Distorsionsmätningar för Maelstrom-monstret!

Hemmapulare debatterar lämpligen i detta forum.

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
Isidor
 
Inlägg: 991
Blev medlem: 2003-10-06
Ort: Stockholm

Distorsionsmätningar för Maelstrom-monstret!

Inläggav Isidor » 2004-11-10 22:00

I en tidigare tråddiskuterades bl.a. distorsion för Adire Audio Shiva. Eftersom jag nyligen utfört mätningar för Adire Audio Maelstrom så tyckte jag att mätresultaten och en diskussion kring dessa kunde vara värt en alldeles egen tråd, speciellt eftersom resultaten visade sig vara mycket lämpade för detta rent pedagogiskt.

Bild

Maelstrom inger omedelbar respekt via storlek och byggkvalitet. Jämför storleken med CD:n... Bäva månde alla 6.5"!


Mätningarna utfördes med mikrofonen i det extrema närfältet och elementet i fri luft, d.v.s. utan låda, något som fungerar bra så länge som konen uppträder som en ideal kolv. De uppmätta ljudtrycken korrigerades sedan för att återspegla förhållanden med oändlig baffel och ett mikrofonavstånd på 1 m. Denna metod är inte helt exakt, men får ändå betraktas som tillräckligt noggrann i sammanhanget.


Bild


Bild

(80-dB-värdena är något osäkra för låga frekvenser p.g.a. bakgrundsnivån)


I diagrammet ovan framgår följande punkter gällande distorsionsmekanismer tydligt:

1a. Andraton. Under resonans (ca 20 Hz) är andratonsdistorsionen relativt låg eftersom Bl-produkten är närmast konstant (oavsett läge). Det märks att Adire Audio gjort sin hemläxa här.

1b. Andraton. Över resonans stiger andratonsdistorsionen snabbt och lägger sig på en relativt hög och konstant nivå. Vid resonans är den induktiva delen (liksom den kapacitiva) av den elektriska impedansen noll och därför närmast försvinner andratonsdistorsionen här. Detta tyder på att induktansen har ett mycket kraftigt lägesberoende: när spolen rör sig i negativ riktning (mot magneten) så ”ser” den betydligt mer stål omkring sig än när den rör sig i positiv riktning, vilket leder till en varierande induktans. Problem som dessa föreligger alltid med normala magnetstrukturer, men försvåras i det här fallet av en lång spole i kombination med avsaknad av kortslutningsringar som ger en hög induktans och därmed också större olinjäriteter.

2a. Tredjeton. Den kraftigt olinjära fjädringen från konupphängningen dominerar distorsionen under resonans. En med ökande förskjutning styvnande fjädring ger upphov till tredjetonsdistorsion, något som är typiskt för de flesta element i detta frekvensområde. Denna distorsion yttrar sig dock bara vid extremt låga frekvenser, varför den inte är något avgörande problem i praktiken. Observera att om elementet monteras i sluten låda så linjäriseras den totala fjädringen markant via luftfjäderns inverkan och därför är de uppmätta värdena inte direkt jämförbara med element uppmätta i låda.

2b. Tredjeton. Över resonans ökar tredjetonsdistorsionen snabbt p.g.a. magnetiska olinjäriteter för stålet i magnetkretsen. För lägre ljudtrycksnivåer leder detta till dominans i THD över ca 50-80 Hz. Notera även att denna distorsion har ett relativt litet beroende av förskjutningen, varför kurvorna ”buntar ihop sig” för höga frekvenser. För en baslåda med delning omkring 80 Hz är denna distorsion dock i det närmaste försumbar om än en skönhetsfläck.


Vad är nu slutsatsen av allt detta? Jo, med den goda linjäriteten i Bl-produkten så är det klart onödigt att slarva bort distorsionsvinsten via avsaknad av kortslutningsringar i ett så pass påkostat element som detta ändå är. Observera att detta egentligen inte innebär att man vill komma åt den högfrekventa tredjetonsdistorsionen enligt 2b, utan den mer lågfrekventa andratonen enligt 1b. Maelstrom har goda prestanda som det är, men skulle med förhållandevis små medel kunna förbättras ordentligt.

