Probleem met fase

[Tom Magchielse]

[quote="Martijn M"]Zojuist heb ik de impedantie van de woofer met het filter nog 's gemeten en nu meet ik een normaal verloop. Curieus...

Als ARTA alle metingen met 6 ms delay doet, ook de elektrische, dan verklaart dat wel wat er mis gaat.

[Martijn M]

Tom, bedankt voor je antwoord.

-Algemeen: Als een systeem geen onbeperkte bandbreedte heeft, zal de energie niet op één moment in de tijd aankomen, maar enigszins uitgesmeerd, met een piek op het moment dat het grootste deel van de energie arriveert. Dat verloop van de totale binnenkomende energie is niet gelijk aan de impulsresponsie. Als je de amplitude/faseresponsie wilt meten, heb je alle energie nodig, dus zowel vóór als na de energie-piek moet de energie meegenomen worden. En alles wat je afkapt, leidt tot effecten in de amplitude/fase responsie.

-Om de juiste ligging van je tijdvenster te vinden is de fase een goede indicator, zoals Pjotr al voorstelde. Als de fasekarakteristiek over het grootste deel van de bandbreedte horizontaal loopt heb je de juiste meettijd ingesteld. De tijdcompensatie die daarvoor nodig is, is meteen een goede indicator over waar zich het akoestisch centrum van de bron bevindt. Die tijd is dus niet altijd de start van de impulsresponsie, zoals Pjotr terecht opmerkt. Frequenties waar de fase nog "helt" worden door de driver kennelijk eerder of later afgestraald. Dat weet je dan ook weer.

Volgens mij is het draaien van de fase niet te voorkomen, omdat als ik de cursor verder naar rechts zou verplaatsen de frequentieresponse niet mooi doorkomt. Dat kan toch niet de bedoeling zijn? Het alternatief is om ARTA de minimumfase te laten bepalen op basis van de frequentieresponse. Het meetwindow is trouwens ruim 7 ms - groot genoeg om de fase in het overgangsgebied niet verder te beïnvloeden.

In de metingen die hier gepresenteerd zijn, is een aanzienlijke restdelay aanwezig. Er is dus a.h.w. te vroeg gemeten, met als gevolg dat de staart van het signaal niet volledig is meegenomen. Dat heeft ook een effect op de amplitude-karakteristiek.
- Dat geldt in nog sterkere mate voor de tweeter. Hier is de responsie gebaseerd op de"aanloop"van de energie.

Volgens mij is het onjuist dat het ruim voor de impuls plaatsen van de cursor consequenties heeft voor de amplitude-karakteristiek. Door deze delay zul je uiteraard wel flinke fasedraaiingen krijgen. Het beperken van de grootte van het tijdsvenster door gating toe te passen (om reflecties buiten de beschouwing te laten) heeft volgens mij uitsluitend invloed op de onderkant van het frequentiebereik, wat niet zo belangrijk is voor het crossover. Het lijkt mij dat er niets mis is met de gemeten amplitude-karakteristiek; in ieder geval niet van dien aard dat het verbeterd zou kunnen worden met een andere instelling van het meetwindow.

-Mijn advies zou zijn: meet elke driver met zijn optimale delay. Het verschil tussen de delays is een maat voor de off-set van de drivers. Die off-set kun je dan afzonderlijk specificeren bij de driver positie. Als je het interessant vindt om de extra lineaire fase, die het gevolg is van de offset, ook te zien, dan kun je, zoals Pjotr al opmerkte, beide drivers meten met de laagste van de twee delays, maar gebruik die meting niet in de simulatie.

-Meet ook iedere driver gewoon op zijn eigen as. Als het goed is houdt Boxsim rekening met de bundeling van de driver bij het simuleren. Daarvoor moet je de effectieve membraandoorsnede specificeren.
Sterkte,
Tom

Ik vind het wel een goed idee om de drivers zelf op te meten met minimale excess phase en om vervolgens de delay in de software in te stellen. Dat zal ik eens proberen. Ik heb echter wel een paar bedenkingen bij deze methode:

- Is het niet zo dat Boxsim dan zelf die excess phase voor de tweeter genereert? Uiteindelijk blijf je wel met die delay en dus excess phase te maken houden; of dat nou in je meting zit of dat je dat met de software simuleert.

- Het voordeel van het meten met de cursor en marker op dezelfde plaats in het tijdvenster zorgt er op zijn minst voor dat de extra delay van de tweeter accuraat wordt meegenomen. Als ik deze zelf moet invullen, dan zal ik deze uiteindelijk toch moeten afschatten op basis van de impulsresponse (zoals Pjotr en jij terecht opmerken geen accurate maat voor de delay) en de constructie van de drivers.


