Strmbrg skrev:Tack för ditt (såvitt jag med min kunskapsnivå kan bedöma) sakliga inlägg!
Det har inte i tråden att göra egentligen - men jag kan fortfarande inte släppa detta med ljudet inne i en högtalarlåda:
Om vi tänker oss en sluten-låda-högtalare, försedd med låddämpningsmaterial
Är det då TYST där inne (mot lådväggarna) när man spelar musik?
Det låter inte på ETT sätt inuti en sluten låda om den är väldämpad, det
låter på olika sätt i den. Olika beroende på var i lådan. Och så är det ju
om den är odämpad också, och samma sak gäller en öppen konstruktion!
Det finns ju ljud bakom membranet - ljud som membranet skapat.
Men frågan är egentligen inte denna, utan frågan är om det ljud som
skapas av membranet åker in i lådan sedan kommer tillbaka och stör för
membranet, eller hur?
Och tyvärr är frågan på riktigt långt ifrån så enkel, för huruvida sådana
ljud stör eller är konstruktiva (av godo) beror på:
1. Hur lång våglängden är.
2. hur djup (och bred och hög...) lådan är.
3. Vilka "nyttiga" krafter som råder på membranet, vilket ju bestämmer
vilka ytterligare krafter medverkar eller motverkar.
4. Hur starka returljuden är.
Sen finns det en punkt till som dock kanske är lite tveksammare, så jag
ger den ingen siffra, men möjligen skulle man kunna tala om relativ
störning, och då mena "hur mycket stör ljud från lådan jämfört med
om samma ljud strålats bakåt och studsat i väggen bakom högtalaren
istället?". I det sistnämnda fallet behöver ju inte ljudet ens passera
membranet...
Så, vad får vi för spännande summa av allt det där då?
Jo först och främst kan vi titta på punkt 1 och 2 och konstatera att dessa
tillsammans bestämmer om man är i ett frekvensområde där reflekterat
ljud omväxlande hjälper eller stjälper membranets läge, eller om det ver-
kar på samma sätt vid alla frekvenser (tror vi kanske, innan vi förstått
punkt 3...). Och då kan man väl lite förenklat tänka att allt är ungefär
samma när våglängden är mycket lång jämfört med måtten i lådan, då
"reflexen" oavsett frekvens då kommer i fas (eller är det ur fas?
) med
det skapande ljudet.
Men så händer något speciellt då man närmar såg den frekvens där det
är en sjättedels våglängd som medelavstånd till reflekterade ytor i lådan,
för då är det en tredjedels våglängd t-o-r. Och en tredjedels våglängd
betyder lite förenklat den fördröjning där ett reflekterat ljud varken för-
svagar eller förstärker (det är inte alldeles sant, men detta ämne är
komplicerat nog som det är och skulle behöva en mindre lärabok för att
gås igenom i sann detalj).
Och sedan (stigande frekvens) kommer reflekterat ljud ömsom att för-
stärka och ömsom att försvaga. Vi får en kamfilterrespons, och det är
inte kul att lyssna på en sådan.
- - -
Sammanfattningsvis kan man säga att dämpning kanske inte är nöd-
vändigt UNDER den frekvens där effekten av ett reflekterat ljud inte ger
kammar, men över den frekvensen är det nödvändigt att dämpa om
det inte skall låta burkigt (karaktären burkighet är just kammarna som
hörs).
Och är det då möjligt att dämpa ljud så kraftigt att man kan döda det
inåt strålande ljudet på sträckan från membranet, mot väggarna och
sen tillbaka? Det vill säga på 1/3 våglängd? Svaret är - ja, det kan man!
Det går till och med rätt så lätt med ett effektivt dämpmaterial.
[Och om jag får göra en kort avvikelse för den förenklade beskrivningen
så kan jag lägga till att det inte är givet att de eq-effekter som kan nås
av reflekterat ljud är destruktive heller. Så det kan finnas fall där man,
om man utformat lådans inre med saken i åminnelse, faktiskt låter någon
liten svag reflexion kvarstå för att den SKALL interferera för att motverka
någon annan artefakt. Men oddsen för att sådana nyttiga effekter skall
uppstå som sammanträffanden är förstås väldigt dåliga, men känner man
elementet och lådans exteriör i extrem detalj är saken en annan - då är
det fullt möjligt att mappa lådans inre och låta den samverka för att ge
ett bättre allt.]
Vid lägre frekvenser går det sämre att dämpa, och att absorbera en våg
som färdats bara 1/5 våglängd eller mindre är i princip omöjligt utan att
tillgripa resonanta absorptionsmetoder, och sådana drabbar bara högre
frekvenser eftersom de inbegriper metoder som kommer att skala reflex
vid högre frekvenser.
Så vid lägre frekvenser än de där man har 1/6 våglängd (~286 Hz, alltså
1,2 meters våglängd om lådans inre ytor är 0,2 meter från membranet)
så
kommer det att komma energi tillbaka till membranet.
