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Vor 1970 waren keine einfachen oder erschwinglichen Methoden
als Standard in der Industrie
entwickelt worden, um vergleichenden Daten über Lautsprecher zu erhalten.
Anerkannte
Labortests waren teuer und wirklichkeitsfremd für die Tausenden, die
Leistungsinformationen
benötigten. Standardmesskriterien waren erforderlich, um konsequente Daten für
Kunden zu
erstellen und Vergleiche zwischen verschiedenen Lautsprechern zu ermöglichen.
In den frühen Siebzigern wurden mehrere technische Papiere der AES (Audio
Engineering Society)
vorgestellt. Die Entwicklung daraus ergab das, was wir heute als
'Thiele-Small-Parameter' kennen.
Diese Papiere wurden entwickelt durch A.N.Thiele und Richard H. Small. Thiele
war der ältere
Ingenieur für Konstruktion und Entwicklung bei der Australian Broadcasting
Commission und war
zu der Zeit verantwortlich für das Federal Engineering Laboratory, ebenso wie
für das Analysieren
der Entwürfe für Ausstattung und Systeme der Audio- und Videoübertragung. Small
war zu der Zeit
ein Commonwealth Student an der Schule für Electrical Engineering an der
Universität von Sydney.
Thiele und Small betrieben einen erheblich Aufwand, um zu zeigen, wie die
folgenden Parameter die
Beziehung zwischen einem Lautsprecher und einem Gehäuse definieren. Sie können
jedoch
unbezahlbar sein bei der Auswahl, weil sie weit mehr über des Lautsprechers
reale Leistung erzählen,
als die Basisgrößen Maximalleistung oder durchschnittliche Empfindlichkeit.
Resonanzfrequenz Fs
Dieser Parameter ist die Freiluft-Resonanzfrequenz von einem Lautsprecher.
Einfach ausgedrückt, ist es der Punkt, an dem sich das Gewicht von den sich
bewegenden Teilen des
Lautsprechers und die Kraft der Lautsprecheraufhängung bei Bewegung,
ausbalancieren. Wenn Sie
schon mal einen Bindfaden gesehen
haben, der in dem Wind unkontrolliert sich bewegt, dann haben Sie bereits
gesehen, wie der Effekt der
Resonanzfrequenz entsteht. Es ist wichtig diese Information zu kennen, damit ein
klingeln ihres
Gehäuses verhindert werden kann. Mit
einem Lautsprecher, der Masse der sich bewegenden Teile und die Steifheit der
Aufhängung (Sicke und
Zentrierspinne) sind die Schlüsselelemente, die die Resonanzfrequenz
beeinflussen. Als eine generelle
Daumenregel gilt , je niedriger
eine Fs eines Tieftonlautsprecher ist, desto besser ist er für eine niedrige
Frequenzreproduktion geeignet,
als ein Tieftonlautsprecher mit ein höherer Fs. Dies ist nicht immer der Fall,
weil andere Parameter
beeinflussen die allerletzte Leistung ebenso.
Gleichstromwiderstand Re
Dies ist der Gleichstromwiderstand des Treibers, gemessen in Ohm mit einem
Ohmmeter und wird oft auch
als 'DCR' oder 'RDC' bezeichnet. Diese Messung wird fast immer geringer sein als
der nominelle
Scheinwiderstand (Impedanz). Käufer werden oft nachdenklich, wenn die Re weniger
ist als der
Scheinwiderstand und befürchten deshalb die Verstärker zu überlasten. Aufgrund
der Tatsache, dass die
Induktivität eines Lautsprechers mit der Erhöhung der Frequenz steigt , ist es
unwahrscheinlich, dass der
Verstärker oft mit dem Gleichstromwiderstand, als seine Last, zu arbeiten hat.
