Waveguide

av **Mixon** » 2006-08-30 01:45

Jag och en kompis håller på att göra en waveguide. Diskanten som vi har använt oss av i den första prototypen är en Scan-speak 9300. Formen på waveguiden har beräknats med hjälp av formler i Geddes artikel som publicerats i jaes. Eftersom det intill diskantens dome sitter en plastdetalj monterad från fabrik har denna fått bli en del av waveguiden. Plastdetaljens yttre del är plan och vi har medvetet gjort en kant för att radien ska passa vinkeln för waveguidens start. Yttre delen av waveguiden har gjorts med en större vinkel för att skapa en jämn övergång till baffeln. Plattan är svarvad i alumec och ser ut så här:

Bild

Mätningar är gjorda med clio med tillhörande mikrofon. En testbaffel med måtten 260*150 mm har ställts på en högtalare som totalt ger en baffel som har måtten 1020 * 260 mm vart diskant är placerad centrerad med centrum 80 mm från topp. Onaxis ser de ut så här:

Bild

Frekvensgång onaxis vid ca. 1 m för waveguideprototyp 1. Blå, de fyra skruvhålen närmast centrum täckta med fyra gaffatejpsbitar. Svart, med öppna skruvhål och gaffatejpsbitarna är då roterade 45 grader

Gaffatejpen ger förluster och jämnar ut oroligheterna vid 8.5 kHz marginellt. Störst skillad ses vid 14.3 kHz vart oroligheter kan bero av skruvhålen som plattan fastsätts med.

Bild

Vattenfallsdiagram där 90 grader är referens och praktiskt motsvarar onaxis

Bild

Nu ska här moddas för att råda bot på problemen. Alla förslag är välkomna.

av **Haakan_W** » 2006-08-30 02:10

kul å se en som svarvar fram snygga saker!

av **JohanS** » 2006-08-30 07:11

Du råkar inte ha någon mätning innan waveguiden så man ser hur frekvensgången har förändrats?

av **paa** » 2006-08-30 09:30

Det skulle vara kul att se en mätning där du fyllt igen spalten mellan baffelhålet och waveguide-plattan med t.ex modelllera. Hur stor roll spelar en mm radiell spalt egentligen, det är faktiskt intressant i sig.

av **Martin** » 2006-08-30 09:41

Intressant! Är de krångliga de där formlerna ur Geddes artikel? Angående dippen on axis. Jag börjar mer och mer misstänka att den beror på hur avståndet blir mellan membranets kant och första reflexen från waveguiden. Idealet vore kanske att waveguiden börjar i stort sett vinkelrätt och direkt ut från membranets rand så att det inte blir något mellanrum mellan membranets vågfront och waveguiden i början. Jag skulle kunna rita lite bilder i paint om någon inte förstår vad jag pratar om. Jag är inte så bra på att förklara.

av **paa** » 2006-08-30 09:47

Simulera gärna elementplaceringen med Edge och se hur frekvensgången blir med din baffelstorlek och elementplacering. Det kan ge en ide om hur långt det egentligen går att komma med denna baffel.

av **DeadPony** » 2006-08-30 11:54

Oh..roligt projekt!
Vad är diametern på waveguiden? Spegelkällan som ger dippen vid 8.5kHz befinner sig på ca 2cm avstånd från huvudkällan. (om jag har räknat rätt)
Posta direktivitetsdata på diskanten innan waveguiden, (med samma baffel dim.)
Var det artikeln från 1993 ni utgick ifrån?

/DP

av **Jocke** » 2006-08-30 12:08

Det är ju inte helt ovanligt att man finner den här typen av effekter som kan sättas i samband med högtalaren fysiska egenskaper när man studerar olika uppmätta tonkurvor. Jag antar att Waveguiden ska resultera i någon slags kontrollerad diffraktion, eller? Kan tro att det här med 1:a reflexen kan vara något att gå på. Antingen gör man "öppningsarean" så stor att reflexen faller utanför passbandet (om det är möjligt) eller försöker man dämpa första refexen (typ Carlsson). En remsa filt i mynningen, kanske?

/Jocke

PS. Snyggt jobb! Intressant tråd!

av **DeadPony** » 2006-08-30 12:31

Det är ju inte helt ovanligt att man finner den här typen av effekter som kan sättas i samband med högtalaren fysiska egenskaper när man studerar olika uppmätta tonkurvor. Jag antar att Waveguiden ska resultera i någon slags kontrollerad diffraktion, eller?

Ne, man vill väl kontrollera diskantens direktivitet, så att den matchar baselementets vid delningsfrekvensen.
/DP

av **Mixon** » 2006-08-30 13:36

Här händer det saker.

