vibrationsmätning med mik

av **celef** » 2004-09-28 16:29

kan man montera en mikkapsel i typ en mugg och sedan hålla eller tejpa fast muggen mot underlaget som skall mätas, ungefär som när man skall tjuvlyssna genom väggar, är metoden möjlig? kanske ska muggen bytas ut mot mdf eller något material med hög förlustfaktor

av **celef** » 2004-09-30 23:10

hmm, nej, det verkar ju inte fungera nej

Bild

av **Isidor** » 2004-09-30 23:19

Det är riktigt lurigt att mäta ljudtryck i närfältet till en stor böjsvängande yta för att därigenom kunna räkna sig bakåt till vibrationshastigheten. Noggrannheten blir inte speciellt hög heller. Ingenting som rekommenderas, alltså.

Om du är ute efter att mäta strukturljudavstrålning så räcker det dock med att du känner ljudfältet, alltså de lokala ljudtrycksamplituderna inkl faslägen, runt hela lådan för att kunna räkna dig ut till fjärrfältet. I professionella sammanhang använder man sig av en speciell prob bestående av två mikrofoner för att mäta ljudintensiteten i ytans närhet direkt istället eftersom detta är betydligt enklare. När det gäller högtalare så är det dock bökigt att mäta i närheten av elementet hur man än gör.

av **celef** » 2004-10-01 17:20

I professionella sammanhang använder man sig av en speciell prob bestående av två mikrofoner för att mäta ljudintensiteten i ytans närhet direkt istället eftersom detta är betydligt enklare

coolt, hur ser de ut? har du ex på nån tillverkare som jag kan leta på?

När det gäller högtalare så är det dock bökigt att mäta i närheten av elementet hur man än gör.

ajdå, men jag förstod nästan det :cry:

men hur ska man gå tillväga för att mäta "lådljuden", kan man motfaskoppla några element?

av **Isidor** » 2004-10-01 19:48

Du vill inte veta vad en ljudintensitetsprob kostar.

Nu är det i och för sig inga magiska produkter utan egentligen bara matchade mikrofoner i en speciell konfiguration. Det räcker heller inte med proben, man behöver dels lite extra mjukvara för att räkna ut partikelhastigheten ur tryckgradienten (som man får ur tryckskillnaden och avståndet mellan mikrofonmembranen), dels helst också en intensitetskalibrator. Det finns även flerdimensionella ljudintensitetsprober med upp till 6 mikrofoner. G.R.A.S. och B&K är två av de mest kända tillverkarna. Hur som helst, detta är teknisk akustik i den högre skolan och lååååångt från DIY-området.

Att mäta strukturljudavstrålning från en högtalare är i mitt tycke ett av de projekt som man inte bör försöka sig på som glad amatör.

Man kan dock tänka sig att helt enkelt mäta ljudtrycksnivån en bit bort i ett flertal olika positioner runt hela lådan med ett absorbentfyllt rör framför elementet. (Det blir antagligen ganska knepigt att få en god koppling av röret mot lådan utan att påverka väggarna alltför mycket med den här metoden.) Sedan jämför man med ljudtrycksnivåerna från elementet i samma positioner.

Har man tillgång till labbfaciliteter som efterklangsrum eller ljudintensitetsprob är det dock inget större problem, förutsatt att man dämpar bort elementbidragen på lämpligt sätt. En annan möjlighet är att mäta väggvibrationerna med accelerometrar eller t.o.m. laser-dopplervibrometer och räkna sig ut till fjärrfältet med BEM-mjukvara.

av **celef** » 2004-10-02 13:34

Du vill inte veta vad en ljudintensitetsprob kostar. Nu är det i och för sig inga magiska produkter utan egentligen bara matchade mikrofoner i en speciell konfiguration. Det räcker heller inte med proben, man behöver dels lite extra mjukvara för att räkna ut partikelhastigheten ur tryckgradienten (som man får ur tryckskillnaden och avståndet mellan mikrofonmembranen), dels helst också en intensitetskalibrator. Det finns även flerdimensionella ljudintensitetsprober med upp till 6 mikrofoner. G.R.A.S. och B&K är två av de mest kända tillverkarna. Hur som helst, detta är teknisk akustik i den högre skolan och lååååångt från DIY-området.

okej, då glömmer jag det

Att mäta strukturljudavstrålning från en högtalare är i mitt tycke ett av de projekt som man inte bör försöka sig på som glad amatör.

men att mäta ljudavstrålningen från lådan är väl viktigare än att mäta dess "panelresonanser", jag inbillar mig att man med en accelerometer mäter och åtgärdar resonanser som kanske ligger långt under hörbar nivå relativt "elementoutputen"?