Schwingspulen-Induktivität Le
Dies ist die Schwingspule Induktivität gemessen in milliHenry (mH). Der
Industrie Standard misst die
Induktivität bei 1,000 Hz. Werden die Frequenzen höher, steigt auch der
Scheinwiderstand über Re. Das ist
so, weil die Schwingspule als Induktor fungiert. Folglich ist der
Scheinwiderstand eines Lautsprechers kein
fester Widerstand, kann aber als eine Kurve, die sich in Abhängigkeit von der
Eingangsfrequenz ändert,
repräsentiert werden.
Der maximale Scheinwiderstand (Zmax) ereignet sich bei der Resonanzfrequenz (Fs).
Q - Parameter
Qms, Qes, und Qts sind Messungen in Zusammenhang mit der Überwachung der
Membranaufhängung, wenn
die Resonanzfrequenz (Fs) erreicht wird. Die Aufhängung muss so beschaffen sein,
dass jegliche seitlich
Bewegung verhindert wird, die sonst zum Kontakt zwischen Schwingspule und
Polplatte/Magnet führen würde
(dies würde den Lautsprecher zerstören). Die Aufhängung muss dabei auch wie ein
Stoßdämpfer agieren.
Qms ist ein Maß für die Güte, die abhängig ist von der mechanischen Aufhängung
(Sicke und Zentrierspinne)
des
Lautsprechers. Betrachte diese Komponente als Feder.
Qes ist ein Maß für die Güte, die abhängig ist von der elektrische Aufhängung
(Schwingspule und Magnet) des
Lautsprechersystems.
Qts ist das Maß der Gesamtgüte eines Treibers und wird abgeleitet aus Qms und
Qes.
Als Richtlinie gilt:
Qts von 0.4 oder niedriger zeigt an, das ein Wandler gut geeignet ist für
ventilierte Gehäuse.
Qts zwischen 0.4 und 0.7 zeigt an, dass der Lautsprecher besser in geschlossenen
Gehäusen zurecht kommt.
Qts von 0.7 oder höher zeigt an, das ein Wandler gut geeignet ist für FreeAir
oder für "unendliche" Schallwand.
Wie immer, auch da gibt es Ausnahmen!
Äquivalentvolumen Vas
Vas entspricht dem Luftvolumen, dass, wenn es komprimiert wird zu einem 1m³,
dieselbe Kraft anwendet wie die
Kraft (Cms) der Aufhängung eines Lautsprechers. Vas ist eines der heikelsten
Parameter, die zu messen sind,
weil sich der Luftdruck relativ zu Feuchtigkeit und Temperatur ändert - daher
ist ein genau kontrollierte
Laborumgebung sehr wichtig. VAS wird in Litern angegeben. Cms wird gemessen in
Metern pro Newton. Cms ist
die Kraft, die durch die mechanische Aufhängung des Lautsprechers bestimmt wird.
Es ist einfach eine Messung
von seiner Steifheit. Betrachtet man die Steifheit (Cms), in Verbindung
mit den Q Parametern, so kann man einen Vergleich mit einem Automobilhersteller
schließen, wenn dieser eine
Abstimmung der Autos zwischen Komfort, zur Beförderung des Präsidenten oder
optimale Performance im Rennsport,
trifft.
Wenn sie jetzt die Spitzen und Täler eines Audiosignals mit einer
Straßenoberfläche vergleichen, dann bedenken
Sie, dass die ideale Lautsprecheraufhängung wie die Federung eines Autos ist.
Ein Auto muss das wackeligste
Gelände mit Renn-Auto-Präzision durchqueren können und mit dem Feingefühl der
Geschwindigkeit eines
Jagdflugzeuges. Es ist eine ziemlich Herausforderung, denn wenn man sich auf
irgendeine Disziplin konzentriert,
leidet meist eine andere.
