Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Hur funkar tekniken bakom bra hifi?

Moderator: Redaktörer

Tangband
 
Inlägg: 2817
Blev medlem: 2017-11-28

Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Tangband » 2018-09-20 17:37

Hur ligger det egentligen till med detta? Har en fyrvägs stativhögtalare bättre förutsättningar att spela med lägre IM dist än en en-vägs högtalare ? I en fyrvägare spelar varje element färre frekvenser än en fullregisters en-vägare.

Jag klistrar in en diskussion i mättråden bredvid viewtopic.php?f=10&t=67990&start=60


jansch wrote:

"Teoretiskt" borde brus- respektive svepkurvan vara identiska.

Skillnaderna som man ser beror på flera "brister" i mätsystemet. Jag skriver "brister" fast det egentligen inte har några större konsekvenser men det kanske är bra att veta.

.......

Tangband skrev:
Jag tycker dethär du skriver är väldigt intressant. Kurvorna med sinussvep eller brus bör alltså vara identiska. Det kan man också se på dewpo:s mätningar.
En fråga: kan man se skillnader i modulationseffekter eftersom brussignalen är en betydligt mer elak ( för högtalaren ) testsignal än frekvenssvepet ?
Eftersom brussignalen tvingar högtalaren att återge alla frekvenser samtidigt ?
Blir det en skillnad vid en starkare mätnivå ?

........

Jansch skrev:
Först och främst - dessa frågor är "ovanliga" så mina svar får ses som diskussionsunderlag och en sporre för andra att "slå mej på käften".

Jag kan inte tänka mej att modulationseffekter skulle kunna synas på en sådan mätning Det skulle ju behövas tiotals % IM dist för att du överhuvudtaget skall se en förändring på en vertikalskala med 50dB . Intermodulationsdistorsion genererad av högtalarelement är en "fjärt i universum" jämfört med den harmoniska distorsionen.
Dessutom borde (och här gissar jag för jag har ingen aning egentligen) den vara ganska jämt fördelad över frekvensregistret.

Varför skulle brus vara "elakare" än en sinus? Du KAN ha alldeles rätt men jag tror inte det. Det är ju accelerationen som skapar ljudtrycket och utifrån det perspektivet kan jag inte se att brus är "elakare".
Är det nån som vet???

"Blir det en skillnad vid starkare mätnivå?"
Om du menar att IM disten stiger så är det sannolikt så*, men harmoniska disten blir ju ännu mer dominerande.
Om du menar generellt att frekvensgången kommer se annorlunda ut vid höga effekter så uppstår ju termisk kompression och då kan ju t.ex. bas och diskantelement drabbas av olika mycket termisk kompression.

Termisk kompression skulle kunna påverka brusmätningar mer än svep som nyttjas för direktljudsmätningar. T.ex Svantes SIRP gör ju svepet på några tiondels sekunder och temperaturstegringen blir säkert då ointressant. Gör man LTAS mätningar tar det säkert minst 1-2 minuter men å andra sidan är effekten (= någon watt) blygsam för de flesta högtalare.

Jaha, det blev inte mycket till svar men jag hade inte lust att bara skriva "jag vet egentligen inte"......

* IM dist är ju skillnadsfrekvenser som genereras när flera toner spelas samtidigt. Jag kan spontant inte se varför IM disten i % räknat skulle bli större eller avsevärt större. Man mäter ju aldrig IM dist i en högtalare och jag tror mej veta att det inte finns någon standard för det.
En högtalare är ju i all sin enkelhet oerhört komplex men det är lätt att förklara hur harmonisk dist uppstår men jag kan inte förklara hur IM dist uppstår i en högtalare.
Borde kanske påpeka att IM dist också kan vara harmonisk.....
Bilagor
F1B4F42A-5A99-46E8-81B0-9F54EAC5380A.jpeg
F1B4F42A-5A99-46E8-81B0-9F54EAC5380A.jpeg (9.41 KiB) Visad 412 gånger
ECA7D781-B8AA-4C25-AAE8-82FC3D1CA83C.jpeg
ECA7D781-B8AA-4C25-AAE8-82FC3D1CA83C.jpeg (240.21 KiB) Visad 412 gånger

Användarvisningsbild
DanNorman
 
Inlägg: 1655
Blev medlem: 2006-09-25
Ort: Södertälje

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav DanNorman » 2018-09-20 18:12

Vadå "man mäter aldrig im-dist i en högtalare"?
Det gör man väl om man vill veta just hur im-disten ser ut? Dessutom är det en av de lättaste formerna av dist att mäta. Hur det uppstår är ju givetvis oxå känt.