Man kan dock tänka sig att helt enkelt mäta ljudtrycksnivån en bit bort i ett flertal olika positioner runt hela lådan med ett absorbentfyllt rör framför elementet. (Det blir antagligen ganska knepigt att få en god koppling av röret mot lådan utan att påverka väggarna alltför mycket med den här metoden.) Sedan jämför man med ljudtrycksnivåerna från elementet i samma positioner.

då måste man väl ha ett rör som är långt mkt "dödare" än den uppmätta lådan? men om man mäter som vanligt och analyserar mätningen i vattenfallsdiagram, ett tränat öga borde ju där kunna se lådans oljud? ett i friluft hängande element borde mäta mer eller mindre utan några som helst ringningar, så allar ringningar borde då i systemmätningen då kunna tillskrivas lådan (och dess interna absorbtion)? kombinerat med accelerometertest så kan man kanske få de relativa nivåerna

Har man tillgång till labbfaciliteter som efterklangsrum eller ljudintensitetsprob är det dock inget större problem, förutsatt att man dämpar bort elementbidragen på lämpligt sätt. En annan möjlighet är att mäta väggvibrationerna med accelerometrar eller t.o.m. laser-dopplervibrometer och räkna sig ut till fjärrfältet med BEM-mjukvara.

oj det där lät svårt, då måste man oxå ta hänsyn till hur stora områden/ytor som vibrerar?

puh, det är nog lättare att bygga dvd-spelare än högtalare

av **Isidor** » 2004-10-02 17:41

men att mäta ljudavstrålningen från lådan är väl viktigare än att mäta dess "panelresonanser", jag inbillar mig att man med en accelerometer mäter och åtgärdar resonanser som kanske ligger långt under hörbar nivå relativt "elementoutputen"?

Mja, mäter man upp en högmobil resonans m.h.a. accelerometer så kan man utgå från att den också strålar av ganska höga ljudeffektnivåer.

då måste man väl ha ett rör som är långt mkt "dödare" än den uppmätta lådan? men om man mäter som vanligt och analyserar mätningen i vattenfallsdiagram, ett tränat öga borde ju där kunna se lådans oljud? ett i friluft hängande element borde mäta mer eller mindre utan några som helst ringningar, så allar ringningar borde då i systemmätningen då kunna tillskrivas lådan (och dess interna absorbtion)? kombinerat med accelerometertest så kan man kanske få de relativa nivåerna

Ett plaströr som inte är stelt kopplat till lådan har inga problem med egen strukturljudavstrålning p.g.a. att formen gör att första strukturmoden hamnar mycket högt i frekvens. Man behöver heller inte analysera vattenfallsdiagram utan studerar lämpligen normala frekvensspektra istället.

oj det där lät svårt, då måste man oxå ta hänsyn till hur stora områden/ytor som vibrerar?

Ja, när det gäller BEM-beräkningar ur vibrationsmätdata så måste man ange hur de olika delytorna vibrerar.

av **celef** » 2004-10-02 18:12

okej, jag tackar så mycket för hjälpen

av **Isidor** » 2004-10-02 19:47

Varsågod. Jag vill också tillägga att strukturljudavstrålning inte är det första man behöver tänka på som självbyggare, men det har jag ju tjatat om många gånger tidigare. Sedan är det förstås ganska enkelt att använda sig av sandwichdämpning och omfattande stagning om man vill slå ihjäl minsta tendens till problem. Det finns alltså egentligen ingen större anledning att mäta på det hela eftersom man ändå vet ungefär var man hamnar.

av **celef** » 2004-10-02 22:02

Jag vill också tillägga att strukturljudavstrålning inte är det första man behöver tänka på som självbyggare, men det har jag ju tjatat om många gånger tidigare.

jo jag vet

Sedan är det förstås ganska enkelt att använda sig av sandwichdämpning och omfattande stagning om man vill slå ihjäl minsta tendens till problem.

jag vill just undvika omfattande snickeriarbeten, och allra helst vill jag oxå undvika mdf och spånskiva som måste fanéras för träfinish

