Übertragungsfunktion: Wie misst man? Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Erfahrene Installateure wissen sehr gut, dass der Klang eines Subwoofer-Lautsprechers weitgehend von den Parametern des Gehäuses abhängt, in dem er betrieben wird. In der Regel sind die erforderlichen Eigenschaften (Thiel-Small-Parameter) in den Begleitpapieren des Bassfells angegeben und verschiedene derzeit verfügbare Computerprogramme ermöglichen die Simulation einer Box der theoretisch optimalen Art und Lautstärke. Für die praktische Umsetzung des Plans sollte noch ein weiterer Faktor berücksichtigt werden, nämlich die Übertragungsfunktion des Innenraums eines bestimmten Autos.

1) Erforderliche Werkzeuge: Test-Subwoofer, Spektrumanalysator, Verstärker, Maßband, Digitalvoltmeter usw.

2) Der Test-Subwoofer ist im Laderaum installiert und das Mikrofon befindet sich an der Kopfstütze des Fahrers.

3) Der Abstand vom Lautsprecher zum Mikrofon sollte sorgfältig gemessen werden

Zunächst einige Hintergrundinformationen. Natürlich erleichtert Computersoftware die Arbeit von Installateuren erheblich, aber nicht so sehr, dass man sich ausschließlich darauf verlassen kann. Verschiedene Programme zur Berechnung von Subwoofer-Gehäusen, die in letzter Zeit erschienen sind, sagen den Frequenzgang des Basslautsprechers prinzipiell recht genau voraus. Allerdings bezieht sich die mit Hilfe elektronischer Intelligenz ermittelte Frequenzgangkurve auf den offenen Raum und nicht auf den Innenraum des Autos, wo tatsächlich der Subwoofer arbeiten muss. Gleichzeitig klingt der Tieftöner, der in einem Volkswagen Käfer in ein Gehäuse der einen oder anderen Art „gehüllt“ ist, völlig anders, als wenn er im Mittelkreis eines Fußballfeldes platziert wäre. Außerdem. Derselbe Subwoofer spielt in verschiedenen Autos unterschiedlich. Beispielsweise funktioniert ein Subwoofer mit hervorragender Frequenz in einem riesigen Ford Explorer im Kofferraum eines mittelgroßen Nissan Primera nur sehr schlecht. Diejenigen, die sich bereits mit dem Bau von Subwoofern beschäftigt haben oder zumindest einmal versucht haben, auf Kundenwunsch (oder auch aus Experimentiergründen) kurzerhand einen verpackten Tieftonlautsprecher von einem Auto in ein anderes zu übertragen , sind sich dessen durchaus bewusst.

Warum passiert das? Auch hier gibt es keine besonderen Geheimnisse: Kleine geschlossene Räume beeinflussen die Ausbreitung von Schallwellen. Und je kleiner der Raum, desto größer die Auswirkung, die vor allem auf eine Anhebung des Tieftonbereichs zurückzuführen ist, was sich nicht immer positiv auf den Klang des gesamten Audiokomplexes auswirkt. Deshalb ist es notwendig, die Übertragungsfunktion des jeweiligen Fahrzeuginnenraums zu berücksichtigen. Darüber hinaus verlangen die meisten Kunden von Installationszentren aus irgendeinem Grund zunächst einmal „guten Bass“, verstehen jedoch nicht immer ganz, was sich hinter dem Wort „gut“ verbirgt.

Die Übertragungsfunktion ist also der Einfluss, den die akustischen Bedingungen im Fahrzeuginnenraum auf den Frequenzgang haben. Da Subwoofer fast immer bis 200 Hz spielen (und wir in diesem Material nur Probleme analysieren, die mit der Basskomponente des Frequenzspektrums auftreten), interessiert uns alles darüber nicht. Natürlich gibt es keine allgemeingültige Formel zur Berechnung der Übertragungsfunktion und jeder Einzelfall muss empirisch analysiert werden.

