Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Schallbeugung oder Kantendiffraktion
Hallo Leudelz,
Viele Fragen keine befriedigenden Antworten.
Wie breitet sich denn Schall aus ?
Im Halbraum als Kugelwelle ?
Im Vollraum als ebene Welle ?
Axial und radial.
Longitudinal und Transversal.
Fluiddynamisch, Analogie zu anderen Wellenmedien.
Theorie der Hydrodynamik, Eulersche Gleichungen.
Weg vom mathematischen Theorem,
hin zu verständlicher Praxisumsetzung.
Wer hat Antworten ?
Grüsse Michi
OT: Egal was Du gerade getrunken hast, AUFBEWAHREN und mir zur MV übergeben zur Vernichtung (durch mich) :cool::dance:
Wie breitet sich denn Schall aus ?Bei Abmessungen größer Wellenlänge wie ein Geschoss, bei Abmessungen kleiner Wellenlänge wie Atmosphärendruck, und bei Abmessung gleich Wellenlänge so halb-halb, also brechend.
Hieß dieses Thema nicht ursprünglich was mit Wellen? Es gibt ja elektromagnetische Wellen. Diese entstehen, wenn sich ein elektrisches oder magnetisches Feld verändert. Wenn man sehr allgemein bleibt, könnte man schreiben, daß eine akustische Welle entsteht, wenn sich eine mechanische Kraft verändert, oder wenn sich etwas mechanisch bewegt.
Noch allgemeiner sind Wellen Bewegungen, die durch das Abrollen eines Rads entstehen. Jede Bewegung kann in ihre drei Dimensionskomponenten sowie Start- und Stoppzeit zerlegt werden. Diese Komponenten lassen sich wiederum mittels Fourieranalyse in einen Zoo von Wellen unterschiedlichen Pegels und unterschiedlicher Frequenz zerlegen.
Aber was bedeutet der Wortstamm akusti- überhaupt?
ferryman
22.09.2015, 10:17
Hallo Leudelz,
Viele Fragen keine befriedigenden Antworten.
Manches braucht eben ein bestimmtes Maß an formaler Grundlage, das die meisten nicht mehr befriedigend finden :) dafür gibt es dann Simulationsprogramme die einem den formalen Teil abnehmen und schöne bunte Bildchen ausgeben.
Wie breitet sich denn Schall aus ?
Von laut nach leise?
Im Halbraum als Kugelwelle ?
Im Vollraum als ebene Welle ?
Wieso das denn?
Axial und radial.
Hä?
Longitudinal und Transversal.
Longitudinal.
Fluiddynamisch, Analogie zu anderen Wellenmedien.
Flüssiges könnte helfen.
Theorie der Hydrodynamik, Eulersche Gleichungen.
Hörst Du jetzt unter Wasser Musik, und rechnest dabei trigonometrische Funktionen in Exponentialfunktionen um?
Weg vom mathematischen Theorem,
hin zu verständlicher Praxisumsetzung.
Wer hat Antworten ?
Die meisten Standardwerke in der Physik. Oder eine Flasche Wein. Und Uli. Das mit dem Geschoss ist aber geil :p
Grüsse Michi
Es gibt ja elektromagnetische Wellen. Diese entstehen, wenn sich ein elektrisches oder magnetisches Feld verändert. Wenn man sehr allgemein bleibt, könnte man schreiben, daß eine akustische Welle entsteht, wenn sich eine mechanische Kraft verändert, oder wenn sich etwas mechanisch bewegt.
Noch allgemeiner sind Wellen Bewegungen, die durch das Abrollen eines Rads entstehen. Jede Bewegung kann in ihre drei Dimensionskomponenten sowie Start- und Stoppzeit zerlegt werden. Diese Komponenten lassen sich wiederum mittels Fourieranalyse in einen Zoo von Wellen unterschiedlichen Pegels und unterschiedlicher Frequenz zerlegen.
Das ist schön anschaulich geschrieben.
Grüße
Julian
.....
Aber was bedeutet der Wortstamm akusti- überhaupt?
Vom griechischen Wort für "hören" "akouste" im französischen ist es auch noch ähnlich "ècoute".
Den "Rest" zitiere ich mal lieber nich'....
