IMD-Messungen - Einfacher "Standard" fürs Forum?

[ctrl]

Hallo,

vor einiger Zeit kam in Christophs Thread "PC-Lautsprecher mit AMT- und Balanced Drive-Technologie" (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?p=134649#post134649) die Frage auf, ob es nicht Sinn machen würde hier im Forum eine Art Standard für IMD-Messungen festzulegen.
Diese könnten dann bei den Eigenentwicklungen (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/forumdisplay.php?f=13) mit angefügt oder/und in einem eigenen Thread gesammelt werden, um dem Betrachter ein "Gespür" für IMD-Messungen zu vermitteln und verschiedene LS-Konzepte unter dem Gesichtspunkt der IMD vergleichen zu können.
Daher das Fragezeichen hinter dem Thread-Titel bitte eher "sozial-kosmetisch" betrachten, hier soll es nicht um das "ob", sondern um das "wie" gehen ;)

Ab Post#60 (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?p=195598#post195598) haben Christoph und später auch Theo IMD-Messungen präsentiert. Besonders krass der Vergleich des PC-Lautsprechers (und auch eines TML-Breitbänder) mit einem 3-Wege LS.
Danach startet die Diskussion darüber was IMD-Messungen überhaupt sind, ob dazu noch Multiton-Verzerrungen unterschieden werden müssen und was die gängige Mess-Software an Möglichkeiten bietet. Dazu noch viele Links um das Thema IMD.

Die Links zum Thema IMD, aus dem erwähnten Thread, werden hier nochmal aufgeführt um den Einstieg etwas zu erleichtern:


PS: Hier (http://www.neumann-kh-line.com/neumann-kh/glossary.nsf/root/7BEFD960787FA464C125723B003B5D3F) sieht man auch schön, wie jeder weitere Zweig die Intermodulation senkt.
Dabei sollten IMD-Messung und Verzerrungsmessung mit Multiton-Anregung nicht in einen Topf geworden werden. Für IMD-Messungen werden zwei Sinustöne mit definiertem Abstand und Pegel eingesetzt, von denen dann noch - je nach Zweck - der höhere oder tiefere gesweept werden kann.
http://www.klippel.de/know-how/measu...istortion.html (http://www.klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/intermodulation-distortion.html)

Die Anregung mit dem Multiton-Signal liefert ein Abbild aller harmonischen wie auch nichtharmonischen Verzerrungen, die verschiedenste Ursachen wie Nichtlinearitäten des Antriebs, Dopplereffekt und Membranresonanzen haben können. Um das Eine von dem Anderen unterscheiden zu können, also aus dem Gemessenen auch etwas deuten zu können, werden bei Klippel gleichzeitig Schalldruck, Strom und Membranauslenkung gemessen und verglichen.
http://www.klippel.de/know-how/measu...istortion.html (http://www.klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/multi-tone-distortion.html)
Hier noch ein Link auf den Aufsatz von Steve Temme und Pascal Brunet, der tiefer ins Detail geht (falls das jemand wissen will):
A New Method for Measuring Distortion using a Multitone Stimulus and Non-Coherence (http://www.pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/15_Mfrs_Publications/Listen_Inc/Published_Papers/Non-coherent_Distortion.pdf)
Doch, doch, es gibt Standards! Einige davon sind auch in ARTA und CLIO implementiert. Diese wären nach DIN, SMPTE und CCIF (siehe die Handbücher zu STEPS (http://www.artalabs.hr/AppNotes/STEPS-HB-D2.4%20Rev0.1.pdf) und CLIO 11 (http://www.audiomatica.com/wp/wp-content/uploads/clioman11.pdf)). Hierzu können STEPS und CLIO gestufte Messungen (also bei schrittweise sich erhöhender Spannung) machen und darstellen.
Das Klippel-System macht die IMD-Messung noch ausführlicher: Eine der beiden Frequenzen bleibt konstant, während die andere schrittweise verändert wird. Für jede Frequenzkombination werden dann noch verschiedene Pegel gefahren, so dass eine Auswertung über Frequenz und Spannung bzw. Leistung möglich wird. Abhängig vom Zweck der Messung wird dazu entweder die tiefere Frequenz verändert (bass sweep) oder die höhere (voice sweep).

https://klippel.de/know-how/measurem...istortion.html (https://klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/intermodulation-distortion.html)
ganz viele gute und wichtige Aussagen! Leider aber auch ein paar falsche, denn zum Beispiel sind Verzerrungsmessungen mit Multiton-Signalen auch IMD-Messungen - nur halt mit einer anderen Anregung. Sogar noch besser: Mit Multitone Signalen kann man HD und IMD gleichzeitig und getrennt (!) voneinander messen und auswerten. Dazu dürfen nur die Anregungssignale nicht mit den harmonischen zusammenfallen. Siehe dazu auch hier:

http://www.ifaa-akustik.de/files/tmt-2012-ag-2s.pdf
(ab Seite 7)

oder auch hier:

https://www.irt.de/IRT/FuE/ak/pdf/Go...%20TMT2006.pdf (https://www.irt.de/IRT/FuE/ak/pdf/Goossens%20Nichtlineare%20Verzerrungen%20TMT2006.p df)
Gruß Armin

[fosti]

Sehr gute Idee, Armin! :ok:
Vielleicht wäre es sinnvoll, das Thema gleich in das Messtechnik-Unterforum zu verschieben?

Viele Grüße,
Christoph

[ctrl]

Hallo Christoph,


Sehr gute Idee, Armin! :ok:
Vielleicht wäre es sinnvoll, das Thema gleich in das Messtechnik-Unterforum zu verschieben?

Bin mir da nicht sicher, da hier ja die Diskussion um ein möglichst einfaches Verfahren für vergleichbare IMD-Messungen stattfinden soll, es geht also weniger uns messen, mehr darum wie kommen wir auf möglichst einfaches Verfahren diese Messungen zu realisieren. Sicherlich auch mit etwas off-topic wie z.B. Erzeugung von Multiton-Signalen,...
Andererseits kann man das auch als Korinthenkackerei meinerseits bezeichnen ;-)
Also falls ein MOD der Meinung ist, dass das Thema hier falsch ist, bitte einfach verschieben.

Für mich als Amateur wäre es wichtig die Sache möglichst einfach zu halten ohne dass dabei die Qualität der Messung und Vergleichbarkeit völlig auf der Strecke bleibt.

Um mal zu beginnen, damit wir alle über dasselbe reden:

D1: Foren-Definition von IMD-Messungen?
Doppel Sinus und Multiton-Sinus Messungen, auch mit gleitendem Sinus.

D2: Bei welchem Schalldruck soll die IMD-Messung erfolgen?
Würde mir wünschen dies möglichst einfach zu gestalten, z.B. normale FG-Messung auf 90dB in 1m Entfernung einstellen, dann IMD-Messung durchführen. Das gibt dann zwar, wenn ich es richtig verstanden habe (S.10) (https://www.irt.de/IRT/FuE/ak/pdf/Goossens%20Nichtlineare%20Verzerrungen%20TMT2006.p df), unterschiedliche Anregungspegel beim Multitonsignal (je weniger Sinustöne desto geringer nachher der "mean signal level"), aber wenn sich alle daran halten sollte die Vergleichbarkeit gegeben sein - macht das Sinn?

Gruß Armin

[MOD Gabrie]

Hallo :)
Ich glaube, es hilft der Übersichtlichkeit, wenn ich den Thread hierhin verschiebe!
Herzlichen Gruß Gabriel

[Kripston]

Hallo Armin,
gute Initiative....

Im Visaton-Forum thematisiert man das gerade auch....:
http://www.visaton.de/vb/showthread.php?t=28880

Ab Beitrag # 27....
Gruß
Peter Krips

[adicoustic]

Hui, Nailhead, da hast aber auch ganz viele Aussagen gemacht, denen ich nicht uneingeschränkt zustimmen möchte.


