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Text File  |  1993-08-15  |  14KB  |  230 lines
  1. #
  2.                       Ebene Schallwände ( Dipolwände ) :
  3.  
  4.  Die einfachste Art Lautsprecher zu montieren, ist die ebene  Schallwand. Diese
  5.  darf zur  Wiedergabe  tiefer Töne allerdings eine bestimmte Größe nicht unter-
  6.  schreiten. Zur Wiedergabe eines  100 Hz Tones muß sie  mindestens  2,9 m², zur
  7.  Wiedergabe eines 40 Hz Tones mindestens 18 m² haben. Wird die Schallwand klei-
  8.  ner als erforderlich gewählt, so entsteht ein akustischer Kurzschluß schon bei
  9.  höheren Frequenzen und die untere Grenzfrequenz steigt an. Die Schallwand kann
  10.  eine runde, quadratische, rechteckige  oder  irgendeine  andere beliebige Form
  11.  haben, jedoch  bestimmt  der kürzeste Abstand des  Lautsprechers  zum Rand der
  12.  Schallwand die untere Grenzfrequenz. Deshalb  hat eine runde oder quadratische
  13.  Wand  gegenüber  allen  anderen  Ausführungen bei gleicher  Fläche die tiefste
  14.  Grenzfrequenz.
  15.  Der Vorteil dieser  Gehäuseform  ist der, daß keine  zusätzlichen  klanglichen
  16.  Verfälschungen  durch  das Gehäuse auftreten. Durch ihre Größe bedingt ist sie
  17.  aber von geringer Bedeutung.
  18.  Beim Aufbau ist folgendes zu beachten :
  19.  Der  Lautsprecher  sollte etwas aus der Mitte versetzt auf die Schallwand mon-
  20.  tiert werden, damit keine Einbrüche im Frequenzgang entstehen. Gute Ergebnisse
  21.  werden erzielt, wenn die Seitenaufteilung in einer Richtung 5:8 und in der an-
  22.  deren Richtung 6:7 gewählt wird.
  23. -
  24. #
  25.                          Rückseitig offene Gehäuse :
  26.  
  27.  Um die  erforderlichen  Abmessungen  einer -> ebenen Schallwand zu verringern,
  28.  kann man sie an den Rändern abwinkeln. Werden alle vier Seiten abgewinkelt, so
  29.  erhält  man  einen  nach  hinten offenen Kasten, der jetzt aufgrund des einge-
  30.  schlossenen Volumens bei  bestimmten  Frequenzen  in  Resonanz gerät und diese
  31.  Frequenzen verstärkt wiedergibt. Alle anderen Vor- und  Nachteile einer ebenen
  32.  Schallwand bleiben bestehen.
  33. -
  34. #
  35.                             Geschlossene Gehäuse :
  36.  
  37.  Die  geschlossene Lautsprecherbox entspricht in ihrer Wirkungsweise weitestge-
  38.  hend einer  unendlich  großen Schallwand. Bei ihr ist die Vorderseite der Mem-
  39.  bran  akustisch von der  Rückseite  isoliert, so daß die untere  Grenzfrequenz
  40.  allein von der Resonanzfrequenz des  eingebauten  Lautsprechers abhängt. Diese
  41.  verschiebt sich jedoch ein wenig nach oben aufgrund des eingeschlossenen Luft-
  42.  polsters innerhalb der Box. Bevorzugt werden Lautsprecher mit weicher Membran-
  43.  aufhängung, schwachem  Magnetfeld  und  niedriger  Eigenresonanzfrequenz  z.B.
  44.  25 Hz. Lautsprechergehäuse dieser Art haben die schlechteste Tieftonwiedergabe
  45.  und den geringsten Wirkungsgrad.
  46.  Eine  Abstimmung der Box auf eine totale  Güte von  0.707 entspricht der soge-
  47.  nannten Butterworth  Abstimmung. Der Frequenzgang  erstreckt sich dann am wei-
  48.  testen, ohne frühzeitig abzufallen oder eine Überhöhung zu zeigen.