Det finns alltså egentligen ingen större anledning att mäta på det hela eftersom man ändå vet ungefär var man hamnar.

men då måste man nog ha god erfarenhet

av **Isidor** » 2004-10-02 23:46

jag vill just undvika omfattande snickeriarbeten, och allra helst vill jag oxå undvika mdf och spånskiva som måste fanéras för träfinish

Man kan sandwichdämpa i stort sett vilket material som helst. Trä eller plywood är t.o.m. bättre här än MDF eftersom E-modulen ("materialstyvheten") är betydligt högre. Är lådan någorlunda normalstor behöver man egentligen inte ens staga om man använder sandwichdämpning. Håller man dessutom max fri längd för åtminstone en av dimensionerna i lådväggarna mindre än ca 20 cm så räcker det och blir över.

men då måste man nog ha god erfarenhet

Nejdå, det är mycket enklare än så. Följande riktnivåer kan man utgå ifrån för en ostagad "normalstor" låda:

3-4 mm spånskiva: avstrålade strukturljudeffektnivåer av ungefär samma storlek som elementeffektnivån i ett par, tre smala frekvensband (0 dB)

18 mm MDF: relativa strukturljudeffektnivån ca -15 till -20 dB i ett par, tre smala frekvensband

Sandwich bestående av 12 mm MDF / dämplim /12 mm MDF: relativa strukturljudeffektnivån ca -35 dB i ett par, tre ganska smala frekvensband (förlustfaktorn är 5-10 ggr högre så bandbredden för moderna blir också större)

Med god stagning kan man tjäna upp till kanske 10 dB om man har stora väggar (antalet moder inom audioområdet blir också mindre). En annan och minst lika stor praktisk fördel med stagning är att moderna blir mer högfrekventa och därmed dämpas ut snabbare med mindre hörbarhet som följd. Snabbare utdämpning gäller även sandwichfallet med sina höga förluster.

av **rikkitikkitavi** » 2004-10-03 08:16

skulle man inte kunna limma på små neodymmagneter på valda positioner på lådan , och sedan placera en spole (inte högtalarspole då) i närheten? vibrationer är ju svängningar i materialet => spänning induceras i spolen-

eller utsignalen blir för svag i förhållande till störmagnetfält från t e x högtalarelementet? men då skulle man ju kunna placera en spole utan magnet på magnetisk ekvidistant avstånd för att få bakggrundsnivån??

jag har inte räknat på detta , utan bara tänkte högt.

/rickard

av **celef** » 2004-10-03 11:47

Man kan sandwichdämpa i stort sett vilket material som helst. Trä eller plywood är t.o.m. bättre här än MDF eftersom E-modulen ("materialstyvheten") är betydligt högre.

okej, det är alltså material med hög styvhet som är målet, jag tänker hela tiden bakvänt, men du menar materialstyvhet typ böjda (icke plana) lådväggar? det finns innedörrar typ gabon med en pappkärna i "honeycomb-form", det borde bli styvt - men den har väldigt låg massa

Är lådan någorlunda normalstor behöver man egentligen inte ens staga om man använder sandwichdämpning. Håller man dessutom max fri längd för åtminstone en av dimensionerna i lådväggarna mindre än ca 20 cm så räcker det och blir över.

menar du stag som förbinder alla fyra lådväggarna eller räcker det med förbindelse med tre eller kanske två väggar? oj, max frilängd på 20 cm med en dämplimssandwich så kan man ju nästan räkna ut att väldigt många högtalarlådor är underdimensionerade, jag trodde/hoppades att det var tvärtom

Nejdå, det är mycket enklare än så. Följande riktnivåer kan man utgå ifrån för en ostagad "normalstor" låda:

3-4 mm spånskiva: avstrålade strukturljudeffektnivåer av ungefär samma storlek som elementeffektnivån i ett par, tre smala frekvensband (0 dB)

18 mm MDF: relativa strukturljudeffektnivån ca -15 till -20 dB i ett par, tre smala frekvensband

Sandwich bestående av 12 mm MDF / dämplim /12 mm MDF: relativa strukturljudeffektnivån ca -35 dB i ett par, tre ganska smala frekvensband (förlustfaktorn är 5-10 ggr högre så bandbredden för moderna blir också större)