Hi,
Mit Multitone Signalen kann man HD und IMD gleichzeitig und getrennt (!) voneinander messen und auswerten. Dazu dürfen nur die Anregungssignale nicht mit den harmonischen zusammenfallen. Siehe dazu auch hier:

http://www.ifaa-akustik.de/files/tmt-2012-ag-2s.pdf
(ab Seite 7)

oder auch hier:

https://www.irt.de/IRT/FuE/ak/pdf/Goossens%20Nichtlineare%20Verzerrungen%20TMT2006.p df


Schön und gut, die Messungen wurden mit Monkey Forest gemacht, das mit externen Signalen betrieben wurde. Wo sehe ich in diesen Multiton-Messungen IMD getrennt von den Gesamtverzerrungen? Bin schon sehr neugierig, wie Du das mit dem Klippel DA bzw. dBLab machen willst. Show me, please! :)


Des weiteren braucht man keinen Laser zur Identifizierungen der Nichtlinearitäten - ein weit verbreiteter Irrglaube.
Das hatte auch niemand - zumindest ich nicht - so behauptet.


Klemm einfach mal den Laser von deinem Klippel System ab ;)
Never! Nie ohne meinen Laser ;)


Klippel braucht den Laser nur, um absolute Werte zu bekommen....

Nun ja, die Diskussion über den Sinn und Zweck von Messungen in der mechanischen Domäne mittels des Lasers dürfte wohl die meisten anderen Anwesenden nicht berühren.

Trotzdem gut zu wissen, dass wir nicht allein sind.

Auch schöne Grüße!

[JFA]

IMD mit Sweep halte ich für unseren Zweck für überflüssig. Das ist zur Systemidentifikation ganz nett, aber den DIYer interessiert doch nur das finale Ergebnis. Also: Breitband-Multiton mit einer angemessenen Zahl Stützstellen. Für die Evaluierung von Chassis kann man dann die Bandbreite noch begrenzen.

Von Interesse sind dann der Verlauf der Gesamtverzerrungen über den Pegel und der Maximalpegel.

[JFA]

Hatte noch was auf der Platte liegen, ist aus dem gleichen Grund wie die Frequenzgangmessung aus dem Thread hier entstanden: http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?t=14485

Im Anhang die gleiche Geschichte für IMD-Messungen. Ihr braucht das FR.zip aus dem anderen Thread auch, einfach alles zusammen in einen Ordner entpacken. Die Tcl-Distribution nicht vergessen. Lauffähig z. Z. nur unter Windows

Kurzanleitung:
- Lautsprecher anschließen
- Lautstärke nicht zu hoch
- Programm starten
- Taste "m" drücken

Im Moment ist das Programm noch etwas schrappig, aber es war von mir ursprünglich mal geplant, das man auch Textdateien zur Definition des Multisinus laden kann (bzw. diese erzeugen und speichern). Im Moment geht nur Bandbreite, Stützstellen, Phase (Zufall oder Fix) und Verteilung (logarithmisch oder linear).

Über eine Macro-Schnittstelle sollte es später recht einfach möglich sein, Pegel- und Frequenzsweeps durchzuführen. Das ist aber noch nicht drin.

Das Messergebnis sind aktuell immer zwei Kurven, einmal der Frequenzgang, und die Verzerrungen (in dB, nicht %)

Edit: im Anhang ein Screenshot. So könnte das aussehen, oben Frequenzgang, unten Verzerrungen. Der Pegel war recht ordentlich, die Zacken ab 4kHz sind erhöhte Verzerrungen, genauso wie der Buckel bei 90 Hz (verfluchter DC-Offset!).

[adicoustic]

Danke Jürgen, das klingt sehr interessant! Werde es mir die nächsten Tage reinziehen!

Ich hab euch heute auch etwas zum Spielen mitgebracht: Ein Multitonsignal - quasi amtlich, weil mit Klippel dBLab erzeugt - siehe ZIP im Anhang!

Das Schöne ist, dass das jeder von Euch nach Bedarf und Belieben selbst generieren kann, weil dBLab Viewer auf der Klippel-Website kostenlos erhältlich ist.

https://www.klippel.de/dm/?page=details&pid=673

Dazu hab ich eine Projektdatenbank erstellt, die Ihr runterladen könnt. Siehe ebenfalls ZIP-File im Anhang!

Im nachfolgenden Screenshot habe ich versucht, erkenntlich zu machen, was zu tun ist:


Die Datenbank in dBLab laden
In der linken Spalte (Ordneransicht) das Projekt wählen und expandieren.
Das Objekt "LPM Multitone Distortion" mit der linken Maustaste markieren und im Kontextmenü "Properties" auswählen.
Im sich öffnenden Eigenschaftenfenster den Reiter "Stimulus" wählen.
Die Voreinstellungen in der Gruppe "Frequency" sollten für erste Versuche passen. Averaging habe ich mal auf 8 gesetzt. Das ergibt einen Stimulus mit ca. 5 Sekunden Dauer.
Rechts unten im Eigenschaftenfenster auf "Export Stimulus" klicken.
Im erscheindende Dialog auf "Save" klicken und als WAV speichern.


Fertig! :)

NACHTRAG: Hab eben bemerkt, dass die WAV-Datei im Format "32 bit float" war. Weil das evtl. nicht mit jedem Messsystem abspielbar ist (CLIO z. B.), hab ich sie nach "16 bit PCM" konvertiert und hochgeladen. Siehe unten!


http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=12745&d=1481828041

[ton-feile]

Hallo Zusammen,

die Idee gefällt mir sehr gut, aber Arta kann doch auch IMD mit Multitone-anregung und das Proggi haben imO die meisten Mituser eh am Start...

Nur wg. der Vergleichbarkeit der Messungen.

Gruß
Rainer

[adicoustic]

Nochmal: mit Multitone werden Gesamtverzerrungen gemessen. Eine IMD-Messung ist etwas anders :-)

ARTA kann nur maximal 3 Linien pro Oktave generieren - wie CLIO auch. Und das ist ein Bissl wenig. (Bei Klippel sind für den Anfang 10 oder auch mal weniger, und wenn es sein muss, auch mal 30 Linien pro Oktave.)

Aber ARTA kann auch WAV abspielen. Deswegen mein Beitrag.

[ton-feile]

Hallo adicoustic,

OK, Dein *.WAV Stimulus würde dann also abgespielt...

Magst Du noch was zur korrekten IMD Messung schreiben und warum die von ARTA angebotenen Stimuli in Deinen Augen lediglich eine Gesamtverzerrungsmessung darstellen können?

Wow, da haben so viele Leute Ivo's Proggi am Start und machen alles falsch. :(

Würde mich freuen, wenn Du Deine Einschätzung ein wenig genauer und dabei verständlich für die Mituser beschreiben würdest.

Vielen Dank und beste Grüße
Rainer

[adicoustic]

Hallo Rainer,

ich würde nicht pauschal sagen, dass viele ARTA-Benutzer alles falsch machen. ARTA bietet zum einen Funktionen, um die IMD zu bestimmen, zum anderen bietet es die Multiton- bzw. Multisinus-Anregung, um Gesamtverzerrungen zu bestimmen.

Wer IMD mit Multiton messen möchte, darf das gerne versuchen, sollte aber vorher das Handbuch lesen ;)

(Sollte es ihm/ihr gelingen, die IMD aus einer Messung mit Multiton-Anregung zu extrahieren, will ich das unbedingt wissen!)

Ich hatte kürzlich dazu schon ein paar Ausführungen gemacht.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=196610&postcount=75

[JFA]

Ich sehe auch nicht wirklich den Bedarf, IMD und HD voneinander zu trennen. Was soll das bringen?

Ich würde mir folgendes wünschen:
- Unterscheidung zwischen ganzem Lautsprecher und einzelnem Chassis, also unterschiedliche Bandbreiten der Anregung (es macht keinen Sinn, einem Hochtöner 100 Hz zuzuführen)
- spektrale Veränderung nicht nur der Anregung, sondern auch der Auswertung
- Messung bei 85 dB(A); das ist schon ziemlich laut, das macht kaum einer lange mit
- zusätzlich Pegelsweeps, weil man dann klar erkennt, wann ein Chassis/Lautsprecher nicht mehr kann, bzw. wie es sich über den Pegel verhält.