Tyvärr har vi ingen mätning innan modifiering i en likadan baffel. Om vi får till en användbar waveguide så kommer flera mätningar att genomföras.

paa skrev:Det skulle vara kul att se en mätning där du fyllt igen spalten mellan baffelhålet och waveguide-plattan med t.ex modelllera. Hur stor roll spelar en mm radiell spalt egentligen, det är faktiskt intressant i sig.

Tyvärr hade vi inte tillgång till modellera men provade med gaffatejp

Verkar som om att oavsett vart man placerar gaffatejpen på plattan så jämnar de ut oroligheterna runt 8.5 kHz.

Martin skrev:Intressant! Är de krångliga de där formlerna ur Geddes artikel? Angående dippen on axis. Jag börjar mer och mer misstänka att den beror på hur avståndet blir mellan membranets kant och första reflexen från waveguiden. Idealet vore kanske att waveguiden börjar i stort sett vinkelrätt och direkt ut från membranets rand så att det inte blir något mellanrum mellan membranets vågfront och waveguiden i början. Jag skulle kunna rita lite bilder i paint om någon inte förstår vad jag pratar om. Jag är inte så bra på att förklara.

Det finns en hel del formler i artikeln och vi har ännu inte satt oss in i hela teorin. Det finns designexempel som använder sig av enkla formler. Angående öppningsradien på waveguiden så tror jag också de bästa hade varit att komma så nära membranet som möjligt. Men hur löser man det praktiskt på en sån här diskant? Sen sticker ju domen en bra bit in i waveguiden vilket troligtvis inte heller är riktigt optimalt.

DeadPony skrev:Oh..roligt projekt!
Vad är diametern på waveguiden? Spegelkällan som ger dippen vid 8.5kHz befinner sig på ca 2cm avstånd från huvudkällan. (om jag har räknat rätt)
Posta direktivitetsdata på diskanten innan waveguiden, (med samma baffel dim.)
Var det artikeln från 1993 ni utgick ifrån?

Data på diskanten innan modifiering kommer. Det är artikeln från 80-talet som vi utgått i från.
Här är en skiss på waveguideprototyp 1
Bild

av **Martin** » 2006-08-30 14:00

Mixon skrev:
Martin skrev:Intressant! Är de krångliga de där formlerna ur Geddes artikel? Angående dippen on axis. Jag börjar mer och mer misstänka att den beror på hur avståndet blir mellan membranets kant och första reflexen från waveguiden. Idealet vore kanske att waveguiden börjar i stort sett vinkelrätt och direkt ut från membranets rand så att det inte blir något mellanrum mellan membranets vågfront och waveguiden i början. Jag skulle kunna rita lite bilder i paint om någon inte förstår vad jag pratar om. Jag är inte så bra på att förklara.

Det finns en hel del formler i artikeln och vi har ännu inte satt oss in i hela teorin. Det finns designexempel som använder sig av enkla formler. Angående öppningsradien på waveguiden så tror jag också de bästa hade varit att komma så nära membranet som möjligt. Men hur löser man det praktiskt på en sån här diskant? Sen sticker ju domen en bra bit in i waveguiden vilket troligtvis inte heller är riktigt optimalt.

Jag har funderat på någon form av förlängare ner mot membranets rand som nästan krafsar mot membranet sas, kanske utskuren från en petflaska eller något. Har inte hittat den där klockrena idén än. Att membranet sticker ut i waveguiden borde inte vara något större problem egentligen om bara diskantens akustiska vågfront precis "får plats" och styrs på rätt sätt i propageringen genom waveguiden. Det är därför jag tror det kan vara en bra ide att utgå vikelrätt jäms med vågfronten intill membranets kant och sedan anpassa utvidgningen efter vilken förstärkning man vill ha vid olika frekvenser.

Säg att ljudhastigheten i den mjuka domen är ganska låg så att ljudet alstras senare mot mitten av membranet så gör ju det att membranet akustiskt sett är plattare än formen på membranet.

av **Jocke** » 2006-08-30 14:27

DeadPony skrev:
Det är ju inte helt ovanligt att man finner den här typen av effekter som kan sättas i samband med högtalaren fysiska egenskaper när man studerar olika uppmätta tonkurvor. Jag antar att Waveguiden ska resultera i någon slags kontrollerad diffraktion, eller?

Ne, man vill väl kontrollera diskantens direktivitet, så att den matchar baselementets vid delningsfrekvensen.
/DP

Kan det göras utan de störande effekterna över 8k? Känns som om det skulle behövas en diskant till för att ta vid där!

