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PN's Forum \ HiFi \ Schallerzeugung \ Lautsprecher \ Was ist ein LineArray (Zeilenstrahler)


Euml *

#1 Verfasst am 02.04.2010, um 20:00:40



die Line Array


so das ist mein erster Fachbericht deshalb vielleicht ein paar Fehlerchen


erst mal zu Prinzip einer Line Array


hier kommt der begriff Zylinderwelle immer wieder auf, eine Zylinderwelle wird von einer Linenförmige Schallquelle erzeugt bei welchem sich der Schall in alle Richtungen gleichmäßig also Zylinderförmig ausbreitet, allerdings bin ich kein Freund dieser "Erklärungsmethode" deshalb werde ich das hier nicht weiter erläutern, da ich es auch als Verwirrend einfinde da eine Zylinderwelle eine Kugelförmige Ausbreitung des Schalls voraussetzt, was bekanntlich nur bei Tieferen Frequenzen der Fall ist Frequenzen oberhalb von 340Hz strahlen mehr nach vorn je höher die Frequenz und je größer der Lautsprecher um so mehr das nennt man Bündelung, jeder Lautsprecher Bündelt


Ziel bei eine Line Array ist es den Nahfeldbericht zu verlängern, das kann man entweder mit einem großen oder mehreren kleinen Magnetostaten(der Abstand sollte nicht zu groß sein) erreichen oder man macht aus mehreren Punktstrahlquellen eine Linienstrahler(deshalb auch Line Array)


das Nahfeld


eine Line Array hat einen Pegelabfall von -3dB je Entfernungsverdopplung das sollte ja bekannt sein, allerdings wird oft vergessen das sich das nur im Nahfeld so verhält im Fernbereich nimmt auch eine Line Array wie eine Punktstrahlquelle um -6dB pro Entfernungsverdopplung ab, je höher die Frequenz ist um so weiter reicht das Nahfeld


wie weit das Nahfeld nun bei welcher Frequenz reicht könnte man jetzt errechnen allerdings möchte ich das hier leicht verständlich halten, deshalb lass ich das weg, was auch kein Problem darstellt denn das Nahfeld einer 2m Line Array ist weiter als die meisten Wohnzimmer überhaupt an Quadratmetern hat, zum anderen sollte man wenn möglich eine Line Array vom Boden bis zur Decke machen was dazu führt das die Line Array ins Unendliche verlängert wird, nicht wie manches mal beschrieben um das 3-Fachen den die Decke reflektiert die Array und die gespiegelten Arrays im Boden das selbe gilt anders herum, als Beispiel könnte man zwei Spiegel nehmen die sich parallel gegenüber stehen.



Realisierung einer Linienschallquelle


wenn man aus Punktschallquellen einen Linienschallquelle machen will ist es wichtig das der Abstand zwischen den einzelnen Chassis gleichmäßig und nicht zu groß ist ansonsten entstehen Interferenzen die Frequenzen verstärken, abschwächen oder gar auslöschen, was bei eine Line Array besonders heftige Auswirkungen hat da sich diese Interferenzen im gesamten beschallten Bereich ausbreiten so das es schon reich seinen Kopf nach vorne zu beugen und das gesamte Klangbild ist ein völlig anderes, man kann dies aber auch etwas minimieren wenn man zB. 4(4 ist ein Beispiel mehr sind natürlich besser) unterschiedliche Abstände zwischen den Chassis lässt dann ist es so gut wie unmöglich das sich Frequenzen auslöschen und die Interferenzen haben nicht ganz so große Auswirkungen


der richtige Abstand lässt sich leicht errechnen, die Entfernung sollte keinesfalls 1/2 Lambda der zu erzeugenden Frequenz überschreiten


ACHTUNG !
in vielen Erklärungen steht das man von Mitte Chassi zu Mitte Chassi messen soll,
das ist aber Falsch man misst von Schwingspulenaußenkante zu Schwingspulenaußenkante also der kürzeste Abstand zwischen beiden Schwingspulen da das Chassi dort am "schnellsten" ist