Wenn man sehr allgemein bleibt, könnte man schreiben, daß eine akustische Welle entsteht, wenn sich eine mechanische Kraft verändert, oder wenn sich etwas mechanisch bewegt. Nein. Eine mechanische Kraftänderung reicht nicht, denn diese kann zum Beispiel chemisch bedingt sein, nachdem eine Bombe gezündet wurde. Bevor sie nicht platzt, hört man nichts. Wenn mich meine Phantasie nicht trügt, tut es eine Bewegung aber, weil jede Bewegung in meiner Vorstellung letztlich nur durch eine Beschleunigung des Meßfühlers erkannt wird, und eine Beschleunigung muß akustisch wirksam sein. Elektromagnetische Felder wären demnach nur ein seltsamer Ausdruck der Schwerkraft. Zweiter Teeaufguß.
Finde das "v"
gefunden:
a
:D :D :D
gefunden:
a
Falsch :D
Das "x" ist auch noch irgendwo.
Das "x" ist auch noch irgendwo.
auch da:
a
:D
(Hoffentlich reden wir auch vom gleichen, sonst wäre das ziemlich doof :D)
Na, Du musst die Tür öffnen:
a=dv/dt=d²x/dt²
hoschibill
22.09.2015, 17:54
Na, Du musst die Tür öffnen:
a=dv/dt=d²x/dt²
Da wäre ich bestimmt als Nächstes d'rauf gekommen :rolleyes:. Bitte um Erklärung für Doofs wie mich :o.
Dann haben wir doch vom gleichem geredet :)
@Olli: Die Ableitung der Geschwindigkeit(v) ist die Beschleunigung(a). Und die Ableitung des Weges ist die Geschwindigkeit.
D.h.: Der Weg zwei mal abgeleitet ist die Beschleunigung
hoschibill
22.09.2015, 18:01
@Olli: Die Ableitung der Geschwindigkeit(v) ist die Beschleunigung(a). Und die Ableitung des Weges ist die Geschwindigkeit.
D.h.: Der Weg zwei mal abgeleitet ist die Beschleunigung
Aha. Und wofür muss ich das wissen in Bezug auf den Threadtitel? Sorry, ich bin kein Theoretiker...
Eine (resultierende) Kraft sorgt auch immer für eine Bewegung.
hoschibill
22.09.2015, 19:52
Eine (resultierende) Kraft sorgt auch immer für eine Bewegung.
Dem kann ich folgen, verstehe aber nach wie vor nicht, was das mit Kantendiffraktion zu tun hat.
LG
Olli
Es war eine Antwort auf einen Beitrag von Monsieur Grasso.
Außerdem geht es hier doch nicht nur darum oder?
hoschibill
22.09.2015, 20:02
Es war eine Antwort auf einen Beitrag von Monsieur Grasso
Sorry, falsch verstanden.
Einfach ausgedrückt: Im Falle eines Lautsprechers breitet sich der Schall ausgehend vom Chassis zuerst in Form einer Halbkugel auf der Schallwand aus. Erreicht er die Gehäusekante entsteht dort eine sekundäre Schallquelle, die den Schall (quasi um die Ecke) in den sich neu öffnenden Raum strahlt (gleichphasig). Da es sich aber um eine passive Quelle ohne eigenen Antrieb handelt, bezieht sie die benötigte Energie aus der Halbkugel vor der Schallwand. Auf dieser Seite der Schallwand erscheint das als gegenphasige Schallquelle, die von der Gehäusekante abstrahlt. Diese gegenphasigen Schallanteile bewirken, dass der Schalldruck im Bass um 6 dB sinkt. Durch die zeitliche Verzögerung dieser Schallanteile ergibt sich schliesslich in Kombination mit dem Direktschall der berühmt-berüchtigte Baffle-Step im Frequenzgang.
ton-feile
23.09.2015, 00:59
Hallo Dissi,
So verständlich habe ich das hier noch nie gelesen. :danke:
Dank Dir dafür und Gruß
Rainer
Einfach ausgedrückt: Im Falle eines Lautsprechers breitet sich der Schall ausgehend vom Chassis zuerst in Form einer Halbkugel auf der Schallwand aus. Erreicht er die Gehäusekante entsteht dort eine sekundäre Schallquelle, die den Schall (quasi um die Ecke) in den sich neu öffnenden Raum strahlt (gleichphasig).
So weit gut.
Da es sich aber um eine passive Quelle ohne eigenen Antrieb handelt, bezieht sie die benötigte Energie aus der Halbkugel vor der Schallwand.Hierbei bekomme ich Magengrimmen.
