Warum ist Qts wichtig?

Qts ist vor allem für die Gehäusedimensionierung wichtig.
Je höher Qts, desto größer das Gehäuse. Und desto tiefer der zu erwartende Bass...
In erster Näherung.

Ich hab den Ciare CH 250 übrigens in einer offenen Schallwand.

Hi,

Lobbe (Beitrag #1) schrieb:

... Für verschiedene Gehäusearten werden Lautsprecher mit verschiedenen Gütewerten empfohlen. ... ... und siehe da, das Nachschwingen ist wegen der Dämpfung durch den Amp vollkommen weg. ... Warum muss man jetzt trotzdem die Q-Werte beachten? Ist nicht alles perfekt gedämpft? ...

Nein.

Durch den Einbau in ein Gehäuse greifen zusätzliche Kräfte am Treiber an:

-- bei der geschlossenen Box durch das Luftpolster stärkere Federkräfte
-- bei Baßreflex zusätzlich auch noch ein zweites Masse-Federsystem (Helmholz-Resonator oder Passivradiator)

Im Gesamtystem verschieben sich die Q-Werte des uneingebauten Treibers dadurch zu höheren Werten.

Dabei geht es nicht nur um möglichst kurzes Ausschwingen, sondern um kontrollierte, lineare, nicht überzogene Wiedergabe am unteren Frequenzende (Bass).
Wer eher eine Bassanhebung wünscht und dies nicht elektronisch oder akustisch durch Raum-Unterstützung erreicht, darf Abweichungen im Q nach oben zulassen.

Man unterscheidet mechanische Dämpfung (= 1/Qm) und elektromagnetische Dämpfung (=1/Qe)

1/Qt = 1/Qe + 1/Qm
Bei deiner Messung direkt am Generatorausgang (Ri z.B. 100 Ohm, d.h. größer als Rlast; = Stromquelle) dominiert der Effekt von Qm, typ. 2 - 10.
Am niederohmigen Leistungsverstärker (Ri z.B. 0.1 Ohm = Spannungsquelle) wirkt sich dominant Qe (elektrisch) aus, typisch um 0.5.


Gruss, Michael

Danke schonmal, ihr zwei. Aber so richtig klar ist mir das noch nicht. Ich bilde mir ein, dass das zweite Foto zeigt, dass die Membran genau die Bewegung macht, die das elektrische Signal fordert. Michael, Du schriebst dann
kontrollierte, lineare, nicht überzogene Wiedergabe am unteren Frequenzende (Bass). Wer eher eine Bassanhebung wünscht, ... darf Abweichungen im Q nach oben zulassen., also wäre dann das Signal durch die Box in der Amplitude verändert, und zwar im Bass vergrößert? Je höher Qts, desto mehr? Und dazu wird mehr Leistung oder mehr Wirkungsgrad gebraucht, also kleineres Qts?
Gruß
Wolfgang

Lobbe (Beitrag #5) schrieb:

... Ich bilde mir ein, dass das zweite Foto zeigt, dass die Membran genau die Bewegung macht, die das elektrische Signal fordert...

Um das einordnen zu können fehlen Infos:

-- wie sieht dein Impuls genau aus? (orginal elektrisch ohne Lautsprecher; wie lang ?, welche Form ?, einseitiges Rechteck ?)

-- was und wo misst du am Lautsprecher (Schalldruck per Mikrophon ?, Nahfeld direkt vor der Membran ?, welches Mikrophon ?)

Für den uneingebauten Ciare CH-250 werden ein Qt von 1.36 bei Fs = 65 Hz angegeben.
Dein zweites Photo zeigt nur ein minimales Nachschwingen, welches eher zu einem Q von < 1 passt, aber da ist die vertikale Auflösung zu gering (warum nutzt du nicht den vollen Bereich des Oszillographen aus ?)

Das erste Photo (Lautsprecher am Generator; welche Quellimpedanz Ri ?) passt einigermaßen zu einem Q von z.B. 10.
(12.3 = Qm wäre das theoretische Maximum wenn Ri = unendlich)

... also wäre dann das Signal durch die Box in der Amplitude verändert, und zwar im Bass vergrößert? Je höher Qts, desto mehr? Und dazu wird mehr Leistung oder mehr Wirkungsgrad gebraucht, also kleineres Qts? ...

