Portmätning - hur bra är min basreflex?

[sammel]

Nu tror jag att jag fått till en pipresonansidentifiering på mina huvudhögtalare.
Kring 620 hz. Den starkaste jag kör komprimerar peaken ca 4 dB gämfört med 20 dB svagare.

[jonasp]

Hur mycket spänning ser baselementet ungefär på den högre mätningen?

[I-or]

Kul! Precis som jonasp skriver: hur hög är spänningen vid den högsta nivån och ungefär vilken impedans handlar det om? Givet den relativa brusnivån måste strömningshastigheten vara mycket hög. Om du presenterar portdimensioner och mikrofonposition relativt porten så kan vi göra en hygglig uppskattning av strömningshastigheten.

Något beroende på hur länge man låter ett ordentligt pådrag verka kan man få en viss temperaturökning i talspolen även om huvuddelen av kompressionen beror på turbulens.

Det är intressant att bruset börjar att avta redan över ca 125 Hz, vilket indikerar att flödet har relativt små inslag av mindre luftvirvlar. Så bör det bli när man har hyggliga rundningar i mynningarna. Jämför gärna med multiroomhögtalaren ovan som har en mycket smal kant vid portmynningen, vilket leder till ett relativt stort högfrekvensinslag i bruset.

Dessutom framträder en ovanlig topp vid 3 kHz, vilket något oväntat skulle kunna handla om femte ordningens pipresonans (detta stämmer inte exakt med den första pipresonansen, men det är möjligt att virvelseparationen sker aningen längre ut i mynningen vid den högre frekvensen).

Strömningsakustik är som bekant ett oerhört komplicerat område, där små skillnader för geometrin kan ge extremt stora skillnader i utfall. T.ex. lekte jag lite under mätningen för Infinity Primus 140 genom att sticka in ett finger mitt i den lilla porten och kunde därmed vid ett visst pådrag sänka bruset med ca 10 dB.

[sammel]

Vågar inte svara än. Ska se om jag kan hitta multimetern och mäta

Edit 1. 2.77 volt den låga nivån
25.8 sen högre nivån.
Impedansen 3.97 ohm

Edit 2 Miicken ca 5 cm från ena porten.
Två portar vardera om 25 cm långa(eller breda,hur man nu säger när dom är stående)
tror dom är 12 mm höga på den konstanta delen
Expanderar väl till dubbelt efter ca 4 cm 28,5 djupa har jag för mig.
Edit 3 Jo värme blir det säger näsan som den brukar göra när jag försöker med porttester, tur det inte är en diskant,
Då hade det varit kört Tog inte med den högsta toppen i diagrammet eftersom jag ville ha brusgolvet med,
då räckte inte skalan till.
Jag tror toppen i Slow mätningen låg på ca 118 db vid 28,5 Hz.

1

IMG_1148.jpeg (197.39 KiB) Visad 1110 gånger

2

IMG_1150.jpeg (49.18 KiB) Visad 1103 gånger

[petersteindl]

Vågar inte svara än. Ska se om jag kan hitta multimetern och mäta

Edit 1. 2.77 volt den låga nivån
25.8 sen högre nivån.
Impedansen 3.97 ohm

Edit 2 Miicken ca 5 cm från ena porten.
Två portar vardera om 25 cm långa(eller breda,hur man nu säger när dom är stående)
tror dom är 12 mm höga på den konstanta delen
Expanderar väl till dubbelt efter ca 4 cm 28,5 djupa har jag för mig.
Edit 3 Jo värme blir det säger näsan som den brukar göra när jag försöker med porttester, tur det inte är en diskant,
Då hade det varit kört Tog inte med den högsta toppen i diagrammet eftersom jag ville ha brusgolvet med,
då räckte inte skalan till.
Jag tror toppen i Slow mätningen låg på ca 118 db vid 28,5 Hz.

IMG_1148.jpeg

IMG_1150.jpeg

Du skriver att impedansen är 3,97 ohm. Menar du resistansen?
I så fall är inte impedanskurvan korrekt. Den visar kring 3,5 ohm resistans.
I så fall bör du trimma in korrekt resistans i mätutrustningen.