Was wird dafür benötigt? In der Reihenfolge der Auflistung: Spektrumanalysator (RTA); Mikrofon; digitales Voltmeter; eine Test-CD mit darauf aufgezeichneten rosa Rauschfragmenten; Verstärker; Subwoofer im geschlossenen Gehäuse testen; Roulette; Papier; Bleistift.

Die Berechnung der Kabinenübertragungsfunktion besteht aus drei Operationen:

1). Messung des Frequenzgangs eines Subwoofers in einem Fahrzeug; 2). Messung des Frequenzgangs des Subwoofers im offenen Raum bei gleichem Signalpegel und gleichem Abstand vom Mikrofon wie im ersten Fall;

3). Subtrahieren des im offenen Raum erhaltenen Frequenzgangs vom im Fahrzeuginnenraum erhaltenen Frequenzgang.

Die letzte Kurve ist die Übertragungsfunktion eines bestimmten Autos. Es kann dann mit dem Frequenzgang des eingebauten Tieftöners korreliert werden, um dessen „Verhalten“ hinreichend genau vorherzusagen, die notwendigen Änderungen am entworfenen Gehäuse bereits vor Baubeginn vorzunehmen und dadurch das „Anpassen“ zu ermöglichen Amplitudenfrequenzgang in die gewünschte Richtung. Natürlich müssen wir berücksichtigen, dass viel von der Position des Subwoofers im Auto abhängt. Daher wäre es eine gute Idee, Übertragungsfunktionsdiagramme für mehrere Positionen des Subwoofers zu erstellen und gleichzeitig den optimalen Standort für seine Installation zu bestimmen.

4) Alle Informationen auf dem Bildschirm des Messkomplexes,

5) Die Spannung wird von den Polen des Lautsprechers entfernt,

6) Bei „externen“ Messungen befindet sich das Mikrofon streng entlang der Achse des Diffusors.

Um die erste Messung durchzuführen, muss der Test-Subwoofer an der Position platziert werden, die für die Montage der echten Box mit dem echten Lautsprecher im Auto gewählt wurde. In unserer Version wurde das U-Boot (mit Genehmigung eines Kunden eines der Moskauer Installationszentren) auf der rechten Seite des Laderaums eines Mitsubishi Eclipse von 1995 platziert. Um unnötige Unstimmigkeiten und Fehler im Endergebnis zu vermeiden, müssen Sie sich der Identität der angegebenen Parameter absolut sicher sein. Das heißt, der Abstand vom Lautsprecher zum Mikrofon (nach allgemein anerkannten IASCA-Standards wird es im Bereich der Kopfstütze des Fahrersitzes installiert) sowie der Signalpegel (in der Regel bei einer Frequenz). (bei 25 Hz sollte er den Geräuschpegel in der Kabine um 10 dB übersteigen), der dem Lautsprecher zugeführt wird, wenn beide („internen“ und „externen“) Messungen gleich sein müssen. Daher können die bei der ersten („internen“) Messung gewählten Werte bei der zweiten nicht geändert werden.

Nachdem die notwendigen Informationen auf dem Bildschirm des Messkomplexes erschienen sind, werden mit einem digitalen Voltmeter die Spannungen an den Polen des Lautsprechers gemessen. Als nächstes ist es besser, vorsichtig zu sein und die Verstärkungsregelung, die Eingangs- und Ausgangsempfindlichkeitsregler am Spektrumanalysator sowie alle anderen Regler, die den Pegel des an den Lautsprecher gelieferten Signals oder die zu ändernden RTA-Parameter beeinflussen könnten, nicht zu berühren.

Der letzte Schritt ist das Drucken der Informationen. Mit Analysatoren wie AudioControl SA-3050A oder LinearX pcRTA können Sie Daten in Tabellenform erhalten, was für spätere Berechnungen sehr praktisch ist. Wenn der Analysator nicht an einen Drucker angeschlossen ist, müssen Sie den Signalpegel bei den auf dem Display angezeigten Frequenzen (20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 und 200 Hz) manuell aufzeichnen ). Eine Tabellenvorlage kann beispielsweise von der Website jbl.com bezogen werden.

