens einer der Gründe, warum Ringmembranen in Treibern das deutlich bessere Konzept sind.... ;-)

gruss sram

#Belgarion#
Inventar

#11 erstellt: 27. Jul 2016, 16:14

SRAM (Beitrag #9) schrieb:

#Belgarion# (Beitrag #4) schrieb:

das hilft dir bestenfalls, nicht SCHLECHTER wie durch die Schallgeschwindigkeit vorgegeben zu werden, aber du wirst niemals BESSER......

gruss sram

Hmm, du hast recht, in der Formel für die transversale Schallgeschwindigkeit in Festkörpern findet sich tatsächlich keinerlei Geometrieabhängigkeit und sollte somit wie du sagst das theoretische Maximum darstellen.

SRAM
Inventar

#12 erstellt: 27. Jul 2016, 16:49

spin off des mpi:

http://www.diamond-m..._membranes/disks.htm

bis 120 mm durchmesser.

das wäre das diaphragma für druckkammertreiber.....

und nicht nur für kalotten:

http://www.diamond-m...us/tweeter_domes.htm

gruss sram

[Beitrag von SRAM am 27. Jul 2016, 16:53 bearbeitet]

DieterK1
Stammgast

#13 erstellt: 27. Jul 2016, 17:57

Die Frage warum große Breitbänder dennoch funktionieren bleibt offen? Oder sind die oben genannten Einflüsse gar nicht so entscheident?

Big_Määääc
Inventar

#14 erstellt: 27. Jul 2016, 18:18

Durch recht weiche o dünne Membranen lässt sich ein gleichmäßiger F-gang ohne ausgeprägte Resonanzen erreichen.
Die Kolbenformige Membranfläche wird halt immer kleiner,
und der äußere Bereich zur quasi dämpfenden Einspannung degradiert.

Und kommt man nicht hoch genug,
kommt halt nen Schwirrkonus in die Mitte als mehr oder minderqualitativer Hochtonresonanzwerfer.

Viper780
Inventar

#15 erstellt: 27. Jul 2016, 18:28

Im Grunde wohl eine Mischung aus vielem.
Da ein Breitbänder stark bündelt (unter andem auch aus dem Grund um den es hier geht) ist er doch das beste Beispiel dass das hier stimmt.
Hochton ist bei vielen Breitbändern nicht viel vorhanden und verliert unter Achse schnell an bedeutung.

Eben mit Durchlässiger, eher weicher Membran, Schwirrkonus, Hornversatz und ähnlichen "Tricks" bekommt man mehr raus aber ein sehr kleiner, sehr harter Hochtöner ist meistens besser dran.

P.Krips
Inventar

#16 erstellt: 27. Jul 2016, 19:14

Hallo,
ich frage mich auch, was uns SRAM da eigentlich mitteilen will.....

- Von welcher 90 Grad Phasendrehung spricht er ?
die habe ich bei zahlreichen Treibermessungen nicht gefunden.....

- wirklich interessant wird doch erst der Lambda/2 Abstand, weil sich dort ggf. eine stehende Welle ausbilden kann. (Übrigens kann die sich auch bei einer Ringmembran über den Umfang ausbilden)

- Nun hat das Membranmaterial eine höhere Dichte als die Luft, somit können durch Biege-(Transversal-)-wellen recht effektiv Schallleistung abgestrahlt werden.Das gilt insbesondere oberhalb der sogenannten Koinzidenzfrequenz (Bei der die Phasengeschwindigkeit der Transversalwelle des Membranmaterials >= der Phasengeschwindigkeit in der Luft ist (Das ist hier bei allen Membranmaterialien der Beispiele gegeben))

- Verwunderlich ist, dass trotz des Eigenlebens der Membranmaterialien nebst Biegewellen und stehenden Wellen dennoch der Energieverlauf von nahezu beliebigen Treibern ab der Bündelungsfrequenz schulbuchgemäß abfällt.

Ich habe bisher nur einen Treiber, nämlich uralte Isophon PTM 30/31 A vor dem Mikro gehabt, die sich da anders verhalten haben. Die haben aber auch eine sehr schlabberige und dünne Papiermembran und sind (der Treiber ist ein 300er ) fast bis 2000 Hz auch ausser Winkel "voll dabei".

Bei einem 100er Papiermitteltöner würde selbst die 1/4 Lambda Frequenz des Schreckens erst bei 8333 Hz liegen, da ist er aber schon längst wegen seines Bündelungsverhalten (K1 = 1304 Hz) per Weiche aus dem Rennen genommen worden.

Gruß
Peter Krips

.

SRAM
Inventar

#17 erstellt: 28. Jul 2016, 16:01

Ich habe bisher nur einen Treiber, nämlich uralte Isophon PTM 30/31 A vor dem Mikro gehabt, die sich da anders verhalten haben. Die haben aber auch eine sehr schlabberige und dünne Papiermembran und sind (der Treiber ist ein 300er ) fast bis 2000 Hz auch ausser Winkel "voll dabei".

eben....... genau wie der EV.....

da das aber entwicklungsarbeit mit testmustern erfordert leider heute nicht mehr zu finden......

gruss sram

ehemals_Mwf
Inventar

#18 erstellt: 28. Jul 2016, 20:33

Hi,

SRAM (Beitrag #17) schrieb:

... da das aber entwicklungsarbeit mit testmustern erfordert leider heute nicht mehr zu finden......

IMHO eher:
Viel Handarbeit in der Fertigung, rel. große Toleranzen, viel Ausschuß /2. Wahl, dadurch teuer