Frågan är då vad denna energi kommer att åstadkomma, och med det är
vi framme vid punkt 3, och nu kommer det jag skriver säkert att börja
bli svårt att förstå, kanske rent av svårt att tro, på för många... (säger
detta baserat på hur svårt det är för så många att förstå hur spikfötter
får högtalare att gunga. Dynamisk mekanik är helt enkelt svårt, och när
man blandar in lite akustiska och elektroakustiska fenomen så blir det
nog inte lättare för den som tyckte att det var svårt redan utan dessa
med i ekvationen
).
Men - de nyttokrafter som råder på membranet är 180 grader ur fas med
vad de flesta tror!
Gemene man, som "börjat förstå högtalare", vet att man när man sätter
en spänning över ett högtalarelement terminaler, plus mot plus och minus
mot minus, ser konen byta läge, den hoppar framåt, och så länge man
har spänningen på så kommer membranet att vara i det yttre läget (om
det är vilket element som helst utom vissa JBL-element vars polatitet är
den omvända!).
Därför tror de flesta (inklusive många högtalarkonstruktörer jag träffat,
och många elementkonstruktörer också) att detta förhållande råder även
när man spelar musik - alltså att membranet är mera framåt ju högre
plusspnning man matar det med, och mera bakåt ju mera spänning av
den motsatta polariteten som matar det.
Det är helt fel!
I huvuddelen av ett högtalarelements arbetsområde så råder för statiska
signaler det motsatta förhållandet - konen är maximalt inåt när den mat-
ande spänningen är maximalt positiv. Så är det på grund av att man i det
så kallade linjära området (tillräckligt över resonansfrekvensen och ändå
under både den akustiska kopplingens gränsfrekvens och under delnings-
frekvensen) är i det massakontrollerade området. När massan dominerar
så är den drivande kraften på membranet en rent accelererade kraft, helt
i enlighet med F = ma, eller kanske hellre a = F/m. Och maximal accelera-
tion framåt av membranet har vi när det är längst in.
Klurigt att förstå och kanske konstraintuitivt för många, men så är det.
Och vad blir de konsekvensen av detta?
Jo att den motkraft som lådan bidrar med när man trycker in membranet
och trycket i lådan ökar (om vi stipulerar att dämpmaterialet inte lyckas
absorbera allt ljud som skapas bakåt) OCKSÅ trycker membranet framåt,
alltså i samma riktning som nyttosignalen trycker det.
När man trycket med handen mot membranet så föreställer sig nog de
flesta att lådan med sitt mottryck bromsar/motverkar rörelsen, men hos
högtalaren när man spelar musik så hjälper den faktiskt membranet att
röra sig!
Under resonansfrekvensen är vi dock inte längre i det massa kontrollerade
området (och då börjar för övrigt tonkurvan att falla av dessutom) och då
är lådans mottryck destruktivt.
Så det man kommer fram till när man bara tittar på punkt 1 och 2 - att man
vid frekvenser över den där det är 1/6 våglängd från membran till väggar
i lådan - slipper effekten av omväxlande förstärkning och försvagning,
är alltså felaktigt!
För det finns en effekt ytterligare som gör att lådan motkraft växlar från
att vara konstruktiv till destruktiv - passagen av resonansfrekvensen,
och bara för att komplicera saken så är ju lådans mottrycksförmåga (som
kan beskrivas med t ex k, cms eller Vas) en del av det som bestämmer
var nämnd resonansfrekvens hamnar.
Som så ofta inom fysiken kan ett och samma fenomen beskrivas på en
massa olika sätt, och detta att man över resonansfrekvensen (vilket är
en förenkling i sig) har konstruktiv hjälp av lådan och under för destruktiva
effekter - kan beskrivas som att Q-värdet ökar med minskande lådvolym.
Det är alltså precis samma sak, men beskrivit på en mindre basalt sätt.
- - -
Så, då är det bara punkt 4 kvar, och stora delar av den har jag ju redan
avhandlat, men sammanfattningsvis kan man säga att man kan dela in
frekvensområdet i tre register:
1. Det under resonansfrekvensen,
2. Det över resonansfrekvensen men under den frekvens där det är 1/6
våglängd till reflekterande ytor i lådan, och,
3. Det registret där det är mer än 1/6 våglängd till reflekterande ytor, det
vill säga registret där reflekterade ljud från lådan ömsom försvagar och
ömsom förstärker.
Och då är det såhär:
1 - Vid låga frekvenser är lådans reflekterande energi destruktiv, vilket
gör att en liten låda ger två effekter - mindre ljud vid låga frekvenser
(från register 1) OCH en förskutning av gränsen mellan register 1 och 2.
Man kan säga att det är önskvärt med oändlig absorption i detta frek-
vensområde - men att det är nästan omöjligt att åstadkomma någon
alls av betydelse.
Så är det bara.
2 - Vid mellanfrekvenser så hjälper lådan elementet att spela ljud så
det finns inget behov eller önskemål av att dämpa ljuden - allt de gör är
ju att öka verkningsgraden och denna effekt kan balanseras in i själva
konstruktionen och i praktiken bara göra att man får mindre problem
med för stark nivå vid högre frekvenser.