[sammel]

Jag menar impedansen, vid 28.5 Hz är det frekvensberoende elektriska motståndet 3,97 ohm.
Vid den frekvens som funktionsgeneratorn är inställd på.

[I-or]

Jag grävde lite i din medlemstråd och fann till slut detta inlägg med en ritning för högtalarna: viewtopic.php?p=2247372#p2247372

Portarna har ganska stor area så mellan tummen och pekfingret ser det ut att handla om 7 m/s (RMS) i mynningarna och 14 m/s i den tvärsnittskonstanta sektionen. Den nominella effekten är 168 Wrms men uppvärmningen av talspolen och sänkningen av portens Q-värde är långt ifrån försumbar med en betydligt lägre verklig effekt som följd. Därmed erhålls en påtaglig elektromekanisk kompression utöver den akustiska kompressionen från roterande luft. Om du är snabb så kan du fuskmäta uppvärmningen via resistansen före och direkt efter mätning. (Den av noggrannhet besatte mätingenjören registrerar strömstyrkan under mätningen.)

Formen för portarna liknar IKEA-basmodulen med huvudskillnaden att övergången till expansionen här är betydligt mjukare och att expansionen är mindre. Ytterligare en skillnad är att avståndet till lådsidoväggens yttre del här endast är 19 mm, vilket ger en del virvlar runt lådans hörn. Trots de generella likheterna mellan portarna är skillnaderna i brusspektrum påtagliga, vilket bara ytterligare understryker hur komplext detta område är.

[jonasp]

25V? Jag tror det låter ganska bra hos Sammel när mätning görs!

Jag beklagar att jag inte kunnat mäta själv. Min CLIO-mätlåda har fått glapp på spänningsmatningen så den dör. Ska fixa det i helgen.

[petersteindl]

Jag menar impedansen, vid 28.5 Hz är det frekvensberoende elektriska motståndet 3,97 ohm.
Vid den frekvens som funktionsgeneratorn är inställd på.

Ok, impedansen är vid avstämningsfrekvensen.

[sammel]

Tack I-or för din analys. Ja det skulle behövas lite större yta på portarnas utsida, sedan är kanske inte formen jag skapat helt optimal. även om jag mjukat till övergången till utvidgningen så är det väl ganska långt ifrån den successivt ökande övergången du förespråkat. Det var mest kul att få till mätförfarandet, vilket gick bättre nu, hade ju svårt att få ner brusnivån vid tidigare försök. Det vart bättre att köra med Slow i stället för infinite inställning i RTA-analysatorn.
Jag misstänker att mina basmoduler med BMS basarna mäter liknande, det är liknande utformning, kanske mäter dom ute när vårsolen sticker till

Jonasp jo det låter ordentligt. Har ju full nalle i Loudspeaker Lab sedan -5 dB på ljudkortet. Har försökt ha koll på hyllorna så grejerna inte hoppat ner. Fick för mig att öka nån dB till på ljudkortet, då smällde det till, vad hände,
jo en liten inramad tavla som stod på en liten vägghylla i rummet bredvid hoppade ner på golvet ja så kan det gå.
Hoppas du får i ordning på Clio-lådan

Peter Jo precis förstår att infon inte var tillräcklig.
Det var impedansen vid avstämningsfrkvensen.

[jonasp]

Sammel, uppfattar du pipljudet eller blåsljudet som störande vi den nivån?

[sammel]

Ja blåsljudet men inte pipljudet.
Ärligt så tror jag nivån är lite för hög även för elementet.
Vid start av generatorn låter det som det bottnar typ 1:a svängningarna.