Så vad göra för att få ut maximalt av dessa element? Rekommendationen blir att man bör använda Maelstrom (även Shiva och sannolikt många andra element från Adire Audio) i ”push-pull”-par (sida vid sida) med ena elementet monterat ”inåt” och det andra ”utåt” i lådan. På detta sätt kan man reducera jämna ordningars distorsion markant och därigenom dra nytta av elementens goda egenskaper (låg dist under 30 Hz – speciellt i sluten låda eller bandpassbasreflexkonfiguration, hög verkningsgrad, låg effektkompression) för övrigt. De två Maelstrom-element jag mätt på uppträder i stort sett identiskt, vilket gör distorsionsutsläckningen effektiv.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-10 22:25

Kul!

Det väcker två frågor hos mig:

Talspolens induktans kan ju bli olinjär av två anleningar, dels att den moduleras av konrörelsen, men också av det faktum att den har en järnkärna. Järn är ju som bekant olinjärt (magnetiskt) och kan bli mättat, och detta ger en olinjär induktans. Normalt så är olinjäriteten som uppstår pga av järnet symmetrisk, dvs det blir bara uddaton i en överstyrd drossel (=spole med järnkärna). Men i en högtalare är järnet om inte nära mättnad, så iaf "polariserat" pga den permanenta magnetiseringen. Detta skulle göra att det genereras jämna deltoner även om man höll talspolen helt stilla. Är det så, och isf syns det?

Det andra gäller push-pullkopplingen. Teorin säger att de jämna deltonerna släcks ut. Det går att förstå intuitivt. Men hur är det med de udda deltonerna, blir det någon skillnad med (elektriskt) serie- resp parallellkopplade element?

Har du fö mätt med sinussvep, eftersom du lyckats svepa även disten?
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-10 22:28

En sak till, av andratonskurvans förlopp, så verkar det ju som om konstanströmdrivning av detta element vore ett hett tips. Om man nu bara är ute efter låg dist, vill säga.
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
Lazyworm
 
Inlägg: 1977
Blev medlem: 2003-10-03

Inläggav Lazyworm » 2004-11-11 10:09

Jäkligt intressant!
Som vanligt kommer du med jäkligt matnyttiga trådar :D
Shivorna som jag tog hem åt en kompis monterade vi i 2st
dipollösningar med Push-Pull och vända element och jag tycker att det låter jäkligt bra och odistat även att dom inte är uppkompenserade aktivt än så de tappar en del bas från ca 80Hz och nedåt.
Delningen ligger vid 100Hz men klipper man dom där med 5e ordningens så klarar dom sig i min smak bra och att betala 800kr för en shiva eller 2000 för en maelström + frakt anses som ett riktigt bra köp enl. mig

Användarvisningsbild
Isidor
 
Inlägg: 991
Blev medlem: 2003-10-06
Ort: Stockholm

Inläggav Isidor » 2004-11-12 16:16

Svante,

Talspolens induktans kan ju bli olinjär av två anleningar, dels att den moduleras av konrörelsen, men också av det faktum att den har en järnkärna. Järn är ju som bekant olinjärt (magnetiskt) och kan bli mättat, och detta ger en olinjär induktans. Normalt så är olinjäriteten som uppstår pga av järnet symmetrisk, dvs det blir bara uddaton i en överstyrd drossel (=spole med järnkärna). Men i en högtalare är järnet om inte nära mättnad, så iaf "polariserat" pga den permanenta magnetiseringen. Detta skulle göra att det genereras jämna deltoner även om man höll talspolen helt stilla. Är det så, och isf syns det?

Enligt de utredningar jag har sett så dominerar normalt förskjutningsolinjäriteter som genererar jämna deltoner över ferromagnetiska dito under 100 Hz eller så. Induktansen kan skilja sig med en tiopotens mellan -xmax och +xmax. 8O Distorsionens spektrala fördelning talar också för att så är fallet här. Jag har dock inte gått så långt så att jag verifierat detta genom att mäta med blockerad spole.

För övrigt leder de närmast mättade ståldelarna i magnetkretsen till att udda deltoner genereras via klippning av det inducerade elektromagnetiska fältet.