Im zweiten Schritt geht es, wie bereits erwähnt, um Messungen außerhalb des Fahrzeugs. Idealerweise sollten sie bei minimalem Umgebungsgeräusch durchgeführt werden und die vom Test-Subwoofer erzeugten Schallwellen sollten nicht gegen reflektierende Oberflächen „stoßen“. Da es in einem sogenannten reflexionsarmen Raum selten gelingt, ideale Bedingungen zu erreichen, bietet sich die Messung in einem ruhigen Raum an, bei dem der Mindestabstand des Lautsprechers zur nächsten Wand mindestens 10 Meter beträgt. Andernfalls kann es bei den niedrigsten Bassfrequenzen zu Fehlern kommen.

Der Test-Subwoofer wird mit der Abstrahlfläche zum Mikrofon gerichtet auf einem Ständer (Tisch) in mindestens einem Meter Höhe über dem Boden aufgestellt. Das Mikrofon wiederum befindet sich streng entlang der Mittelachse des Lautsprecherdiffusors im gleichen Abstand wie bei Messungen in der Kabine. Danach wird mit demselben RTA der Frequenzgang erfasst und anschließend die Messwerte vom Voltmeter. Wenn die Spannung an den Lautsprecherpolen nicht dem Wert entspricht, der bei der vorherigen Messung angezeigt wurde, müssen Sie die Verstärkung oder Lautstärke am Hauptgerät anpassen, um den Ausgangspegel mit den zuvor eingestellten Parametern in Einklang zu bringen (jedoch nur in dieser Fall). Danach werden die Messungen erneut durchgeführt. Dann ist alles wie im vorherigen Schritt: Drucken oder Aufzeichnen der erhaltenen Werte in einer Tabelle.

Nachdem Sie nun über zwei Frequenzgänge des Test-Subwoofers verfügen, können Sie mit der Berechnung der Übertragungsfunktion beginnen, die darauf hinausläuft, den zweiten Satz von Schalldruckpegeln bei den entsprechenden Frequenzen vom ersten zu subtrahieren. Die Ergebnisse werden in eine Tabelle eingetragen und in der Grafik mit Punkten markiert. Durch die Verbindung der Punkte erhalten wir eine Übertragungsfunktionskurve. So wird es in unserer Version aussehen.

Es stellt sich möglicherweise die Frage: Was tun als nächstes mit dieser Übertragungsfunktion und warum sollte man sich die ganze Mühe machen? Alles ist sehr einfach. Wenn man weiß, wie sich die Innenausstattung auf den Betrieb des Subwoofers auswirkt, ist es einfacher, das optimale Akustikdesign für den Wooferkopf auszuwählen und den erforderlichen Amplituden-Frequenzgang der Basseinheit zu erzielen. -Wenn Sie beispielsweise einen flachen Frequenzgang oder eine Kurve mit einem „Buckel“ von 40 bis 50 Hz (wie in unserem Fall) benötigen, kann dieser (die Kurve) im selben Diagramm angezeigt werden. Die SPL-Werte für jede „Grenz“-Frequenz aus dem idealen Diagramm werden in eine separate Spalte („gewünschter Frequenzgang“) der Tabelle eingetragen und anschließend die Übertragungsfunktionswerte davon subtrahiert. Die Ergebnisse werden in der Spalte „Frequenzgang des Subwoofers“ aufgezeichnet und daraus eine „ideale“ Kurve erstellt, die den Einfluss der inneren Übertragungsfunktion auf die Basswiedergabe berücksichtigt.

Fahrgastraum-Transferfunktion

Autor: A. Krasner, 12 Volt; Veröffentlichung: 12voltsmagazine.com

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