Edit Sedan har jag väl inte helt fått tyst på rummet, så det kan finnas sånt som maskerar
får kanske fortsätta att testa, problemet är att det bara kan ske när frugan inte är hemma,
jag har jobbat 2-skift i ca 30 år nu senaste 2 åren har jag mestadels jobbat dagtid så då är vi
mest hemma samtidigt. Måste även säkerställa att jag inte bottnat mikrofonen, men den ska tåla
135-140 db, har för mig att jag sett lite olika specar, sedan RTA slow är en sak och SPL slow är en annan.
Hittade spec. 130 dB 1% dist 140 dB Max
Edit 2 Jag såg att peak vid flera tillfällen låg på 130, och det skulle kanske tangera gränsen. Får kolla upp det lite
noggrant nån gång

[I-or]

Jag var inte helt nöjd med den förra mätningen av Infinity Primus 140 och ville dessutom titta på kompressionen lite mer noggrant. Det visar sig att porten bara uppträder linjärt upp till ca 1,5 m/s (RMS) för att sedan komprimera alltmer upp till 15 m/s, där kompressionen är ca 4,5 dB. Detta är en riktigt usel port, i stort sett rak och utan fläns för den inre mynningen, som uppvisar stora likheter med konstruktioner från 1970-talet.

P140.png (25.67 KiB) Visad 906 gånger

72 Hz sinussignal vid 13,6 Vrms (ca 25 Wrms). Strömningshastigheten är ca 15 m/s (RMS) och det blåser ordentligt på ett avstånd om 1 meter rakt framför mynningen. De två första pipresonanserna runt 2,2 och 4,4 kHz framträder tydligt och den lilla porten producerar överlag brus med stora högfrekvensinslag.


Som ytterligare ett exempel på en strömningsmässigt svag cirkulär port släpade jag fram Audio Pro A2.42 Live från garaget. Portens prestanda räddas av en ovanligt stor area och hyggliga rundningar på yttre och inre mynning. Den har dock även fula ojämnheter i övergångarna till mynningsplasten. För att skrämma upp strömningshastigheten till ca 8 m/s (RMS) och få igång bruset ordentligt var jag tvungen att driva systemet till en viss grad av överstyrning, så ignorera de harmoniska distorsionskomponenterna som gör sig gällande upp till ca 250 Hz. Medelvärdesbildning över endast 2 s.k. frames fick räcka med tanke på effekten och högtalaren är mätt med porten uppåt (egentligen mynnar porten nedåt nära golv).

A242-1.png (27.21 KiB) Visad 906 gånger

36 Hz sinussignal vid 27,2 Vrms (ca 120 Wrms). Strömningshastigheten är ca 8 m/s (RMS). Den första pipresonansen vid ca 950 Hz har måttlig nivå. Ignorera den fula skogen av harmoniska komponenter.

[I-or]

Eftersom det inte tycks komma några ytterligare bidrag gällande portbrusresultat så bör vi sammanfatta för att nå någon form av slutsats. I nedanstående tabell har jag gjort en snabb, hyggligt noggrann, summering gällande olika former av A-vägt portbrus, vilken ganska väl motsvarar de ljudande egenskaperna. Vi ser ett tydligt mönster framträda för de cirkulära portar och slitsportar som ingår i undersökningen. Detta är en ganska grov jämförelse och jag inkluderar därför inget strömningsakustiskt finlir i form av olika turbulenseffekter från avstämningsfrekvensen (d.v.s. att gränshastigheten avtar ungefär motsvarande kvadratroten ur frekvensen).

Porttabell.png (71.28 KiB) Visad 870 gånger

Observera att även om ljudtrycksnivåerna vid avstämningsfrekvenserna endast skiljer ca 5 dB så är de avgivna ljudeffektnivåerna helt olika via varierande portareor och mikrofonavstånd. Strömningshastigheten varierar naturligtvis med porttvärsnittsarean längs porten.

Även om IKEA BM har en låg strömningshastighet i portmynningarna så visar simuleringar att den relativt skarpa vinkeln i övergången till enkelsidig expansion med stor sannolikhet dominerar turbulensgenereringen. Det är därför mycket intressant att denna port med en strömningshastighet om upp till 20 m/s (RMS) uppvisar den lägsta relativa portskräpnivån ovan. Sammelhögtalaren kommer nära men får sannolikt vissa negativa effekter av mynningarnas närhet till lådväggarna. Subjektivt får samtliga portar utom Infinity Primus 140 minst ett godkänt betyg (här förlitar jag mig i förekommande fall på Sammels öron).