@adicoustic: ich weiß, dass die eigentliche IMD-Messung im Zweiton gemessen wird. Keine Ahnung, warum man das so macht, denn es ist, egal ob Lautsprecher oder Verstärker, nicht der Realität angemessen. Ich vermute, dass es noch aus den Zeiten der Altvorderen stammt, als man keine FFT machen konnte und stattdessen mit Kerbfiltern und nachfolgem Effektivmesser gearbeitet hat.

[adicoustic]

Ich sehe auch nicht wirklich den Bedarf, IMD und HD voneinander zu trennen. Was soll das bringen?

Na ja, zum einen sind einige in der irrümtlichen Meinung sie würden, mit Multiton eine IMD-Messung machen. Zum anderen hatte mir gestern einer behauptet, es wäre möglich, die mit Multiton gemessen Gesamtverzerrungen in HD und IMD zu zerlegen.

Vielleicht könnten wir uns darauf einigen, die korrekten Begriffe zu verwenden.

Multiton-Anregung --> Gesamtverzerrungen bzw. MTND (Multiton Distortions)
Zweiton-Anregung --> Intermodulationsverzerrungen bzw. IMD

Der Grund, warum neben der Multiton-Anregung das Zweitonverfahren weiter existiert, ist dass die IMD-Messung detailierten Aufschluss über konstruktive Eigenschaften gibt (die zugegeben für die meisten Hobbyisten von eher geringem Interesse sind). Die IMD-Messung ist keineswegs veraltet.

Ich hatte das schon mal verlinkt:
http://www.klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/intermodulation-distortion.html


Ich würde mir folgendes wünschen:
- Unterscheidung zwischen ganzem Lautsprecher und einzelnem Chassis, also unterschiedliche Bandbreiten der Anregung (es macht keinen Sinn, einem Hochtöner 100 Hz zuzuführen)

Die Signalerzeugung wäre mit o. g. dBLab Viewer problemlos und sehr flexibel möglich. Eine relativ hohe Liniendichte gegenüber dem von ARTA (und CLIO) eher rudimentär gebotenen Terzabstand verringert die Energieanhäufungen bei einzelnen Frequenzen und damit auch die Kaffeesatzleserei.


- spektrale Veränderung nicht nur der Anregung, sondern auch der Auswertung
Kann Dir nicht ganz folgen.


- Messung bei 85 dB(A); das ist schon ziemlich laut, das macht kaum einer lange mit
Ja, 85 dB bezogen auf 1m Abstand. Für den Heimgebrauch, wo in der Regel keine reflexionsarme Umgebung zur Verfügung steht, wäre die Nahfeldmessung vorzuziehen - ein geeignetes Mikrofon vorausgesetzt.


- zusätzlich Pegelsweeps, weil man dann klar erkennt, wann ein Chassis/Lautsprecher nicht mehr kann, bzw. wie es sich über den Pegel verhält.
Klar, eine zusätzliche Messung bei +10 dB ist sicher interessant.

[ctrl]

Hallo zusammen,

viele sehr gute Beträge :thumbup:

Hatte mir gedacht für jeden hier erzielten Konsens mein Eingangs-Post zu bearbeiten um so nach und nach gemeinsam den "Foren-Standard" zu entwickeln - ja, ich weiß, das ist soo naiv ;-)

Dazu wäre es hilfreich, wenn wir einen Sprachgebrauch ("Definition") von IMD/Multitonverzerrungen festlegen würden.
Da in der Literatur, wie es scheint, zwischen Zweitton IMD Messungen und Multiton Gesamtverzerrungen unterschieden wird und hier auch weitestgehend Einigkeit besteht, macht es wohl Sinn das zu tun:

1. Sprachgebrauch
1.1 Intermodulationsverzerrungen IMD
Messung mit fester oder gleitender Zweiton-Anregung (i.d.R Sinus).
1.2 Gesamtverzerrungen
Messung mit fester Multiton-Anregung (i.d.R Sinus). Die Gesamtverzerrungen bestehen aus nicht auftrennbaren IMD und HD (Harmonischen Verzerrungen).

Etwas holprig. Kann man das so stehen lassen? Ergänzungen, Änderungen?

Angesprochen wurde schon dass es Sinn macht zwischen LS und Chassis Messungen zu unterscheiden, einen Mess-Schalldruck festzulegen und unterschiedliche Anregungssignale zu verwenden, damit wäre dann

2. Chassis Messungen
2.1 Mess-Schalldruck
2.2 Anregungssignal
2.3 Durchführung Messung

3. Lautsprecher Messungen
3.1 Mess-Schalldruck
3.2 Anregungssignal
3.3 Durchführung Messung

Es wird doch recht schnell kompliziert...

Gruß Armin

[JFA]

Na ja, zum einen sind einige in der irrümtlichen Meinung sie würden, mit Multiton eine IMD-Messung machen.

Das ist der Punkt, den ich oben ansprechen wollte. IMD wird im Zweitonverfahren gemessen, dabei taucht Intermodulation immer dann auf, wenn mehr als 1 Ton vorhanden ist. Die Beschränkung auf zwei Töne ist physikalisch nicht zu begründen, sondern wird allein durch Konvention so festgelegt.


Zum anderen hatte mir gestern einer behauptet, es wäre möglich, die mit Multiton gemessen Gesamtverzerrungen in HD und IMD zu zerlegen.

Ist es ja auch. Nur muss man sich dann ganz schön einen abbrechen, um die Anregung so zu legen, dass man nichts verdeckt (weder darf ein Ton auf einer Oberwelle eines anderen liegen, noch dürfen die Summen- und Differenzsignale dieses tun).


Vielleicht könnten wir uns darauf einigen, die korrekten Begriffe zu verwenden.

Spricht nichts gegen.



- spektrale Veränderung nicht nur der Anregung, sondern auch der Auswertung
Kann Dir nicht ganz folgen.

In der Anregung:
normalerweise macht man ja irgendwas wie 10 Töne pro Oktave oder 100 pro Dekade. Durch die logarithmische Verteilung hat man schon eine rosa Leistungsverteilung (konstante Leistung pro relativer Bandbreite). Natürlich könnte man die auch weiß machen, oder man hängt sich an die IEC 60268 und benutzt das Spektrum des programmmaterial simulierenden Rauschens.

In der Auswertung:
z. B. A-Bewertung der Verzerrungen, oder ganz groß: Bewertung nach Zwicker (Überdeckungseffekte). Das ist dann allerdings schon heftig


Klar, eine zusätzliche Messung bei +10 dB ist sicher interessant.

Man muss doch sowieso auf 85 dB(A) einpegeln, also kann man auch gerade mal eben den Pegelsweep fahren. Entweder von Hand, oder eben automatisch.

[adicoustic]

Etwas holprig. Kann man das so stehen lassen? Ergänzungen, Änderungen?

Hm, ja, schon etwas holprig. Der Punkt ist: Bevor gemessen wird, sollte man sich klar sein, nach was man mit der Messung sucht. Schöne Diagramme helfen nicht, wenn nicht klar ist, wie und warum sie entstanden sind. Nach dem Motto: Eine Antwort hätten wir schon, uns fehlt noch die passende Frage.

Bevor über Messungen von THD, IMD oder MTND nachgedacht wird, sollte schon bekannt sein, was lineare und nichtlineare Verzerrungen sind.


Das ist der Punkt, den ich oben ansprechen wollte. IMD wird im Zweitonverfahren gemessen, dabei taucht Intermodulation immer dann auf, wenn mehr als 1 Ton vorhanden ist. Die Beschränkung auf zwei Töne ist physikalisch nicht zu begründen, sondern wird allein durch Konvention so festgelegt.

Ja, klar, mit nur einer Frequenz gibt es keine Modulation. Wie auch? ;)
Die Beschränkung auf zwei Töne ist nicht aus Jux festgelegt, sondern hat handfeste Gründe. Das ermöglicht es, die sog. Intermodulationsprodukte, die Frequenzen fm,n = m * f1 ± n * f2 zu identifzieren und die Differenztonfaktoren 2. und 3. Ordnung zu bestimmen, um eben ein Maß für den Grad der Modulation zu haben.
(BTW: Ich seh gerade, es gibt dazu sogar 'nen Wikipedia-Artikel: Zweitonanregung (https://de.wikipedia.org/wiki/Zweitonanregung))

Außerdem werden mittels IMD im Zweitonverfahren Treiberparameter bestimmt (hatte ich oben doch schon geschrieben) --> wir drehen uns im Kreis. :denk:

Zur Anregung: weißes Rauschen und ICE-60268-Irgendwas-Signal? Wozu? Die logarithmisch gespreizten Sinuse passen doch, aus genau dem von Dir beschriebenen Grund.