/Jocke

av **paa** » 2006-08-30 14:37

Använder inte Geddes en skumplastplugg i halsen? Om man kan placera en sådan så nära domen som möjligt kanske det kan jämna ut övergången?

av **Martin** » 2006-08-30 15:15

Använder inte Geddes en skumplastplugg i halsen?

Låter inte bra det där! Lever han?

av **Naqref** » 2006-08-30 15:22

Martin skrev:
Använder inte Geddes en skumplastplugg i halsen?
Låter inte bra det där! Lever han?

Funderar på detta med simuleringar av guiderna. Någon som har liten fundering om hur manska göra det numeriskt? Eftersom det är ett rotationssymmetriskt system så borde det räcka att göra det tvådimensionellt (med vissa 3-dimensionella kompenseringar gjorda)?

Kan man tänka sig att man skapar reflekterande ljudvågor (vars nivå bestäms av avstånd från ljudkällan och hur stor kurvaturen är lokalt) i ett cirkulärt mönster?

av **DeadPony** » 2006-08-30 15:41

Yttre delen av waveguiden har gjorts med en större vinkel för att skapa en jämn övergång till baffeln. Plattan är svarvad i alumec och ser ut så här:

Kan det vara orsaken till dippen? Att vinkeln ändras, kan reflektion uppstå vid övergången mellan de olika lutningarna? Det ser ifs ut o vara en mjuk övergång borde kanske inte vara mycket till impedans skillnad, men mav vet aldrig.
Hur ska funktionen på kurvan se ut? Inte omvänt exponentiell?

/DP

av **Rapid** » 2006-08-30 21:06

Coolt projekt

Jag följer det med glädje.

Det är nog viktigt att du rundar av waveguiden i en stor radie (det ser ut som du gjort det dock) och att den ansluter jämnt med baffeln. Sen tror jag att Geddes waveguide förutsätter att den matas med en plan axisymmetrisk våg. Jag tror inte en domediskant ger det eller hur är det? Det kanske blir fler interna reflektioner (HOM) i waveguiden isåfall...

av **Rapid** » 2006-08-30 21:18

Naqref™ skrev:
Martin skrev:
Använder inte Geddes en skumplastplugg i halsen?
Låter inte bra det där! Lever han?

Funderar på detta med simuleringar av guiderna. Någon som har liten fundering om hur manska göra det numeriskt? Eftersom det är ett rotationssymmetriskt system så borde det räcka att göra det tvådimensionellt (med vissa 3-dimensionella kompenseringar gjorda)?

Kan man tänka sig att man skapar reflekterande ljudvågor (vars nivå bestäms av avstånd från ljudkällan och hur stor kurvaturen är lokalt) i ett cirkulärt mönster?

Jag tror den här snubben har det du letar efter. Kika på länkarna nedan. Det hade varit kul om någon här på forumet gjorde lite numeriska beräkningar

Man kan nog göra fräcka saker.
http://ldsg.snippets.org/HORNS/polarmaps.html
http://db.audioasylum.com/cgi/m.mpl?forum=hug&n=101229&highlight=polar+John+sheerin&session=

Mvh Mattias

av **Naqref** » 2006-08-30 21:37

Tackar! Vissa saker ser klart intressanta ut!

av **Nwalmaer** » 2006-08-30 21:41

Nu kanske jag är väldigt negativ men vad är poängen med den där waveguiden egentligen? En 10 dB dal är ju inte särskilt bra, väl?
Spridningen ser ju OK ut, men är det värt det?

Delar man från midbasen/mellanregistret så pass högt att den har kass spridning så kanske man borde använda andra element istället, som pallar en delning där spridningen fortfarande är intakt.

I ett nummer av High-Fidelity för ett tag sedan testades en högtalare (Mike Thomas eller nåt sånt hette den) och den använde sig av en waveguide som resulterade i närmast perfekt spridning 60 grader off-axis, men med fortfarande intakt frekvensgång. Den verkade väldigt intressant.

av **Martin** » 2006-08-30 21:56

Delar man från midbasen/mellanregistret så pass högt att den har kass spridning så kanske man borde använda andra element istället, som pallar en delning där spridningen fortfarande är intakt.

Ja det där funkar ju med en 1" bas tillsammans med en 1" diskant... :wink:

Alla koner av användbar storlek har ju en direktivitet som börjar lågt i frekvens. Där diskanten tar vid är den ju i stort sett 180graders bredstrålande där man får vara glad om basen bara tappar någon dB vid 30 grader. Det sätter sina tydliga spår på effektresponsen.

av **Nwalmaer** » 2006-08-31 00:19

Men vad har man hellre, något ojämna sidoreflektioner (som ändå absorberas, diffuseras och gud vet vad mer) eller väldigt ojämnt direktljud?