(bitte nochmal formulieren, ich verstehe fast nichts)

Ja, ein höheres Qt durch Einbau in ein Gehäuse führt zu mehr Basspegel rund um die Resonanz. Deren Frequenz steigt aber ebenfalls, sodass Tiefbass verloren geht.
Dazu kommt die veränderte Abstrahlung (offene Schallwand = Dipol = Acht, geschlossene Box = Monopol = Kugel)

Danke Michael, dass Du Dich da so reinkniest! Also Nebelspalter kommt hier:

- wie sieht dein Impuls genau aus? (orginal elektrisch ohne Lautsprecher; wie lang ?, welche Form ?, einseitiges Rechteck ?)

Ich habe folgenden Generator erdacht und aufgebaut:


Der Impuls sieht am 4R-Widerstand so aus:


-- was und wo misst du am Lautsprecher (Schalldruck per Mikrophon ?, Nahfeld direkt vor der Membran ?, welches Mikrophon ?)

Ich messe nur mit dem Oszi. Das wird ein Fehler sein, oder? Oszi am LS-Ausgang (Bild 2 im ersten Beitrag). Ich denke, das entspricht einer Nahfeldmessung. Ich hatte mal ein unkalibriertes Electret-Mikro direkt vor der Membran, da hat man sogar ein fast sauberes 1kHz-Rechteck am Mikro-Ausgang gesehen!

12.3 = Qm wäre das theoretische Maximum wenn Ri = unendlich

Quellimpedanz ist 44k, denk ich neuerdings.

Ja, ein höheres Qt durch Einbau in ein Gehäuse führt zu mehr Basspegel rund um die Resonanz.

Also, wenn ich Dich richtig verstehe, muss man das mit einem Mikro messen. Und dann zeigt sich ein höherer Pegel bei ca. f res. Stimmt das so?
Und diesen höheren Pegel kann nur ein Chassis mit starkem Antrieb richtig bringen. Richtig?
Danke für die Mühe
Lobbe

Lobbe (Beitrag #7) schrieb:

... Ich messe nur mit dem Oszi. Das wird ein Fehler sein, oder? Oszi am LS-Ausgang (Bild 2 im ersten Beitrag). Ich denke, das entspricht einer Nahfeldmessung...

Das ist kein Fehler,
aber du siehst dabei das (elektrische) Eingangssignal zum Lautsprecher, nicht das (akustische) Ausgangssignal.

Im Fall der hochohmigen Speisung wird es durch die Impedanz(kurve) des Lautsprechers geformt.
Bei niederohmiger Ansteuerung entspricht es nahezu perfekt dem Generatorsignal (kein Wunder dass ich und du dort kein Lautsprecher Qt= 1.34 erkennen kann).

Warum hast du das Impulssignal so unübersichtlich geformt wie zu sehen ?
Üblich ist eine simpler Sprung (Step) bzw. ein rel. lang andauerndes (= tief-frequentes) Rechteck, dabei zeigt sich deutlich das Nachschwingen der Membran entsprechend Qt (und bei Mehrwege-LS die Allpass-Effekte der Weichen).

... Also, wenn ich Dich richtig verstehe, muss man das mit einem Mikro messen. Und dann zeigt sich ein höherer Pegel bei ca. f res. Stimmt das so? ...

Ja.

...Und diesen höheren Pegel kann nur ein Chassis mit starkem Antrieb richtig bringen. Richtig? ...

Nein.
Ein verstärkter Antrieb hebt den Gesamtpegel an, im Bereich der Grundresonanz (Feder-Masse) aber dämpft er = dort sinkt der Pegel, nicht nur relativ, sondern ein wenig auch absolut !

Wieviel Pegel im Bass möglich ist, hängt v.a. von der Mechanik ab (maximale Auslenkung) aber auch der Konstruktion des Antriebs (Schwingspulen-Höhe vs. Form des umgebenden Magnetfeldes).

Es hängt vieles miteinander zusammen bzw. muss gegeneinander optimiert werden.
Wir haben dabei noch garnicht über die Steifigkeit der Einspannung und die bewegte Masse gesprochen, beide mit deutlichem Einfluss auf Q (und den Maximalpegel) und im Falle deines Ciare CH 250 auch durchaus speziell ausgelegt (für hinten offene Schallwand).

