Hur definieras verkningsgrad respektive känslighet?

[PerStromgren]

Finns det en av industrin vedertagen definition av en högtalares verkningsgrad? Är det helt enkelt akustisk effekt dividerad med inmatad elektrisk effekt? Hur mäter man i så fall akustisk effekt?

Känslighet används ibland för att ge ett mått på hur starkt en högaltare låter med en bestämd mängd tillförd effekt (eller spänning). Hur definieras (och mäts) känslighet?

[rikkitikkitavi]

Verkningsgrad är alltid mindre än 1 och definieras som nyttoenergi / energi in
Högtalare omvandlar elektrisk energi (insignal) till akustisk (nyttig) sådan via mekanisk omvandling.

Hur man mäter akustisk effekt är en bra fråga.

[Bill50x]

Verkningsgrad är alltid mindre än 1...

Fast det finns i alla fall en italienare som hävdar motsatsen (dvs att man får ut mer energi än man matar in).

/ B

[PerStromgren]

Verkningsgrad är alltid mindre än 1...

Fast det finns i alla fall en italienare som hävdar motsatsen (dvs att man får ut mer energi än man matar in).

/ B

Sabba inte min tråd nu, B!

[AndreasArvidsson]

Att mäta verkningsgraden som kvoten av nyttoeffekt/ineffekt är ju något som man kan göra på alla apparater som utför något arbete. När det gäller högtalare så är det dock kanske inte så intuitivt att ange verkningsgraden på detta sätt.

Känslighet är ju ljudtrycket på 1m avstånd för en inspänning av sqrt(8)V. Dvs 1w vid 8ohm.
För att relatera till detta så tycker jag att det kan vara praktisk att mäta verkningsgraden som ljudtrycket på 1m avstånd för en ineffekt av 1w vid högtalarens nominella impedans. Dvs om två högtalare har samma känslighet, men den ena av dem har dubbla nominella impedansen så har denna högtalare 3dB högre verkningsgrad jämfört med den med halva nominella impedansen.
Detta är något som jag själv tycker är intressant att veta och jag tvivlar på att det är någon industristandard.

[Svante]

Verkningsgrad är Put/Pin. Put för en högtalare kan mätas på lite olika sätt. Vid låga frekvenser där högtalaren kan antas vara rundstrålande räcker det med att mäta ljudtrycket i en punkt på avståndet r under ekofria förhållanden och räkna om detta till intensitet (i W/m2) via vågimpedansen. Därefter räknar man ut ytan på den sfär med radien r och antar att den bestrålas av samma intensitet överallt. Så delar man intensiteten med ytan och får effekten. Om högtalaren INTE är rundstrålande måste man mäta i flera riktningar och medelvärdesbilda.

Känslighet är lite luddigare, men oftast talar den om hur stor ljudnivå i dB man får för 2,83 V in till högtalaren. 2,83V motsvarar 1W i 8 ohm och ursprungstanken är nog att enheten är dB för 1W, men eftersom högtalares impedans varierar med frekvensen så är det inte riktigt rätt.

[Svante]

Verkningsgrad är alltid mindre än 1...

Fast det finns i alla fall en italienare som hävdar motsatsen (dvs att man får ut mer energi än man matar in).

/ B

Det är även typfallet med en värmepump.

Ska man vara petig är verkningsgraden alltid exakt 1, i varje fall om man räknar all ineffekt och all uteffekt. Eller... Verkningsgrad definieras nog som nyttig effekt delat med tillförd effekt, och för att verkningsgraden ska bli >1 måste en del av den tillförda effekten undgå att räknas som tillförd.

[Nattlorden]

Verkningsgrad är alltid mindre än 1...

Fast det finns i alla fall en italienare som hävdar motsatsen (dvs att man får ut mer energi än man matar in).

/ B

Det är även typfallet med en värmepump.

Ska man vara petig är verkningsgraden alltid exakt 1, i varje fall om man räknar all ineffekt och all uteffekt. Eller... Verkningsgrad definieras nog som nyttig effekt delat med tillförd effekt, och för att verkningsgraden ska bli >1 måste en del av den tillförda effekten undgå att räknas som tillförd.