  49. -
  50. #
  51.                      Baßreflexboxen ( Phasenumkehrboxen ) :
  52.  
  53.  Die Baßreflexlautsprecherbox hat im Gegensatz zur geschlossenen  Box eine Öff-
  54.  nung im Gehäuse, wodurch die eingeschlossene Luft in der Box mit der Umwelt in
  55.  Verbindung treten kann. Die durch den  Lautsprecher  nach  hinten abgestrahlte
  56.  Energie kann nun hörbar gemacht werden. Die eingeschlossene Luft bildet zusam-
  57.  men mit der Baßreflexöffnung einen sogenannten  Helmholtz-Resonator. Durch die
  58.  Länge der Tunnelöffnung und das Volumen der Box kann man die  Frequenz  dieses
  59.  Resonators abstimmen. Der Vorteil  gegenüber einer geschlossenen Box  liegt in
  60.  einer verstärkten  Tieftonabstrahlung. Zum Einbau kommen überwiegend Lautspre-
  61.  cherchassis mit  harter  oder  mittelharter  Einspannung  der  Membran, da die
  62.  Federwirkung des Luftvolumens bei sehr tiefen Frequenzen nicht vorhanden  ist.
  63.  Bei weich aufgehangenen  Membranen sollte die Box sehr tief abgestimmt werden,
  64.  um eine  übermäßige  Auslenkung der Membran zu  verhindern. Es sollte auch ein
  65.  Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von ca. 20 Hz und einer Flankensteilheit
  66.  von mindestens 18 dB/Oktave für weiteren Schutz davorgeschaltet werden.
  67.  Wird  der  Klirrfaktor  betrachtet, so fällt auf, daß er  gegenüber  einer ge-
  68.  schlossenen Box geringer ist.
  69.  Der  Baßreflexkanal kann kreis-, dreieck- oder rechteckförmig ausgeführt sein.
  70.  Er muß mit dem äußeren  Ende bündig mit der  Schallwand  abschließen. Wird die
  71.  kreisrunde Ausführung gewählt, so können z.B. handelsübliche PVC-Rohre, die in
  72.  den Durchmessern 50 mm, 70 mm und 100 mm angeboten werden, zum Einsatz kommen.
  73. -
  74. #
  75.                           Transmission-Line-Gehäuse :
  76.  
  77.  Das Transmission-Line-Gehäuse beruht auf dem Prinzip der abgestimmten Rohrlei-
  78.  tung, wie sie auch in der  HF-Technik  Verwendung  findet. Dabei  hat das Rohr
  79.  etwa den gleichen  Durchmesser wie die  Lautsprechermembran. Schließt  man ein
  80.  gerades, gestrecktes Rohr auf einer Seite mit einem Lautsprecher ab, so ergibt
  81.  sich eine verstärkte Schallabstrahlung bei der Frequenz, bei der das Rohr eine
  82.  Länge von einem Viertel der Wellenlänge hat, sowie bei allen ungeraden Vielfa-
  83.  chen der  Grundfrequenz. Ist das Rohr  gewinkelt, so daß  die  Öffnung  in die
  84.  gleiche Richtung wie die Membran zeigt, ergibt sich eine verstärkte  Schallab-
  85.  strahlung bei einer Rohrlänge, die der halben Wellenlänge entspricht.
  86.  Eine Verstärkung ergibt sich hier bei allen geradzahligen Vielfachen der Rohr-
  87.  länge.
  88.  In diesem  Programm werden nur Gehäuse zuerst aufgeführter Bauweise berechnet.
  89.  Die Rohrleitung muß locker mit schallabsorbierenden  Stoff  gefüllt werden, um
  90.  Schalldrucküberhöhungen  bei den Resonanzfrequenzen  zu mildern.
  91.  Wird  das Rohr  sehr stark mit  Dämmaterial  gefüllt, so spricht  man auch von
  92.  einem akustischen Labyrinth. Die diskreten  Resonanzfrequenzen des Rohres sind
  93.  weniger stark ausgeprägt und verschmelzen ineinander.