Zur Auswertung:
A-Bewertung der Verzerrungen: Na ja, wenn Du es schaffst, die Verzerrungen rauszurechnen (eigentlich kein Hexenwerk) und Spass daran hast...

Lautheit nach Zwicker (DIN 45631/A1): Schaffst Du das? Ich doch etwas tricky, meine ich. Aber das wäre mal innovativ, wenn es im Hobbybereich eine Software gäbe, die korrekt die Lautheit berechnen kann.

Und die Pegelsweep (eigentlich Pegelstufen): Ich meine, mit Deiner makrofähigen Software wäre das umzusetzen, sicher ein Klacks für Dich.

[JFA]

Die Beschränkung auf zwei Töne ist nicht aus Jux festgelegt, sondern hat handfeste Gründe. Das ermöglicht es, die sog. Intermodulationsprodukte, die Frequenzen fm,n = m * f1 ± n * f2 zu identifzieren und die Differenztonfaktoren 2. und 3. Ordnung zu bestimmen, um eben ein Maß für den Grad der Modulation zu haben.

Ne, aus Jux nicht, sondern aus Zwang. Es gibt durchaus Anwendungen, wo die Messung sinnvoll ist (HF-Übertragung mit AM-Modulation), aber im Audio-Bereich ist sie sinnlos (außer zur Systemidentifikation, wie ich weiter oben schrieb).

Mir geht es aber eher um die Nomenklatur: für mich ist alles, was mehr als einen Töne gleichzeitig hat, IMD. Wenn manch einer meint, er müsste alles, was mehr als zwei Töne gleichzeitig hat, MTND nennen, bitte schön, habe ich kein Problem mit. Zur Unterscheidung vielleicht auch sinnvoll.


Zur Anregung: weißes Rauschen

Nicht Rauschen, sondern Leistungsverteilung. Ein linear gespreizter Multiton hätte das.


und ICE-60268-Irgendwas-Signal? Wozu? Die logarithmisch gespreizten Sinuse passen doch, aus genau dem von Dir beschriebenen Grund.

Das Normsignal wurde zu dem Zweck entworfen, normales Musikmaterial abzubilden. Dessen Spektrum ist nicht zwangsweise rosa.


A-Bewertung der Verzerrungen: Na ja, wenn Du es schaffst, die Verzerrungen rauszurechnen (eigentlich kein Hexenwerk) und Spass daran hast...

Mein Programm macht genau das. Die im Screenshot unten abgebildete Kurve sind alle Verzerrungen, gemittelt über eine relative Bandbreite.


Lautheit nach Zwicker (DIN 45631/A1): Schaffst Du das? Ich doch etwas tricky, meine ich.

Das habe ich sogar schon für die ordinäre Frequenzgangmessungssoftware geplant (die kann auch harmonische Verzerrungen). Allerdings war der Leidensdruck nie hoch genug.


Und die Pegelsweep (eigentlich Pegelstufen): Ich meine, mit Deiner makrofähigen Software wäre das umzusetzen, sicher ein Klacks für Dich.

In der Tat, das ist einfach erledigt.

[adicoustic]

Ein Lautsprecher kann im Kleinsignalbereich näherungsweise als lineares System betrachtet werden, im Großsignalbetrieb ist er ein nichtlineares.

Im Kleinsignalbetrieb zeigt ein Lautsprecher das Verhalten eines Bandpasses mit linearen (http://www.klippel.de/know-how/measurements/signal-and-system-analysis/magnitude-and-phase-response.html) Verzerrungen:
1. im Frequenzbereich (Schalldruck-Frequenzgang) und
2. im Zeitbereich (Phasengang)

Im Großsignalbetrieb enthält der abgestrahlte Schall Signalanteile, die nicht im Anregungssignal enthalten waren, die sog. nichtlinearen Verzerrungen:
3. harmonische (http://www.klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/harmonic-distortion.html) Verzerrungen (THD, verursacht durch den Motor)
4. nichtharmonische (http://www.klippel.de/know-how/measurements/nonlinear-distortion/intermodulation-distortion.html) Verzerrungen (IMD, verursacht durch den Motor)
5. Dopplerverzerrungen (verursacht durch die Membranschnelle)
6. Verzerrungen durch Membraneigenschwingungen (http://www.klippel.de/know-how/measurements/mechanical-vibration/vibration-analysis.html)

Was mit dem Multiton-Signal gemessen wird, ist das aller Gesamt (http://www.klippel.de/nc/know-how/measurements/nonlinear-distortion/multi-tone-distortion.html) dieser Verzerrungen.

http://www.klippel.de/fileadmin/_processed_/csm_interpretation_multi_distortion_a95bc724a4.jpg


für mich ist alles, was mehr als einen Töne gleichzeitig hat, IMD. Wenn einer meint...
:dont_know:

[FoLLgoTT]

Wenn man es genau nimmt, sind zwei Töne nur ein Spezialfall einer Multitonanregung, nämlich die mit der minimalen Anzahl an Tönen. Von daher sehe ich keinen physikalischen Grund, beide Verzerrungen sprachlich voneinander zu trennen.

Ich zitiere mal Wikipedia:


Die Intermodulation (IM oder IMD) bezeichnet die Entstehung von Frequenzen, wenn zwei oder mehr unterschiedliche Frequenzen durch ein System mit nichtlinearer Übertragungsfunktion verarbeitet werden.

Klippel scheint IMD und MTND zu trennen. Das ist natürlich erst sinnvoll, wenn alle dieselben Frequenzen benutzen oder das Frequenzmuster zumindest im Namen auftaucht. Sowas wie

IMD (500, 2k)

oder

MTND (10/Okt, rosa)

Da kann man sich jetzt beliebig was zusammenbasteln... ;)

[adicoustic]

Die IMD-Messung (mittels Zweitonverfahren) dient dazu, die Intermodulation - und auschließlich diese - zu bestimmen.

Das Multiton-Verfahren dient dazu, die Gesamtverzerrungen zu bestimmen.

Zwei paar Stiefel. Deswegen auch zwei Begriffe.

[FoLLgoTT]

Die IMD-Messung (mittels Zweitonverfahren) dient dazu, die Intermodulation - und auschließlich diese - zu bestimmen.

Die Auswertung ist eine andere, aber auch die Zweitonmessung zeigt nicht nur die IMD. Die harmonischen Verzerrungen der beiden Töne können ja auch ermittelt werden. Von daher sehe ich grundsätzlich keinen Unterschied zur Multitonanregung.

Ist aber auch eigentlich egal für uns, da wir keine Treiberentwickler sind. Uns reicht es, zu sehen, wie gut (oder schlecht) das Gesamtsystem bei musikartiger Anregung ist. Von daher bringt uns die Zweitonanregung sowieso nicht wirklich weiter. :)

[JFA]

Ich bin da ganz auf Nils Seite. Physikalisch und mathematisch ist Zweiton-IMD und Multiton-IMD das gleiche. Das man mit dem Zweiton bestimmte Eigenschaften leichter betrachten kann, steht außer Frage (nur: die kann man - theoretisch - auch aus der Multiton-IMD ablesen).

Nochmal: wenn es der Unterscheidung hilft, bitte, nennen wir Zweiton-Anregung IMD, Multiton-Anregung MTND.

[adicoustic]

Der physikalische und mathematische Unterschied zwischen Zweitonanregung und Multitonanregung ist, dass Du aus dem mit letzterem Signal gemessenen Gesamtverzerrungen keine IMD extrahieren kannst.

Deswegen sehe ich den Ausdruck "Multiton-IMD" als sinnfrei.

Wie dem auch sei, es war mal angeregt worden, sich über einen Standard Gedanken zu machen.

[JFA]

Wie dem auch sei, es war mal angeregt worden, sich über einen Standard Gedanken zu machen.

Nun gut.