Med god stagning kan man tjäna upp till kanske 10 dB om man har stora väggar (antalet moder inom audioområdet blir också mindre). En annan och minst lika stor praktisk fördel med stagning är att moderna blir mer högfrekventa och därmed dämpas ut snabbare med mindre hörbarhet som följd. Snabbare utdämpning gäller även sandwichfallet med sina höga förluster.

tack, den rekommendationen skall jag spara

av **Isidor** » 2004-10-03 12:27

rickard,

Mja, principiellt möjligt är det nog, men det är inte effektivt. Effektivare är att skapa s.k. aktiv vibrationskontroll där man klämmer dit en accelerometer också och använder spolar/magneter som aktuatorer med förstärkare och kontrollenhet, men krångligare lösning för ett enkelt problem får man nog leta efter. Sandwichdämpning är Lösningen med stort L så varför gå över ån efter vatten?

celef,

okej, det är alltså material med hög styvhet som är målet, jag tänker hela tiden bakvänt, men du menar materialstyvhet typ böjda (icke plana) lådväggar? det finns innedörrar typ gabon med en pappkärna i "honeycomb-form", det borde bli styvt - men den har väldigt låg massa

Man vill ha både hög styvhet, hög massa och höga förluster för bästa resultat.

menar du stag som förbinder alla fyra lådväggarna eller räcker det med förbindelse med tre eller kanske två väggar? oj, max frilängd på 20 cm med en dämplimssandwich så kan man ju nästan räkna ut att väldigt många högtalarlådor är underdimensionerade, jag trodde/hoppades att det var tvärtom

Stagen, eller snarare ramarna, kopplar ihop fyra väggar i en normal låda. En sandwichdämpad låda av rimlig storlek behöver knappast stagas alls, men för de riktigt extrema konstruktionerna kan man staga ordentligt också. För självbyggaren är det ju enkelt att limma dit några trä- eller plywoodbitar på lådans insida. Man behöver inte alls krångla med pluggar eller skruvar överhuvudtaget vid lådbyggandet om man inte tänker slänga lådorna i golvet förstås.

Slutligen tror jag inte alls att strukturljudavstrålning är något avgörande problem vare sig i majoriteten av kommersiella konstruktioner eller DIY-dito. Man bör istället lägga sin energi på frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning... och distorsion.

Har man väl klarat av detta kan man förstås lägga lite arbete på lådans dynamiska egenskaper också.

av **celef** » 2004-10-03 13:08

Slutligen tror jag inte alls att strukturljudavstrålning är något avgörande problem vare sig i majoriteten av kommersiella konstruktioner eller DIY-dito. Man bör istället lägga sin energi på frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning, frekvensgång och spridning... och distorsion.

coolt, dax för en ny topic!

av **rikkitikkitavi** » 2004-10-03 15:33

Isodor, jag insåg att jag inte var tydlig nog.

Jag syftade till att använda detta endast som mätmetod. Inte att använda det som "dämpning" , d v s bygga någon form av "motorbroms". Naturligtvis är det alldeles för bökigt.

/rickard

av **Isidor** » 2004-10-03 15:48

richard,

OK, jag läste nog ganska slarvigt också. Visst kan man göra dynamiska accelerometrar på det sättet, men jag föredrar nog ändå den piezoelektriska typen med inbyggd laddningsförstärkare eftersom massan blir mindre för ett givet signalbrusförhållande och man därmed får betydligt mindre massbelastning av strukturen.

av **rikkitikkitavi** » 2004-10-03 16:43

en liten neodymmagnet väger inte många gram...

jag tänkte mig något i stil med enkelt att bygga själv- ej kalibrerat för absolutnivåer -används till f/e mätningar , typ vad händer om jag smäller in en stagning till ?

skall man ha proffsutrustning får man betala proffspriser!

Eller är ett piezoelement med inbyggd laddningsförstärkare lika med ett slaktat motorola skrika?

(som kemist odlar jag mina egna enkristaller av olika salter som ger piezoelektrisk effekt, och silverpläterar sedan på elektroder

)

/rickard

av **Svante** » 2004-10-03 17:47

En känd fiolforskare på jobbet brukar sätta en sån där supermagnet på stallet när han ska mäta hur det vibrerar. En spole på lite avstånd plockar upp rörelsen, kontaktlöst. Den ynkligt lilla massan på magneten (den är millimeterstor) gör att den inte belastar stallet mekaniskt nämnvärt.

