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PN's Forum \ HiFi \ Akustik \ Der Druckkammereffekt (DruKaEff)


 Poison Nuke  *

#1 Verfasst am 22.03.2009, um 19:09:29



Hallo,

ich wollte hier mal kurz den Druckkammereffekt näher bringen.

Also, was ist der DruKaEff?
Grundlegend müssen wir dabei erstmal wieder die Schallwellen betrachten, wie ich sie hier:
http://www.poisonnuke.de/index.php?action=Raumakustik
schon näher erläutert habe. Schallwellen sind also nichts weiter wie Druckunterschiede, die sich longitunal ausbreiten.
Nur kommen aber noch die Frequenz hinzu.
Bei hohen Frequenzen folgen die Druckunterschiede in sehr kurzen Abständen aufeinander. Auch in einem Raum werden diese Wellen wie Licht reflekiert, mehr oder weniger.

Je tiefer die Frequenz aber wird, desto mehr besteht das Problem, dass die Wellenlänge Dimensionen annimmt, die mit denen des Raumes vergleichbar ist. Es kommt immer weniger zu Wellen, die sich "querbeet" ausbreiten, sondern durch die enorme Wellenlänge breiten sich die Wellen im Tieftonbereich fast nur noch entlang der Wände aus. Durch die saubere Überlagerung sind die Interferenzen sehr gleichmäßig (im Gegensatz zum Hochtonbereich) und entstehen die beliebten Raummoden.

Werden die Frequenzen aber noch tiefer, dann passen die Wellen irgendwann gar nicht mehr in den Raum hinein. Ab hier beginnt der DruKaEff. D.h. der Druckausgleich vor dem Tieftöner breitet sich so schnell im Raum aus, dass im Endeffekt der Druckwechsel im Raum instantan ist. Somit wird also die gesamte Luft im Raum komprimiert und wieder dekomprimiert. Der Vorteil ist, es gibt im Bereich des DruKaEff keine Raummoden mehr und auch keinen reflektierten Schall. Die Nachhallzeit geht sogar tendentiell gegen Null.


Allerdings führt der Fakt, dass der Überdruck vor dem Chassis nicht mehr entweichen kann, zu einem erhöhten Strahlungswiderstand. Denn normalerwiese weicht die Luft vor dem Chassis aus und dadurch sinkt der Wirkungsgrad. Mithilfe von Hörnern oder Flächenarrays kann man das kompensieren, daher ist der Wirkungsgrad von horngeladenen Systemem oder von Flächenstrahlern auch größer.

Im Frequenzbereich des DruKaEff ist es das gleiche. Die Luft kann einfach nicht mehr ausweichen...bzw je tiefer die Frequenz wird, desto stärker wird der Effekt. Und der Strahlungswiderstand wird damit höher. Theoretisch würde damit stetig der Strahlungswiderstand bis zu unendlich tiefen Frequenzen hin steigen. Begrenzt wird der Fakt aber dadurch, dass irgendwann der Raum nachgibt...Türen, Fenster und schlussendlich die Wände selbst.



Ich habe mal eine kleine Messkammergebaut, bei der ich das ganze messtechnisch zeigen will:


Das ist einfach eine Kammer aus 22mm Spanplatte mit einem 30cm Tieftöner vor dran und einem ECM8000 durch den Deckel durchgeführt zur Messung.

Hier die Daten zur Box:

Breite:
- 45cm
- 1. Mode bei 430Hz

Höhe:
- 45cm
- 1. Mode bei 430Hz

Tiefe:
- 153cm
- 1. Mode bei 112Hz
- 2. Mode bei 224Hz

Nahfeldmessung vom Tieftöner:

Wie man sieht, so sollte man einen Subwoofer auf keinen Fall bauen...man sieht sehr deutlich, dass im Subwoofer massenhaft Moden sein müssen. Aber das soll erstmal nicht weiter stören, weil interessieren tun uns hier die Unterschiede zur Messung innen.
Denn die gemachte Nahfeldmessung zeigt jetzt, die der Tieftöner mit diesem Gehäuse spielt und das ist unabhängig von der Seite...die nachfolgende Messung mitten im Gehäuse zeigt dann, wie dieser Frequenzgang zusammen mit dem Einfluss der Messkammer (Also dem Raum) aussieht:



Hier sind schön deutlich die Raummoden zu sehen und dass unterhalb dieser dann der Pegel aufeinmal ansteigt.