(jetzt kommen die Streitpunkte ...)
eine LA braucht bloß bis 15Khz mehr oder weniger gut zu funktionieren darüber wird es eh kaum möglich die Schallquellen zu einer einzigen werden zu lassen weil es die Bündelung der Chassis gar nicht zulässt außer es kennt jemand Hochtöner die im 180° Winkel abstrahlen und LA Tauglich sind, aber keine Angst oberhalb der 15KHz hört der Effekt der LA nicht ruckartig auf es entsteht ehr ein flach abfallender F-Gang wie bei einem CB
(Info = bei der Bündellunge wird der Schall nicht gleichmäßig abgestrahlt so das dieser sich nicht Kugelförmig ausbreiten kann es ist ehr wie mit einer Glühbirne die man in ein Rohr Steckt je weiter man sie rein steckt um so kleiner wird der beleuchtete Punkt so ähnlich ist es bei der Bündelung auch je höher die Frequenzen um so stärker wird der Effekt)


auf Grund dieser Tazache sind auch 2" Chassis für den Hochtonbereich bei einer LA geeignet besser sind natürlich Magnetostaten aber da eine LA meist viele Chassis braucht werden hier die Kosten schnell sehr hoch also ein BMW kann man sich zum Teil dafür auch kaufen


aber eine LA sollte Hochtöner haben die möglichst weit runter spielen oder besser noch es ist einem Breitband-Line Array, da bei einer LA die einzelnen "Wege" möglichste steil getrennt werden sollte weil es sonst zu Interferenzen kommt allerdings kommt es auch durch die Trennung zu Interferenzen da beide Chassis die die selbe Frequenz wiedergeben sollen Phasen gleich sein müssen


die einzige Lösung dieses Problems ist die FIR-Filtertechnik diese sind aber teuer, weshalb man möglichst wenige "Wege" bauen sollte also eine BB-LA ist bei "kleineren" Finanzen die bessere Lösung aber auch für Die, die das Geld haben, gilt das die Chassis sich immer gegenseitig beeinflussen


(an diesem Punkt werde ich jetzt wohl einige LA-Träume platzen lassen)
das die Chassis sich gegenseitig beeinflussen bedeutet auch das wenn man eine 2-Wege LA baut und den Hochton Bereich kürzer macht das es dadurch wieder zu Interferenzen kommen so das der Bereich in dem die Hochtöner sind also erste LA Funktioniert und der Bereich darüber und darunter wiederum als ein andere LA Funktioniert und der Bereich dazwischen wieder Interferenzen erzeugt da die Hochtöner und Tieftöner sich gegenseitig beeinflussen und eine andere Wiedergabe haben wie der überstehende Rest,


allerdings muss ich zugeben das dies wieder ein Streitpunkt ist Physikalisch zwar begründet aber in der Praxis scheint es trotzdem zu Funktionieren, sind die Interferenzen geringer als gedacht oder es fehlt den Leuten einfach das "Ohr" dafür


wenn Interesse besteht kann man auch einen Line Array Diskussions-Trend auf machen



Cerwin Vega Stroker 18
Multigaming-Server
Gear-Forge

bearbeitet von Euml, am 02.04.2010, um: 20:02:28


DarkSubZero

#2 Verfasst am 02.04.2010, um 20:21:55



Kleine Verbesserung, man sagt im Allgemeinem das Array, nicht die Array. Zudem würde ich noch ein paar Fachbegriffe wie Kammfiltereffekt und FAST-LA mit einbrigen. Zudem könnte man noch erwähnen, dass durch die Vielzahl an Chassis ein LA allgemein einen gewissen BB-Effekt hat und daher 2-Wege LAs recht beliebt sind. Diese dann Wahlweise mit einem oder mehreren Subs erweitert werden kann. Auch könnte man noch erwähnen, das bei Magnetostaten LAs gern noch mit zusätzlichen Super-HT gearbeitet wird oder, dass es auch LAs auch einzelnen ESL-Pannels gibt.



ferryman

#3 Verfasst am 02.04.2010, um 20:26:54




Zitat:

in vielen Erklärungen steht das man von Mitte Chassi zu Mitte Chassi messen soll,
das ist aber Falsch man misst von Schwingspulenaußenkante zu Schwingspulenaußenkante also der kürzeste Abstand zwischen beiden Schwingspulen da das Chassi dort am "schnellsten" ist


Aus welcher Quelle stammt das, aus welchem Grund ziehst du diese Quelle der vorherrschenden Ansicht vor, und ist ein Chassis, bei dem der Schwingspulendurchmesser deutlich kleiner als der Membrandurchmesser ist, nicht zumindest im bereich der Schwingspulenfläche grundsätzlich gleich schnell?