Membranverschiebungsvolumen Vd
Dieser Parameter gibt das maximale Membranverschiebungsvolumen an - mit anderen
Worten: die Menge Luft,
die die Membrane bewegen kann. Es wird berechnet durch die Verdopplung von Xmax
(Schwingspule hervorstehen
von dem Treiber) und dann multiplizieren mit Sd (Membranfläche). Vd wird in cm³
angegeben. Der höchste Vd-Wert
ist wünschenswert für einen idealen SubBass-Wandler.
Kraftfaktor BxL oder BL
Ausgedrückt in Tesla Meter, dies ist eine Messung der Antriebskraft eines
Lautsprechers.
Vergleichen sie dies mit einem guten Gewichtheber. Eine bestimmte Masse wird auf
der Membran befestigt und somit
die Membrane zurückgedrückt. Es wird gemessen, wie viel Strom benötigt wird, um
die Membrane wieder in die
Ausgangslage zu bewegen.
Die Formel ist Masse in Gramm geteilt durch den aktuellen Strom in Ampere.
Ein hoher BL-Wert, zeigt einen starken Wandler, der Kontrolle über die Membrane
hat.
Bewegte Masse Mmd
Dieser Parameter ist die Kombination aus den Gewichten aller mechanisch bewegten
Teile eines Woofers. Der Wert
setzt sich aus dem Gewicht von Membran+Sicke+Zentrierspinne+Dustcap+Spule mit
Träger+Anschlusslitzen
zusammen.
Effektive bewegte Masse Mms
Dieser Parameter ist die Kombination aus Gewicht der Membrane (= Mmd) plus die
Luftmasse auf der Membrane.
Das Gewicht der Membrane zu bestimmen ist einfach: Siehe oben unter "bewegte
Masse Mmd". Die Bestimmung
der Luftmasse ist komplizierter. In einfacher Terminologie, ist es das Gewicht
der Luft
(der Betrag berechnet in Vd) das die Membrane zusätzlich bewegen muss.
Mechanische Verluste Rms
NICHT zu verwechseln mit der Leistungsangabe Wrms !!
Dieser Parameter vertritt den mechanischen Widerstand hervorgerufen durch die
Verluste der Aufhängung. Es ist
ein Maß für die Absorptionseigenschaften der Lautsprecheraufhängung und ist
festgelegt in N*s/m.
Efficency Bandwith Product EBP
Diese Messung wird berechnet durch Quotienten von Fs zu Qes. Die EBP Figur wird
verwendet bei vielen
Gehäusekonstruktionen, um zu bestimmen, ob ein Lautsprecher passender ist für
ein geschlossenes oder ventiliertes
Gehäuse. Ein EBP nahe zu 100, zeigt gewöhnlich an, dass ein Lautsprecher am
besten geeigneten ist für ein ventiliertes
Gehäuse. Ein EBP näher zu 50, zeigt gewöhnlich an, dass ein Lautsprecher besser
geeignet ist für ein geschlossenes Gehäuse. Dies ist lediglich ein Anhaltspunkt.
Viele gut entworfene Systeme haben
diese Faustregel über den Haufen geworfen! Qts sollte dabei auch beachtet
werden.
Membranhub Xmax und Xmech
Xmax ist ein Maß für die maximale lineare Auslenkung und wird in mm angegeben.
Lautsprecherwiedergabe wird
nichtlinear, wenn die Schwingspule beginnt den Magnetspalt zu verlassen. Ebenso
können Aufhängungen Nichtlinearitäten
der Wiedergabe erzeugen, der Punkt an dem sich die Anzahl Windungen im Spalt
(siehe BL) verringert, ist der Punkt wo
die Verzerrungen zunehmen. Xmax gibt also den Weg an, den die Schwingspule in
EINE Richtung zurücklegen kann, ohne
die Windungszahl im wirksamen Magnetspalt zu unterschreiten.
