Kolumny zbudowane wyłącznie na bazie symulacji, następnie pomierzone (SB16PFC25-4 + 27TBFC/G)

[XMechanik]

Postanowiłem przeprowadzić pewien eksperyment - zrobić projekt kolumny wyłącznie na podstawie symulacji, zbudować, następnie wykonać pomiary i sprawdzić jak daleko będą uzyskane efekty od założonego celu.

Projekt 2-drożny. Wąska konstrukcja wolnostojąca.

Do symulacji w zakresie niskich częstotliwości użyłem WinISD a charakterystykę dyfrakcyjną frontu wyznaczyłem w programie Edge. Wyniki symulacji nałożyłem na charakterystyki podane przez producentów.

Midwoofer to SB16PFC25-4 zamontowany w BR 27litrów f=35Hz. Wg symulacji charakterystyka opada już od ponad 100Hz ale bardzo wolno. Silny spadek rozpoczyna się dopiero poniżej 30Hz.

W roli wysokotonowego Seas H1212-06 27TBFC/G z komorą wytłumiającą. To daje możliwość dość niskiego podziału w rejonie 1.8-2kHz co powinno zmniejszyć wrażliwość na błąd określenia mod delay między drogami.

Poniżej schemat zwrotnicy (XSim) oraz charakterystyka którą zamierzałem otrzymać. Charakterystyka wykonturowana (z lekkim wycofaniem w rejonie w rejonie ~3kHz).


Front, podfrezowanie Seasa wykonane "na naklejkę", SBA bez podfrezowania.


Sprawdzanie szczelności obudowy, przednia i tylna ścianka nie są na razie przyklejone. Okazało się, że jeden z frontów jest lekko wygięty, wstawiłem pod nim tymczasową uszczelkę.

Obudowa jest wzmocniona 2 wieńcami i ukośną przegrodą znajdującą się za głośnikami. Żadnych fajerwerków, montaż na zakładkę z przyciętych formatek. Materiał - sklejka brzozowa 12mm.

Ścinki sklejki, garść elementów


..zmontowane zwrotnice.


Testy.


Widok od frontu i od tyłu, wymiary (cm) 102x18x23:


No i rezultat końcowy. Charakterystyka wyznaczona z na podstawie symulacji (docelowa): kolor zielony. Niebieski i czerwony to zmierzone charakterystyki L i R.

 

[dragon]

i jaki z tego wniosek ? bez pomiarów nie da się.

Jak najbardziej plus za całość, teraz spróbuj jeśli masz jeszcze możliwość zmniejszyć litraż bo 27L to grube przegięcie oraz pomiary i projekt zwrotnicy od zera bo zgrania niestety nie ma.

 

[czart]

Mi wyszło 17 l ,Fb=43 Hz bez symulatora

 

[pawel_luk1]

Ja się bawiłem w drugą stronę, i w VituixCADzie.

Po zrobieniu zwrotnicy na podstawie pomiarów, zrobiłem zrzuty ch-k modułem SPL Trace z kart katalogowych, potem wrzuciłem to do modułu Diffraction i podstawiłem do projektu zwrotnicy.

Oto co uzyskałem:

Rzeczywistość


Symulacja 100%


W obu przypadkach przebieg faz jest pokazany z odległości 2,5m.
W pierwszym odległość pomiaru 2,5m była symulowana metodą opisywaną przez Pogromcę Mitów, czyli poprzez pomiar referencyjny z 1m i wyznaczenie offsetów głośników w osiach X,Y,Z, a potem wpisanie odległości Listenig Distance = 2,5 w Vituiksie.
W drugim podałem odległość 2,5m od głośnika do wirtualnego mikrofonu w module Diffraction. Mikrofon w każdym przypadku był umieszczony w osi tweetera. Dzięki temu muduł Diffraction wyeksportował już odpowiednio przesuniętą fazę wooferów względem tweetera.

 

[wiesiek9990]

Ciekawe, ciekawe , czyżby pomiary miały być już niepotrzebne ?

 

[pawel_luk1]

No nie!
Zobacz, że dyfrakcję od obudowy dla tweetera trochę jednak inaczej wychodzą na pomiarach niż z obliczeń.