Helt klart är alltså att de ljudande egenskaperna ganska väl avspeglas i tabellen ovan. IKEA BM och Sammel har tydligt bättre prestanda än de cirkulära portarna (som förvisso delvis är av svagt utförande). Huruvida detta även gäller tokoptimerade former återstår att undersöka, men rimligtvis gäller detta även i det fallet.

Det bör även noteras att när portarna uppvisar tonal dominans så låter de sämre än vad som framgår av tabellen, något som är särskilt märkbart för multiroomhögtalaren (11 m/s, Skräp -45 dBA) som jag inte inkluderade eftersom det inte riktigt handlar om HiFi i det fallet. Detta gäller såväl för sinussignaler som för musiksignaler.

[jonasp]

Jag har ett par mätobjekt men kan inte mäta just nu på grund av strulande mätsystem. Jag vill be att få återkomma. När det gäller I-ors utmärkta sammanfattning ovan saknar jag avstämningsfrekvens. Jag noterar också att I-or är ytterst självkritiskt med sin Ikea-modul (-66 dB brus, slitsport, "halvsvag", hihi).

Fråga till I-or: kan man räkna ut porthastigheten genom att

p = 20*10^-6 * 10^(SPL/20)

v = r*p / (f * rho0 * Sp)

där r är mätradie, f frekvens, rho0 densitet och Sp portarea?

[I-or]

Detta är en ganska grov jämförelse och jag inkluderar därför inget strömningsakustiskt finlir i form av olika turbulenseffekter från avstämningsfrekvensen (d.v.s. att gränshastigheten avtar ungefär motsvarande kvadratroten ur frekvensen).

Avstämningsfrekvensen är sekundär här eftersom den inte ger en i sammanhanget avgörande inverkan på turbulensen och därför inkluderade jag den inte i tabellen. Eftersom IKEA BM har lägst avstämningsfrekvens (vilket åtminstone teoretiskt höjer brusnivån en del) så vinner den ytterligare en del - speciellt relativt Infinity Primus 140 som har en 3 gånger högre avstämningsfrekvens.

Om man ändå är intresserad så ligger de sinussignaler som utnyttjas ovan mycket nära avstämningsfrekvensen i småsignalområdet (ibland har toppen för portbidragsnivån snarare än impedansminimum utnyttjats för att uppnå aningen högre strömningshastighet).

Man kan under ca 80 Hz räkna som du beskriver ovan förutsatt att man mäter inom ca 2 dm från golvet, inom en halvmeter från väggarna och inom en decimeter från porten eftersom detta ungefärligen motsvarar halvrymdsförhållanden i normala rum. Jag har i mina beräkningar korrigerat en aning (maximalt 10 %) via simuleringar för rumsbidragen, men helt exakt blir det inte hur som helst och detta är heller inte nödvändigt.

För övrigt är slitsportar lite knepigare eftersom de avviker en hel del från den typiska punktkälleapproximeringen, men här är det bara att dela upp den strålande arean i mindre sektioner.

[I-or]

När jag tittar närmare på Sammels mätuppställning och mätresultat så inser jag att det måste handla om en hel del mikrofonturbulens. För låga frekvenser hjälper inte vindskyddet särskilt mycket, varför brusnivån blir hög här.

Med en position en bit längre åt sidan så hade bruset sannolikt minskat avsevärt, vilket kanske hade givit denna port allra bäst resultat. Jag flyttade vid mina mätningar ut kapseln på UMIK-1 en bra bit åt sidan eftersom det medföljande vindskyddet får sägas vara nästan oanvändbart för denna mikrofon.