  94. -
  95.  Damit die besonders  störende  Resonanzüberhöhung bei der ersten Oberwelle un-
  96.  terdrückt wird, ist es möglich, das  Lautsprecherchassis nicht an das Ende der
  97.  Rohrleitung anzuschließen, sondern um  1/3 Rohrlänge zum  offenen Leitungsende
  98.  hin zu  verschieben. Der  Schalldruck  weist an dieser  Stelle bei der  ersten
  99.  Oberwelle eine  Nullstelle auf, so  daß hier  keine  Verstärkung  stattfindet.
  100.  Allerdings  geht dies auf  Kosten der dann nicht mehr optimal angepaßten Rohr-
  101.  leitung im Grundmodus bei 1/4 Wellenlänge.
  102.  Das Verhältnis der kürzesten zur längsten Wegstrecke, die der Schall zurückle-
  103.  gen muß, um von der  Membran durch das Rohr nach außen zu gelangen sollte zwi-
  104.  schen  1:1,5 und 1:2 liegen. Hierdurch werden die störenden Resonanzen verrin-
  105.  gert, da der Schall verschieden lange Strecken zurücklegen muß.
  106.  Wenn das Rohr zu lang ist, kann es gefaltet werden, jedoch  entstehen  dadurch
  107.  weitere  Resonanzfrequenzen, die aber bereits in den  Mitteltonbereich  fallen
  108.  und sich dort störend bemerkbar machen können.
  109. -
  110. #
  111.                             Hornlautsprecherboxen :
  112.  
  113.  Die Schallabstrahlung läßt sich durch Verwendung eines Trichters erhöhen. Die-
  114.  ses Phänomen wird bei den Hornlautsprechern genutzt. Der Verlauf des  Trichers
  115.  kann dabei konischen, parabolischen, exponentiellen oder hyperbolisch exponen-
  116.  tiellen Verlauf haben. Es hat sich dabei herausgestellt, daß der exponentielle
  117.  Verlauf die besten akustischen Eigenschaften aufweist. Der  Trichter kann rund
  118.  oder  rechteckförmig  ausgeführt sein. Seine Länge und seine  Austrittsöffnung
  119.  bestimmen die unterste noch übertragbare Frequenz.
  120.  Der Hornlautsprecher hat die  effektivste  Baßabstrahlung  und  die geringsten
  121.  Verzerrungen (Klirrfator) aller Gehäusetypen, allerdings bedarf es eines recht
  122.  großen Gehäuses für die Wiedergabe tiefer Frequenzen.
  123.  Hornlautsprecher  können mit einseitig oder zweiseitig belasteten Treibern ge-
  124.  baut werden. Bei der ersten Ausführungsvariante wird  das  Lautsprecherchassis
  125.  nur auf einer Seite durch das Horn akustisch belastet, während die andere Sei-
  126.  te den Schall direkt in den Hörraum abstrahlt. Bei zweiseitig belasteten Trei-
  127.  bern arbeitet die eine Seite gegen das  Luftpolster  einer  geschlossenen Box,
  128.  die andere Seite ist an das Horn angekoppelt.
  129. -
  130. #
  131.                           Exponential-Reflex-Boxen :
  132.  
  133.  Sie bilden eine Kombination zwischen Exponentialboxen und  Baßreflexboxen. Die
  134.  so  entstandene Box zeichnet sich durch eine gute Tiefbaßwiedergabe bei akzep-
  135.  tabler Größe aus. Für die  Abstrahlung  tiefer  Töne ist bei Exponential-Horn-
  136.  lautsprecherboxen  ein sehr großes Gehäuse notwendig. Verkleinert man nun die-
  137.  ses Gehäuse, so steigt die untere Grenzfrequenz des Horns an und es kann keine
  138.  Tiefbaßwiedergabe  mehr  stattfinden. Genau  an dieser Stelle wirkt das Baßre-
  139.  flexrohr. Es verstärkt die Schallabstrahlung sehr tiefer Frequenzen.