Det andra gäller push-pullkopplingen. Teorin säger att de jämna deltonerna släcks ut. Det går att förstå intuitivt. Men hur är det med de udda deltonerna, blir det någon skillnad med (elektriskt) serie- resp parallellkopplade element?

Jag har inte provat detta, men jag kan inte se någon anledning till att det skulle uppstå skillnader här.


Har du fö mätt med sinussvep, eftersom du lyckats svepa även disten?

Jepp, ett logsvep på 100 sekunder.


En sak till, av andratonskurvans förlopp, så verkar det ju som om konstanströmdrivning av detta element vore ett hett tips. Om man nu bara är ute efter låg dist, vill säga.

Jo, tanken har slagit mig också. Frekvensgången kräver dock ganska avancerade filter för att få till (okompenserat snackar vi "one-note bass" av hiskliga dimensioner) och för de flesta DIY:are så är det nog överkurs hur som helst.


Masken,

Klokt att ni redan kört push-pull - i min mening borde det vara obligatoriskt med Adires baselement. :D

Maarten
 
Inlägg: 4192
Blev medlem: 2003-05-25
Ort: Göteborg

Inläggav Maarten » 2004-11-12 16:26

Schyst! Intressant och pedagogiskt. Kul att få se lite verkliga mätningar av verkliga element.

Mvh Mårten

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-12 19:53

Isidor skrev:
Det andra gäller push-pullkopplingen. Teorin säger att de jämna deltonerna släcks ut. Det går att förstå intuitivt. Men hur är det med de udda deltonerna, blir det någon skillnad med (elektriskt) serie- resp parallellkopplade element?

Jag har inte provat detta, men jag kan inte se någon anledning till att det skulle uppstå skillnader här.


Jag tänker så här, bara för att visa att det skulle kunna vara skillnad. Antag att induktansen är direkt proportionell mot mängden järn i spolen. Då blir den också direkt proportionell mot konutslaget. Om elementen kopplas i serie kommer summan av de två induktanserna att vara konstant. Exakt.
Vid parallellkoppling av de två induktanserna blir det inte lika enkelt. Det som förut var (L+deltaL)+(L-deltaL)=2L blir nu 1/(1/(L+deltaL)+1/(L-deltaL)) <> 2L dvs olinjäriteterna tar inte ut varandra helt, som i seriefallet. Funktionen är symmetrisk så jämna deltoner försvinner, men den är inte linjär, så de udda deltonerna finns kvar.

Allt förstås under förutsättningen att induktansen är direkt proportionell mot konutslaget. Det kanske den inte är.

Edit: Är det så, så skulle det spela roll hur man parar ihop elementen vid 4 basar i serie-parallell. Det skulle också vara ett sätt att testa om det spelar nån roll (lasten ändras ju inte till stärkaren, så 4 basar parade på olika sätt vore nära optimalt för att testa).
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
Isidor
 
Inlägg: 991
Blev medlem: 2003-10-06
Ort: Stockholm

Inläggav Isidor » 2004-11-12 22:56

Ahhh, nu förstår jag vad du menar. Du har rätt, detta tål att funderas lite på.

Användarvisningsbild
Lazyworm
 
Inlägg: 1977
Blev medlem: 2003-10-03

Inläggav Lazyworm » 2004-11-13 09:54

En intressant fråga, hur står sig igentligen de här elementen med denna disten mot highendhögtalare från 20-80Hz? Jag skulle vilja påstå att det är extremt få färdiga högtalare som kan återge samma lågdistade bas från 20-80Hz som 2 shivor i push-pull koppling (totalt 2200kr/låda inkl frakt).
Rätt eller fel! Flamewar :P

Användarvisningsbild
Isidor
 
Inlägg: 991
Blev medlem: 2003-10-06
Ort: Stockholm

Inläggav Isidor » 2004-11-13 17:35

Förutsatt att man kör Shiva eller ännu hellre Maelstrom :wink: i pushpullkonfiguration så är det mycket få högtalare som kan matcha prestanda*. 99 % av alla high-end-högtalare, oavsett pris, får se sig totalt BORTBLÅSTA här. Sätter man två Shivor i en lämplig låda och driver dem med ett hyggligt "amatör-PA"-slutsteg för 4-5 kkr så får man nog jämföra med kommersiella basmoduler över 50 kkr och inte ens då kan man vara säker på att hitta något bättre.