Man kan köra svep så långa man vill. Ju längre sveptid desto bättre upplösning. Samma effekt går ju in i mätobjektet med brus och svep.

Tangband: Du måste vara tydligare med citat och sånt. Det är omöjligt att reda ut vem som säger vad i din text.
Medlem på forumet Faktiskt.se sedan sept 26, 2006.
Man skall inte krångla till saker i onödan, går det att lösa med hydraulik så är det oftast enklast. © Phon
Driver Södertälje Specialsnickeri AB.

Tangband
 
Inlägg: 2817
Blev medlem: 2017-11-28

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Tangband » 2018-09-20 19:15

DanNorman- du skriver att det är lätt att mäta IM distorsion. Du skriver även att kunskapen om hur IM dist uppstår i en högtalare är välkänt. Då har jag två frågor som jag funderar över.
Hur uppstår IM distorsion i ett element ? Är det fördelaktigt med många element istället för ett enda om man vill ha låg IM-dist ?


Användarvisningsbild
Nattlorden
pumpkin
 
Inlägg: 50797
Blev medlem: 2003-10-28
Ort: Grå Hamnarna

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Nattlorden » 2018-09-20 19:39

Egentligen skall man nog fundera över vad man menar med intermodulationsdist. Det finns ju (minst) två olika typer här... Du har ju bara en signal som går till högtalaren, även om den är komplex i sin form och man kan tolka den som en slutprodukt av många toner... Så om vi undantar dist som uppstått tidigare i kedjan, så är det alltså dist som uppstår när högtalarelementet försöker återge ett komplext (icke-sinusoidt) förlopp.... och kan man så begränsa komplexiteten genom att dela upp den så minska problemet.

"Äkta" intermodulationsdist.... dvs när det rör sig av en blandprodukt av två reellt existerande toner får du ju faktiskt i luften när du fysiskt har två toner spelandes från olika element som interfererar i luften.
It's all fun and games until Darth Vader comes.

jansch
 
Inlägg: 1202
Blev medlem: 2009-05-01

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav jansch » 2018-09-20 20:47

DanNorman skrev:Vadå "man mäter aldrig im-dist i en högtalare"?
Det gör man väl om man vill veta just hur im-disten ser ut? Dessutom är det en av de lättaste formerna av dist att mäta. Hur det uppstår är ju givetvis oxå känt.

Man kan köra svep så långa man vill. Ju längre sveptid desto bättre upplösning. Samma effekt går ju in i mätobjektet med brus och svep.

Tangband: Du måste vara tydligare med citat och sånt. Det är omöjligt att reda ut vem som säger vad i din text.


Jo, det var klumpigt av mej att skriva att man ALDRIG mäter IM dist i en högtalare. Skulle ha skrivit: "Det är sällan elementtillverkare, högtalartillverkare eller tidningstester redovisar IM distorsion". Utan att kontrollera en massa tilverkares mm uppgifter torde det vara väldigt ovanligt.

Javisst är det lätt att mäta dist och kan det bli lättare än att t.ex. få med harmonisk dist "på köpet" när man kör frekvensgång i SIRP.
Det som fortfarande är svår/komplext dist att mäta är på mikrofoner ( om man inte kommit på något revolutionerande de senaste 5-10 åren. någon som vet?
Jag menar då inte att mäta med actuator som bara funkar för kondensatormick:ar i form av mätmikrofoner.

Du skriver: " man kan köra hur långa svep man vill" . Så klart! men om det var en kommentar till mitt påstående om att mäta direktljud med svep i rumsmiljö så vet inte jag hur det går till med långa svep. Kan du berätta?
I frifält miljö är det ju inga problem, jag har själv kört flera minuter långa svep men då för att hitta resonanser etc. Normalt körde vi svep som tog 15- 20 sekunder (20 - 20kHz) oavsett om det var "fullrange högtalare eller ej för att mäta frekvensgång. Längre tid än så gav inget mervärde.

Du skriver: "Samma effekt går ju in i mätobjektet med brus och svep." Du får nog skilja på "mätobjekt" och högtalarelement och då bör man nog också tänka tillförd energi till repektive element och värmeavledning. Det ju inte så vanligt med fullrange högtalarelement.

Jag vill också veta vilka egenskaper som skapar IM dist i ett högtalarelement!

Tangband
 
Inlägg: 2817
Blev medlem: 2017-11-28

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Tangband » 2018-09-21 05:26

Ja, det vore trevligt om någon kunde förklara :)

Användarvisningsbild
paa
Sökaren
 
Inlägg: 31572
Blev medlem: 2005-01-10

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav paa » 2018-09-21 09:10

Ett citat från ingoehman:
...för att olinjär distorsion skall kunna uppkomma (gäller båda HD och IM) så behövs det ju olinjäriteter.