Men det är ju ett lite annorlunda problem.

Vill ni veta hur han mäter strängens vibration? (Oj OT... :oops:

)

av **AndersJ** » 2004-10-03 20:09

Isidor

Trä eller plywood är t.o.m. bättre här än MDF eftersom E-modulen ("materialstyvheten") är betydligt högre.

Du råkar inte ha siffror på E-modulen för den nyfikne?

Svante

Vill ni veta hur han mäter strängens vibration?

Ja det vill vi!

av **Svante** » 2004-10-03 21:33

AndersJ skrev:Svante
Vill ni veta hur han mäter strängens vibration?

Ja det vill vi!

Jo, han sätter en sån där liten supermagnet nära (metall-)strängen på stället han vill mäta rörelsen. Sen mäter han spänningen över ändpunkterna på strängen. Kontaktlös mätning mao. Fiffigt va?

av **AndersJ** » 2004-10-03 22:00

Svante: Jo det var rätt fiffigt!

av **Isidor** » 2004-10-04 19:46

rickard,

en liten neodymmagnet väger inte många gram...

Jag vet, jag har en liten neodymmagnet med tillhörande magnetkrets ("polstycken") i stål på mitt bord. Flödestätheten är inte att leka med och den fäster ordentligt på ferromagnetiska ytor. Men trots detta kan man inte räkna med mer än bråkdelar av en mV från en liten dynamisk accelerometer vid de vibrationshastigheter det är tal om här. Fast lite (elller snarare en hel del :wink:

) brus kanske inte spelar så stor roll i DIY-sammanhang. Prova gärna, det är ju ganska enkelt och kostar i stort sett ingenting.

Eller är ett piezoelement med inbyggd laddningsförstärkare lika med ett slaktat motorola skrika?

Ja, plus en liten massklump också. Ju större massa, desto högre känslighet men också större massbelastning. Laddningsförstärkaren får du förstås bygga själv. Det kan vara lite knepigt att bygga in den i accelerometern som i kommersiella varianter, förstås.

Anders,

Du råkar inte ha siffror på E-modulen för den nyfikne?

Jag har siffror på allt!

Som du säkert känner till är trä ganska knepigt eftersom det har starkt anisotropa egenskaper och till råga på allt är ju inte allt "trä" lika heller. För furu brukar man kunna sätta en E-modul på ca 6-8 GPa i fiberriktningen, medan de flesta varianterna av MDF ligger omkring 2 GPa. Vanlig hederlig spånskiva har jag någon gång för länge sedan m.h.a. en mycket enkel mätrigg egenhändigt uppskattat till ca 0.7 GPa.

av **AndersJ** » 2004-10-05 10:53

Isidor

För furu brukar man kunna sätta en E-modul på ca 6-8 GPa i fiberriktningen, medan de flesta varianterna av MDF ligger omkring 2 GPa. Vanlig hederlig spånskiva har jag någon gång för länge sedan m.h.a. en mycket enkel mätrigg egenhändigt uppskattat till ca 0.7 GPa.

Större skillnad mellen spån och MDF än vad jag hade gissat, så då får jag väl lyxa till nästa gång och köra med MDF. När jag letade MDF till de högtalare jag har nu så kände firmorna i staden inte till MDF och ville sälja mig allt mellan masonit och dörrlister

av **celef** » 2004-10-05 21:19

Större skillnad mellen spån och MDF än vad jag hade gissat, så då får jag väl lyxa till nästa gång och köra med MDF.

hm, nu hänger jag inte me igen, varför inte välja trä som är bättre än mdf som är bättre än spån?

av **Bill50x** » 2004-10-05 21:30

Lite OT, men...

Hur skulle en låda uppbyggd i balsaträ (eller annat lätt men styvare trä) med ett fackverk av stödskivor på insidan mäta? Om man balanserar mängden stöd invändigt så att inga vibrationer sker i det hörbara området, skulle inte fördelen vara att lådan inte äter upp energi pga sin ringa vikt?

/ B

av **AndersJ** » 2004-10-05 22:32

Celef

hm, nu hänger jag inte me igen, varför inte välja trä som är bättre än mdf som är bättre än spån?

För min del tror jag att det är mindre jobb att utgå ifrån MDF-skivor då de är raka och fina. Fast den senaste baslådan byggde jag av 18mm furu och det gick bra det med.