[sammel]

Av en händelse har jag en mätning till där jag satt högtalaren på en pall, längre ifrån väggarna.
Micken längre ifrån det är samma utnivå på högsta kurva 15 dB lägre på lågnivåkurvan, trots det så är
maxtoppen bara ca 10 dB högre, tror nog på att talspoleuppvärmningen spelar roll som du nämnde.
Sedan vet jag inte var pipresonansen tog i vägen på denna mätningen.
Ja vågar inte säga att denna mätningen är kanon men kanske bättre eller åtminstone annorlunda:)
SPL mätaren är nog inte endast aktuell mätning.

[jonasp]

Man kan under ca 80 Hz räkna som du beskriver ovan förutsatt att man mäter inom ca 2 dm från golvet, inom en halvmeter från väggarna och inom en decimeter från porten eftersom detta ungefärligen motsvarar halvrymdsförhållanden i normala rum. Jag har i mina beräkningar korrigerat en aning (maximalt 10 %) via simuleringar för rumsbidragen, men helt exakt blir det inte hur som helst och detta är heller inte nödvändigt.

För övrigt är slitsportar lite knepigare eftersom de avviker en hel del från den typiska punktkälleapproximeringen, men här är det bara att dela upp den strålande arean i mindre sektioner.

Jag ser att I-or har hittat ett typiskt slarvfel från min sida i ekvationen ovan. Jag har slarvat bort en faktor två vilket alltså är skillnaden mellan helrymd (4pi steradianer) och halvrymd. Volymhastigheten är

Q(f) = 4 * pi * r * p / (omega * rho0) = 4 * pi * r * p / (2 * pi * f * rho0) = 2 * r * p / (f * rho0)

Nu omvandlar vi detta till hastighet via v = Q/Sp och får

v = 2 * r * p / (f * rho0 * Sp)

Tack för kollen I-or. Man hade kunnat tro att jag från början avsåg halvrymd men det gjorde jag alltså inte.

[I-or]

När det gäller port- och mikrofonpositionen så blir det ganska lagom nära ett hörn enligt ovan: ca 5 dm till de närmaste väggarna och ca 1-2 dm över golv med ett mikrofonavstånd om 5-10 cm. Noggrannheten landar då typiskt inom ca +/-15 % för en ljudtrycksnivå motsvarande halvrymd.

Man kan i normala rum dock inte uppnå helrymdsförhållanden p.g.a. rumsbidragen - längre ut i rummet blir det någonting mellan halv- och helrymd.

[I-or]

Av en händelse har jag en mätning till där jag satt högtalaren på en pall, längre ifrån väggarna.
Micken längre ifrån det är samma utnivå på högsta kurva 15 dB lägre på lågnivåkurvan, trots det så är
maxtoppen bara ca 10 dB högre, tror nog på att talspoleuppvärmningen spelar roll som du nämnde.
Sedan vet jag inte var pipresonansen tog i vägen på denna mätningen.
Ja vågar inte säga att denna mätningen är kanon men kanske bättre eller åtminstone annorlunda:)
SPL mätaren är nog inte endast aktuell mätning.

Har mätningen pågått i 6 minuter? Då blir nog talspolen ganska varm. Om nivån faller under mätningen så vet man att detta är fallet. Det är mycket svårt att fastställa portkompressionen med god noggrannhet utan att man använder en liten portarea eller flera saftiga element.

Brusnivåerna är väsentligt lägre och nu framträder två toppar vid 700 Hz och 3 kHz (mot tidigare 630 Hz och 3 kHz). Den här porten uppvisar otydliga pipresonanser, vilket är bra.

Den relativa skräpnivån har nu fallit till -66 dBA - samma som för IKEA BM.

[sammel]

Brusnivåerna är väsentligt lägre och nu framträder två toppar vid 700 Hz och 3 kHz (mot tidigare 630 Hz och 3 kHz). Den här porten uppvisar otydliga pipresonanser, vilket är bra.

Den relativa skräpnivån har nu fallit till -66 dBA - samma som för IKEA BM.

