200 Hz Rechteck an einen elektrostatischen Lautsprecher

[Physikfan]

Mit Hilfe eines Kondensator-Meßmikrofons und des FFT Analysators HP3561A habe ich die Wiedergabe eines 200 Hz Rechtecksignals durch einen elektrostatischen Lautsprecher Martin Logan Sequel II untersucht:



Das ist der elektrostatische Lautsprecher:


FT Signal des Rechtecksignals 200 Hz des Funktionsgenerators:


FT Signal des Kondensator-Meßmikrofons:

[Physiker66]

kannst du ein bisschen etwas dazu sagen? Ich bin von den Bildern etwas verwirrt

liebe Gruesse
Michael

[Physikfan]

Die Frage war:
kann ich mit einem ESL ein akustisches Rechtecksignal erzeugen, um damit den Response von verschiedenen Mikrofonen
zu testen?
Um die Qualität dieses akustischen Rechtecks mit dem eingespeisten Rechteck-Signal quantitativ zu vergleichen, habe ich diesen FFT Analyzer verwendet.
Wie man leicht sieht, ist von einem sauberen Rechteck keine Rede mehr.

[Physikfan]

Das Gleiche mit 1 kHz:

FT Signal des Rechtecksignals 1 kHz des Funktionsgenerators:


FT Signal des Kondensator-Meßmikrofons:

[wolfgang]

Die Frage war:
kann ich mit einem ESL ein akustisches Rechtecksignal erzeugen, um damit den Response von verschiedenen Mikrofonen
zu testen?
Um die Qualität dieses akustischen Rechtecks mit dem eingespeisten Rechteck-Signal quantitativ zu vergleichen, habe ich diesen FFT Analyzer verwendet.
Wie man leicht sieht, ist von einem sauberen Rechteck keine Rede mehr.

Ich frage mich, in wie weit ein mechanisches System überhaupt in der Lage ist ein Rechtecksignal zu erzeugen. Da hätten wir erst mal die Lautsprechermembran, die für den Hub eine gewisse Zeit braucht und damit das Rechtecksignal verzerrt. Auch die Übertragungsstrecke Luft scheint mir für ein Rechtecksignal wenig geeignet. Dazu müsste ja eine saubere Trennung zwischen der Zone mit höherem Druck und der Zone mit niedrigerem Druck bei der Ausbreitung bestehen bleiben. Da wird an der Grenze ein Druckausgleich stattfinden.

Oder bin ich mit meinen Überlegungen falsch?

Gruß
Wolfgang

[Physikfan]

Hallo Wolfgang

Mit:
" in wie weit ein mechanisches System überhaupt in der Lage ist ein Rechtecksignal zu erzeugen. Da hätten wir erst mal die Lautsprechermembran, die für den Hub eine gewisse Zeit braucht und damit das Rechtecksignal verzerrt."

Da hast Du natürlich vollkommen recht, aber auch jedes elektronisches Rechtecksignal hat keinen unendlichen Anstieg.
Wie Du aber siehst, besteht selbst bei einem 1 kHz Rechtecksignal ein erheblicher Unterschied zwischen dem elektronischen Eingangssignal
und dem Meßmikrofonsignal.

"Auch die Übertragungsstrecke Luft scheint mir für ein Rechtecksignal wenig geeignet. Dazu müsste ja eine saubere Trennung zwischen der Zone mit höherem Druck und der Zone mit niedrigerem Druck bei der Ausbreitung bestehen bleiben. Da wird an der Grenze ein Druckausgleich stattfinden."

Diese Diffusion der Moleküle, die zu einem teilweisen Druckausgleich zwischen der Zone mit höherem Druck und der Zone mit niedrigerem Druck führt, bedingt ja auch die sehr starke Schalldämpfung in Gasen, verglichen mit der in Flüssigkeiten onder gar der in Festkörpern.
Ganz allgemein ist die Schalldämpfung in Fluiden proportional dem Quadrat der Schallfrequenz.
Aber nach einigen Experimenten mehr kommen wieder ein paar Abbildungen hierorts.