Xmech ist ein Maß für die maximale mechanische Auslenkung und wird ebenfalls in
mm angegeben. Zu Grunde gelegt
werden vier potenzielle Fehlerbedingungen:
1. Die Zentrierspinne reisst wegen Überdehnung
2. Die Schwingspule schlägt auf Polplatte auf
3. Die Schwingspule tritt aus dem Magnetspalt aus
4. Physische Begrenzungen der Membrane
Man nehme den niedrigsten Wert dieser Messungen und multipliziere es mit 2.
Dies ergibt eine Entfernung, die die maximale mechanische Bewegung der Membrane
beschreibt.
Membranfläche Sd
Dieser Parameter gibt die effektive Membranfläche in cm² an.
Impedanz Z (Zmax)
Dieser Parameter gibt den Scheinwiderstand (Impedanz) bei Fs in Ohm an.
Übertragungsbereich
Dies ist der Frequenzbereich in dem es sinnvoll ist den Lautsprecher
einzusetzen. Hersteller benutzen verschiedene
Techniken zur Feststellung des Übertragungsbereiches. Die meisten Methoden
werden als akzeptabel in der Industrie
anerkannt, man kommt aber zu verschiedenen Ergebnissen. Technisch gesehen werden
viele Lautsprecher in Bereichen
genutzt, die theoretisch von geringem Nutzen sind. Erhöht man die Frequenzen,
wird die außeraxiale Schallabstrahlung
eines Wandlers relativ zu seinem Durchmesser vermindert. An einem bestimmten
Punkt, wird die Abstrahlung 'beamy'
oder schmal wie das Strahlenbündel von einer Taschenlampe. Wenn Sie vor einen
Lautsprecher stehen und sich dann
leicht zu einer oder der andere Seite bewegen, bemerkten sie eine Änderung im
Klang. Sie haben soeben erfahren wie
sich dieses Phänomen auswirkt und wissen worum es geht. Klar, die meisten
2-Wege-Lautsprecher ignorieren die Theorie
und dennoch spielen sie ziemlich gut. Aber es ist nützlich zu wissen, an welchen
Grenzen sie Kompromisse eingehen
können.
Größe Fmax
0.75" 18,240Hz
1" 13,680Hz
2" 6,840HZ
3" 5,472Hz
5" 3,316Hz
6.5" 2,672Hz
8" 2,105Hz
10" 1,658Hz
12" 1,335Hz
15" 1,052Hz
18" 903Hz
Leistung Pe
Diese Spezifikation ist sehr wichtig bei der Wandler-Auswahl. Sie müssen einen
Lautsprecher wählen, der im Stande ist,
die Leistung aufzunehmen, die ihr Verstärker liefert. Sie können sowohl durch zu
viel Leistung, als auch zu wenig
ihre Lautsprecher zerstören. Die ideale Situation wäre ein Lautsprecher der die
Fähigkeit hat, 10% mehr Leistung zu
vertragen als sie liefern können. Das gibt ihnen relativen Schutz vor
thermischer Überlastung
Empfindlichkeit / Schalldruckpegel
Diese Daten vertritt eine von den meist verwendeten Spezifikationen für
Schallwandler. Es ist eine Darstellung des
Nutzungswertes und der Lautstärke, die sie erwarten können, von dem Lautsprecher
relativ zu dessen Leistungsaufnahme.
Lautsprecher Hersteller folgen verschiedenen Regeln um diese Informationen zu
erhalten - da ist kein genauer Standard
akzeptiert von der Industrie. Als Ergebnis, oft ist es der Fall, kann der
Lautsprecher-Käufer nicht diesen Wert vergleichen,
wenn die Empfindlichkeiten von verschiedenen Herstellern anders ausgelegt
werden. Als Standard hat sich die Einheit dB/W/m
entwickelt.
Es gibt Hersteller, die ihren Wert mit dB/W/0,5m angeben, um einen höheren
Betrag zu bekommen. Solche Werte sind
mit entsprechender Vorsicht zu bewerten. Ebenso Werte, die sich auf dB/2,83V/m
beziehen.