Dla mnie wniosek jest taki: praktyka z teorią się zgadza. To co się dzieje z głośnikiem umieszczonym na froncie w obudowie to są po prostu udokumentowane zjawiska fizyczne opisane wzorami matematycznymi. Po nałożeniu zmierzonej ch-ki głośnika na dyfrakcję, które policzy program, uzyskamy efekt zbliżony do rzeczywistości.

I dzięki tym symulacjom sporo można sobie przewidzieć....

A w VituixCADzie są wszystkie narzędzia w jednym miejscu. Jest moduł do symulacji obudów, moduł do liczenia dyfrakcji i jeszcze ten SPL Trace, do "grabowania" ch-k.
Nie trzeba używać kilku różnych programów jak WinISD czy Edge.

 

[LuSzTi]

Problem zaczyna się, gdy nie robisz zwykłej prostokątnej skrzynki

 

[pawel_luk1]

Dokładnie....

Narysowanie frontu z prawdziwymi skosami w module Diffraction jest niemożliwe.
Można sobie narysować co najwyżej trapez wokół tweetera i wtedy widać jak dyfrakcje się zmieniają
Wg mnie to i tak już spora pomoc dla początkujących, ale i przy starcie z nowym projektem też.

Bez pomiarów nie da się jednak obejść....

 

[dragon]

Tyle że pofalowana charakterystyka w okolicy punktu podziału nie wynikają z dyfrakcji, tylko z źle dobranych filtrów.

 

[pawel_luk1]

Jak już, to z jednego i drugiego... :biggrin:

 

[dragon]

Tak ale w przypadku tych modeli PFC, da się odpowiednią zwrotnicą zniwelować dyfrakcję spowodowaną brakiem frezu. Przerabiałem ten temat z mniejszym modelem.

 

[XMechanik]

Chciałbym jeszcze raz dla pewności powtórzyć, że krzywa zielona to przebieg który chciałem uzyskać. A zatem jego zafalowanie (szerokie wycofanie rejonu 3kHz) jest intencjonalne. Dlaczego taki a nie inny przebieg? Wydawał mi się najbardziej adekwatny do zastosowania (nocne odsłuchy przy niskich/średnich poziomach spl). Na ile sensowne jest takie podejście jest to kwestia w znacznym stopniu subiektywna, i chyba nie warto się w tym wątku nad tym rozwodzić. Dodam tylko, że podobne podejście stosują też znani producenci np. odkryłem przypadkiem że charkterystyka celu jest dość zbliżona do prezentowanej przez Sonus Faber Principia 5 (link).

To co jest natomiast tematem tego wątku to różnica między symulacją a pomiarem czyli różnica między krzywą zieloną a niebieską (lub czerwoną).

Jeśli chodzi o wąskie zafalowanie w rejonie 2-3 kHz to jest to prawdopodobnie efekt dyfrakcji co można wnioskować obserwując korelację z krzywą dyfrakcji wyznaczoną dla głośnika wysokotonowego. Wygląda na to, że zafalowanie jest jednak znacznie intensywniejsze w realu niż na symulacji. Pytanie co może być przyczyną tej niezgodności, konstrukcja obudowy jest prosta, ostre kanty bez skosów i zaokrągleń powinny pasować do modelu użytego do obliczeń.

Podejrzenia kierują się na kosz midwoofera który wydatnie wystaje (brak podfrezowania) a który w symulacji dyfrakcji nie był uwzględniony. Może on wpływać dwojako: 1) sam może źródłem dodatkowych odbić i ugięć, 2) zasłaniać dalsze części krawędzi frontu, które, promieniując w znacznie przesuniętej fazie, łagodziły zafalowanie na symulacji.

Dodatkowe symulacje zdają się świadczyć, że coś jest na rzeczy:

Porównanie 2 funkcji dyfrakcji: krzywa zielona wyznaczona jest dla pełnego panela (102x18) była użyta w projekcie, krzywa czerwona wygenerowana jest na skróconym panelu (18x25cm) symulowany jest w ten sposób efekt zasłonięcia dalszej części frontu przez kosz midwoofera. Oczywiście z tak prostego modelu nie można wyciągać wniosków ilościowych więc w celu weryfikacji najlepiej byłoby wymontować Midwoofer i zmierzyć odpowiedź zasłoniwszy otwór cienkim kartonem.