...och det gäller även Italienaren. Däremot om man kan tappa av energierna som finns på atomnivå, så är det ju lätt att gå mycket plus på i princip inget alls. Värmepumpen i fråga är ju inte alls lika svårt att mäta att den snott energin ur luften (el. annat omgivande medium) eftersom det är på en skala vi är van att mäta. med det inte sagt att jag har en uppfattning om italienarens maskin funkar eller inte. Däremot vore det mer positivt för framtiden om den funkar än omvändningen...

[Almen]

Så delar man intensiteten med ytan och får effekten.

Bara så jag vet att jag tänkt rätt; man multiplicerar med ytan, va?

[Svante]

Så delar man intensiteten med ytan och får effekten.

Bara så jag vet att jag tänkt rätt; man multiplicerar med ytan, va?

Ja, förstås...

[Kraniet]

Volt är ju (kg*m^2)/(A*s^3) vilket borde betyda att en watt är (kg*m^2)/(s^3)
En decibel är 0,02 pa, 1 pa är 1N/m^2 vilket betyder att en decibel är 0,02N/m^2
skriver man om översta formeln till blir en watt =(kg*(0,02N/dB))/(s^3)
kg, N och dB är väl rätt enkelt men hur man mäter s^3 vet jag inte..

[Svante]

Volt är ju (kg*m^2)/(A*s^3) vilket borde betyda att en watt är (kg*m^2)/(s^3)
En decibel är 0,02 pa, 1 pa är 1N/m^2 vilket betyder att en decibel är 0,02N/m^2
skriver man om översta formeln till blir en watt =(kg*(0,02N/dB))/(s^3)
kg, N och dB är väl rätt enkelt men hur man mäter s^3 vet jag inte..

Nä. Där får du nog tänka om. dB är i princip dimensionslöst iom att man alltid jämför med en referens. Dessutom är det logaritmiskt, så man kan inte säga att en dB är så och så många pascal. två dB är ju inte dubbelt så många Pa.

[Harryup]

Fast då missar man den energi som ombildas till värme i SD-foten? Eller typ all energiöverföring till underlag som inte ger ett ljudbidrag uppmättbart via mikrofon?
Skickar man in en mätton och tar upp med mikrofon alla frekvenser som standard? Eller mäter man med brus?
Misstänker att det är svårt att få ett exakt resultat ner till åttonde decimalen.

mvh/Harryup

[Svante]

Misstänker att det är svårt att få ett exakt resultat ner till åttonde decimalen.

[Drygvarning]

Exakta resultat kan man aldrig få vid en mätning. Noggrannhet ner till åttonde decimalen är enklare, speciellt enkelt är det om det man mäter har mätetalet 0,000 000 01. Åtta värdesiffror är det däremot väldigt ovanligt att man överhuvudtaget kan få. Inom hifi får man vara glad om man får 3 värdesiffror. Tre värdesiffror motsvarar ungefär 2 decimaler på en nivå mätt i dB.

[/Drygvarning]

[Harryup]

Skojade lite bara men andemening var allvarlig. Det måste vara svårt att få en klar bild beorende på frekvens man mäter vid.
Finns det en standardisering?

mvh/Harryup

[PerStromgren]

Det som aktualiserade frågan, som jag nog aldrig fått någon klarhet i, var detta (*) uttalande från Ingvar:

Och bara för protokollet - hornhögtalare har INTE högre verkningsgrad om man ser till förhållandet till
undre gränsfrekvens och lådvolymen. Högst verkningsgrad därvidlag har basreflexhögtalare.

Då började jag fundera på om det finns standardiserade mätprocedurer för verkningsgrad. Igen.

*) viewtopic.php?p=1665236#p1665236

[DQ-20]

Fast då missar man den energi som ombildas till värme i SD-foten?

mvh/Harryup

Om SD-foten skulle omvandla rörelseenergi till värme skulle det vara en dämpfot. Men det är det inte. Det är främst en fjädringsfot. Visst, viss dämpning finns det men det är just den relativt låga dämpningen som är finessen: foten låter högtalaren dämpa sina egna rörelser ifred och bidrar inte med något mothåll som högtalaren kan ta spjärn mot och bilda resonanser. Repetition: SD-foten är INTE en DÄMPfot, det är en FJÄDER. SD-foten dämpar INTE rörelserna i förhållande till en fritt svävande högtalare. Det har jag läst på Internet...

/DQ-20

[DQ-20]

Det som aktualiserade frågan, som jag nog aldrig fått någon klarhet i, var detta (*) uttalande från Ingvar:

Och bara för protokollet - hornhögtalare har INTE högre verkningsgrad om man ser till förhållandet till
undre gränsfrekvens och lådvolymen. Högst verkningsgrad därvidlag har basreflexhögtalare.

Vad är problemet? I IÖ:s exempel ingår ju även bandbredd och lådvolym och speglar väl den allmänna bilden att bashorn är stora om man vill tillgodoräkna sig god verkningsgrad OCH låg undre gränsfrekvens. Man måste hålla några variabler konstanta för att bena upp det. Om vi tänker oss en given undre gränsfrekvens i basområdet så innebär det IÖ säger att ett horn kommer att ha större lådvolym än en basreflexlåda om verkningsgraden skall vara densamma. Fördelen att tala om verkningsgrad istället för känslighet här är ju att man inte blandar in högtalarens impedans eftersom en högtalare med lägre impedans drar mer effekt vid den normerade nivån 2,83 V. Har man INGA begränsningar vad gäller lådvolym kan man ju göra hornbaslådor med högre verkningsgrad än basreflexlådor, men de blir förfärligt stora. Den framlidne Bo Hansson hade väl hela källare full. Några japaner har förlagt hornets hals till vinden. En snubbe i Linköping tog halva lyssningsrummet i anspråk. Hornmynningarna kan ta åtskilliga kvadratmeter i anspråk. Ser coolt ut.

/DQ-20

[PerStromgren]

Om vi alltså anger lådvolym till 1m³ och undre gränsfrekvens (F3, säg) till 50Hz så skulle en basreflexlåda ge högre verkningsgrad än hornet med samma högtalarelement. Är det så man ska uppfatta IÖ här? Duger det då att mäta SPL vid t.ex. 100Hz på något bra avstånd och anse att lådan strålar i 4pi och räkna på akustisk effekt?

[Svante]

Skojade lite bara men andemening var allvarlig. Det måste vara svårt att få en klar bild beorende på frekvens man mäter vid.
Finns det en standardisering?

mvh/Harryup

Ja, jag med.

Alltså, begreppen verkningsgrad och känslighet är väl fria såtillvida att man kan välja en massa förutsättningar. Det för också med sig att man behöver ange vilka förutsättningar man har valt. Precis som men uteffekt på ett slutsteg, det varierar med lastimpedans och tillåten distorsion, moteoreffekten på en bil som varierar med varvtal och om man har transmissionen inkopplad eller inte etc.

Standarder finns, men syftet med dem är att få jämförbara data, inte att man ska glömma bort förutsättningarna, eller för att just de mätvillkoren är "rätt" i alla lägen.

Jo, en "standard" är värd att nämna: känslighet mäts/beräknas i det masskontrollerade området i halvrymd, med antagandet att denna halva rymd bestrålas lika. Det är nog lika vanligt att den beräknas som att den mäts, för med de villkoren är beräkningen enkel, det är en enkel formel med lite T/S-parametrar.

[Svante]

Om vi alltså anger lådvolym till 1m³ och undre gränsfrekvens (F3, säg) till 50Hz så skulle en basreflexlåda ge högre verkningsgrad än hornet med samma högtalarelement. Är det så man ska uppfatta IÖ här? Duger det då att mäta SPL vid t.ex. 100Hz på något bra avstånd och anse att lådan strålar i 4pi och räkna på akustisk effekt?

Alltså, jämförelsen är väl ... svår? Man vill med största sannolikhet inte ha samma element till de två konstruktionerna. En alltför stor basreflexlåda (för elementet) kommer att ge en dålig tonkurva. En alltför liten hornlåda (för elementet) kommer att ge en dålig tonkurva. Så hur man än väljer lådvolymen kommer man att ge en fördel för det ena systemet, och man blir då fri att välja vilken systemtyp man vill "prata för".

Det är, tycker jag, intressantare att jämföra typiska system och acceptera att de är olika stora. En hornhögtalare måste vara stor om den ska återge låga frekvenser, oavsett utnivå, men den "växer" inte om man behöver mer ljudnivå. Basreflexhögtalaren kan vara pytteliten och med låg undre gränsfrekvens om man inte behöver så stor utnivå, men växer sedan med höjda krav på utnivå. Någonstans springer basreflexhögtalaren om hornhögtalaren.

Allt ovan sagt med jätteförenklingar, som ändå är krångligare än vad den enkla frågan "vilken är störst" implicerar. Jämförelsen är helt enkelt för svår för att man ska kunna ge ett enkelt svar, men måste nog lära sig dimensionera de två typerna av lådor fullt ut. Verkningsgrad för en högtalare är också i högsta grad frekvensberoende, vilket man förstår om man tittar på en impedanskurva för en högtalare. Så jämförelsen är som sagt svår.

[PerStromgren]

Allt ovan sagt med jätteförenklingar, som ändå är krångligare än vad den enkla frågan "vilken är störst" implicerar. Jämförelsen är helt enkelt för svår för att man ska kunna ge ett enkelt svar, men måste nog lära sig dimensionera de två typerna av lådor fullt ut. Verkningsgrad för en högtalare är också i högsta grad frekvensberoende, vilket man förstår om man tittar på en impedanskurva för en högtalare. Så jämförelsen är som sagt svår.

Så tänkte jag också, därav min fråga om verkningsgrad. Jag undrade därför om det fanns en standard för mätning.

Tack för utredning!

[DQ-20]

Om vi alltså anger lådvolym till 1m³ och undre gränsfrekvens (F3, säg) till 50Hz så skulle en basreflexlåda ge högre verkningsgrad än hornet med samma högtalarelement. Är det så man ska uppfatta IÖ här? Duger det då att mäta SPL vid t.ex. 100Hz på något bra avstånd och anse att lådan strålar i 4pi och räkna på akustisk effekt?

Ja, alltså, Svante har ju redan svarat, att EN basreflexlåda på 1000 liter är ju knappast aktuellt med den gränsfrekvensen. Det är det knappast heller för en hornbas. Det räcker med ca 400 liter eller så om man vill ha en under gränsfrekvens på ca 40 Hz med ett hornladdat 18" PA-element! Man kan ju skissa på det där med teoretiska element med hjälp av grundparametrarna men någonstans på vägen kommer man se att man i praktiken behöver väldigt konstiga element för att upprätthålla skillnaderna. Men det var väl det Svante skrev.

/DQ-20

[PerStromgren]

Ja, alltså, Svante har ju redan svarat, att EN basreflexlåda på 1000 liter är ju knappast aktuellt med den gränsfrekvensen. Det är det knappast heller för en hornbas. Det räcker med ca 400 liter eller så om man vill ha en under gränsfrekvens på ca 40 Hz med ett hornladdat 18" PA-element! Man kan ju skissa på det där med teoretiska element med hjälp av grundparametrarna men någonstans på vägen kommer man se att man i praktiken behöver väldigt konstiga element för att upprätthålla skillnaderna. Men det var väl det Svante skrev.

/DQ-20

V.v. bortse från mina exempelsiffror, jag tog dem helt ur luften!

Kan man då prata om verkningsgrad för en lådkonstruktion? Nej, det är ju en systemparameter. Vad baserar då IÖ jämförelsen på?

[DQ-20]

Ja, alltså, Svante har ju redan svarat, att EN basreflexlåda på 1000 liter är ju knappast aktuellt med den gränsfrekvensen. Det är det knappast heller för en hornbas. Det räcker med ca 400 liter eller så om man vill ha en under gränsfrekvens på ca 40 Hz med ett hornladdat 18" PA-element! Man kan ju skissa på det där med teoretiska element med hjälp av grundparametrarna men någonstans på vägen kommer man se att man i praktiken behöver väldigt konstiga element för att upprätthålla skillnaderna. Men det var väl det Svante skrev.

/DQ-20

V.v. bortse från mina exempelsiffror, jag tog dem helt ur luften!

Kan man då prata om verkningsgrad för en lådkonstruktion? Nej, det är ju en systemparameter. Vad baserar då IÖ jämförelsen på?

Ja, det kan man för en konstruktionsprincip när man talar om gränsvärden. Hur IÖ har kommit fram till det vet jag inte man matematiken bakom både basreflex och hornhögtalare är ju ganska väl utredd. Det finns simulatorer för båda principerna komplett med tonkurva och impedans. Man kan ju fritt välja antal element om man inte vill hålla på med konstiga teoretiska element: det som är avgörande är relationen mellan in- och uteffekt. Och, nej jag har inte kontrollräknat...

/DQ-20