Is vullen het zelfde als het volume vergroten?

[b_force]

[mod]te pas en te onpas komt het advies extra vulling te gebruiken, want dat zou het zelfde zijn als de kast 10% (of 15% of zelfs 20%) groter maken. nu is dat maar de halve waarheid. Onderstaande uitleg van Bart (gecopieerd uit een ander topic, een paar edits door MOD) maakt e.e.a. duidelijker. ploatjes volgen later.

---

Bart, zou jij kunnen uitleggen wat het verschil is tussen het vergroten van de box of het toevoegen van dempingmateriaal aan een box? Jeroen_d heeft me eens verteld dat je dempingsmateriaal zou kunnen zien als de weerstand in een RCL-netwerk (wat het elektrisch equivalent van het vergroten van een behuizing was ben ik vergeten), maar ik vraag me af wat akoestisch gezien het verschil is.

Dat van die weerstand klopt. Je past enkel de Q factor aan. Echter het akoestische volume niet. -3dB punt zal dus ook nauwelijks veranderen door meer te vullen.

Met dit voorbeeld kun je het heel mooi zien:

• Simuleer de SDX10 maar eens in een box met Q van 0,703 = ±31 liter, -3dB ligt op 45Hz.
• Simuleren we de SDX10 in 24liter en passen we Qa aan (de hoeveelheid demping in de box) tot 9,0. Het resultaat is dat je wederom een box krijgt met een Q van 0,703, maar met een -3dB van 49Hz.

Nu is het verschil in frequentie niet zo schokkend.
Dat komt vooral omdat 24 liter normaliter een Qt geeft van 0,76.
Neem je bv 10 liter dan zul je zien dat je -3dB 66Hz.
Dat verschil is dus een stuk groter!!

Daarnaast is (uiteraard) je rendement wat slechter met extra vulling.
Rendement is evenredig met (oa) kast volume (zie artikel van Small)

Hoe ik dit even netjes kan vertalen in regeltechnische termen en equivalente circuits weet ik even niet zo snel (ik ben ook geen docent ).
Dan moet ik dat allemaal weer even opgraven, maar ik denk ook dat dit praktische voorbeeld wat beter te volgen is.
Waar het sowieso op neer komt, is dat je massa-veer-demper systeem in wezen niet verandert.
Je zorgt alleen (extern) voor meer wrijving zodat hij minder opslingert.
Zie het als twee highpass filters waarvan Fs punt hetzelfde is, maar de Q anders is.

[b_force]

Om misschien nog wat duidelijker te maken kun je ook gewoon een resonantiekring voor je zien.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Resonantie

Resonantie punt wordt enkel bepaald door de L en de C.
De weerstand, R, is enkel voor de demping.

Voor de rest raad ik (Martijn_M) aan om het originele artikel van de heer Small eens door te spitten:
http://www.readresearch.co.uk/articles.php

(begin bij artikel 2)
Daar wordt het eigenlijk allemaal prima toegelicht.
(figuur 1)

Akoestisch kun je het zien met iets van een adiabatisch proces naar een thermisch proces geloof ik.
Maar daar heb ik me nooit zo echt verder in verdiept.

[jeroen_d]

Verhaal klopt niet helemaal, dempingsmateriaal vergroot wel degelijk het akoestische volume.

Dempingsmateriaal vergroot zowel de verliezen (in die zin komt de weerstand ter sprake) als het akoestische volume. Dit komt doordat het akoestische volume omgekeerd evenredig is met de luchtsnelheid in de kast en die wordt verlaagd door het dempingsmateriaal. Het volume kan in een elektrisch equivalent vervangingschema van het massaveersysteem worden gerepresenteerd als een condensator (volume) en een weerstand (verliezen). Met het vullen met dempingsmateriaal worden beide vergroot.

Dit heeft invloed op zowel de resonantiefrequentie als de Q-factor van het massaveersysteem. Deze effecten heffen elkaar enigszins op als je gaat kijken wat de invloed is op het -3dB punt. Echter, beneden het -3dB punt zie je meer output en boven het -3dB punt zie je minder output als er dempingsmateriaal in zit dan wel volumevergroting is gedaan.

Om de betrekkelijkheid van deze effecten aan te tonen, zie het plaatje, waar alleen het volume is veranderd maar niet de verliezen, zelfs dan zie je nauwelijks invloed op het -3dB punt, terwijl de volume verandering groter dan 20% is.

Demping toevoegen doe je om een kleinere kast te kunnen gebruiken én om staande golven te dempen. Het is noodzakelijk in de situatie waarbij de woofer ook middentonen moet weergeven, het gebied waar de staande golven optreden.

[b_force]

nou Jeroen, resonantie punt wordt (volgens Small) bepaald door Cat * Mac
Daar komt de factor Ratc (die staat voor alle verliezen, zowel mechanisch als akoestisch), niet in voor.

De totale Q wordt bepaald door resonantie punt, Cat en Ratc.
Hier is het dus wel van invloed.

Demping zorgt hoe dan ook voor absorptie van energie (in warmte) en kan dus gezien worden als akoestische verliezen.

edit:
Jeroen, ik zie dat je volgens mij de beta versie van winISD gebruikt?
In de alpha versie kun je ook daadwerkelijk absorptie in de kast toepassen.
Je zult dan zien dat het niet hetzelfde is als de kast vergroten.

[jeroen_d]

Je vergeet dat het dempingsmateriaal een tweede effect heeft naast verliezen, namelijk het verlagen van de luchtsnelheid. Dit effect vergroot het akoestische volume.

[b_force]

De vraag is enkel welke zwaarder weegt.

Overigens schijnt er nog een derde te zijn en dat is toe name van massa van het systeem.
(volume vergroten is toename van compliantie = in feite maat voor 1/stijfheid)

edit:
Praktisch schijnt toename van de compliantie niet meer dan 25% te zijn.
Of dat helemaal volledig gevuld is, staat er helaas niet bij.

De Q gaat met een factor 2-2,5 omlaag lijkt het.

[jeroen_d]

Het effect van het vergroten van het volume weegt vooral voor de lage frequenties zwaar. Voor het midden weegt het dempen van staande golven zwaarder en heeft het dempingsmateriaal meer effect als akoestische weerstand.

Pas als je echt teveel dempingsmateriaal gaat gebruiken, ga je als het ware de bas 'verstoppen'. Maar dan ben je ook letterlijk aan het proppen/verstoppen geweest...

-edit- die 25% die je noemt is een veelgenoemd getal. Dit is bij volledige vulling, wat dat dan ook moge zijn. In ieder geval duidt dit erop dat het geen zin heeft om te gaan proppen. Vol is vol en meer geeft geen gunstig effect op volumevergroting.

[b_force]

Midden frequenties vallen hier volledig buitenspel aangezien we het hebben over een luidspreker die zuiver als zuiger werkt.
Desalniettemin kun je toch die factor 2-2,5 verandering verwachten voor de Q factor.

[Pjotr]

Hoi Jeroen, je hebt duidelijk beter gedroomd dan Bart

In de praktijk dempt vulling op lage frequenties nauwelijks (Bailey heeft dat al eens uitgezocht voor verschillende materialen) en mag je het als effectieve volume vergroting beschouwen t.g.v. een lagere geluidssnelheid. Het is evident dat daarmee Fb en Qb omlaag gaan en je daarmee onder Fb meer output krijgt. Maar het blijft equivalent aan het vergroten van het volume op zich.

[b_force]

Heb je dat artikel ergens Peter?
(dan praten we iig dezelfde taal).

Ik begrijp best wel wat jullie zeggen, maar ik denk even puur vanuit het artikel van Small.
Midden frequenties etc zijn dan sowieso niet een discussie punt (omdat die er gewoon simpelweg niet zijn).
Toch verandert de totale Q significant.

[Pjotr]

-edit- die 25% die je noemt is een veelgenoemd getal. Dit is bij volledige vulling, wat dat dan ook moge zijn. In ieder geval duidt dit erop dat het geen zin heeft om te gaan proppen. Vol is vol en meer geeft geen gunstig effect op volumevergroting.

Dat is de praktijk. 20% - 25% is wat je krijgt bij een normale vulling van 10gr - 20gr per liter kastinhoud.

De limiet ligt bij een factor 1,41 (gelijk aan de waarde van Cp) indien je van adiabatisch naar volledig isothemisch zou gaan. Maar dat lukt nooit en klinkt ook niet meer zoals je al aan gaf.

@ Bart,

Wat ik aan Qt verandering gemeten heb met BAF en Bailey´s wool was maar een beetje en zeker niet significant. Dat bleef gewoon in de verhouding mee gaan van de eff. volumevergroting van ca. 20% in mijn geval.

Dat artikel moet ik wel ergens hebben maar ga er nu niet naar graven. Stond in een van de eerste TL publicaties in WW ergens begin jaren ´70. Later hebben er in de JAES ook nog wat artikelen met metingen van anderen gestaan.

[Henkjan]

Je vergeet dat het dempingsmateriaal een tweede effect heeft naast verliezen, namelijk het verlagen van de luchtsnelheid. Dit effect vergroot het akoestische volume.

heb je hier een onderbouwing (link naar artikel) voor? Want dit is ook een eeuwige discussie in de TL wereld. Ik zou wel eens een door experimenten onderbouwd verhaal (uit betrouwbase bron) hierover willen zien. De enige die ik ken zijn die van M.J.King (zie onder)

In de praktijk dempt vulling op lage frequenties nauwelijks

wat noem je lage frequenties? ik zou zeggen, lees de artikelen van M.J.King eens op http://www.quarter-wave.com/TLs/TL_Theory.html

[b_force]

Volume vergroting (en Q veranderingen etc) zijn trouwens relatief simpel te meten.
Kwestie van waardes meten zonder box, in lege box en in box met vulling.
Daar kun je vervolgens alles uit afleiden.

Ik ben het met Henkjan eens.
Er wordt heel veel over gespeculeerd, maar degelijke metingen heb ik nooit gevonden.
Ik zie er ook naar uit om (tegen die tijd) artikel van Peter te kunnen krijgen.

[b_force]

Hier iig al iets gevonden.

[Pjotr]

In de praktijk dempt vulling op lage frequenties nauwelijks

wat noem je lage frequenties? ik zou zeggen, lees de artikelen van M.J.King eens op http://www.quarter-wave.com/TLs/TL_Theory.html

Die artikelen ken ik en wou net Bart daar naar verwijzen De frequenties waar ik het dan over heb is ergens tussen de 30 Hz en 50 Hz. Op hogere frequenties neemt de demping wel aardig toe.

P.s. Bart als ik die artikelen ooit weer ergens onder in een archief doos tegenkom geef ik wel een seintje. Volgens mij zijn ze met wat Googlen ook wel op internet te vinden. Bailey´s TL theorie van destijds is discutabel maar zijn metingen klopten wel.

[jeroen_d]

Je vergeet dat het dempingsmateriaal een tweede effect heeft naast verliezen, namelijk het verlagen van de luchtsnelheid. Dit effect vergroot het akoestische volume.

heb je hier een onderbouwing (link naar artikel) voor? Want dit is ook een eeuwige discussie in de TL wereld. Ik zou wel eens een door experimenten onderbouwd verhaal (uit betrouwbase bron) hierover willen zien. De enige die ik ken zijn die van M.J.King (zie onder)

Dit zijn fysische verschijnselen die te verwachten zijn, niet iets om over te speculeren. Als je twijfels hebt over de grootte van de effecten dan is dat zoals b_force al aangeeft zeer eenvoudig zelf te meten. Ik zie in mijn metingen consequent een toename van amplitude beneden de resonantiefrequentie bij toevoegen van dempingsmateriaal. Dit komt niet overeen met verliezen, wel met vergroten van volume.

[b_force]

Henkjan, jij was toch lid van AES?
(mij een beetje te duur voorlopig )

@ Jeroen
Metingen die ik heb gedaan waren met een subwoofer.
Daar zag ik voornamelijk juist de Q factor veranderen.
Overigens kan dat natuurlijk ook met de constructie te maken hebben wellicht.

[b_force]

In de praktijk dempt vulling op lage frequenties nauwelijks

wat noem je lage frequenties? ik zou zeggen, lees de artikelen van M.J.King eens op http://www.quarter-wave.com/TLs/TL_Theory.html

Die artikelen ken ik en wou net Bart daar naar verwijzen De frequenties waar ik het dan over heb is ergens tussen de 30 Hz en 50 Hz. Op hogere frequenties neemt de demping wel aardig toe.

P.s. Bart als ik die artikelen ooit weer ergens onder in een archief doos tegenkom geef ik wel een seintje. Volgens mij zijn ze met wat Googlen ook wel op internet te vinden. Bailey´s TL theorie van destijds is discutabel maar zijn metingen klopten wel.

Je doelt op "A Non-resonant Loudspeaker Enclosure Design"?

[Pjotr]

Ha Bart,

Volgens mij wel, als je een scan vindt zou het wel leuk zijn als je er een linkje van post voor de anderen.

Die metingen die ik destijds gedaan heb was met ong. 20 gr. per liter kastinhoud. Veel meer gaat muf klinken vind ik. Het is natuurlijk wel zo dat als er je veel meer in gaat stoppen het meer gaat dempen en dan wel de Qt meer omlaag gaat.

In een sub doe ik trouwens geen vulling, vind ik persoonlijk beter klinken en de winst in afmetingen is te marginaal.

[b_force]

Ik zie nu niet echt boeiende metingen ofzo?