Hallo Michael!

du siehst dabei das (elektrische) Eingangssignal zum Lautsprecher, nicht das (akustische) Ausgangssignal.
Ja, das wollte ich auch, denn man sieht jetzt, dass die Membran nicht nachschwingt.
Ich habe den Impuls so gemacht, weil ich keine Gleichspannung auf der Spule haben wollte. Das wäre doch bei einem Sprung/Rechteck der Fall, denk ich? Das Ausschwingen wollte ich um die Ruhelage der Membran haben. Ich könnte ein Rechteck und einen ganz kleinen Kondensator zum Auskoppeln nehmen, dann hätte ich wahrscheinlich nur den Impuls. Wenn ich dich richtig verstehe, nimmt man sonst aber ein normales Rechteck.

Ich finde, man kann zumindest bei nackten Chassis das Q ganz gut abschätzen, wenn man immer die selbe Schaltung nimmt. Hier ist z.B. das Ausschwingen eines Chassis freiluft, Qts=0,93
SB10cg21-4


Aber wenn das sonst nicht so gemacht wird, hat das sicher gute Gründe. Hast du vielleicht ein Beispiel, wie man das Allpassverhalten sehen kann? Das wäre lehrreich. Ich persönlich mache Musik mit der Kette CDP - Equalizer (im Bau) - Amp - BB-Speaker (OB oder Horn (in Planung)). Im Moment höre ich schon lange den Ciare ohne alles direkt am Amp. Das kann aber noch besser werden.
Gruß
Wolfgang

Lobbe (Beitrag #9) schrieb:

... du siehst dabei das (elektrische) Eingangssignal zum Lautsprecher, nicht das (akustische) Ausgangssignal. Ja, das wollte ich auch, denn man sieht jetzt, dass die Membran nicht nachschwingt. ...

Wie bitte, reden wir jetzt völlig aneinander vorbei ?

...Ich finde, man kann zumindest bei nackten Chassis das Q ganz gut abschätzen, wenn man immer die selbe Schaltung nimmt. Hier ist z.B. das Ausschwingen eines Chassis freiluft, Qts=0,93 SB10cg21-4

Kann nicht sein. So sieht ein Q von >10 aus.
Was zeigst du da? (Schalldruck der Membran oder Eingangsspannung zum Treiber ? bei welcher Quellimpedanz ?)

reden wir jetzt völlig aneinander vorbei ?

Das will ich natürlich nicht, aber tatsächlich hab ich jetzt erst verstanden: Die Membran schwingt nach, aber die dadurch induzierte Spannung wird vom Amp kurzgeschlossen. Ich war bisher der falschen Auffassung, dass die Dämpfung durch den Amp bewirkt, dass die Membran garnicht nachschwingt. Sie wird nur gebremst.
Ich hab dazu wieder einen Test gemacht, diesmal tatsächlich mit Mikro direkt an der Membran, Oszi am Mikro-Ausgang, mit meinem "Lobbe-Impuls":

Das scheint invertiert dargestellt zu sein, oder? Nach 25ms ist wieder Ruhe. Wie gut oder schlecht ist das? Warum ist das am Anfang so zackelig? Vielleicht Reflektionen zwischen Mikro und Membran, denk ich, denn das Mikro ist nicht vorne auf einem schlanken Rohr, sondern in der Frontplatte eines Kästchens.
Dann hab ich noch das Rechteck probiert, 1kHz, langsamer hatte ich es gerade nicht:

Na gut. Bleibt noch das Problem mit meinem Speakerchen SB10. Ganz ehrlich: Den hab ich in die Generatorschaltung eingesetzt, die ich gepostet hab, Oszi direkt an den Klemmen. 10ms/Div. Was kann da falsch sein? Das Ding hat einen Magneten! Der wirkt auch garnicht so schwach, ist er aber wohl. Hier noch die übrigen Daten:

Viele Grüße
Lobbe

Lobbe (Beitrag #11) schrieb:

Ich war bisher der falschen Auffassung, dass die Dämpfung durch den Amp bewirkt, dass die Membran garnicht nachschwingt. Sie wird nur gebremst.