Wenn man nun beide Messungen in Differenz setzt, dann bekommt man mehr oder weniger zu sehen, welchen Einfluss der Messraum auf den Frequenzgang hat:



Und hier sieht man einen DruKaEff wie im Bilderbuch.




Unterhalb der 1. Raummode der größten Raumdimension beginnt der DruKaEff. Dabei findet pro Oktave eine Verstärkung von 12dB/Oktave statt





Wie könnte man den Einfluss des DruKaEff auf einen Subwoofer im Raum mit WinISD simulieren?


das geht am besten mit dem Linkwitz transform Filter, f0 auf die untere Grenzfrequenz eingestellt (also die erste Raummode der größten Raumdimension), und 1Hz als unterste Grenze und dann Q=1 bei beiden, dann bekommst den theoretisch idealen Verlauf hin mit Druckkammereffkt.



greetz
Poison Nuke

silence115

#2 Verfasst am 22.03.2009, um 20:47:52



Super Beitrag zum Druckkammereffekt





manollo139

#3 Verfasst am 09.04.2009, um 16:04:54



Stimmt das mit dem Filter so?

wenn ja, wie bekomm ich die unterste mode herraus?


Interessengemeinschaft DIY Hifi
DIY-Hifi-Forum

bearbeitet von manollo139, am 09.04.2009, um: 16:06:32


 Poison Nuke  *

#4 Verfasst am 09.04.2009, um 16:52:10



344 geteilt durch die längste Raumabmessung geteilt durch 2

steht auch in meiner Akustikfibel:prost


greetz
Poison Nuke

DarkSubZero

#5 Verfasst am 09.04.2009, um 16:57:47



Die Formel sollte Mittlerweile aber jeder hier im Forum aus dem FF könne8)



manollo139

#6 Verfasst am 09.04.2009, um 18:10:08



Also ich habe ja nur 2 wirklich parallele wände!
DIe haben aber auch den größten abstand zueinander!

Also 5,5m

Also hätte ich ne Mode bei 31Hz.
Das ist mir so in der Realität noch nicht so aufgefallen!
Ich habe bei sweeps immer so bei 38-40Hz nen Maximum.

Naja ich Nutze das nun mal mit der 31er mode!


edit:

Interessante ergebnisse!
Ist ja echt so, dass mann dann mit nem Sub soo extrem viel tiefer kommt...

Da hat nen Sonic 15 in 150Litern und 19hz abstimmung ja schon +3dB bei 16hz!

Also müsst ich da nur ein wenig entzerren.
Oder auch nicht, da es ja eigendlich nicht sooo dramatisch ist!
Sind ja nur 3db!
Also Linear bis auf ca. 10 Hz ist schon nicht schlecht!




Interessengemeinschaft DIY Hifi
DIY-Hifi-Forum

bearbeitet von manollo139, am 09.04.2009, um: 18:17:16


 Poison Nuke  *

#7 Verfasst am 09.04.2009, um 18:30:50



man muss aber halt beachten, dass der DruKaEff nicht unendlich nach unten geht, wie man auf meinen Messungen sieht, nimmt der nach unten hin wieder ab, weil irgendwann lässt die Stabilität der Wände nach. UNd in einem Raum aht man dann noch Fenster und Türen usw die diese Wirkung noch viel mehr verringern. In einem Betonkeller hat man einen sehr viel extremenern DruKaEff wie in einem Dachboden wo alles aus Holz ist. Da könnte dieser sogar fast gar nicht auftreten, bzw nur sehr minimal.


greetz
Poison Nuke

manollo139

#8 Verfasst am 09.04.2009, um 18:45:21



Selbst wenns nur minimal ist, sollte es trotzdem reichen mit 2 Sonic 15 in 150Litern.
Dann ist das sogar noch Stellbar!