Det betyder väl i sin tur att eftersom alla högtalarelement är mer eller mindre olinjära så bildas intermodulation även om signalerna är uppdelade mellan olika element?
Här finns en mer ingående förklaring av fenomenet intermodulation:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Intermodulation
Medlem på forumet för hifi; Faktiskt.se, numera Faktiskt.io sedan jan 10, 2005
Passiv delägare av Sonic Design

Användarvisningsbild
DanNorman
 
Inlägg: 1655
Blev medlem: 2006-09-25
Ort: Södertälje

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav DanNorman » 2018-09-21 18:30

När talspolen i ett högtalarelement rör sig ändras elementets impedans. Detta mäts som Le(x).

Exempel (GPA/Altec 414 16ohm):

Le(x)_5mm.PNG
Le(x)_5mm.PNG (17.4 KiB) Visad 237 gånger

Bild stulen härifrån

Här är alltså impedansen mätt med konen i viloläge, fem mm inåt och fem mm utåt. Om vi koncentrerar oss på det som händer över några hundra Hz så ser vi att impedansen varierar massor beroende på talspolens läge i magnetgapet. Detta är exakt som att ha olika spolar i serie med elementet beroende på amplitud. Höga frekvenser beskärs mer eller mindre i takt med konens rörelser. Detta är en form av IM-dist. Det går att göra högtalarmotorer bättre eller sämre i detta hänseende. Kortslutningsringar, jättelånga eller jättekorta talspolar i förhållade till magnetgapet och faspluggar i metall (en sorts kortslutningsring) kan hjälpa.

Ett sätt att minska denna form av IM-dist är att ha resistans och/eller induktans i serie med elementet.
Det här har vi ju tjatat om länge här, snart kanske vi kan sluta med det :)
Om vi stoppar in en spole i serie med elementet så summerar spolens induktans med talspolens induktans. Men bara en av induktanserna ändras med talspolens läge. Vad händer då? Den relativ impedansändringen blir alltså mindre, och IM-disten minskar. Ju större spole vi stoppar in i serie, desto mindre blir påverkan från talspolens olinjära impedans.
Ett räkneexempel:
Vi utgår från att talspolens induktans vid en frekvens varierar mellan 0,5mH vid xmax+ och 1,5mH vid xmax-. Vi utgår från att induktansen är 1mH i viloläge.
Då varierar induktansen och därmed impedansen med 100% (+/-50%). Nu kopplar vi in en spole på 2mH i serie med elementet och räknar på det.
Nu har vi i viloläge en induktans om 3mH och vid xmax+ 2,5mH och vid xmax- 3,5mH. Förändringen är nu alltså bara 34% (+/-~17%) och vi har minskat problemet till en tredjedel!
Medlem på forumet Faktiskt.se sedan sept 26, 2006.
Man skall inte krångla till saker i onödan, går det att lösa med hydraulik så är det oftast enklast. © Phon
Driver Södertälje Specialsnickeri AB.

Användarvisningsbild
paa
Sökaren
 
Inlägg: 31572
Blev medlem: 2005-01-10

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav paa » 2018-09-21 19:20

Ett annat sätt att minimera problemet är att välja ett modernare element med kopparringar i magnetmotorn.
Medlem på forumet för hifi; Faktiskt.se, numera Faktiskt.io sedan jan 10, 2005
Passiv delägare av Sonic Design

Tangband
 
Inlägg: 2817
Blev medlem: 2017-11-28

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Tangband » 2018-09-21 20:06

DanNorman skrev:När talspolen i ett högtalarelement rör sig ändras elementets impedans. Detta mäts som Le(x).

Exempel (GPA/Altec 414 16ohm):

Le(x)_5mm.PNG

Bild stulen härifrån

Här är alltså impedansen mätt med konen i viloläge, fem mm inåt och fem mm utåt. Om vi koncentrerar oss på det som händer över några hundra Hz så ser vi att impedansen varierar massor beroende på talspolens läge i magnetgapet. Detta är exakt som att ha olika spolar i serie med elementet beroende på amplitud. Höga frekvenser beskärs mer eller mindre i takt med konens rörelser. Detta är en form av IM-dist. Det går att göra högtalarmotorer bättre eller sämre i detta hänseende. Kortslutningsringar, jättelånga eller jättekorta talspolar i förhållade till magnetgapet och faspluggar i metall (en sorts kortslutningsring) kan hjälpa.