Für einen gesamten Lautsprecher ist das recht einfach: Multitonanregung 20 bis 20000 Hz, hohe Stützstellendichte. Spektrale Verteilung müsste man sich nochmal drüber unterhalten. Man erhält dann über unterschiedliche Anregungspegel einen Verlauf der Gesamtverzerrung über Lautstärke und eine Maximallautstärke.

Für einzelne Chassis wird es dagegen kompliziert. Denn hier wird die Geschichte dreidimensional. Nicht nur Gesamtverzerrung über Pegel (wie oben), sondern auch Gesamtverzerrung über Bandbreite.

[JFA]

Hier mal eine erweiterte Version meiner Multiton-IMD-Gesamtverzerrungssoftware. Einfach über den alten Stand entpacken.

Die Auswertung der Verzerrungen ist jetzt stabiler.

Außerdem habe ich ein Makro für ein recht primitives Level-Stepping gemacht. Start des Makros:
:macro level start stop N

start und stop sind Effektivspannungen, N die Anzahl der Schritte. Schrittweite ist linear. Beispiel:
:macro level 0.1 5 3

Das System sollte vorher kalibriert werden, das geht im Moment aber nicht besonders intuitiv. Wer Arta hat, kann dessen Werte nehmen und etwas umrechnen. Welche Werte wichtig sind kann man aus der Anleitung für das Programm FR entnehmen (hängt auch an). Ich empfehle, einmal IMD zu starten, weil dann im Unterordner rc eine setup-Datei erstellt wird.

[JFA]

Hier eine neue Version.

Der Level-Sweep funktioniert jetzt nicht mehr über Ausgangsspannungen, sondern Schalldruckpegel. Pegelt sich automatisch ein und erhöht dann die Lautstärke bis zum Zielpegel. Aufruf:
:macro level Start Stop Schritte Limit
im Beispiel war das:
:macro level 60 85 5 10
Limit ist die maximal erlaubte Ausgangsspannung. Ein Ergebnis seht ihr im angehängten Bild. Bei 79 dBA liegen wir bei knapp 1% total distortion, bei 85 dBA schon bei über 3%! Ich würde sagen: lauter geht der LS nicht mehr.

Bitte dieses Macro mit Vorsicht verwenden. Wichtig ist: Das Messsystem muss ordentlich kalibriert sein, und es wird eine Zweikanal-Messung erfordert (der zweite Kanal misst die tatsächliche Ausgangsspannung).

Noch ein Hinweis: an die Verzerrungen kommt man über den Befehl :query heran:
:query #6 TD
#6 ist die Kurven-ID (das "#" ist wichtig!), TD steht für Total Distortion. Schalldruckpegel ist:
:query #6 RMS
bzw als gewichteter SPL
:query #6 RMSweighted
(Groß-/Kleinschreibung beachten)
Alle 3 Werte sind in Dezibel, in Prozent muss man also händisch umrechnen:
100*10^((TD-RMSweighted)/20)

Die Gewichtung kann man jederzeit ändern:
:eval #6 -weighting B
macht die B- statt die A-Bewertung. Es gehen auch C/D/ITU468 bzw. "none" für gar keine.

[FoLLgoTT]

Sehr geil! Im Weihnachtsurlaub probiere ich das mal aus. :prost:

[JFA]

Hmm, habe gesehen, dass die Skalierung der Grafik nicht zu den Effektivwerten passt. Mal so gesprochen: wenn ich einen einzelnen Sinus mit 80 dBSPL messe, kann der gesamte Schalldruckpegel nicht 60 dBSPL sein. Äußerst merkwürdig, den Fehler habe ich noch nicht gefunden. Ich wäre erstmal sehr vorsichtig, was die realen Werte angeht.

Wobei: der gemessene LS würde die im Bild gezeigten Pegel nur sehr... kurzfristig wiedergeben können. Da er es überlebt hat, gehe ich davon aus, dass nur die Grafik nicht stimmt, der Rest schon

[adicoustic]

Frequenzbewertung des Schalldruckpegels (A-, B-, C-Gewichtung) sehe ich von eingeschränktem Nutzen. Die psychoakustische Verdeckung lässt sich damit nicht ermessen.

Ein anderer Vorschlag zur Darstellung der Kurven des Pegelsweeps: Verschieb die Kurvenpaare (SPL, D) um den gleichen Pegel nach unten, um den Du die Ausgangsspannung erhöhst, so dass die SPL-Frequenzgänge aufeinander zu liegen kommen. Dadurch wird der Einfluss der Leistungskompression sichtbar. Und die Verzerrungspegelkurven können direkt miteinander verglichen werden, ähnlich dieser Darstellung:

http://www.klippel.de/fileadmin/_migrated/RTE/RTEmagicC_amplitude_compression.jpg.jpg

[JFA]

Die Bewertung gibt mir aber den empfundenen Schalldruckpegel.

Die Kurven übereinander zu legen ist auch kein großes Problem, die entsprechende Funktion liegt nur noch brach.

[JFA]

Habe das Skalierungsproblem gefixt, und ich möchte nicht darüber reden :rolleyes:

Einfach die angehängte Datei in das Programmverzeichnis entpacken.

[JFA]

Hier noch ein größeres Update. Ich habe einige Bugfixes gemacht, und die Makros verbessert. Die von adicoustic angefragte Normalisierung ist jetzt im Level-Sweep mit drin. Das Bild zeigt ein Ergebnis.

Aufruf:
:macro level Typ Start Stop Schritte Limit
Typ ist ein neuer Parameter, die Art des Chassis. Es gehen "tweeter", "midrange", "woofer", "lowmid", "full". Die Bandbreite wird entsprechend eingestellt (Werte sind im Makro eingestellt). Multitondichte ist immer 10 pro Oktave

Der Aufruf für das gezeigte Bild war:
:macro level midrange 60 80 4 20

In dem Bild könnt ihr ja den Ausgangsspannung-Effektivwert ablesen. Die letzte Kurve hat 11,7 Vrms. Klingt wenig, aber das Signal (40 Töne) hat knapp 14 dB Crestfaktor. Heißt: der Spitzenwert liegt bei ca. 60V! Der Verstärker, mit dem ich hier messe, geht ab 50 V langsam ins Clipping, der hat also auch seinen Anteil an der Verzerrung.
Aus dem gleichen Grund müsst ihr auch 20 dB auf den Schalldruckpegel draufrechnen, denn darum habe ich das Mikrofonsignal abgeschwächt, weil mir sonst der Mik-VV übersteuert hätte. Knapp 100 dBA für einen 12cm Mitteltöner finde ich jetzt gar nicht mal so schlecht.

Wir müssten uns aber auch noch über ein sinnvolles Limit unterhalten. Aus den Messungen der letzten Tage und Wochen würde ich 3% TD als Belastungsgrenze ansehen. Ab da wird es wirklich schäbig. Hörbar wird es allerdings schon vorher.

[thewas]

Danke Jürgen, das klingt sehr interessant! Werde es mir die nächsten Tage reinziehen!

Ich hab euch heute auch etwas zum Spielen mitgebracht: Ein Multitonsignal - quasi amtlich, weil mit Klippel dBLab erzeugt - siehe ZIP im Anhang!

Das Schöne ist, dass das jeder von Euch nach Bedarf und Belieben selbst generieren kann, weil dBLab Viewer auf der Klippel-Website kostenlos erhältlich ist.

https://www.klippel.de/dm/?page=details&pid=673

Dazu hab ich eine Projektdatenbank erstellt, die Ihr runterladen könnt. Siehe ebenfalls ZIP-File im Anhang!

Im nachfolgenden Screenshot habe ich versucht, erkenntlich zu machen, was zu tun ist:
...
Vielen Dank für die tolle Anleitung, habe das Signal nach dem von Prof. Goertz angepasst was 6 Anregungsfrequenzen pro Oktave und eine Gewichtung nach EIA-426B für ein mittleres Musiksignal hat, siehe https://www.fidelity-magazin.de/2015/12/16/neumann-kh-420-messungen/ da das ungewichtete zu stark den untersten Tiefbass und oberste Höhen "bestraft", hier (https://www.sendspace.com/file/pnky96) kann man es runterladen.