Voor de duidelijkheid, ik ga deze methode sowieso proberen, maar ik ben wel benieuwd naar hoe je over deze twee punten denkt.

Verder zijn de simulaties van het afstraalgedrag in Boxsim voor mijn project niet zo relevant. Ik heb een uitgebreide set aan metingen. Dat geeft veel betrouwbaardere resultaten. Bovendien laat het afstraalgedrag van de tweeter zich niet voorspellen op basis van de afmetingen, omdat ik met een hoorn/waveguide werk.


Bedankt.

[Martijn M]

Zojuist heb ik de impedantie van de woofer met het filter nog 's gemeten en nu meet ik een normaal verloop. Curieus...

Als ARTA alle metingen met 6 ms delay doet, ook de elektrische, dan verklaart dat wel wat er mis gaat.

Dit begrijp ik niet. Zou je dit willen verduidelijken?

[Pjotr]

Hoi Martijn,

Het klopt dat je de cursor ruim voor de piek mag zetten, de samples voor de piek zijn n.l. toch nul. Bij een dual channel meting kun je die eigenlijk gewoon default op sample 0 laten staan. Of op het referentiepunt van sample 300, T = 0 dus.

Enige probleem is dan de fase. Voor de juiste fase bepaling moet je de cursor idealiter OP het maximum van de piek zetten. Wat je nu moet doen is de marker (rechter muisknop) op de piek zetten. je krijgt dan het delay t.o.v. het referentie punt (of de cursor). Dan druk je op het knopje "Get". Arta bepaalt dan het pre delay voor de juiste fase bepaling. Dat is dan uiteraard wel de fase in het akoestisch centrum van de speaker. Die delay compensatie gebruikt Arta dan ook alleen voor het bepalen van de fase. Voor de amplitude heeft dat geen invloed.

Als je dat gedaan hebt vergeet dan niet om daarna met de marker de gate in te stellen, anders gaat het zeker niegoe

[Tom Magchielse]

Volgens mij is het draaien van de fase niet te voorkomen, omdat als ik de cursor verder naar rechts zou verplaatsen de frequentieresponse niet mooi doorkomt. Dat kan toch niet de bedoeling zijn? Het alternatief is om ARTA de minimumfase te laten bepalen op basis van de frequentieresponse. Het meetwindow is trouwens ruim 7 ms - groot genoeg om de fase in het overgangsgebied niet verder te beïnvloeden

.
Misschien helpt het als je Arta het punt in de tijd laat bepalen waar de kruiscorrelatie tussen bronsignaal en responsie maximaal is, en dat als aanvangsdelay instelt. Ik gebruik zelf Arta niet, maar volgens de handleiding zou zoiets moeten kunnen. Neem je de delay groter, dan gaat het begin van de tijdresponsie verloren, met veranderingen in de frequentiekarakteristiek tot gevolg,zoals je al schreef. Het tijdvenster werkt door een filterfunctie over de groep binnengekomen samples te leggen, en die filters (Kaiser, Hanning, Hamming, etc ) doen ook het nodige met de fase. Vooral als het tijdvenster smal is, zul je dat merken, denk ik.

- Is het niet zo dat Boxsim dan zelf die excess phase voor de tweeter genereert? Uiteindelijk blijf je wel met die delay en dus excess phase te maken houden; of dat nou in je meting zit of dat je dat met de software simuleert.

Dat is waar; als je de fase van de drivers per stuk meet, heb je meer aan die data als je nog eens wat anders wil met de drivers. De extra lineaire fase die ontstaat door de off-set verdoezelt de fasekarakteristiek van de drivers, vooral in het hoog, zodat je de sprongetjes in de fase, die vaak een resonantie of reflectie verraden, niet meer ziet. En het toevoegen van de extra lineaire fase op basis van de off-set is zo eenvoudig, dat je dat veilig aan ieder softwarepakket kan overlaten.

- Het voordeel van het meten met de cursor en marker op dezelfde plaats in het tijdvenster zorgt er op zijn minst voor dat de extra delay van de tweeter accuraat wordt meegenomen. Als ik deze zelf moet invullen, dan zal ik deze uiteindelijk toch moeten afschatten op basis van de impulsresponse (zoals Pjotr en jij terecht opmerken geen accurate maat voor de delay) en de constructie van de drivers.

Waar staat de microfoon? Op de as van de tweeter? Als je iets aan het op deze manier gemeten faseverschil wil hebben, moet de microfoon een vaste plek hebben.
Dat betekent dan meteen dat je één van de drivers "off-axis" meet, ook qua amplitude respons.
Als je iedere driver per stuk meet, heb je de karakteristieken "on axis". Boxsim of een ander pakket kan dat dan vertalen naar de hoek waaronder je werkelijk naar die driver luistert. Dat leek me handiger dan die data vast inbakken in de meting.

Bovendien laat het afstraalgedrag van de tweeter zich niet voorspellen op basis van de afmetingen, omdat ik met een hoorn/waveguide werk.

Je zult toch meestal op de as van de tweeter luisteren? Dan moet je de off-axis respons van de woofer simuleren, en dat is vrij eenvoudig voor een ronde driver die in het membraangebied werkt.
Je zult aan mijn reactie wel gemerkt hebben dat ik nooit eerder een Fourier-transformatie methode heb gebruikt voor dit type meting. Ik vindt het maar lastig: hoe verandert bijv. de frequentie-resolutie door het gekozen tijdvenster? Daar moet je even over nadenken...
groeten, Tom

[bertor]

Je zult toch meestal op de as van de tweeter luisteren? Dan moet je de off-axis respons van de woofer simuleren, en dat is vrij eenvoudig voor een ronde driver die in het membraangebied werkt.

Niet bij waveguides. De Geddes methode is om deze 45 graden in te draaien zodat je zit te luisteren op zo'n 20 graden.

Goed bezig, Martijn! Het blijft altijd wel klooien met passieve crossovers. Maar volgens mij kun je in je sim wel wegkomen met simpelweg de minimum fase te gebruiken voor je woofer en je tweeter een excess phase te geven op basis van het gemeten weglengteverschil tussen compressiedriver en woofer.

[Ronkel]

Moet je in Boxsim dan niet gewoon het SEO (Schallentstehungsort) van de tweeter 12 cm naar achteren zetten?

By the way, ik zit nog eens naar je meting te kijken, maar met 300 Hz resolutie vind ik het nog vrij aardig lijken op de simulatie moet ik zeggen. De impedantie wijkt wel wat veel af, maar dat komt misschien toch door afwijkingen in componenten?

[Martijn M]

Vanavond heb ik geëxperimenteerd met een aantal manieren om de fase te bepalen, waaronder de methodes die zijn voorgesteld door Peter en Tom.

1) Met behulp van de 'Get'-functie van ARTA de delay laten bepalen.
2) De minimum-fase op basis van de response nemen en de delay afschatten en invoeren in boxsim.
3) De drivers allebei opmeten met verschillende microfoonposities, zo goed als mogelijk recht voor de driver. Vervolgens delay weer afschatten en invoeren in boxsim.

Elk van deze methoden leidde tot praktisch dezelfde resultaten als die ik al eerder had gekregen. Ook die laatste methode gaf praktisch dezelfde resultaten, en dat had ik eigenlijk ook wel verwacht: bij de metingen die ik buiten heb gedaan bevond de microfoon zich op bijna twee meter afstand en ter hoogte van het midden tussen de twee akoestische centra van de drivers. Dan zit je op minder dan 5 graden off-axis.

Dat alle resultaten goed vergelijkbaar zijn, vind ik eigenlijk wel een bevredigende conclusie; in die zin dat het aangeeft dat er meerdere wegen naar Rome leiden en dat de fout waarschijnlijk niet in mijn manier van meten zit (welke overigens tot dusver altijd tot goede resultaten heeft geleid).

Vervolgens heb ik (met Jeroens opmerking in het achterhoofd) de response nog eens gemeten in een opstelling die meer lijkt op die waarin ik buiten heb gemeten. Het meetresultaat werd marginaal beter, maar ook hier kan het 'm niet in zitten.

Gezien de vreemde impedantie, had ik nog steeds het idee dat het filter misschien niet optimaal functioneerde. Het filter voor de tweede luidspreker was nog maar half af. Die heb ik vervolgens helemaal gesoldeerd en gekeken of de response plausibeler werd met dit filter. De response was nagenoeg gelijk aan die met het eerste filter. De impedantie kon bovendien praktisch over de eerder gemeten curve gelegd worden.