So eine Kante lässt sich gut als Sprungstelle im Wellenwiderstand beschreiben. Im eindimensionalen Fall wäre es z. B. das offene Ende einer TML. Richtig ist, dass der Schall nach vorne gegenphasig zurückgestrahlt wird (für die HFler: Reflektionsfaktor kleiner 0), nach hinten gleichphasig. Dabei wird keine Energie ent- oder bezogen, sondern brüderlich je nach Geometrie der Kante aufgeteilt. Wenn Du das damit gemeint hast ziehe ich meine Kritik selbstverständlich zurück.
Diese Gleichphasigkeit erklärt allerdings NICHT die +6dB. Denn wie kann es dann sein, dass in manchen Gehäusen Überhöhungen von mehr als 6dB auftreten; z. B. bei einer kreisförmigen Schallwand?
Trick 1)
je höher die Frequenz, umso weiter entfernt (in Wellenlängen) liegt die Kante, umso geringer wird die Rückwirkung auf die Membran; oder anders herum gesprochen, der Realteil des Strahlungswiderstandes steigt. Und zwar auf das Doppelte seines Wertes bei tiefen Frequenzen. Dadurch erhöht sich der Schalldruck nach vorne um 3 dB. Zusammen mit den gegenphasigen Anteilen (die bei entsprechnder Laufzeit gleichphasig werden) durch die Brechung ergibt sich dann +9 dB... Moment mal...
Trick 2)
außer bei kreisförmigen Schallwänden sind nie (naja, fast) alle gebrochenen Schallanteile in Phase zu dem direkten Schall. Weil die Weglängen alle unterschiedlich sind. Auf technisch: die sind unkorreliert. Dann muss man die Teilquellen komplex addieren, und erhält eben nur + 3 dB (mit Schwankungen)
Anhängend noch das ursprünglichste aller Paper zu dem Thema (von 1951!)
Danke JFA! Das Dokument hab ich schon seit langem gesucht...
Hallo!
Eine (resultierende) Kraft sorgt auch immer für eine Bewegung. Nein. Ein Apfel, der vom Baum gefallen ist, wird immer noch von der Erde angezogen. Er bewegt sich aber nicht mehr. Die +6dB Schalldruck beim Übergang von Voll- zu Halbraumabstrahlung würde ich einfacher erklären: +3dB kommen daher, daß nur noch das halbe Volumen beschallt werden muß, der Treiber aber nicht bereit ist, seine Leistungsabgabe zu halbieren. Die anderen +3dB kommen daher, daß sich der Strahlungswiderstand verdoppelt hat, sodaß der Treiberhub doppelt so effizient in Schalldruck umgewandelt wird. Uli
Hallo! Nein. Ein Apfel, der vom Baum gefallen ist, wird immer noch von der Erde angezogen. Er bewegt sich aber nicht mehr.
Eine (resultierende) Kraft sorgt auch immer für eine Bewegung.
Stelle Dir den Erdboden als Feder vor: der Apfel liegt drauf, komprimiert die, aber nur so lange wie F(Erde->Apfel)=F(Apfel->Feder) ist. Einfache Umformung ergibt: resultierende Kraft F=0.
Die +6dB Schalldruck beim Übergang von Voll- zu Halbraumabstrahlung würde ich einfacher erklären: +3dB kommen daher, daß nur noch das halbe Volumen beschallt werden muß, der Treiber aber nicht bereit ist, seine Leistungsabgabe zu halbieren.
Diese Erklärung habe ich gehört, die ist auch richtig, allerdings bin ich mit der nie warm geworden.
Ich versuche, sie für Dich anzuwärmen und allen verständlich zu machen: Ein in ein geschlossenes Gehäuse mit kleinstmöglicher Schallwand eingebauter Treiber will unterhalb seiner Bündelungsfrequenz, die der Schwingkolbendurchmesser geteilt durch Pi ist, kugelförmig abstrahlen. Sein Hub wird nicht von der Luftlast sondern von seinen eigenen Eigenschaften, zuerst der Schwingkolbenmasse, und unterhalb seiner unteren Resonanzfrequenz der Schwingkolbenaufhängungssteife bestimmt. Wenn man ihm nun eine Schallwand gibt, ist die Luftlast immer noch viel kleiner als die Schwingkolbenmasse. Sie ist aber verdoppelt worden. Der Schalldruck steigt mit der Wurzel der Luftlast, also +3dB.