Då är jag nöjd.
Ska inte terrorisera er mer med mina mätningar denna gången

[jonasp]

Sammel varför den ledsna smileyn jag uppskattar dina bidrag i tråden.

[sammel]

Tack Jonasp. Det är bra att du gör då behöver jag inte va så blyg.
Ibland så är jag rädd att jag brer ut mig lite för mycket
Tycker tråden är mycket intressant och så.

Sorry för emojen, det skulle va ett smail
Du får gärna ändra om du kan till en sån

[I-or]

Ja, jag behövde ytterligare slitsportresultat för att nå någon form av hygglig slutsats här. Mätningar och omräkningar av den här typen landar definitivt i den högre skolan - det uppstår massor av akustiska fällor för den som inte har tillgång till ett efterklangsrum (och en fläskig rigg om man vill mäta portkompression). Det var märkligt att slitsportarna landade på ett identiskt resultat även om jag är för slö för att summera de A-vägda nivåerna exakt och att jag därför kan missa med någon dB.

Vad jag skrev till den gode sammel i pm är också av vikt:

"Det räcker alltså att portarna är minst lika bra som elementen, vilket hyggliga portar i praktiken alltid är. Endast om man vill pressa fram höga ljudtrycksnivåer vid låga frekvenser från små lådor (d.v.s. små portar) blir finliret viktigt."


För övrigt är det förstås så att man uppnår de mest stabila resultaten för strömningshastigheten genom att placera mikrofonen direkt framför portmynningen förutsatt att den klarar ljudtrycket. Totalnivån inklusive rumsbidrag landar då för frekvenser under ca 50 Hz på nära 5 dB relativt frifält nästan oavsett position i rummet och begränsningsytornas karaktär. Man får då utföra två mätningar - en för strömningshastigheten i portmynningen och en för bruset uppåt 10 cm vid sidan av densamma.

[sammel]

Det är kul att du I-or är igång och utbildar oss i diverse mätkonster.
En helgkurs med dig i mätteknik och praktik skulle jag allt göra vad jag
kunde för att vara deltagare i

[Hjalmar_Branting]

Det är kul att du I-or är igång och utbildar oss i diverse mätkonster.
En helgkurs med dig i mätteknik och praktik skulle jag allt göra vad jag
kunde för att vara deltagare i

Skriv upp mig på den listan

[sammel]

Det är kul att du I-or är igång och utbildar oss i diverse mätkonster.
En helgkurs med dig i mätteknik och praktik skulle jag allt göra vad jag
kunde för att vara deltagare i

Skriv upp mig på den listan

Det ska jag

[I-or]

Sammel skickade ytterligare mätresultat via pm med mikrofonen placerad mitt i portmynningen för att ge en mer noggrann bestämning av strömningshastigheten. Han observerade även nivåfallet under mätningen för att hyggligt kunna uppskatta elementets termiska kompression. Vid ca 9 och 18 m/s (RMS) (mynning respektive port) uppgår systemkompressionen exklusive termiska effekter till ca 2 dB. En icke försumbar del av detta ser dock ut att härröra från elementet, då det handlar om drygt 20 % andratonsdistorsion*.

Själva portkompressionen ligger därför sannolikt kring 1-1,5 dB vid i runda slängar 150 Wrms.

Sammels portar är definitivt bättre än nödvändigt, vilket även bekräftas av hans lyssningsintryck. Som skrivet var, en hyggligt utformad port är inte det största problemet - dels eftersom den vanligen uppträder bättre än elementet och dels eftersom den i många fall sällan aktiveras av musiksignaler.


*Nu är det förstås så att även elementrelaterad kompression, orsakad av större konrörelser när luftmassan i porten inte rör sig som avsett, kommer att drabba basreflexkonstruktioner runt avstämningsfrekvensen. Att inkludera denna i basreflexens systemprestanda är därför inte orimligt.

[sammel]

Om nån mer är vill se mätningen jag skickade till I-or

Spoiler:

Visa

1

IMG_1164.png (529.42 KiB) Visad 387 gånger