Interessengemeinschaft DIY Hifi
DIY-Hifi-Forum

DarkSubZero

#9 Verfasst am 09.04.2009, um 20:22:10




Zitat:
Also Linear bis auf ca. 10 Hz ist schon nicht schlecht!



In welchem Märchenbuch genau?



 Poison Nuke  *

#10 Verfasst am 09.04.2009, um 20:34:16



abhängig vom Raum ist das sogar mehr als easy. Sharangir z.B. wird es mit ziemlicher Sicherheit haben weil sein kleiner Raum den DruKaEff ziemlich gut ausbildet. Auch wenn lineare 10Hz bei normalen Pegel nicht viel bringen. Bei nem 40m² Raum hingegen wirds es wirklich eher ein Märchen bleiben.


greetz
Poison Nuke

manollo139

#11 Verfasst am 09.04.2009, um 20:34:38



^^
Wie Poison schon sagte^^ Ich hatte da wohl was nicht ganz dran verstanden^^
Wär schon schön gewesen!


Interessengemeinschaft DIY Hifi
DIY-Hifi-Forum

DarkSubZero

#12 Verfasst am 09.04.2009, um 21:20:37



Ich bin ja jetzt von Manollos Raum ausgegangen und darauf würde ich mein Kuro verwetten dass es so nicht hinhaut!



AundB

#13 Verfasst am 11.04.2009, um 13:54:02



Schöner Bericht
Aber eine Frage, ich meine du hast irgendwo geschrieben, dass der DruKaEff^^ auch bei dir mit dem DBA besteht, nur eben nicht so ausgeprägt, stimmt das?
Wäre zumindest auch logisch, da ja ein DBA in Wirklichkeit nicht perfekt funktionieren kann/wird auch wegen der Wandbeschaffenheit und Leckstellen im Raum.

Gruß


bearbeitet von AundB, am 11.04.2009, um: 13:55:34


 Poison Nuke  *

#14 Verfasst am 11.04.2009, um 14:48:01



echt, hab ich das?

Ich finde gerade leider nicht die Messungen, aber ich hatte da einen schönen Vergleich zwischen richtigem DBA Betrieb und der Multisubanordnung mit Delay und da war sehr gut zu erkennen, wie unterhalb von 20Hz dann der Pegel beim DBA Betrieb abfällt, hingegen bei Multisub ging es unter 20Hz fast linear weiter, bzw stieg sogar etwas an. Also der DruKaEff wird sogar bei meinem DBA fast perfekt ausgehebelt. Was natürlich nicht so praktisch eigentlich ist, weil dann hatte ich nicht mehr so viel Infraschall8)


greetz
Poison Nuke

AundB

#15 Verfasst am 11.04.2009, um 15:21:17



Wäre doch ne Überlegung wert das hintere SBA bei bei 20Hz nach unten hin abzuschneiden. Also möglichst verhindern, dass das DBA unter den 20Hz funktioniert. Wie du am anfang beschrieben hast, sollten stehende Wellen eh kein Thema mehr sein in diesem Bereich.
Wie weiss ich jetzt nicht wie "abschneiden", vllt einen steileren Hochpass setzen als beim Vorderen. (Ob sich dann die starke Phasendrehung negativ bemerkbar machen würde) Man könnte ja mit dem Versuch den DruKaEff "DKE" zumindest versuchen weniger spürbar zu machen.