3 -Vid höga frekvenser (nåja, över några hundra Hz alltså) så är lådans
reflekterade energi av ondo, men som nämnt är det tämligen enkelt att
åstadkomma en extremt hög absorptionsgrad, så det är i praktiken ett
icke-problem.
Strmbrg skrev:Om det ÄR tyst där inne, ja då kan (till och med) jag förstå att det ej heller kan komma ut låd-internt ljud genom membranet.
Ja, det är i princip tyst, för de frekvenser som låter lådiga.
Strmbrg skrev:Om man tar bort lådan, men behåller dämpmaterialet och lyssnar med dämpmaterialet mellan sig och elementet:
Är det tyst då?
Det ändrar de akustiska impedanserna dramatiskt, så så kan man inte
göra. Vad man kan göra är att sätta elementet i en oändlig baffel och
mäta tonkurvan, som sätter man en låda bakom och mäter igen, och
sen proppar man lådan full att dämpmaterial och mäter en tredje gång.
Och då finner man att kurva 1 och 3 är identiska i register 3 (se ovan).
Vill man lite mera praktiskt få svar på hur bra dämpningen i lådan är
så kan man ju skruva ut baselementet och tömma lådan helt på dämp-
material, och sen hojta lite i lådan (så man lär sig att identifiera lådans
"lådighet"). Sen proppar man i dämpmaterialet igen och hojtar igen. Om
det är ett god konstruktion så känns det som att hojta in i ett vakuum.
Inget kommer tillbaka.
Jämför med detta med det i allra högsta grad påtagliga ljudet från mem-
branets baksida från en dipol, och hur detta kommer att stråla ut i rum-
met och bidra till hörbara ljud (talar nu i huvudsak om frekvenser över
några hundre Hz, alltså de som behöver dämpas i en sluten låda och som
i princip sammanfaller med när nämnd låda inte är rundstrålande längre
utan börjar låta allt mindre bakåt) så framstår de från dipolens membran-
bakida strålande ljuden som ett avsevärt mycket större problem...
Dock skall nämnas att även dessa kan dämpas, genom att dämpa väggen
bakom högtalare. Men det går åt väldigt mycket mera dämpmaterial än
den mindre mängd som går åt till att dämpa en lådan inre.
Vill man jämföra hur mycket det låter bakom olika högtalare så gör man
det bäst utomhus. Ställ på en gräsmatta upp en dipol och en vanlig rund-
/njurstrålare bredvid varandra pekande bort från lyssnarna, och lyssna.
Strmbrg skrev:Hm, en "enkel variant" för att undersöka saken;
Tag en sluten låda och montera den med baffeln i liv med en yttervägg, med en helt tyst och vindstilla utemiljö.
Spela musik och lyssna eller mät
Gör samma sak, fast utan den slutna lådan bakom.
Om du menar att lyssna på utsidan och döma ut dämpningen om man
hör ljud genom dämpmaterialet som är kvar när lådan är borttagen:
Nej, så kan man inte göra. Det vill säga det kan man förstås, men det
kommer inte att berätta just något om huruvida membranet påverkas
hörbart av ljud från lådan.
Eller kanske missförstår jag dig?
Du kanske menade att man skulle lyssna på rätt sida och att man skulle
ta bort både låda och dämpmaterial?
Om så - javisst kan man göra så, och det har jag gjort dessutom. Det
blir ingen skillnad om lådan är god (och förstås förutsatt att man bortser
ifrån LF-beteendet och om dess kvalitet inte är villkorat avsiktigt utnytt-
jande av reflekterat ljud som konstruktiv (välgärnade) eq.)
Strmbrg skrev:För ordningens skull bör man nog fimpa en hel del i de låga frekvenserna för att försöka eliminera lådluftfjäderns inverkan på dessa låga frekvenser.
Okej, då är jag säker på att du menade det sistnämnda.
Så igen - javisst! Och dig reservation är också relevant. Rent principiellt
kan man dock se luftfjädern som en del av reflexerna som lådan bidrar
med. Men alltså en som man måste acceptera inte kan dämpas helt. Men
det är som jag anar att du inser inget problem eftersom den kan användas
som en del i dimensioneringen.
Jag borde ha läst igenom hela din post innan jag började svara på den.
Vh, iö
- - - - -
PS. På grund av det ovanstående svarets kortfattade natur och ämnets
komplexitet är svaret, som jag hoppas alla förstår, extremt förenklat.
Men jag ville ju fatta mig rimligt kort.
Ämnet i sig är stort nog för att kunna fylla en hel lärobok i flera band, eller
hundratals timmar som en föreläsningsserie.
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).
, jag har bara försökt bidra med mina åsikter och tankar och hoppas att det kan leda till att vi i framtiden slipper trådar som går ut på att just jämföra på ett föga konstruktivt eller eftertänksamt sätt och därigenom oavsiktligen skapar "tävling" mellan hörlurar och högtalare (typ "föredrar"-tråden).