Ausserdem: FIR ist nicht teuer. Ganz einfach mittels Software zu realisieren.


Lamello rulez :p

Euml *

#4 Verfasst am 02.04.2010, um 21:28:08



@DarkSubZero
ich will es einfach halten das zieht alles noch weitere Erklärungen mit sich und dann kann ich gleich mein Buch einscannen ...

und "die LA" liest sich einfach besser ... und wenn dann müsst man schreibe der LA weil es ja der Linienanstrahler ist

@ferryman
es stand in meinen Buch und die Schwingspule ist der Antrieb und somit auch der schnellste teil eine Chassis die Membran Biegt sich immer mit und selbst wenn sich der Mittlere Bereich nicht Biegen würde wäre der Kürzeste Weg der Frequenz wieder die Schwingspulenaußenkanten, auch gibt es sehr viel zum Thema LA was einfach Blödsinn ist und viele Erklärungen widersprechen sich gegenseitig


Cerwin Vega Stroker 18
Multigaming-Server
Gear-Forge

bearbeitet von Euml, am 02.04.2010, um: 21:30:49


SRAM

#5 Verfasst am 06.04.2010, um 21:01:19



Gut erkannt, daß der Mittelpunkt der Chassis nicht das entscheidende Kriterium ist.

Aber warum die Schwingspulenkante ?


Kleines Beispiel:

- wir nehmen eine echte Linienquelle: beispielsweise ein 10 meter langes Bändchen

- nun zerschneiden wir dieses in 100 Stücke a 10 cm und kontaktieren diese ohne Änderung der Geometrie durch (Schweinearbeit, aber ist zum Glück nur Gedankenexperiment )

--> niemand wird bezweifeln, daß wir noch immer eine Linienquelle haben, oder ? (1)


- jetzt ersetzen wir jedes 10 cm Stück durch eine rechteckige Membran mit unendlicher Steife und zentralem Antrieb

--> wieder wird niemand wiedersprechen, wenn ich behaupte, daß wir noch immer eine Linienquelle haben, oder ? (2)


- nun lassen wir die einzelnen Bandabschnitte zu kreisförmigen Membranen entarten.

--> der mathematische Beweis ist nun etwas schwieriger. Aber man kann sich anschaulich damit helfen, daß man für eine Zwischenstufe annimmt, daß die kreisförmigen Membranen an den Berührungspunkten entsprechend der ursprünglichen Bändchenbreite (merke: erst jetzt spielt diese überhaupt eine Rolle ) abgeflacht sind, so daß nach wie vor die volle durchgehende Fläche wie am Anfang erreicht wird. .......erweitert um "Ohren"recht und links

--> wieder ergibt sich dasselbe Verhalten als Linienquelle. (......nicht ganz, das horizontale Abstrahlverhalten ist nun etwas enger geworden und entspricht nun eine 10 cm Kreismembran).


Sind also die Membranen unendlich steif, ist nur der Abstand der Membranränder das entscheidende Kriterium !



In der Praxis gibt es zwei Limitierungen:

- jede Membran bricht irgendwann auf --> bei gegebenem Material vom Durchmesser abhängig (Kevlar, Carbon, Titan, Titancarbid, Carbon/Schaumstoffsandwich (-->beim M4 !) sind das Mittel der Wahl )

- niemand will die bei 20 kHz die horizontale Bündelung eines 18" Chassis


Viele Grüße

SRAM






"I've seen things you people wouldn't believe. Attack ships on fire off the shoulder of Orion. I've seen c-beams glitter in the dark near the Tannhauser gate. All those moments will be lost in time... like tears in the rain. Time to die."

syntheticwave

#6 Verfasst am 06.04.2010, um 22:25:16




Euml schrieb:


allerdings muss ich zugeben das dies wieder ein Streitpunkt ist Physikalisch zwar begründet aber in der Praxis scheint es trotzdem zu Funktionieren, sind die Interferenzen geringer als gedacht oder es fehlt den Leuten einfach das "Ohr" dafür




...das ist bekannt, dass wir für spatial aliasing subjektiv relativ unempfindlich sind. Kann ich auch paar Literaturstellen dazu raussuchen.