Gruß
Andi

EDIT: OK war zu langsam Also dreht IIR zu stark an der Phase und GLZ rum. Aber prinzipiel würde es gehen mit FIR? > sry, wenn zu viel OT


bearbeitet von AundB, am 11.04.2009, um: 15:27:24


 Poison Nuke  *

#16 Verfasst am 11.04.2009, um 15:23:45



das Problem is, die IIR Filter der Weiche sind zu flach um das zu realisieren, bzw man hat dann wirklich richtigen "Phasenbrei" am Ende, wie Barnie es mal so schön treffend bezeichnet hat :L

Ich hatte schon verschiedene Versuche gemacht das hintere SBA über Filter zu verändern, aber da kam nie was gescheites am Ende raus


greetz
Poison Nuke

DarkSubZero

#17 Verfasst am 11.04.2009, um 20:49:21



Aber du hast es noch nicht mit FIR versucht, oder?



 Poison Nuke  *

#18 Verfasst am 11.04.2009, um 23:21:41



Wie auch :.;)

ist ja nicht so, das fertige FIR Weichen "etwas" Geld kosten...bis vor kurzem war eine einzelne Weiche teurer als mein komplettes DBA zusammen. Klärt das deine Frage ausreichend ? 8)


greetz
Poison Nuke

DarkSubZero

#19 Verfasst am 12.04.2009, um 14:00:22



War ja auch eine rhetorische Frage. Mittlerweile gibts doch schon welche um 1000€



jürgen

#20 Verfasst am 05.05.2009, um 17:51:49



Hallo Poison,

ich habe den Beitrag jetzt 2x gelesen, aber nicht viel verstanden eigentlich sogar gar nichtsWas bedeutet die 1. und 2. Mode? Ist das der Bereich wo es anfangen sollte zu dröhnen? Wenn ich deine Formel nehme komme ich zu 9,98 HZ für die 1. Mode und zu 20 Hz für die 2. Bedeutet das bei mir dröhnt es nicht?
Entschuldigung für die dummen Fragen
Grüße
Jürgen



Harry Balls

#21 Verfasst am 05.05.2009, um 18:18:07



ich glaub bei deinem raum klappt das ausrechnen nicht wirklich.
deine halle ist einfach nicht normal genug ;)
zu groß und zu unsymmetrisch, aber dadurch eigentlich ein traum und du brauchst dir um raummoden eigentlich keine sorgen machen.
ob es bei dir dröhnt oder nicht solltest du doch hören? lad dir am besten mal die basstest soundfiles im forum runter ( PN's Forum - HiFi - Messungen ) und hör dir mal die frequenzen durch. wenns irgendwo brachial lauter wird haste ne mode ^^



"Only a Sith deals in absolutes..."

bearbeitet von Harry Balls, am 05.05.2009, um: 18:18:43


Sharangir

#22 Verfasst am 05.05.2009, um 18:22:42



riiesiger Raum halt :)

Wenn du kein Dröhnen hörst, dann dröhnt es nicht, meiner Meinung nach



jürgen

#23 Verfasst am 05.05.2009, um 18:42:48



Na gut, dann dröhnt's bei mir eben nicht. Eigentlich habe ich das auch noch nicht bemerkt. Aber verstehen wollte ich das ganze auch, denn wenn ich akustisch mal was verbessern will muss ich ja irgendwo anfangen. Und da fast alle hier schreiben es gibt hier und da was zu verbessern will ich halt auch 8).Ich hatte mal eine Test-CD, keine Ahnung wo die geblieben ist aber wenn ich das richtig in Erinnerung habe konnte ich die komplett durchhören ohne Dröhnen und Brummen.
Grüße Jürgen