Całkiem dobrze wyszło natomiast przejście przez punkt podziału 1.8kHz. W symulacji użyte były charakterystyki fazowe wyznaczone jako transformata Hilberta charakterystyki amplitudowej. Parametr acoustic offset, kluczowy w takim podejściu, był dla midwoofera ustawiony na podstawie wskazówek w różnych publikacjach (np. link) jako 0.7 cala. Można by zatem sądzić że było to dobre ustawienie, jednak wyznaczenie offsetu metodą pomiaru połączonych głośników (link) dał znacznie różniącą się wartość: 1.09 cala.
Błąd, równy 0.309 cala to 30% rzeczywistej wartości opóźnienia! Odpowiedź na pytanie dlaczego jest tak dobrze skoro jest tak źle wydaje się jednak prosta, długość fali dla częstotliwości podziału f=1.8kHz to około 19cm zatem błąd rzędu 0.309cala =~ 1cm to jest ok 5% długości fali. To zbyt mało by wygenerować znaczący "dip" lub "peak". Dla lepszego uzmysłowienia, porównanie przebiegu sinusoidalnego z jego opóźnieniem o 5% długości fali.

 

[XMechanik]

Znalazłem trochę czasu żeby zająć się zwrotnicą na bazie pomiarów. Ale najpierw parę dodatków do wersji zbudowanej na bazie symulacji.

Zgranie fazowe w punkcie podziału:


Zestawienie charakterystyk dla Seasa:
żółty: pomiar z zamontowanym wooferem,
fioletowy: pomiar ze zdemontowanym wooferem, otwór zasłonięty cienkim kartonem,
niebieski: symulacja użyta w projekcie (nie uwzględnia wływu kosza woofera)

Wpływ kosza woofera częściowo tłumaczy różnicę ale jak widać nie do końca, w okolicy 1.2kHz brakuje jeszcze ze 2dB.

Znaczna rozbieżność między symulacją a pomiarem występuje też w zakresie niskotonowym. Zmierzyłem parametry T-S i trochę się różnią od podanych przez producenta. Jednak użycie zmierzonych parametrów w symulacji nie przybliża wyniku do pomiaru. Kształty obu charakterystyk (na bazie danych producenta i zmierzonych) różnią się niewiele, natomiast kształt krzywej zmierzonej i wyniku symulacji różnią się wyraźnie, więc coś jest jeszcze nie tak. Może chodzi o wytłumienie? Obudowa jest wypełniona poliestrem oraz tu i ówdzie gąbką. Możliwe też, że moje przekonanie że potrafię poprawnie wykonać pomiar "nearfield" okazuje się błędne

Znacząca różnica w zakresie niskich częstotliwości( f<100Hz) kształtu krzywej wg symulacji (zielona) oraz pomiarów (czerwona, niebieska):


Użycie zmierzonych parametrów T-S zmienia kształt krzywej, jednak nie przybliża to wyniku symulacji do pomiaru:
czerwony:symulacja na bazie parametrów z karty katalogowej,
zielony: symulacja na bazie zmierzonych parametrów.


Załącznik:
Pomiar parametrów T-S dla SB16PFC25-4


Porównanie parametrów SB16PFC25-4 (producent, pomiar):
fs 35, 38 Hz
Re 3.2, 3.2 R
Qms 2.76, 3.3
Qts 0.34, 0.38
Qes 0.39, 0.44
Vas 32.7, 30.61 l
Rms 1.1, 0.89 kg/s
Bl 5.0, 4.64 Tm
Cms 1.5, 1.43 mm/N
Mms 13.8, 12.2 g

- - - - - aktualizacja - - - - -

Odkładając na bok symulacje, oto wyniki prac z wykorzystaniem pomiarów. Celowałem w inny przebieg charakterystyki, liniowy w zakresie średnich i wysokich częstotliwości. Zrezygnowałem z "konturowania" z prawej strony pasma (brzmienie w docelowym pomieszczeniu odsłuchowym wydawało mi się zbyt jasne). Lekkie uwydatnienie pozostawiłem natomiast od strony niskich częstotliwości .

Charakterystyki zestawu z nową zwrotnicą:
niebieski: charakterystyka dBspl z uwzględnieniem pomiaru nearfield dla niskich częstotliwości
zielony: charakterystyka dBspl dla drugiego zestawu (pomiar dla niskich częstotliwości nie jest dołączony)
czerwony: drugi zestaw, głośniki w przeciw fazie
szary: moduł impedancji.


charakterystyki kierunkowe dla 0, 22, 45 stopni:


schemat:


i realizacja, tymczasowy montaż do testów: