Tack Kgabetong!
Jo, det är ju som nämnts så, att Rauna-lådan nästan påminner mera om en basreflexlåda än om en ljudledningshögtalare, så liknande parametrar som för en basreflexhögtalare passar nog bra här.
Jag är ju inte helt bekant med raunalådan (vet inte volymen på den eller måtten), men jag har sett hur den är utformad och har mätt på den några gånger, och jag har kunnat konstatera att trycket inuti lådan vid resonans ändrar sig ganska abrupt när man passerar hålet.
Jämfört med en "riktig" ljudledningshögtalare är trycket mycket mera jämnt fördelat inuti lådan. Den är alltså mera lik en basreflexhögtalare än en riktig ljudledning.
Om man tänker sig att man tittar på ett högtalarelement optimerat för en basreflexlåda, och sedan skall ändra på det för att bättre passa en TL-låda (med samma volym) så ändrar man typiskt elementet på följande vis:
1. Öka motorstyrkan, för att kunna flytta tillräckligt mycket luft i mynningen, trots att trycket vid membranbaksidan blir proportionellt högre vid ett givet volymflöde i mynningen hos TL-konstruktioner.
2. Öka rörliga massan med kvadraten på motorstyrkeökningen, för att nå samma känslighet vid låga, mellan- och höga basfrekvenser.
Sistnämnda massaökning brukar vara en fördelaktig justering, men inte alltid. I vissa fall kan det vara bättre att balansera verkningsgradsökningen mot högre frekvenser med hjälp av delningsfiltret istället. Det beror liksom på vilka krusiduller man vill uppnå i tonkurvan, av andra skäl.
Motorstyrkeökningen för att optimera bruket i TL-lådor blir typiskt i storleksordningen 25% i en rak ljudledningspipa, och membranmassaökningen skall vara sisådär 57%.
Detta kan man räkna ut genom att studera tryckfördelningen i en pipa vid resonans.
Integrerar man trycket över hela pipan (från 0 till pi/2 steradianer) ser man att medeltrycket i pipan blir 0,63661 (2/pi, eftersom detta är kvartsvågens integral om man normerar första kvadranten till 1 (360 grader = 4)) ggr det från en basreflexhögtalare (vid samma membrantryck), vilket indikerar lika mycket mindre (3,922 dB) luftpumpning i mynningen.
Ökar man motorstyrkan på elementet med 25,33 % kompenserar man hälften av det, vilket är alldeles lagom, för lika mycket kommer man att förlora i registret med max EMK från elementet, alltså i mellanbasen.
Balans uppnås således mellan de låga basfrekvenserna och mellanbasfrekvenserna genom motorstyrkeförändringen. De höga basfrekvenserna emellertid kommer att vara nästan 4 dB för starka, eftersom motorstyrkan ökat känsligheten med nära 2 dB, samtidigt som ljudledningshögtalaren vid resonans ligger nästan -2 dB jämfört med basreflexhögtalaren, och även vid EMK-max ligger nivån nu cirka -2 dB på grund av den starka motorn. Vill vi att elementet skall vara naturligt balanserat måste sålunda rörliga massan ökas 57,1 %.
Av det ovanstående kan man sluta sig till att en optimal ljudledningshögtalare jämfört med en basreflexhögtalare får en knappa 2 dB lägre känslighet (om samma lådvolym tillgripes). Ökar man lådvolymen så att den blir 57% större än basreflexhögtalarens, kan man ofta med fördel använda samma högtalarelement. På grund av att även strömningsförluster i TL-konstruktioner blir värre än i basrefelexlådor är det inte ovanligt att man i praktiken gör ännu större lådor - uppåt 70% större total volym än motsvarande basreflexlåda. Oftast är det först i sådana storlekar som TL-lådor börjar låta riktigt bra.
Men - det finns även trix för att justera TL-lådor i basreflexriktningen, och därmed få dem att prestera väl i något mindre kabinett, trots god effektivitet.
Man kan exempelvis göra dem smalare och smalare ju längre från baselementet man kommer. På så vis ökar man den "tryckhöga volymen" och effektiviteten per volym blir bättre, i varje fall så länge man kan hålla andra förluster rimliga.
Vad som är en optimal form för en ljudledningshögtalare kan diskuteras, men jag är lite extra förtjust i något som kan kallas omvänt spegelparabolhorn. Nu kanske man inte borde blanda in ordet horn, men av tradition gör man det i ljudledningsvärlden, fast det inte finns några likheter med riktiga horn.
Ett "omvänt horn" är ett som blir mindre ju längre ifrån elementet man kommer.
Ett paraboliskt horn är ett som areamässigt, följer samma minskning som en parabol#.
De som inte räknat så mycket på det blir kanske förvånade över att tvärsnittsarean för en parabol som funktion av avståndet från spetsen - ändrar sig linjärt med avståndet! Ett omvänt paraboliskt horn kan således byggas upp genom att man låter två sidovägger vara parallella, medan de andra två avsmalnar linjärt.
Således: Genom att sätta ihop två omvända parabelhorn (mun mot mun), det ena drygt dubbelt så långt som det andra och det långa öppet, det korta slutet, högtalarlementet matar där de möts, kan man utforma en TL-låda som verkligen visar vad det går att åstadkomma med TL-principen!
Fast den kommer förstås fortfarande att kräva mer handpåläggning än en basrefelexlåda för att få stil på de otäcka harmoniska gubbarna i hornet. Det är ju bara fundamentalresonansen man vill använda.
Vh, iö
- - - - -
PS. Obesrvera att angivelserna i det ovanstående verkligen inte är absoluta, och skall absolut INTE ses som tumregler. Beroende på vilka förluster man har i lådan kan rätt stora avvikelser från dimensioneringarna behöva göras.
Huvudsyftet med texten ovan är att klargöra att det är rätt komplexa samband som gäller för ljudledningshögtalare, och även om de inte är värre än att man kan förstå dem och bolla runt dem i huvudet rätt enkelt gör man gör klokt i att inte bara räkna när man konstruerar ljudledningshögtalare, utan hålla koll på vad man gör med hjälp av vettig mätutrustning också. Egenskaperna är rätt svåra att kvantifiera i formler nämligen, eftersom formen på höljet betyder så mycket.
När man nätt prototypnivå skall man förstås försöka lyssna mycket också, eftersom ljudledningshögtalare till sin natur har vissa karakteristika som bara kan utvärderas subjektivt. De kan nämligen exempelvis inte dimensioneras till en helt rak tonkurva, men nära kan man komma.
¤Man skall inte låta sig förvirras av formen på parabol-antenner. De följer samma matematiska ekvation som de TL-lådor som diskuteras här, men parabolantenner beskriver bara en liten, liten del av toppen på en parabol.
I högtalarvärlden använder man mycket större delar av parabolen, och då blir den långsmal som en pipa. Avsmalnande till och med, eftersom man använder den "bakåfram". I själva verket använder man inte just toppen av parabolen dock, för den skär man bort så det skall kunna bli en öppen pipa, med mustig och fin bas.
PPS. Det kan tilläggas att det görs sluna ljudledningshögtalare också (mest i england), samt sådana som är väldigt hårt dämpade i själva öppningen (CM3 exempelvis). I sådana konstruktioner är det snarast en dimensionering av elementet liknande sådana som är avpassade för sluna lådor som är lämpliga. Eventuellt kan man till och med tänka sig ännu högre godhetstal för elementets fundamentalresonans i TL-fallet, eftersom förlusterna brukar vara större än de blir i en sluten låda.
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).