 Poison Nuke  *

#24 Verfasst am 05.05.2009, um 18:46:43



so sollte es auch sein:daumen

sagen wir mal so, bei deinem Raum hättest du dann unterhalb von 10Hz einen Druckkammereffekt, und auch das nur eventuell, da hierzu die Wände usw fest genug sein müssten. Ergo dieser Effekt sollte in deinem Raum völlig nebensächlich sein :prost


bei weiteren Fragen zu deinen Raum aber bitte in deinem Anlagenthread


greetz
Poison Nuke

jürgen

#25 Verfasst am 05.05.2009, um 18:53:08



Pardon Poison,

sollte eigentlich grundsätzlich zu meiner Bildung beitragen. Wenn wir aber schon am Meckern sind, immer wenn oben Steht: Sie haben eine neue Nachricht oder so ähnlich, kann man da nicht draufklicken und kommt zu der neuen Nachricht :hail. Das wäre mal was Tolles.
Grüße Jürgen



 Poison Nuke  *

#26 Verfasst am 05.05.2009, um 19:00:44



wo liegt das Problem, einfach die Maus etwas weiter nach oben zu bewegen auf "Postfach" :X

aber dafür gibt es im übrigen das Feedback Forum ;)


greetz
Poison Nuke

jürgen

#27 Verfasst am 05.05.2009, um 19:06:57



ok und Danke
Grüße Jürgen



ferryman

#28 Verfasst am 11.05.2009, um 14:29:39



Hmm, da hat der Drukkammereffekt bei mir (ab 43hz) ja wesentlich mehr Einfluss auf den Subfrequenzgang als irgend nen anderer Parameter.

Ein Awm124 hat eigentlich immer einen nach unten steigenden Frequenzgang, oder ein deutliches Überschwingen.
Ist jetzt die Frage, wie stark der ausgeprägt ist- mindestens Zwei Wände sind Rigips (oder so ähnlich), also nicht soo stabil.

Hier ohne Drukaeff, 80l, 20hz Tuning.

Hier mit.



Natürlich wird das in der Praxis nicht so extrem ausgeprägt sein- aber ernsthaft simulierbar ist das Thema nichtmehr.
Oder mache ich was falsch?
Den Drukaeff könnte man ja durch ein gleichwertiges/entgegengesetztes Subsonicfilter egalisieren.




Lamello rulez :p

 Poison Nuke  *

#29 Verfasst am 11.05.2009, um 14:57:58



wäre möglich aber wie du schon sagtest, der reale Effekt sieht dann vllt auch wieder etwas anders aus. Obwohl in so einem Raum ein BR eh nicht so vorteilhaft wäre, ein geschlossener Sub der normalerweise bei 43hz dann z.B. abfällt würde dann sehr gut passen und würde sogar noch etwas tiefer runter kommen abhängig davon wie stabil die Wände vom Raum sind 8)


greetz
Poison Nuke

ferryman

#30 Verfasst am 11.05.2009, um 15:19:49




Poison Nuke schrieb:
Obwohl in so einem Raum ein BR eh nicht so vorteilhaft wäre



Sprich: Ein BR nur für Große Räume?

Btw:Grade Hörner, die unterhalb von 45hz abfallen, gibts ja genug...


Lamello rulez :p

 Poison Nuke  *

#31 Verfasst am 11.05.2009, um 15:28:52



genau, ein Horn sollte auch sehr gut passen in so einem Raum, weil der Abfall eh schon durch den Raum minimiert wird (Das Horn ist ja von WÄnden umgeben, die je nach Aufstellung die Hornöffnung noch verlängern, was beim Eckhorn gar gezielt ausgenutzt wird 8))


greetz
Poison Nuke

ferryman

#32 Verfasst am 11.05.2009, um 15:50:34



Irgendwas stimmt mit dem Linkwitz nicht... Die Auswirkungen auf die Auslenkung sind... nunja, 100mm bei 100W :D


Edit: Kapiert, ich simulier ja elektrisch das, was der Raum macht... tschuldigung-.-



Lamello rulez :p

bearbeitet von ferryman, am 11.05.2009, um: 15:51:43


EPIC

#33 Verfasst am 17.05.2009, um 22:06:19



Ich hab jetzt nicht den gesamten Thread gelesen, daher bitte nicht hauen wenn die Frage schonmal kam (der Begriff jedenfalls kam nicht vor, mit strg+f probiert).