Bij een subwoofer is het idd geen must, tenzij een klein subje maakt.
Dan is elke liter meer, mooi meegenomen

(dat was bij mij ook de insteek, maar zoals ik al zei, zag ik enkel een verandering in Q)

[Pjotr]

Bij een subwoofer is het idd geen must, tenzij een klein subje maakt.
Dan is elke liter meer, mooi meegenomen

??? Realistisch haal je een volume winst van 20%. Per ribbe kom je dan op wortel_drie(1/1,2) = 0,94. Een winst dus van 6% per ribbe. Niet iets wat zoden aan de dijk zet, zeker optisch niet.

Vullen doe je hoofdzakelijk om staande golven te dempen op hogere frequenties zoals Jeroen al aan gaf. Bij een sub heb je die niet, zeker niet bij een kleintje.

[Martijn M]

Goeie discussie jongens. Het is blijkbaar nog geen geheel klare zaak.
Ik snap het verschil tussen volumevergroting en demping in het laag niet zo goed. Uiteindelijk gaat het m.i. puur en alleen om de uitslag van de driver. Die bepaalt de geluidsdruk die gegenereerd wordt. Met een grotere kast dalen de fc en Qtc. Het rendement bij lagere frequenties wordt dan groter. Maar wat nou als je (zuiver hypothetisch natuurlijk) alle energie zou kunnen dempen? Dan zou je volgens mij hetzelfde effect moeten hebben als het plaatsen van de driver in een kast van oneindige afmetingen. Of maak ik ergens een redeneerfout?

[Pjotr]

Hallo Martijn,

Het hele verhaal speelt zich af op en rond de resonantie frequentie. Daar is een speaker een resonerend 2e orde massa-veer systeem. De mate van uitslag (en daarmee de SPL) wordt dan mede bepaald door de Q-factor van dat massa-veer systeem. De veer is deels de Cms van de speaker en deels de veerkracht van de lucht in de kast. T.o.v. de verliezen van de speaker is die luchtveer min of meer als verliesvrij te beschouwen. Maak je het volume van de kast groter dan wordt die luchtveer slapper en daalt resonantie frequentie en ook de totale Q van het hele systeem.

Waar deze discussie over gaat is dat als je de box vult met BAF o.i.d. dat dat het effect heeft van een groter kastvolume maar ook dat die vulling dempt en daarmee extra verlies introduceert. Dat zou dan als gevolg hebben dat de Q van het systeem verder daalt.

Mijn ervaring daarmee is dat bij lage frequenties de verliezen van de vulling (bij een normale gangbare hoeveelheid van die vulling) nog dermate klein zijn dat het vrijwel geen invloed heeft op de totale Q. Bart meet echter een significante daling van de Q die veel groter is dan op grond van alleen een eff. volumevegroting te verwachten is. Hoe kan dat?

N.B. Bart geeft niet aan hoeveel vulling hij er in heeft gestopt. Misschien kan ie dat even doen? Als het 100 gr./L is dan is het wel logisch dat de Q behoorlijk omlaag gaat en de kast verstopt raakt.

[jeroen_d]

Goeie discussie jongens. Het is blijkbaar nog geen geheel klare zaak.
Ik snap het verschil tussen volumevergroting en demping in het laag niet zo goed. Uiteindelijk gaat het m.i. puur en alleen om de uitslag van de driver. Die bepaalt de geluidsdruk die gegenereerd wordt. Met een grotere kast dalen de fc en Qtc. Het rendement bij lagere frequenties wordt dan groter. Maar wat nou als je (zuiver hypothetisch natuurlijk) alle energie zou kunnen dempen? Dan zou je volgens mij hetzelfde effect moeten hebben als het plaatsen van de driver in een kast van oneindige afmetingen. Of maak ik ergens een redeneerfout?

Wat volume betreft heb je gelijk. De resonantie frequentie daalt dan tot die van de driver zonder kast. Maar dat is hypothetisch, je komt niet verder dan zo'n 25% volume vergroting.

Los van de volume vergroting, als je alle energie zou kunnen dempen dan vergroot je de verliezen dusdanig dat de driver niet meer uitslaat. Alle energie die de versterker erin stopt wordt omgezet in warmte en niet in beweging. Dat is dus ook hypothetisch, op het belachelijke af. Dit komt erop neer dat je de driver vastklemt. Dan pas demp je alles.

[Pjotr]

Nog even los van het feit dat je zoveel vulling er in stopt dat je de conus "klem" zet verwacht ik eigenlijk nog wel een tussengebied waarbij de hoeveelheid vulling het volume van de kast weer gaat verkleinen.

Heb toch de indruk dat Bart een beetje in dat gebied bezig is...