Das ist der Strahlungswiderstand, aber nicht die Geschichte mit dem halbierten Volumen.
Außerdem erklären sich darüber nicht die teils gewaltigen Überschwinger bzw. ab und zu ebenso gewaltigen Einbrüche. Passt einfach nicht.
Kripston
24.09.2015, 08:02
Hallo Männers,
da geht ein wenig was durcheinander, bzw. werden hier unterschiedliche Effekte miteinander vermengt.
1. Effekt ist der reine Bafflestep, das ist der Übergang von Halbraumstrahler zum Vollraumstrahler, und da kann der Pegelunterschied maximal 6 dB betragen, da beisst die Maus keinen Faden ab.
2. Effekt sind die Schallwandkanteneffekte, also die dort angeregten Sekundärschallquellen die mit dem Direktschall interferieren.
Das fängt dort so richtig an, wo eine halbe Wellenlänge in den Abstand der Schallwandkanten passt und geht weiter mit sich verkürzender Wellenlänge.
Einsichtigerweise sind diese Effekte maximal bei mittiger Treibermontage und Messung auf Achse.
Ausser Winkel gemessen (z.B. 30 Grad) sind die Effekte aber fast weg.
Was noch wichtig ist: Mehr Schallenergie entsteht dadurch nicht.
Und: Wenn man nun mit der Weiche auch noch den Pegel oberhalb der 6 dB auch noch auf Achse glattbügelt, verschärft man sich z.B. bei einem klassischen Zweiweger die Schallleistungsabgabe noch zusätzlich über das Maß hinaus, das sich ohnehin durch das Bündelungsverhalten der Treiber ergibt.
Da ist eine Abstimmung z.B. auf 30 Grad oftmals sinnvoller, wenn man auch den Leistungsfrequenzgang im Auge behalten will.
Habe mal Edge befragt...
Simulation von typischen Treibergrößen für einen Zweiweger, mittige Montage, Schallwände jeweils 200 und 500 mm breit.
Grün ist jeweils die schmale Schallwand, rot die breite.
Zunächst der 25er Treiber 0 Grad:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=875&pictureid=24355
Man kann erkennen, das die breite Schallwand da obenrum weniger Probleme macht, und das ist mit Bearbeitung der Schallwandkanten noch verbesserbar.
Nun der 25er auf 30 Grad:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=875&pictureid=24356
Bitte beachten dass Edge ausser Winkel weniger Pegel anzeigt, gedanklich die Kurven also um ca. 1 dB nach oben verschieben.
Nun der 170er (130 mm Membrandurchmesser) auf 0 Grad:
[IMG]http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=875&pictureid=24357
und auf 30 Grad:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=875&pictureid=24358
Auch da gedanklich wieder 1 dB nach oben schieben.
Nebenbei erkennt man da, wie sinnvoll aus Sicht der abgestrahlten Schalleistung bei einem Zweiweger Trennungen um 2500-3000 Hz sind....:thumbdown:
Nun: fröhliches interpretieren.....
Gruß
Peter Krips
1. Effekt ist der reine Bafflestep, das ist der Übergang von Halbraumstrahler zum Vollraumstrahler, und da kann der Pegelunterschied maximal 6 dB betragen, da beisst die Maus keinen Faden ab.
2. Effekt sind die Schallwandkanteneffekte, also die dort angeregten Sekundärschallquellen die mit dem Direktschall interferieren.
Der für mich entscheidende Punkt ist, dass sich 1. durch 2. erklären lässt. Aber nicht 2. durch 1. Also ist "der reine Bafflestep" eine unzureichende Erklärung.
Kripston
24.09.2015, 08:29
Hallo,
Der für mich entscheidende Punkt ist, dass sich 1. durch 2. erklären lässt.
sehe ich nicht so, wie oben schon geschrieben.
Kann es sein, dass du übersiehst, dass Wellenlängen, die groß gegen die Abmessungen des Hindernisses (hier: der Schallwand) sind, einfach darum herumgebeugt werden und somit noch keine Kanteneffekte wie "obenrum" entstehen ?
Aber nicht 2. durch 1. Also ist "der reine Bafflestep" eine unzureichende Erklärung.
Natürlich geht das nicht, da zwei unterschiedliche Effekte.
Gruß
Peter Krips
sehe ich nicht so, wie oben schon geschrieben.