*För att ingen skall få för sig att det finns någon magisk musikalitet inbyggd i high-end-varianterna så kan jag lova att det i praktiken bara är två parametrar som spelar roll för basmoduler, frekvensgång och distorsion. Med god frekvensgång (i rummet = med eq!) och låg dist (av alla typer och oavsett ljudtrycksnivå) spelar det ingen roll om man kör musik eller ljudeffekter, resultatet blir oerhört imponerande hur som helst.

Användarvisningsbild
AnotherDrinkPlease
 
Inlägg: 576
Blev medlem: 2003-08-28
Ort: Sundsvall

Inläggav AnotherDrinkPlease » 2004-11-14 15:43

Jag har en låda baserat på just Maelstrom... en sluten låda som jag tycker funkar dugligt. Jag bor litet och i lägenhet så det är liksom svårt att utvärdera den fullt ut... :(

MVH. Christian

Användarvisningsbild
Audiomanikern
A*sterix
 
Inlägg: 3025
Blev medlem: 2003-10-03

Inläggav Audiomanikern » 2004-11-14 17:09

Hej!

1st sådan här hafva more output than 12st sådana här 15"! UndrA* om det är farligt 8O?

Mvh A*
(Jupp samt somsålunda göra o därmed sparar inlägg äro smartast... ty som spar honom hafver)
Senast redigerad av Audiomanikern 2004-11-14 21:01, redigerad totalt 1 gång.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-14 20:05

1st sådan här hafver more output than... heter det. :wink:
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
dawen
Inoit
 
Inlägg: 4336
Blev medlem: 2003-11-22
Ort: Linköping

Inläggav dawen » 2004-11-14 20:35

HafvA* problem med vetabästare? :lol:
Common sense is not that common.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-14 20:36

dawen skrev:HafvA* problem med vetabästare? :lol:


Besserwisser heter det!

Edit: nej inte sabba denna fina tråden nu. Det där var ju OT! :oops:

Isodor, några fler tankar om serie vs parallell?
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
brumel
 
Inlägg: 898
Blev medlem: 2003-06-03
Ort: Umeå

Inläggav brumel » 2004-11-14 21:32

Foamkanter. Aja baja. :(
Let forever be

Användarvisningsbild
Audiomanikern
A*sterix
 
Inlägg: 3025
Blev medlem: 2003-10-03

Inläggav Audiomanikern » 2004-11-15 09:52

Hej!

Men det skulle (enligt... en del?) tydligen inte vara dåligt längre med foamkanter!
Det har (enligt... en del?) varit dåligt men (enligt... en del?) inte längre(?)

Mvh A*(ntagligen?)

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 23475
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Inläggav RogerGustavsson » 2004-11-15 18:37

Ingenjör Öhman reder lite i olika kopplingar av basarna i LTS 3-vägare i Musik- och Ljudteknik 1/2001. Kan kanske vara något för era funderingar av dubbla basar?

Användarvisningsbild
jonasp
Blomkålsadmin
 
Inlägg: 8205
Blev medlem: 2003-08-04

Inläggav jonasp » 2004-11-15 19:03

Oerhört intressant Isidor! :D

Hmmm... fyra sådana här, uppdelade i två slutna lådor skulle utgöra ett tämligen potent bassystem för den lagom krävande hemmaanvändaren... :mrgreen:

Användarvisningsbild
Max_Headroom
Adventurer
 
Inlägg: 19232
Blev medlem: 2003-10-03
Ort: Metropolis, men passet är från Moskva

Inläggav Max_Headroom » 2004-11-15 21:36

Nä, 4 i varje låda. Kopplade på samma sätt som i LTS-F3. Men membranmassan kommer att bli enorm. Men ett bryggat, biffigt PA-steg per kanal med ett par kW att tillgå borde ju kunna funka...
Denna signatur är endast för privat bruk. Vänligen läs ej!