Kurz nach dem Krieg ( so anfang der 90er) hab ich mal in einem sehr halligen raum zwei so Zeilen von Boden bis Decke aus jeweils 24 10 Watt Mitteltönern, die ich für 1 DM/Stück gekauft hatte, aufgebaut. Mitten drin eine eine Mittelhochtonkalotte, die Reihe selbst nur bis 4 kHz. Hatte eine super Sprachverständlichkeit, selbst 20 meter von den Zeilen weg.

Zylinderwelle (hier horizontal)sieht man schön in dieser Animation:http://www.syntheticwave.de/pictures/Animations/elevationlevel.swf




Gruss Helmut
http://www.holophony.net

Euml *

#7 Verfasst am 07.04.2010, um 06:31:46



@SRAM
das sind Gedankengänge ...
wobei Bändchen ja selbst die Schwingspule ist ...

und du weist genau so gut wich ich das es keine Membran gibt die sich nicht biegt, es sei denn man baut welche aus Diamant ...

und alle Lautsprecher die eine Membran haben geben den Hochton nicht durch Hub wieder sonder durch Biegung der Membran ...

man kann dazu auch ein schönes Experiment machen in dem man auf eine Glasscheibe Zucker/Salz streut und diese dann in Schwingung versetzt, genau so geben Lautsprecher den Hochton wieder ...


Cerwin Vega Stroker 18
Multigaming-Server
Gear-Forge

AundB

#8 Verfasst am 07.04.2010, um 16:33:28



Eine Membran ist ja je nach Festigkeit bis zu einer gewissen Frequenz "stabil" und ein Kolben, irgendwann "bricht sie (aber) auf" und aus dem Kolben wird ein Biegewellenwandler.
Nicht um sonst wird meisstens gesagt, Kalotten hätten auch bei höheren Frequenzen bessere Rundstrahleigenschaften als Konusse, weil ihre Membranform weniger anfällig ist fürs "Aufbrechen".
Auch Keramik hat Glashärte und ich denke/behaupte mal, 'ne 25mm Membran eines solchen HTs bricht erst weit oberhalb 20kHz auf, darunter ist es ein Kolben, wo alle Membranteile in Phase schwingen.

EDIT: Ein Bekannter in einem anderen Forum hat ein LS mit einer 75mm MT-Kalotte fertig und ich werde sie demnächst mal hören dürfen.


bearbeitet von AundB, am 07.04.2010, um: 16:36:41


DarkSubZero

#9 Verfasst am 07.04.2010, um 17:17:45




Zitat:
Auch Keramik hat Glashärte und ich denke/behaupte mal, 'ne 25mm Membran eines solchen HTs bricht erst weit oberhalb 20kHz auf, darunter ist es ein Kolben, wo alle Membranteile in Phase schwingen.



Eher sogar noch über 40kHz, wie es z.B. beim Viston KE 25 SC 8 ist. ;)



Der_Elektromeister

#10 Verfasst am 07.04.2010, um 19:15:05



und wenn wir einen meterlangen AMT bauen?


Grüsse, Andi.

ferryman

#11 Verfasst am 07.04.2010, um 20:36:20



...würd ich fragen, wieso wir nicht gleich einen Elektrostaten gebaut hätten

Folienwandler in der Größe gibts schon (siehe Bohlender Graebener). Allahdynx mit bescheidenstem Wirkungsgrad.

Ein AMT geht also prinzipiell in die richtige Richtung (Wirkungsgrad), woher kriegen wir die Folien?

Grüße,
Julian


Lamello rulez :p

SRAM

#12 Verfasst am 07.04.2010, um 20:59:24



Zitat:
"und alle Lautsprecher die eine Membran haben geben den Hochton nicht durch Hub wieder sonder durch Biegung der Membran ... "

Nicht ganz: für (gute)Ringradiatoren gilt dies ebensowenig wie für eine Handvoll von Treibern mit Membranen aus Beryllium und/oder Titancarbid/Titan-Verbund.

Das Dogma "Mittelpunktsabstand" ist jedenfalls keine ausreichendes Kriterium, ja sogar ein in die Irre führendes.