Ett sätt att minska denna form av IM-dist är att ha resistans och/eller induktans i serie med elementet.
Det här har vi ju tjatat om länge här, snart kanske vi kan sluta med det :)
Om vi stoppar in en spole i serie med elementet så summerar spolens induktans med talspolens induktans. Men bara en av induktanserna ändras med talspolens läge. Vad händer då? Den relativ impedansändringen blir alltså mindre, och IM-disten minskar. Ju större spole vi stoppar in i serie, desto mindre blir påverkan från talspolens olinjära impedans.
Ett räkneexempel:
Vi utgår från att talspolens induktans vid en frekvens varierar mellan 0,5mH vid xmax+ och 1,5mH vid xmax-. Vi utgår från att induktansen är 1mH i viloläge.
Då varierar induktansen och därmed impedansen med 100% (+/-50%). Nu kopplar vi in en spole på 2mH i serie med elementet och räknar på det.
Nu har vi i viloläge en induktans om 3mH och vid xmax+ 2,5mH och vid xmax- 3,5mH. Förändringen är nu alltså bara 34% (+/-~17%) och vi har minskat problemet till en tredjedel!


Tack DanNorman och paa för bra förklaring :) .
Jag har fortfarande inte haft möjligheten att experimentera med seriespole för boomern, jag blev lite avskräckt när nån påpekade att lutningskurvan inte riktigt skulle bli linkwitzriley 24 db, om jag skulle köra 3:e ordningens Butterworth för basfiltret + spolen.
Dessutom saknar jag ju möjlighet att mäta dist- var därför nyfiken om det kunde höras.

Jag läser mellan raderna att ju mindre bredbandig boomern behöver arbeta desto mindre risk för IM-dist ? Det borde vara den logiska slutsatsen. Det borde i sin tur innebära att det är bra med flervägssystem ? ( med de nackdelar som det förstås medför ).
Eller så är kvaliteten i de individuella elementen viktigare än att ha många ?

Men som Paa skriver, finns det finesser i motorsystemet som motverkar detdär kanske det blir mindre skillnad ?

Användarvisningsbild
DanNorman
 
Inlägg: 1655
Blev medlem: 2006-09-25
Ort: Södertälje

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav DanNorman » 2018-09-21 20:23

Generellt är mindre bandbredd per element bra. Över några hundra Hz är nog impedansvariationen ett mindre problem dock (när konutslagen är mycket små).
Ja, eftersom problemet är känt sedan länge och uppmärksammat så försöker ju vissa tillverka minimera det genom bättre motorkonstruktion. Problemet blir dock aldrig noll, och det blir alltid bättre med serieimpedans/resistans. Sen har vi ju bonuseffekten med minskad effektkompression.
Du måste kunna mäta noga för att kunna jämföra. Impedansen hos högtalarelement är aldrig rak, därför blir passiva komponenters tonkurvepåverkan inte lätt förutsägbar. Men nu kan du ju mäta. Det du måste göra är att mäta extremt nära elementet. Dina rosa brusmätningar funkar bra här. Mät baslementet utan spole, mät sen med spole och eq:a till exakt samma tonkurva, inom 0,1dB helst. Du får absolut inte flytta på något mellan mätningarna. Helst ska du inte ens andas i rummet.
Medlem på forumet Faktiskt.se sedan sept 26, 2006.
Man skall inte krångla till saker i onödan, går det att lösa med hydraulik så är det oftast enklast. © Phon
Driver Södertälje Specialsnickeri AB.

Tangband
 
Inlägg: 2817
Blev medlem: 2017-11-28

Re: Lägre IM distorsion i högtalare med många element?

Inläggav Tangband » 2018-09-21 20:28

DanNorman skrev:Generellt är mindre bandbredd per element bra. Över några hundra Hz är nog impedansvariationen ett mindre problem dock (när konutslagen är mycket små).
Ja, eftersom problemet är känt sedan länge och uppmärksammat så försöker ju vissa tillverka minimera det genom bättre motorkonstruktion. Problemet blir dock aldrig noll, och det blir alltid bättre med serieimpedans/resistans. Sen har vi ju bonuseffekten med minskad effektkompression.
Du måste kunna mäta noga för att kunna jämföra. Impedansen hos högtalarelement är aldrig rak, därför blir passiva komponenters tonkurvepåverkan inte lätt förutsägbar. Men nu kan du ju mäta. Det du måste göra är att mäta extremt nära elementet. Dina rosa brusmätningar funkar bra här. Mät baslementet utan spole, mät sen med spole och eq:a till exakt samma tonkurva, inom 0,1dB helst. Du får absolut inte flytta på något mellan mätningarna. Helst ska du inte ens andas i rummet.


Tack för bra tips, ska göra det . :)


Återgå till Teknikforum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Bing [Bot] och 2 gäster