Ich werde demnächst wohl in eine Wohnung umziehen welche eine Dachschräge besitzt. Der Raum ist ziemlich ausladend, etwa 8x5 Meter, die Dachschräge an der langen Wand. Die Wände sind aus Rigips, also ziemlich dünn. Der gesamte Dachbereich ist etwa 11x12 Meter groß.
Die Frage ist jetzt, kann es in diesem Raum überhaupt zu einem DruKaEff kommen? Können hier auch überhaupt Moden entstehen?
Wie ist die zu erwartende Bassperformance dort? Hätte ich da mehr oder weniger Probleme als in einem rechteckigem Raum? Und wie könnte eine gute Sub-Anordnung dort aussehen?



 Poison Nuke  *

#34 Verfasst am 17.05.2009, um 22:42:54



kommt darauf an wie dünn diese Wände sind. Sie haben eine bestimmte Resonanzfrequenz wie ein Plattenresonator. Darüber sind sie aufjedenfall undurchlässig. Darunter ist es wie bei einem passiven Radiator. Es geht ein Teil durch allerdings stark gedämpft. Zu Raummoden wird es in jedem Fall kommen und auch der DruKaEff wird sich ausbilden, allerdings nichts so stark vorallem im untersten Bereich. Aber wie genau kann man schwer sagen. Zudem bei einer Länge von 8m der DruKaEff eh erst bei 22Hz oder so ca. beginnen würde. Also in dem Fall uninteressant.


greetz
Poison Nuke

Velocifero

#35 Verfasst am 22.11.2009, um 02:59:58




Poison Nuke schrieb:

Der Vorteil ist, es gibt im Bereich des DruKaEff ....
Die Nachhallzeit geht sogar tendentiell gegen Null.



Moin,

hier würde mich mal interessieren wie diese sich verhält,

1. bei einem Subwoofer der mit DruKaEff arbeitet (z.B. CB, SBA?) und

2. einem der ohne DruKaEff arbeitet (z.B.: DBA, Dipol)

Ich hab schon versucht zu suchen, ob du irgendwo Nachhallzeiten von
DBA und SBA hinterlassen hast. Hab aber nix gefunden (oder hab ich Tomaten auf den Augen).

Grüße





 Poison Nuke  *

#36 Verfasst am 22.11.2009, um 05:44:48



das wird leider schwer bei mir, weil mein DruKaEff fängt erst bei 25Hz an...da ist es mit eigentlich keiner Messsoftware überhaupt noch sinnvoll möglich Aussagen über einen unterschied in der Nachhallzeit zu treffen, vorallem weil der Amplitudengang da dann völlig anders is.


ich hatte zwar damals eine extra Messkammer gebaut für den Drukaeff, aber leider daran nicht gedacht auch den Nachhall zu messen. Aber rein vom akustishcne Prinzip her kann es gar nicht anders sein das der Nachhall geringer wird, denn es bildet sich ja keine Schallwelle mehr die irgendwo reflektiert wird. Die Luft wird einfach komprimiert und dann wieder dekomprimiert. WENN dann könnte es mit der Resonanzfrequenz "Membra - Raumluft" nachschwingen, oder mit der Resonanz von jedem anderen schwingfähigen Massesystem (Raumluft ist die Feder). Aber da ist normalerweise die angeregte Fläche zu gering und die Eigendämpfung der Systeme zu hoch.


greetz
Poison Nuke

Velocifero

#37 Verfasst am 22.11.2009, um 07:16:16



Schade,

hätte mich mal aus CarHifi-technischer Sicht interessiert.

Vllt. komm ich ja selber nochmal zu einem Test.


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