Schöne Grüße
Theo
:prost:

[Gaga]

Moin,

vielen Dank (an alle hier im Thread beitragenden User) für die großartige Bearbeitung, Darstellung und Diskussion des Themas!:thumbup:

Ich kann leider nicht viel beitragen, folge aber mit großem Interesse.

Gruß,
Christoph

[FoLLgoTT]

Vielen Dank für die tolle Anleitung, habe das Signal nach dem von Prof. Goertz angepasst was 6 Anregungsfrequenzen pro Oktave und eine Gewichtung nach EIA-426B für ein mittleres Musiksignal hat, siehe https://www.fidelity-magazin.de/2015/12/16/neumann-kh-420-messungen/ da das ungewichtete zu stark den untersten Tiefbass und oberste Höhen "bestraft", hier (https://www.sendspace.com/file/pnky96) kann man es runterladen.

Sehr cool. )
Die Kurvenform kann man ja direkt in Klippel db Lab eingeben. Wo hast du die genaue Kurve her? Hast du die EIA-426B als PDF?


@alle
Ich fände es sinnvoll, für die Entwicklung nur den Frequenzbereich zu betrachten, den der Treiber übernehmen soll. Wenn ein Mitteltöner beispielsweise zwischen 500 und 2000 Hz eingesetzt wird, wäre es doch sinnvoll, dass das Anregungssignal auch nur diesen Bereich abdeckt. Natürlich kann man das auch mit Hoch- und Tiefpässen beim Messen begrenzen, aber nicht immer hängt eine Aktivweiche dazwischen.
Mit dB Labs kann man sich verschiedene Aregungssignale wunderbar generieren. Der Nachteil ist, dass Wildwuchs entsteht und keine Messung mehr vergleichbar ist.

Vielleicht sollte man einige Kategorien definieren. Beispiele:

Subwoofer (S): bis 100 Hz
Tieftöner (T): bis 500 Hz
Tiefmitteltöner (TMT): bis 1500 Hz

Mitteltöner 1 (MT1): 500 - 1000 Hz
Mitteltöner 2 (MT2): 500 - 2500 Hz
Mittelhochtöner (MHT): 1000 - 3000 Hz
Hochtöner 1 (HT1): 1000 - 20.000 Hz
Hochtöner 2 (HT2): 2000 - 20.000 Hz

Ich gebe zu, da kommen schon einige Kategorien zusammen und sie würden nicht immer exakt zum eigenen Konzept passen, aber selbst wenn man mal etwas mehr Bandbreite im Anregungssignal hat, ist das zu verkraften.

Für blödsinnig halte ich dagegen, z.B. einen Mitteltöner ab 20 Hz zu messen. Die Aussagekraft für die Praxis ist gleich Null.

[thewas]

Sehr cool. )
Die Kurvenform kann man ja direkt in Klippel db Lab eingeben. Wo hast du die genaue Kurve her? Hast du die EIA-426B als PDF?
Habe mich vom Pegel nur optisch an der Grafik von Goertz angenähert.



@alle
Ich fände es sinnvoll, für die Entwicklung nur den Frequenzbereich zu betrachten, den der Treiber übernehmen soll. Wenn ein Mitteltöner beispielsweise zwischen 500 und 2000 Hz eingesetzt wird, wäre es doch sinnvoll, dass das Anregungssignal auch nur diesen Bereich abdeckt. Natürlich kann man das auch mit Hoch- und Tiefpässen beim Messen begrenzen, aber nicht immer hängt eine Aktivweiche dazwischen.
Mit dB Labs kann man sich verschiedene Aregungssignale wunderbar generieren. Der Nachteil ist, dass Wildwuchs entsteht und keine Messung mehr vergleichbar ist.

Vielleicht sollte man einige Kategorien definieren. Beispiele:

Subwoofer (S): bis 100 Hz
Tieftöner (T): bis 500 Hz
Tiefmitteltöner (TMT): bis 1500 Hz

Mitteltöner 1 (MT1): 500 - 1000 Hz
Mitteltöner 2 (MT2): 500 - 2500 Hz
Mittelhochtöner (MHT): 1000 - 3000 Hz
Hochtöner 1 (HT1): 1000 - 20.000 Hz
Hochtöner 2 (HT2): 2000 - 20.000 Hz

Ich gebe zu, da kommen schon einige Kategorien zusammen und sie würden nicht immer exakt zum eigenen Konzept passen, aber selbst wenn man mal etwas mehr Bandbreite im Anregungssignal hat, ist das zu verkraften.

Für blödsinnig halte ich dagegen, z.B. einen Mitteltöner ab 20 Hz zu messen. Die Aussagekraft für die Praxis ist gleich Null.

Das macht absolut Sinn, oberes Signal nutze ich nur für fertige Komplettboxen mit Weichen.
:prost:

[Christoph Gebhard]

@alle
Ich fände es sinnvoll, für die Entwicklung nur den Frequenzbereich zu betrachten, den der Treiber übernehmen soll. Wenn ein Mitteltöner beispielsweise zwischen 500 und 2000 Hz eingesetzt wird, wäre es doch sinnvoll, dass das Anregungssignal auch nur diesen Bereich abdeckt.

Das ist auch meine Vorgehensweise, wenn ich diverse Chassis auf einen bestimmten Anwendungsbereich hin, vergleiche. Ich lasse die drei Anregungsfrequenzen unter- und oberhalb des Übertragungsbereichs auch noch mitlaufen, reduziere sie aber mit 6dB/12dB/18dB. Da die Anregungsfrequenzen von CLIO in einem 1/3Okt-Abstand sind, entspricht diese Anregung angenähert dem Frequenzverlauf bei einer 18dB-Filterung.

Wichtig bei IMD nach meinen Erfahrungen: Vergleichbarkeit ist nur gegeben, wenn das Anregungsspektrum auch identisch ist. Deswegen ist es wohl auch so schwer einen Standard zu finden.

Ein Beispiel aus der Praxis: Wenn ich beispielsweise IMD mit Anregungssignalen von 300Hz bis 2000Hz messe und dann die Anregung auf 100Hz bis 5000Hz erweitere, müsste IMD eigentlich steigen, da das Chassis stärker belastet/angeregt wird. Aber das Gegenteil ist der Fall. IMD wird geringer (Lautstärkeregler unangetastet). Über die Gründe mögen andere spekulieren.

Was ich damit eigentlich sagen will: Man kann bei der Interpretation leicht über solche Aspekte stolpern. Deswegen macht es auch nur Sinn, Messungen zu vergleichen, die unter absolut gleichen Bedingungen gemacht wurde.

So Aussagen, wie man sie beim Klirr treffen kann (z.B. THD<0,3%), sind bei IMD nicht möglich.

Gruß, Christoph

[JFA]

Ein Beispiel aus der Praxis: Wenn ich beispielsweise IMD mit Anregungssignalen von 300Hz bis 2000Hz messe und dann die Anregung auf 100Hz bis 5000Hz erweitere, müsste IMD eigentlich steigen, da das Chassis stärker belastet/angeregt wird. Aber das Gegenteil ist der Fall. IMD wird geringer (Lautstärkeregler unangetastet). Über die Gründe mögen andere spekulieren.

Höhere Bandbreite bei gleicher Stützstellendichte, oder auch höhere Stützstellendichte bei gleicher Bandbreite, heißt höherer Crestfaktor, also Verhältnis von Spitzen- zu Effektivwert.

Um Übersteuerung zu vermeiden wird das Signal dann so skaliert, dass der Spitzenwert ein gutes Stück unter der Aussteuerungsgrenze liegt.

Resultat: bei der höheren Bandbreite wird jeder Einzelton stärker herunter skaliert.

Beispiel:
-Signal 1: Bandbreite 20 Hz bis 20 kHz, 10 Töne pro Oktave, Crestfaktor bei zufälliger Phase ca. 9.
-Signal 2: Bandbreite 20 Hz bis 20 kHz, 5 Töne pro Oktave, Crestfaktor bei zufälliger Phase ca. 6.

Nicht ganz rein zufällig liegt zwischen den Crestfaktoren der Faktor Wurzel(2) (ca.)

Werden diese Signale auf den gleichen Spitzenwert skaliert hat Signal 1 3dB weniger Leistung als Signal 2.

Deswegen skaliere ich in meinem Programm immer auf den Effektivwert. Wenn dann Übersteuerung eintreten sollte gibt es eine Fehlermeldung.

[Christoph Gebhard]

Danke Jochen.

Theoretisch müsste ich dann - um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen - den Pegel extern entsprechend anpassen. Reicht es aus, wenn ich mich am Pegel der Anregungsfrequenzen orientiere oder ist das zu einfach gedacht?

[JFA]

Theoretisch müsste ich dann - um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen - den Pegel extern entsprechend anpassen.

Das sollte schon genügen. Die verbleibenden Unterschiede müsste man sich dann anders wegerklären (z. B. durch eine ungünstige Stützstellenverteilung oder so)


Reicht es aus, wenn ich mich am Pegel der Anregungsfrequenzen orientiere oder ist das zu einfach gedacht?

Im Grunde schon. Messen mit kleiner Bandbreite, Pegel bei einer Frequenz nehmen, messen mit großer Bandbreite, Pegel bei der gleichen Frequenz nehmen, ausgleichen, nochmal messen

[adicoustic]

@Nils und andere: Die Zusammensetzung des Rauschspektrums nach EIA-426-B ist bei D. B. Keele nachzulesen.
Development of Test Signals for the EIA-426-B Loudspeaker Power Rating Compact Disk
(http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/PDF/Keele%20(2001-09%20AES%20%20Preprint)%20-%20Dev.%20Test%20Signals%20EIA-426-B.PDF)
Beschränkung der Bandbreite des Anregungsignals ist sinnvoll.

Was den Pegel angeht: Goertz pegelt auf 85 dB(A) Leq in 2 m bzw. 4 m Abstand im Freifeld ein. (Für die A-Bewertung habe ich dabei kein Verständnis).

Ich würde es über Messen der Effektivspannung am Verstärkerausgang angehen. (Auch das Klippel-System verwendet die Effektivspannung als Parameter).

Der Kennschalldruckpegel des Lautsprechers, bezogen 1m Abstand und 1 W Leistung an Re ist bekannt oder lässt sich leicht ermitteln. Die Leistung wäre entsprechend Pegeln von 91 dB/W/m bzw. 97 dB/W/m zu erhöhen

Der Knackpunkt ist das erforderliche Freifeld. Messung im Wohnzimmer scheidet aus, weil der Diffusschall die Messung verfälschen würde. Und weil die sicher Allerwenigsten auf einen Freifeldraum Zugriff haben, bedeutet das Messung auf der Wiese. Oder im Nahfeld, was hohe Ansprüche an das Mikrofon stellt. :denk:

[JFA]

Was den Pegel angeht: Goertz pegelt auf 85 dB(A) Leq in 2 m bzw. 4 m Abstand im Freifeld ein. (Für die A-Bewertung habe ich dabei kein Verständnis).

Wenn ich mich selbst zitieren darf:


Die Bewertung gibt mir aber den empfundenen Schalldruckpegel.

85 dB(A) sind ein gängiger Wert, siehe auch TA Lärm bzw. entsprechende Verordnungen.

[adicoustic]

Die A-Bewertung wurde für Schalldruckpegel bis 40 dB geschaffen. Für 85 dB käme allenfalls eine C-Bewertung in Frage.

[JFA]

Dann nimm die doch. Müsstest Du dann nur mit vielen Leuten ausdiskutieren (z. B. Anselm Görtz).
Weiter oben hast Du übrigens gegen alle Bewertungen opponiert.

[FoLLgoTT]

Ich würde es über Messen der Effektivspannung am Verstärkerausgang angehen. (Auch das Klippel-System verwendet die Effektivspannung als Parameter).

Das halte ich nicht für sinnvoll. Ich möchte IMD bei identischem Pegel vergleichen und nicht bei identischer Klemmenspannung. Uns interessiert doch, was am Ende herauskommt und nicht, was anliegt. :)

[Christoph Gebhard]

Ich messe IMD immer in 30-50cm Abstand. Und selbst in diesem Abstand sind 85dB schon richtig laut und anspruchsvoll. Oft messe ich im Bereich von 70dB bis 80dB, 90dB eigentlich nur mit bandbegrenzter Anregung.

Ein Pegel von 90dB in 2m würde praktisch alle 2 Wege-HiFi-Lautsprecher mit Tieftönern um 17cm (und kleiner) hoffnungslos in die Begrenzung treiben. Mit diesem Pegel hört man solche Lautsprecher nicht ab und deswegen ist der Praxisbezug fraglich. Selbst 85dB in 1m sind für viele Kleinstlautsprecher zu viel.

Man darf nicht den Fehler machen und beim IMD die gleichen Maßstäbe ansetzen wie beim Klirr. Das eine sind Sinustöne, das andere ein komplexes Signal mit hohem Energieanteil im Bass. Oder umgekehrt betrachtet: Kein 17er-Tieftöner schafft es bei 90dB bis in den Tiefbass klirrarm zu sein. Er verlässt dort seinen linearen Arbeitsbereich und das schlägt dann bei einer breitbandigen Anregung, wie bei einer IMD-Messung, voll auf den Mitteltonbereich durch.

Jetzt kann man natürlich zu Recht anmerken, dass nicht jedes Musiksignal bis 20Hz vollen Pegel enthält und dort auch der Praxisbezug fraglich ist. Aber das ist ein anderes Thema. Fest steht aber: Breitbandig angeregt ab 20Hz werden die meisten HiFi-Lautsprecher bei 90dB in 2 Meter Abstand die weiße Fahne hissen.

Gruß, Christoph

[thewas]

Genau auf den Punkt :cool:, ich messe auch IMD bei 30-50cm und mit ungefähr 95dB was wie du sagst bei üblichen Hifi Boxen schon anspruchsvoll und ziemlich praxisgerecht für laute 85dB am Hörplatz bei einem Paar und Hörabständen zwischen 1,5 und 3 Metern ist wie bei professionellem Monitoring meistens erwünscht.

Schöne Grüße
Theo
:prost:

[JFA]

Selbst 85dB in 1m sind für viele Kleinstlautsprecher zu viel.

Richtig. 85 dB als Sinuston sollte eigentlich so ziemlich jeder ernsthafte Lautsprecher mitmachen, zumindest oberhalb der Tuning/Resonanzfrequenz. 85 dB (egal ob A/B/C) als Multiton ist extrem anspruchsvoll. Selbst wenn man die Anregung auf oberhalb besagte Tuning/Resonanzfrequenz beschränkt.


Jetzt kann man natürlich zu Recht anmerken, dass nicht jedes Musiksignal bis 20Hz vollen Pegel enthält und dort auch der Praxisbezug fraglich ist. Aber das ist ein anderes Thema. Fest steht aber: Breitbandig angeregt ab 20Hz werden die meisten HiFi-Lautsprecher bei 90dB in 2 Meter Abstand die weiße Fahne hissen.

Dafür ist ja das EIA gedacht, um näher an die tatsächlichen Verhältnisse zu kommen.

[adicoustic]

Richtig. 85 dB als Sinuston sollte eigentlich so ziemlich jeder ernsthafte Lautsprecher mitmachen, zumindest oberhalb der Tuning/Resonanzfrequenz. 85 dB (egal ob A/B/C) als Multiton ist extrem anspruchsvoll. Selbst wenn man die Anregung auf oberhalb besagte Tuning/Resonanzfrequenz beschränkt.

Dafür ist ja das EIA gedacht, um näher an die tatsächlichen Verhältnisse zu kommen.

Ich versuche gerade zu verstehen, warum eine Leistung P einen Lautsprecher weniger beanspruchen soll, wenn sie bei nur einer Frequenz auftritt und stärker, wenn sie auf viele Frequenzen verteilt wird.

Und warum sollen 85 dB ein Problem sein? Dafür reicht bei jedem nur durchschnittlichen Lautsprecher 1 W Leistung.

[JFA]

Das ist eine Frage, die ich mir auch die ganze Zeit stelle, und so eine richtig zufriedenstellende Erklärung habe ich dafür nicht.

Ich habe ja zum Einen einige Messungen gemacht, und 85 dB(A) mit dem Multiton ist eine Lautstärke, bei der einige Lautsprecher schon arg ins Schwitzen kommen. Klirr messe ich bei der Lautstärke nicht nennenswert.

Zum Anderen habe ich mir das natürlich auch angehört. 85 dB(A) mit Multiton ist eine ziemlich hohe empfundene Lautstärke.

Der Multiton, so wie ich ihn erzeuge (20 Hz bis 20 kHz für ganze Lautsprecher, 10 Töne/Oktave, zufällige Phase, konstanter Pegel*) hat ca. 20 dB Crestfaktor. Durch Optimierung lässt sich der sicherlich noch verbessern, aber nicht viel. Heißt: die Spitzenleistung liegt für den durchschnittlichen Lautsprecher bei 100 bis 200 W. Das ist, freundlich gesprochen, eine ganze Menge Holz**.

* wer jetzt denkt, das wäre total falsch: wegen der konstanten Anzahl an Stützstellen pro relativer Bandbreite ist das eine rosa Leistungsverteilung

[adicoustic]

Mal eine überschlägige Rechnung: Gegeben sei ein Lautsprecher mit Kennschalldruckpegel 91 dB/W/m. Anregt im Nennfrequenzbereich, reicht damit 1 W Leistung für rund 85 dB in 2m Abstand im FREIFELD (nicht im Wohnzimmer, wo der Hallradius irgendwo bei einem halben Meter liegt).

Du regst von 20 Hz bis 20 kHz, also 10 Oktaven und 10 Linien/Oktave an, ergibt 100 Linien. Dieses eine Watt verteilt sich auf diese 100 Linien. Lassen wir die EIA-Kurve mal weg und nehmen konstante Anregungspegel über alle Linien an, hast Du damit auf jeder Linie 0,01 W. Heißt, in der SPL-FFT müsste somit die Linien mit durchschnittlich 65 dB erscheinen - den SPL-Frequenzgang außer Acht gelassen.

Falls Du aber versuchen solltest, die FFT-Linien auf 85 dB zu bringen, hast Du eben mal 100 W am Chassis.

Wenn's klappt, mach ich später noch ein paar Bildchen zum Thema...

[JFA]

Richtig. Diese 65 dB sind ungefähr das, was ich pro Stützstelle messe. Das ist ja auch zu erwarten.

Mich erstaunt es ja auch. Ich bin eigentlich davon ausgegangen, das 85 dB(A) problemlos möglich sind. Ich habe heute einen kleinen 2-Weger vermessen, wollte eigentlich die Grafiken zeigen. Der macht bei 85 dB(A) mit dem beschriebenen Signal knapp 4% Gesamtverzerrung, und ich finde schon, dass das deutlich hörbar ist. Die Klirrmessung gibt dabei nur wenig Anlass zur Sorge. Der TT selber ist nicht demoduliert, aber trotzdem auf geringe Induktivität ausgelegt (soll heißen: der recht kräftige Magnet wird nicht allzu stark moduliert, Le(x) ist aber nicht überragend).

[adicoustic]

Zum Crest-Faktor: Hab mal zwei Paretodiagramme zu den Augenblickswerten der Spannungen und Leistungen erstellt. Das Signal hatte eine Leistung von 6,3 W (4,57 V an 3,32 Ohm).

Die Verteilung der Spannungen ist eine fast mustergültige Normalverteilung. Die Verteilung der Leistungen zeigt, wie wenig die extremen Spitzenwerte auftreten. Das sagt ja auch der hohe Crest-Faktor aus.

Nachtrag: Die gemessene Spannungswerte waren Upp = 26,7 V und Ueff = 4,31 V, damit ein Scheitelfaktor = 3

[adicoustic]

Hab mal für ein Multitonsignal, wie Du es beschrieben hast (ca. 20 Hz bis 18 kHz, 10 Linien/Oktave mit konstanten Pegeln auf allen Linien) die Spannungspegel verglichen, mal unbewertet und mal mit A-Bewertung. Die A-Bewertung liefert einen um etwas 2,8 dB geringeren Pegel. Heißt, wenn Du mit A-Bewertung einpegelst, erhält Dein LS die 1,9-fache Leistung.

[Achtung, Wiederholung!]
Weil aber das Einpegeln mittels Schalldruckmessung auf größere Abstände in Wohnräumen nicht funktioniert (außerhalb des Hallradius überwiegt der Diffusschall), hatte ich schon oben vorgeschlagen, die erforderliche Leistung aus Kennschalldruckpegel und Gleichstromwiderstand zu errechnen und die Messung ins Nahfeld zu verlegen, idealerweise nach r = 0,11 a - was aber hohe Anforderungen an das Mikrofon stellt.

Hier ein Versuch, das graphisch darzustellen.

[JFA]

Ja klar. Natürlich ist das so. Entspricht dann aber eher dem natürlichen Empfinden.

[FoLLgoTT]

@JFA
Ich bin jetzt endlich mal dazu gekommen, dein Programm auszuprobieren. Leider bekomme ich bei IMD folgende Fehlermeldung, wenn ich "m" drücke. FR scheint dagegen zu funktionieren.


Output level exceeded maximum allowed output.
Output level exceeded maximum allowed output.
while executing
":measure"
(lambda term "{} {
set ID [:measure]
:eval $ID
:copy $ID..." line 2)
invoked from within
"apply {{} {
set ID [:measure]
:eval $ID
:copy $ID
}}"
(command bound to event)

[JFA]

Das ist eine Sicherheitsfunktion, die ich eingebaut habe. Ich will damit vermeiden, dass der Verstärker clippt, und dadurch das Ergebnis verfälscht wird.

Einfache Lösung:
Ausgangspegel im Programm reduzieren, Befehl ist :set Output,Level 0.1
0.1 ist der Ausgangspegel in Volt, Default ist 2.83. Wenn 0.1 immer noch nicht reicht, weiter reduzieren.

Komplizierte Lösung:
Programm vollständig kalibrieren, das ist im Moment alles noch ziemlich unkomfortabel, weil nur händisch machbar.

[FoLLgoTT]

Danke, das hat funktioniert. Allerdings knackst es bei der Messung regelmäßig, das kann aber auch an meinem Audio Interface liegen.

Wäre es möglich, die Intermodulationskomponenten so aufzutrennen, wie Klippel es mach? Also nach n. Ordnung? Oder ist das zu viel Aufwand?

[JFA]

Das Knacken kann auch mit der Signalausgabe zusammenhängen. Das alte Windows-Soundsystem ist nicht wirklich für so etwas geeignet, leider kann ich noch nicht WASAPI oder KS. Du kannst mal mit dem Parameter "Audio,Framesize" spielen, sollte standardmäßig auf 2048 stehen, also z. B.:
:set Audio,Framesize 4096
Außerdem könnte im Logfenster (sollte sich eigentlich immer öffnen) was über die framesize stehen, wenn die intern modifiziert wird.

Kannst Du zu der Aufteilung in Komponenten mal ein Bild schicken? Weiß jetzt nicht, was Du meinst

[FoLLgoTT]

:set Audio,Framesize 4096

Wenn ich das eintippe, erscheint folgende Fehlermeldung:


Option Audio,Framesize not in database
Option Audio,Framesize not in database
while executing
"setup configure [lindex $args 0] [lindex $args 1]"
(procedure ":set" line 9)
invoked from within
":set Audio,Framesize 4096"
("eval" body line 1)
invoked from within
"eval $cmd"
(procedure "::cmdbar::execCmdBar" line 14)
invoked from within
"::cmdbar::execCmdBar [$path get] "
(lambda term "{path} {
::cmdbar::execCmdBar [$path get]
}" line 2)
invoked from within
"apply {{path} {
::cmdbar::execCmdBar [$path get]
}} .cmdBar"
(command bound to event)




Kannst Du zu der Aufteilung in Komponenten mal ein Bild schicken? Weiß jetzt nicht, was Du meinst

Ich meinte das hier (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=197261&postcount=6). :)

[JFA]

Spannend. Habe ich die Option rausgenommen? Muss ich wohl. Sollte ich wohl besser wieder einarbeiten.

Außerdem, Notiz an mich: Fehlermeldungen verbessern.

Diese Aufsplittung macht natürlich nur bei Zweitonanregung Sinn. Sollte aber nicht so schwer sein, ist nurfraglich wie ich das am besten umsetze.