Richtig und in der realen hörbaren Welt werden abhängig von den verwendeten LSP folgende Wahrnehmungen gemacht, BDA-Auszug vom T+A A200 mit schaltbaren DF (DF HI > 800 / DF LO > 70):
Ein hoher Dämpfungsfaktor führt tendenziell zu einem eher klaren, sehr präzisen und analytischen Klangbild, wobei ein verringerter Dämpfungsfaktor ein eher warmes und weicheres Klangbild produziert.

pogopogo (Beitrag #12) schrieb:

... Richtig und in der realen hörbaren Welt werden abhängig von den verwendeten LSP folgende Wahrnehmungen gemacht, BDA-Auszug vom T+A A200 mit schaltbaren DF (DF HI > 800 / DF LO > 70): ...

Ob der Unterschied zwischen 70 und 800 objektiv (doppelter Blindtest) hörbar ist, darf bezweifelt werden.
Die Grenze dürfte bei ca. 20 liegen (<= 0.5 dB Abweichungen).

Lobbe zeigt hier (Beitrag #1) den Unterschied zwischen Dämpfungsfaktor = 0.1 (!!) und vlt. 70 in der Eingangsspannung zum Lautsprecher.
Was mit D = 70 real hörbar rauskommt (Q = 1.36 ?) zeigt Beitrag #11 (wahrscheinlich).

Hallo Michael!
Schön, dass du dich wieder meldest! Ich würde mich freuen, wenn wir dieses, wie ich finde, gelungene Tutorial noch abschließen könnten. Wenn du noch auf meine Fragen in #11 eingehen könntest? Vor allem in Bezug auf Qts=0,9 versus >10.
Aber zu deinem letzen Post hab ich jetzt auch wieder eine Frage.
Du schätzt für das zweite Foto in #1 einen Df von 70. Wenn man den Impuls mal als halbe Sinuswelle betrachtet, gehört er zu einer 13Hz-Schwingung. Dann wäre also bei einer kleineren Frequenz Df auch kleiner? Denn ich hatte bei 1kHz Df=155 gemessen. Ich frage mich übrigens, warum man Df nicht bei z.B. 70Hz misst. Du kennst bestimmt den Grund?
Gruß
Lobbe

Lobbe (Beitrag #11) schrieb:

... diesmal tatsächlich mit Mikro direkt an der Membran, Oszi am Mikro-Ausgang, mit meinem "Lobbe-Impuls": ... Das scheint invertiert dargestellt zu sein, oder? Nach 25ms ist wieder Ruhe. Wie gut oder schlecht ist das? Warum ist das am Anfang so zackelig? Vielleicht ...

Um das beurteilen zu können ist mir dein Testsignal zu unübersichtlich.
Dazu:
-- was für ein Mikrophon ist das (Druck-Messmikro oder Richtmikro) ?
-- wie dicht bist du an der Membran, speziell dem Hochtonkegel des Breitbänders

Im Gegensatz zu den vorigen Messungen wird jetzt in der Impulsantwort die komplette Ü-Funktion ("Frequenzgang") im Nahfeld des LS wirksam, insbesondere die im Hochtonbereich, eine solche Messung könnte vieles erklären ...,
dazu ein evtl. verpoltes Mikrophon und der (unnötig) komplexe Impuls.

Die rein elektrische Messung vorher direkt am Generator wurde ausschließlich durch die im Hochtonbereich wesentlich glattere Impedanzkurve des LS bestimmt, da war alles vergleichsweise übersichtlich.

... Bleibt noch das Problem mit meinem Speakerchen SB10. Ganz ehrlich: Den hab ich in die Generatorschaltung eingesetzt, die ich gepostet hab, Oszi direkt an den Klemmen. 10ms/Div. Was kann da falsch sein? ...

Dieses Detail hab ich sowieso nicht verstanden.
-- Warum sitzt der LS überhaupt in der Schaltung ?
-- Ist er in allen Messungen drin ?
-- sitzt der an einer anderen Stelle als der Ciare-Test-LS ?

Und überhaupt:
-- Warum treibst du so einen Aufwand ?
(eine simple Sprungfunktion zeigt dir alles was du sehen willst, ein sehr tieffrequentes Rechteck mit z.B. 1 Hz tut das gleiche, da die Verschiebung des Umschaltmoments aus dem Nullpunkt raus keinen Einfluss auf das Ergebnis hat, solange der LS in seinem Linearbereich bleibt).