Sedan beror det väl inte helt och hållet på storleken av den radierande ytan. B&Ws nyare mellanregister tex. har ju väldigt bra spridning trots dess relativt stora konarea.

Denna högtalare var det jag refererade till innan. Dess waveguide ser väldigt annorlunda ut mot dom jag sett tidigare. Den har ju distinkta sektioner istället för att vara exponentiellt rundad. Mätningarna i HF var riktigt bra.

av **Mixon** » 2006-08-31 01:58

Nu har vi svarvat någon bit till.

Bild

Vad kommer de här ge för ett resultat?

av **Martin** » 2006-08-31 10:08

Spännande!

av **Mixon** » 2006-08-31 15:47

Rapid skrev:Coolt projekt Jag följer det med glädje.
Det är nog viktigt att du rundar av waveguiden i en stor radie (det ser ut som du gjort det dock) och att den ansluter jämnt med baffeln. Sen tror jag att Geddes waveguide förutsätter att den matas med en plan axisymmetrisk våg. Jag tror inte en domediskant ger det eller hur är det? Det kanske blir fler interna reflektioner (HOM) i waveguiden isåfall...

Man kan väl anta att domen vid låga frekvenser uppfyller kraven och att egenskaperna vid högre frekvenser ställer till det vid 8.5kHz.

Kan man tyda nått ur ett polärdiagram för diskanten utan modifiering? Vid höga frekvenser borde man bl.a. få sidolober som är ur fas. Ger detta någon vägledning om vad som händer i mynningen av waveguiden?

av **Jocke** » 2006-08-31 18:15

Nog kan man likna waveguiden vid ett horn? Jag har hört att när man konstruerar horn kan man räkna med en fungerande bandbredd om 3 oktaver. Här ser frekvenskurvan ut att vara någorlunda linjär mellan 1k-8k (3 oktaver). Kanske skulle man kunna tillämpa horn-ekvationer med en övre gränsfrekvens på 20k - då skulle den undre gränsfrekvensen bli 2,5k (för 3 oktaver) och det är ju ett klart uthärdligt frekvensområde för en diskant!

/Jocke

av **Sigurd_Ruschkowski** » 2006-08-31 20:07

Kolla gärna in Troels Gravesens mätningar och detaljerade beskrivning av Monacors waveguide:
http://www.troelsgravesen.dk/C17_II.htm

Jag beställde 6 st idag av HifiKit

Finns även en studie av waveguides på
http://www.zaphaudio.com/Waveguidetmm.html

Mvh
Sigurd

av **skrutten** » 2006-08-31 20:23

Dippen vid 8k5 tror jag beror på anslutningen mellan tratt och diskant. Detta verkar dock fixat i kommande version, blir intressant att följa detta.

av **Mixon** » 2006-09-01 01:29

Några mätningar är gjorda.

Bild

Frekvensgång onaxis där grön visar omodifierad waveguide, blå waveguide med distansring och röd waveguide med distansring och innerkon

Med distansringen blir waveguidemynningens radie runt 60 grader. Direktiviteten vid 2-3 kHz blir mer som tänkt men problem med reflexioner finns.

Röd kurva, waveguide med distansring och kon visar tendens till samma problem som den ursprungliga idén fast med en ökad direktivitet runt 2-5 KHz.

Vi har gjort en experimentell mätuppställning enligt följande figur
Bild

Diskanten placerades i centrum på en roterande platta. En mikrofon på ca 0.5 m avstånd placerades i 45 graders vinkel mot diskanten. Diskanten roterades 180 grader och frekvensdata insamlades i 37 punkter med 5 graders intervall.

Bild

Polärdiagram för diskant monterad i orginalfrontplatta

Bild

Polärdiagram för diskant monterad i waveguide med distansring och innerkon. Mätdata vid 340 grader är felaktiga

Tanken med mätningarna var att få en uppfattning av hur domen beter sig. Om mätdatat och metoden är pålitlig visar de att domen i originalfrontplattan har uppbrytningar vid höga frekvenser och att tendenser till ett oönskat spridningsmönster finns. Problemen med waveguiden för frekvenser runt 8 kHz återspeglas i polärdiagrammen.

av **Mixon** » 2006-09-01 01:38

Jocke skrev:Nog kan man likna waveguiden vid ett horn? Jag har hört att när man konstruerar horn kan man räkna med en fungerande bandbredd om 3 oktaver.
/Jocke

Vet du vad det är som begränsar bandbredden på ett horn till tre oktaver?