"Einfache" Erklärungen sind eben für Zusammenhänge, deren Beschreibung einer gewissen Mindestkomplexität bedarf, nicht geeignet. Da muß man eben tiefer rein und sich anschauen, wenn die verwendete Membran aufbricht und man daher das "Kantenabstandskriterium" nicht mehr verwenden darf.

Gruß SRAM



"I've seen things you people wouldn't believe. Attack ships on fire off the shoulder of Orion. I've seen c-beams glitter in the dark near the Tannhauser gate. All those moments will be lost in time... like tears in the rain. Time to die."

AundB

#13 Verfasst am 07.04.2010, um 21:38:25




SRAM schrieb:
für (gute)Ringradiatoren gilt dies ebensowenig wie für eine Handvoll von Treibern mit Membranen aus Beryllium und/oder Titancarbid/Titan-Verbund.


...und auch Keramik oder sogar Diamant. Thiel hat neue chassis rausgebraucht, darunter ein 10000€ teueren Diamant 50mm-MT!



Euml *

#14 Verfasst am 07.04.2010, um 21:55:22



wer solche Chassis für ein LA haben will wird das Geld haben und dich eine bauen lassen ...
die paar Arbeitsstunden fallen da kaum auf


Cerwin Vega Stroker 18
Multigaming-Server
Gear-Forge

syntheticwave

#15 Verfasst am 09.04.2010, um 20:56:43




SRAM schrieb:
Zitat:
"und alle Lautsprecher die eine Membran haben geben den Hochton nicht durch Hub wieder sonder durch Biegung der Membran ... "

Nicht ganz: für (gute)Ringradiatoren gilt dies ebensowenig wie für eine Handvoll von Treibern mit Membranen aus Beryllium und/oder Titancarbid/Titan-Verbund.
Gruß SRAM



...die Biegungen der Membran sind doch eigentlich unerwünschte Nebeneffekte, das ideal ist doch der Kolbenstrahler, deshalb ja auch leicht aber fest, wie Beryllium.

Aber selbst wenn die Membran ins taumeln gerät, das akustische Zentrum bleibt doch in der Mitte. Also, einfach Zentrum - Zentrum, auch wenn das für bestimmte Partialschwingungen sicher falsch ist. Aber, wie Aristoteles sagt, der gebildete Mensch treibt die Genauigkeit nicht weiter, als es der Natur der Sache entspricht.


Gruss Helmut
http://www.holophony.net

 Poison Nuke 

#16 Verfasst am 09.04.2010, um 21:30:20




syntheticwave schrieb:
..die Biegungen der Membran sind doch eigentlich unerwünschte Nebeneffekte,



nur da die wenigsten LS eine Diamant oder Be Membran haben leider dennoch ein Problem mit dem man bei den meisten LS zu tun hat :Y
Zudem der Bereich zwischen der Schwingspule sich auch noch biegen kann. Daher ist Schwingspule zu Schwingspule schon die auch IMHO alltagstauglichste Festlegung.


greetz
Poison Nuke

syntheticwave

#17 Verfasst am 09.04.2010, um 23:10:47




Poison Nuke schrieb:
[quote=syntheticwave]
Zudem der Bereich zwischen der Schwingspule sich auch noch biegen kann. Daher ist Schwingspule zu Schwingspule schon die auch IMHO alltagstauglichste Festlegung.



...na gut, wenn wir das also ganz genau betrachten wollen....

Dann kann der Rand also genau gegenphasig zur Mitte schwingen. Oberflächlich betrachtet, hätten die Ränder benachbarter Strahler also gleiche Phase, man müsste also Rand- Rand rechnen.
Aber eben nur oberflächlich betrachtet. Denn schon fünf oder zehn Zentimeter vor dem Zentrum der Membran ist der resultierende Schalldruck gleich null, weil sich ja Mitte und Rand zu Null addieren. Und nach Huygens Prinzip ist dieser Ausgangspunkt der summierten Elementarwellen von Mitte und Rand vor der Membran gleichzeitig Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle, zu diesem Zeitpunkt im Nulldurchgang.

Wenn man es dann ganz ganz genau betrachtet, werden die Verhältnisse noch viel komplexer, kaum noch berechenbar. Also,sollten wir uns der Einfachheit halber einigen: MITTE- MITTE !

H.



Gruss Helmut
http://www.holophony.net

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