Das Mikro ist eine einfache Electret-Kapsel mit Vorverstärker, und von der Kapsel heißt es doch, dass sie von Natur aus einen sehr linearen Frequenzgang hat. Der Messabstand war 3cm vom LS-Mittelpunkt.
Der LS in der Schaltung ist austauschbar. "DUT", sozusagen. Die zwei dicken Punkte an den Anschlüssen sollen das andeuten. Es ist also immer nur der zu messende LS eingesetzt, entweder ein Chassis freiluft oder der Ciare in der OB, weil ich den nicht abschrauben will.
Mit dem Impuls wollte ich einfach nur die Membran kurz "anstoßen" und dann das freie Ausschwingen mit Hilfe des Oszis zeigen. Ein Rechtecksignal wollte ich nicht nehmen, weil sich die Schwingspule erhitzt, und gerade bei 1Hz hätte sie sehr wenig Kühlung. Der Ciare hat nur ein Xmax von 0,5mm, das schien mir unbrauchbar für einen Rechtecktest.
Alles klar? Viele Grüße!

Mwf (Beitrag #13) schrieb:

Ob der Unterschied zwischen 70 und 800 objektiv (doppelter Blindtest) hörbar ist, darf bezweifelt werden. Die Grenze dürfte bei ca. 20 liegen (<= 0.5 dB Abweichungen).

Man muss auch die Amplitude über den Zeitbereich sehen und ich mache definitiv seit 30J. an den gleichen LSP diese Beobachtung, sprich bei höheren DF werden meine Raummoden weniger angeregt, man kann mehr Details hören und mein DSP Einsatz kann reduziert werden. Und da bin ich wohl nicht der einzige
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Lobbe (Beitrag #16) schrieb:

... Mit dem Impuls wollte ich einfach nur die Membran kurz "anstoßen" und dann das freie Ausschwingen mit Hilfe des Oszis zeigen. Ein Rechtecksignal wollte ich nicht nehmen, weil sich die Schwingspule erhitzt, und gerade bei 1Hz hätte sie sehr wenig Kühlung. Der Ciare hat nur ein Xmax von 0,5mm, das schien mir unbrauchbar für einen Rechtecktest...

Ein Nadelimpuls enthält zuwenig tiefe Frequenzen = Spektrum "weiss", deshalb Sprung oder tief-frequentes Rechteck (= Spektrum braun ?).
5 oder 10 Hz gehen auch, es muss nur so lang sein dass das Ausschwingen /der "Ausgleichsvorgang" beendet ist bevor der nächste Schaltimpuls kommt.

Im Nahfeld sind die akustischen Pegel hoch genug dass der elektrische Pegel sehr klein gehalten werden kann.
Außerdem braucht die Messung theoretisch <=1 Sekunde, selbst für filigrane Chassis kein Problem ...

Lobbe (Beitrag #14) schrieb:

...Du schätzt für das zweite Foto in #1 einen Df von 70. Wenn man den Impuls mal als halbe Sinuswelle betrachtet, gehört er zu einer 13Hz-Schwingung. Dann wäre also bei einer kleineren Frequenz Df auch kleiner? Denn ich hatte bei 1kHz Df=155 gemessen. Ich frage mich übrigens, warum man Df nicht bei z.B. 70Hz misst ...

Die 70 hab ich nur von den T&A-Daten übernommen, auch weil er typisch für heutige Audioendstufen ist. Ob 70 oder 156 macht keinen großen Unterschied.

Nochmal:
bez. Qt sind die Anteile Qe und Qm zu unterscheiden.
1/Qt = 1/Qe + 1/Qm
Der Dämpfungsfaktor von Verstärker (+ Kabel) = Rlast /Rquelle entscheidet darüber, inwieweit Qe zusätzlich zu Qm wirksam wird.
Ab Df=20 (<=5 %) ist Qe praktisch voll in Funktion, noch mehr bringt dann keinen nennenswerten zusatzlichen Effekt.
Ohne elektrische Dämpfung (Ri unendlich bzw. groß gg. Rlast) ist ausschließlich Qm wirksam.

Verstärker-Ri wird vom Grad der Gegenkopplung dominiert. Wirkt sie bis runter zu DC wird auch der Dämpfungsfaktor gegenüber 1 kHz nicht nachlassen.
Zugunsten eines stabil kleinen DC-Offsets sitzt aber doch meistens ein C in der GK, sodass eine Messung bei z.B. 60 Hz sinnvoll ist.