Användarvisningsbild
brumel
 
Inlägg: 898
Blev medlem: 2003-06-03
Ort: Umeå

Inläggav brumel » 2004-11-16 02:12

Och nu när dom ska stänga Barsebäck. Vad blir det över till att driva dessa! Torne älv :D
Let forever be

Maarten
 
Inlägg: 4192
Blev medlem: 2003-05-25
Ort: Göteborg

Inläggav Maarten » 2004-11-16 08:21

Isidor!

Är främst motordist som i praktiken är det stora problemet för baselement? Kan du ge exempel på en motor (ett element) som är bra uppbyggt och har lite dist?

Användarvisningsbild
Isidor
 
Inlägg: 991
Blev medlem: 2003-10-06
Ort: Stockholm

Inläggav Isidor » 2004-11-16 23:28

Svante,

Isodor, några fler tankar om serie vs parallell?

Om man gör en rejält förenklad analys och även förusätter att induktansen varierar linjärt med förskjutningen och använder sig av Maelstroms parametrar (Bl = 19.8 Tm, Re = 3.4 ohm, mms = 0.245 kg, f = 50 Hz och en induktans som gissningsvis varierar mellan sådär 5 och 7 mH vid Lp = 110 dB) så händer följande:

Elektrisk seriekoppling: induktansdistorsionen elimineras totalt (helt enligt tidigare diskussion)

Elektrisk parallellkoppling: induktansdistorsionen sjunker till ungefär 1/15 av värdet för ett enstaka element.

I praktiken tycks det alltså spela en försumbar roll om man väljer elektrisk parallell- eller seriekoppling av elementen, åtminstone i det här fallet.


brumel,

Foamkanter. Aja baja.

Det finns goda skäl att anta att dagens skumkanter har bra miljötålighet. För övrigt finns det egentligen en hel del fördelar med skumkanter när det gäller dynamiska egenskaper. Gummi uppträder alltid mer eller mindre starkt olinjärt. Maelstroms kantupphängning tycks väldimensionerad med bl.a. rimlig styvhet för undvikande av kantdeformation vid stora undertryck i lådan (läs relativt liten sluten låda). Jag gjorde en enkel uppskattning och en sluten låda på ca 50 l bör inte vara några problem.


markih,

Är främst motordist som i praktiken är det stora problemet för baselement? Kan du ge exempel på en motor (ett element) som är bra uppbyggt och har lite dist?

Ja, under 80 Hz är det ju i praktiken bara upphängningen som kan ställa till det förutom motorn och då bara för de lägsta frekvenserna, så motorn är nog nästan alltid det största problemet. För de element jag har tittat på, vilket i och för sig inte är så många, så har det alltid varit så i alla fall. Ofta är det dock olinjäriteter i Bl-produkten som är det största problemet snarare än induktansen som i det här fallet.

Många JBL-element tycks vara väldigt genomarbetade när det gäller distorsion, så det skulle förvåna mig storligen om inte de där Revel 15" som JBL låg bakom var annat än imponerande i just det här avseendet i alla fall. Alla som kom över dessa element till reapris har all anledning att vara nöjda. Men jag tycker ändå att JBL normalt sett tar alldeles för bra betalt och man får två Maelstrom för samma pris som ett 18" JBL-element. I den jämförelsen vinner tveklöst ett pushpullkopplat Maelstrompar ganska lätt på alla områden.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2004-11-17 00:04

Isidor skrev:Svante,

Isodor, några fler tankar om serie vs parallell?

Om man gör en rejält förenklad analys och även förusätter att induktansen varierar linjärt med förskjutningen och använder sig av Maelstroms parametrar (Bl = 19.8 Tm, Re = 3.4 ohm, mms = 0.245 kg, f = 50 Hz och en induktans som gissningsvis varierar mellan sådär 5 och 7 mH vid Lp = 110 dB) så händer följande:

Elektrisk seriekoppling: induktansdistorsionen elimineras totalt (helt enligt tidigare diskussion)

Elektrisk parallellkoppling: induktansdistorsionen sjunker till ungefär 1/15 av värdet för ett enstaka element.

I praktiken tycks det alltså spela en försumbar roll om man väljer elektrisk parallell- eller seriekoppling av elementen, åtminstone i det här fallet.


Mmm, det här måste mätas nån gång!
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.


Återgå till DIY-forum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Google [Bot] och 21 gäster