Kann es sein, dass du übersiehst, dass Wellenlängen, die groß gegen die Abmessungen des Hindernisses (hier: der Schallwand) sind, einfach darum herumgebeugt werden und somit noch keine Kanteneffekte wie "obenrum" entstehen ?
Nein, wenn sie gebeugt werden, werden sie schon gebrochen. Auch da unten gibt es schon die Kanteneffekte. Wegen der langen Wellenlängen sind die Auswirkungen aber anders.
ferryman
24.09.2015, 10:16
Nein, wenn sie gebeugt werden, werden sie schon gebrochen.
Halthalthalt.
Hierbei bekomme ich Magengrimmen.
Julian
Halthalthalt.
Hört auf mit Schulphysik zu denken.
Einfacher Fall: eindimensionaler Wellenleiter, offener Abschluss (endet im Vollraum), im Volksmund auch Transmissionline genannt. Welle läuft durch den Leiter, trifft auf den Abschluss, und dann:
- ein Teil wird reflektiert (Reflexionsfaktor r)
- ein Teil wird transmittiert (Transmissionsfaktor t)
- die Leistungen beider Teile summieren sich zu 1 (r²+t²=1)
Wie breitet sich die einfallende Welle aus?
- eindimensional
Wie breitet sich die reflektierte Welle aus?
- so wie sie angekommen ist, nur in die andere Richtung
Wie breitet sich die transmittierte Welle aus?
- Querschnitt* Abschluss << Wellenlänge => kugelförmig
- Querschnitt Abschluss >= Wellenlänge => gebündelt, mit Nullstellen abhängig vom Verhältnis Wellenlänge zu Querschnitt
Jetzt gehen wir eine Dimension hoch: eine Seite des Wellenleiters wird umgeklappt, bei den Lautsprecherbauern nennt sich das dann "Schallwand". Der Abschluss ist aber immer noch der gleiche, nämlich Übergang in den Vollraum.
Jetzt nochmal die Fragen:
- wie breitet sich die einfallende Welle aus?
- wie die reflektierte?
- wie die transmittierte?
Wenn ihr anfangt so zu denken, dann kommt ihr darauf, warum Kantenbrechung** und Beugung identisch sind.
* hier endet dann die Eindimensionalität
** es gibt noch den anderen Fall von Brechung, bekannt vor allem aus der Optik, nämlich wenn sich das Medium und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit ändert. Das ist hier ja explizit nicht der Fall, wobei auch dieses Phänomen eine Änderung des Wellenwiderstandes beinhaltet.
Das ist der Strahlungswiderstand, aber nicht die Geschichte mit dem halbierten Volumen. Ja, aber auch letzteres sollte durch die Strahlungsimpedanz selbstverständlich geworden sein. Ein ebener Schwingkolben ist an die Impedanz der Luft bei der Frequenz angepaßt, bei der sein Durchmesser gleich der Schallgeschwindigkeit geteilt durch diese Frequenz ist. Zu tieferen Frequenzen hin sinkt die Anpassung, zu höheren hin bleibt sie gleich.
Die Welle wird an einer Kante gebrochen, weil ein Teil ihrer Leistung zur Entstehung einer zweiten Welle gebraucht wird. Stetige Richtungsänderung einer Welle, also Wellenbeugung kenne ich aus der Akustik nicht.
Ja, aber auch letzteres sollte durch die Strahlungsimpedanz selbstverständlich geworden sein. Ein ebener Schwingkolben ist an die Impedanz der Luft bei der Frequenz angepaßt, bei der sein Durchmesser gleich der Schallgeschwindigkeit geteilt durch diese Frequenz ist. Zu tieferen Frequenzen hin sinkt die Anpassung, zu höheren hin bleibt sie gleich.
Und das hat genau was mit dem durchstrahlten Volumen zu tun?
Die Welle wird an einer Kante gebrochen, weil ein Teil ihrer Leistung zur Entstehung einer zweiten Welle gebraucht wird.
Begründung der Ursache durch die Wirkung. Interessant.
Wie immer kann ich nur Dipol :D
Hier (http://www.diyaudio.com/forums/multi-way/267339-baffle-edge-diffraction-dipole-radiation-9.html) ist der Vorgang ziemlich weitschweifend beschrieben. Es kulminiert in post #85. Offensichtlich sind die Beschreibungen irgendwie richtig, da die Ergebnisse weitaus besser zur Wirklichkeit passen als solche Krücken wie Edge.
Gruß
Rudolf
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