Grüße

Physikfan

[Physiker66]

Die Darstellung im Frequenz-Raum ist zwar sehr aussagekräftig aber nicht wirklich intuitiv. Kannst du aus den Ergebnissen das Signal komplett darstellen und ein Bild von Eingang-Signal vs. gemessenes Signal posten?

liebe Gruesse
Michael

[Physikfan]

Der Martin Logan ESL mit 200 Hz Rechteck:

Signal des Rechtecks in den Verstärkereingang ganz oben, 20 mV/cm, 40 mVpp
Mitte Mikrofonsignal 5 mV/cm, 27 mVpp
Unten Stromsignal 1 A/cm, 5 App (Ausgangsstroms des Verstärkers in den Eingang des Martin Logan ESL.



FT des Stromsignals 5 App, Mittenfrequenz 1 kHz:



FT des Stromsignals 5 App, Mittenfrequenz 5 kHz:

[Physikfan]

Der Martin Logan ESL mit 200 Hz Sinus, derselbe Versuchsaufbau wie beim Rechteck mit 200 Hz:

Signal des Sinus in den Verstärkereingang ganz oben, 20 mV/cm, 40 mVpp
Mitte Mikrofonsignal 5 mV/cm, 17 mVpp
Unten Stromsignal 200mA/cm, 900 mApp (Ausgangsstrom des Verstärkers in den Eingang des Martin Logan ESL).


Wie man schön sieht, gibt es im Gegensatz zum Rechteck volle Übereinstimmung der Kurvenformen aller drei Signale (Verstärkereingang, Verstärkerausgang bzw. Lautsprechereingang und Mikrofonsignal)

FT des Stromsignals 900 mApp, Mittenfrequenz 1 kHz:



Spektralreiner Sinus von 200 Hz des Stromsignals 900 mApp.

[Physikfan]

Der Martin Logan ESL mit 1 kHz Sinus, derselbe Versuchsaufbau wie beim Rechteck mit 200 Hz:

Low level Signal des Sinus in den Verstärkereingang ganz oben, 5 mV/cm, 6 mVpp
Mitte Mikrofonsignal 5 mV/cm, 1 mVpp
Unten Stromsignal 50 mA/cm, 60 mApp (Ausgangsstrom des Verstärkers in den Eingang des Martin Logan ESL).


Wie man schön sieht, gibt es im Gegensatz zum Rechteck volle Übereinstimmung der Kurvenformen aller drei Signale (Verstärkereingang, Verstärkerausgang bzw. Lautsprechereingang und Mikrofonsignal)

FT linear des Mikrofonsignals 1 mVpp, Mittenfrequenz 1 kHz:


High level Signal des Sinus in den Verstärkereingang ganz oben, 20 mV/cm, 40 mVpp
Mitte Mikrofonsignal 5 mV/cm, 5 mVpp
Unten Stromsignal 200 mA/cm, 400 mApp (Ausgangsstrom des Verstärkers in den Eingang des Martin Logan ESL).


FT des Stromsignals 400 mApp, Mittenfrequenz 1 kHz:


FT linear des Mikrofonsignals 5 mVpp, Mittenfrequenz 1 kHz:

[Physiker66]

Danke schön

hast du eine Erklärung für die Haken im Mikrofonsignal wahrend des während der steilen Flanken vom Rechteck?

liebe Gruesse
Michael

[Physikfan]

Wenn Du Dir die steilen Flanken im Stromsignal, das in den ESL hineingeht, ansiehst, erwartet man natürlich auch beim Mikrofonsignal
Besonderheiten, die ja auch auftreten.
Durch die Schallgeschwindigkeit in Luft bedingt, kann keine Phasenzuordnung getroffen werden