  140.  Das  Horn überträgt jetzt nur noch  Frequenzen hinab bis ca.  100 Hz, darunter
  141.  ist die Baßreflexöffnung zuständig.
  142.  Der  eingebaute  Tieftonlautsprecher sollte in einem geschlossenen Gehäuse der
  143.  vorgesehenen Größe eine Gesamtgüte von ca. 1 aufweisen, die Einbauresonanzfre-
  144.  quenz im Gehäuse ca. 50 Hz betragen. Mit diesen Parametern läßt sich eine gute
  145.  Tiefbaßwiedergabe realisieren.
  146.  Ein  Baßlautsprecher mit einer besonders starken Magnetkonstruktion (zu erken-
  147.  nen an einem niedrigen Qts- bzw. Qes-Faktor), sowie Lautsprecher mit besonders
  148.  leichten Membranen sind für diesen Boxentypen nicht geeignet.
  149. -
  150. #
  151.                           Subwoofer und Satelliten :
  152.  
  153.  Da der Mensch Töne unterhalb  ca.  200 Hz nicht mehr  richtungsabhängig  hören
  154.  kann, besteht die  Möglichkeit, die  Übertragung  dieser tiefen Töne von einer
  155.  separaten Baßbox (Subwoofer) aus erfolgen zu lassen.
  156.  Der  Subwoofer  kann zwei Tieftöner  besitzen (einen für den rechten und einen
  157.  für den linken Kanal) oder aber nur einen Lautsprecher, der über zwei Schwing-
  158.  spulen verfügt. Hierbei wird die eine an den linken, die andere an den rechten
  159.  Kanal angeschlossen. Bei  Verwendung eines einzigen Lautsprechers besteht fer-
  160.  ner die  Möglichkeit  nur einen der beiden  Stereokanäle  zu benutzen oder die
  161.  beiden Stereokanäle hinter der Frequenzweiche zu einem Monokanal zu verbinden.
  162.  Letztere Lösung ist aber die  schlechteste und wird nicht von jedem Verstärker
  163.  ohne Probleme hingenommen. Ansonsten gelten für  Subwoofer  und ihre  Gehäuse-
  164.  konstruktionen  die gleichen  Regeln wie für andere  Tieftongehäuse,  d.h. der
  165.  Subwoofer  kann als geschlossene Box, Baßreflexbox oder  irgendeine andere Ge-
  166.  häuseform ausgeführt sein.
  167. -
  168.  Die verbleibenden  Mittel- Hochtoneinheiten  (Satellitenboxen) werden jetzt in
  169.  ein kleines Gehäuse eingebaut, das nur noch die Größe für den  Mitteltöner be-
  170.  reitstellen muß. Hierzu reichen im  allgemeinen zwei bis drei Liter Gehäusevo-
  171.  lumen. Diese Satelliten können jetzt viel besser im Raum positioniert  werden,
  172.  da sie durch ihre geringe Größe fast überall  Platz finden. Der Stereoeindruck
  173.  geht durch das Verlagern der tiefen  Frequenzen  an einen anderen  Platz nicht
  174.  verloren, es muß aber darauf geachtet werden, daß es nicht zu großen Laufzeit-
  175.  unterschieden zwischen den Satelliten und dem Subwoofer kommt.
  176.  'Groß' ist hier relativ zu sehen und bezieht sich auf die  Wellenlänge bei der
  177.  Trennfrequenz. Für  150 Hz ergibt sich eine Wellenlänge von ca.  2 m. Die Ent-
  178.  fernung der  Satellitenboxen  zum Hörer gegenüber dem Entfernung Subwoofer zum
  179.  Hörer sollte um nicht mehr als ein Viertel der Wellenlänge, also 0.5 m, abwei-
  180.  chen.
  181.  Am besten stellt man  deswegen den Subwoofer  in der Mitte zwischen den beiden
  182.  Satelliten auf.
  183. -
  184. #
  185.                               Compoundgehäuse :
  186.  
  187.  Bei  diesem  Gehäusetyp  handelt  es sich meist um eine -> Transmission-Line-,
  188.  -> Baßreflex-,  -> Bandpaß-  oder -> geschlossene  Box, bei der  zwei  gleiche
  189.  Lautsprecher 'Rücken an Rücken' mit einem Stück Rohr  entsprechenden Durchmes-
  190.  sers  verbunden werden.  Dieses entspricht dem Prinzip des -> Doppelbaßsystems
  191.  mit der Ausnahme, daß das Rohr länger als das eines Doppelbaßsystems ist.
  192.  Das Gewicht des eingeschlossenen Luftvolumens im Rohr ist bereits so groß, daß
  193.  die Resonanzfrequenz auf Grund der höheren bewegten Masse sinkt.
  194.  Beide  Lautsprecher  werden über eine  Frequenzweiche  angesteuert. Es ist die
  195.  Halbierung der Impedanz zu beachten.
  196. -
  197. #
  198.                               Bandpaßgehäuse :
  199.  
  200.  Bandpaß-Lautsprechergehäuse  haben eine spezielle  Frequenzgangcharakteristik.
  201.  Diese wird durch einen  Helmholtzresonator erzeugt. Das in diesem Programm be-
  202.  rechnete  Bandpaßgehäuse besteht aus zwei durch eine  Zwischenwand  getrennten
  203.  Kammern. Auf diese Zwischenwand wird ein Chassis montiert und in eine der bei-
  204.  den Kammern wird eine Baßreflexöffnung eingebaut, die einzig für die Schallab-
  205.  strahlung  zuständig ist. Es handelt sich also um eine  geschlossene  Box, der
  206.  ein Helmholtzresonator aufgesetzt wurde.
  207.  Die Güte des Bandpasses sollte zwischen  0.5 und 1.0 liegen, um eine sinnvolle
  208.  Gehäuseabstimmung zu erreichen.
  209. -
  210. #
  211.                               Doppelbaßsysteme :
  212.  
  213.  Bei diesem Gehäusetyp handelt es sich meist um eine -> Baßreflex-, -> Bandpaß-
  214.  oder eine  -> geschlossene Box, bei der zwei gleiche  Lautsprecher  'Rücken an
  215.  Rücken' mit einem sehr kurzen Stück Rohr entsprechenden Durchmessers verbunden
  216.  werden. Es besteht auch die  Möglichkeit beide  Lautsprecher mit den Membranen
  217.  gegeneinander  auf ein Brett zu  montieren. Auf jeden  Fall sollte das  einge-
  218.  schlossene Luftvolumen möglichst klein sein.
  219.  Beide  Lautsprecher  werden über eine  Frequenzweiche  angesteuert. Es ist die
  220.  Halbierung der Impedanz zu beachten.
  221.  Die  zusammengesetzten  Lautsprecher werden für die  Gehäuseberechnung wie ein
  222.  einzelnes Chassis behandelt.
  223.  Die Thiele-Small-Parameter sind identisch mit dem eines einzelnen Chassis, mit
  224.  der  Ausnahme des  Äquivalentvolumens, das sich  halbiert und des  Kennschall-
  225.  drucks, der um 3 dB sinkt.
  226.  Geben Sie  daher einfach die  Thiele-Small-Parameter eines  Chassis im Berech-
  227.  nungsteil ein, das Programm berücksichtigt diesen Sachverhalt.
  228. -
  229. #
  230.