Zoals al eerder gezegd komt de gemeten impedantie niet geheel overeen met de gesimuleerde impedantie. In het elektrische domein moet er dus sowieso ergens iets mis gaan! Daarom ben ik maar begonnen met het nameten van de filtercomponenten. Als eerste was de spoel voor de woofer aan de beurt. Dit zou een 2,2 mH spoel moeten zijn, maar deze bleek een waarde van 1,72 te hebben! Deze spoel heb ik ooit eens via marktplaats gekocht. Waarschijnlijk is hij ooit afgewikkeld, al is daar niets van te zien. Natuurlijk heb ik onmiddellijk met Boxsim gekeken of een spoel met deze waarde een resultaat zou hebben dat lijkt op dat wat ik steeds meet en dat blijkt het geval! Waarschijnlijk is de fout dus gevonden. Ik ga nog even op zoek naar een extra 2,2 mH spoel. Als ik meer weet, meld ik mij weer. Tot zover bedankt allemaal!

[b_force]

Ik heb ook nog een tijd gespeeld met de component waardes in je filter.
Die twee condensatoren voor je tweeter zijn vrij cruciaal.
Als je daar bijvoorbeeld ipv 18uF ineens op 22uF zit verandert er een hoop.
Zelfde geldt voor de eventuele dc weerstand (is dat niet dubbelop? ) van eventueel elco's op die plek.
(dit wilde ik nog via pm sturen, maar niet meer van gekomen)

Leuk trouwens dat je eventjes toch nog in de fases bent gedoken, maar volgens mij hadden we samen al geconcludeerd dat het daar absoluut niet aan kon liggen.
Desalniettemin handig om te weten in de toekomst

[bertor]

Zoals al eerder gezegd komt de gemeten impedantie niet geheel overeen met de gesimuleerde impedantie. In het elektrische domein moet er dus sowieso ergens iets mis gaan! Daarom ben ik maar begonnen met het nameten van de filtercomponenten. Als eerste was de spoel voor de woofer aan de beurt. Dit zou een 2,2 mH spoel moeten zijn, maar deze bleek een waarde van 1,72 te hebben! Deze spoel heb ik ooit eens via marktplaats gekocht. Waarschijnlijk is hij ooit afgewikkeld, al is daar niets van te zien. Natuurlijk heb ik onmiddellijk met Boxsim gekeken of een spoel met deze waarde een resultaat zou hebben dat lijkt op dat wat ik steeds meet en dat blijkt het geval! Waarschijnlijk is de fout dus gevonden. Ik ga nog even op zoek naar een extra 2,2 mH spoel. Als ik meer weet, meld ik mij weer. Tot zover bedankt allemaal!

Ai, wat irritant! Je hebt wel geduld zeg met dat ontwerpen van een passief filter, je had de zaak in een middag actief spelend gehad met alle apparatuur die je hebt staan

[Martijn M]

Ik stond afgelopen weekend wel op het punt om het passief filteren maar gewoon te laten zitten, maar nu ben ik wel blij dat ik het heb doorgezet. Zojuist heb ik het filter omgebouwd en gemeten. Het meetresultaat komt nu goed overeen met de simulatie. De spoel heeft een wat hogere Rdc (ja Bart, zo noemen ze dat toch écht - alleen weerstanden hebben R'ac' ), waardoor de gevoeligheidsaanpassing niet meer optimaal werkt, maar dat is voor later zorg.

Nogmaals allemaal bedankt voor de hulp!

[b_force]

Jullie zijn ook snel bang voor probleempjes


Overigens wanneer de "weerstand" frequentie afhankelijk is, spreek je over een impedantie (niet meer over weerstand)
Bij gelijkstroom is dat echter niet aan de orde dus volstaat volgens mij formeel gezien enkel "weerstand".
Ik weet natuurlijk ook wel dat het Rdc wordt genoemd, maar volgens mij is dat dus eigenlijk een beetje dubbelop.
Maar dat even terzijde, gewoon een flauw semi-filosofische zijsprong

[Pjotr]

Waarom zou je door een spoel geen gelijkstroom mogen laten lopen dan?

[b_force]

Waarom zou je door een spoel geen gelijkstroom mogen laten lopen dan?

Dat zeg ik toch niet, lees eens ietsjes beter
(de nuance is heel subtiel ik geef toe)

[Pjotr]

....... lees eens ietsjes beter

Ja professor

B.t.w. het skin effect veroorzaakt wel degelijk een frequentie afhankelijke ohmse weerstand en wervelstoomverliezen in de magneetstructuur doen dat ook in een speaker.

[bertor]

Jullie zijn ook snel bang voor probleempjes

Mwoah, voor El Cuerno heb ik gewoon de weg van de minste weerstand gekozen

[Ronkel]

Jullie zijn ook snel bang voor probleempjes

Mwoah, voor El Cuerno heb ik gewoon de weg van de minste weerstand gekozen

Letterlijk en figuurlijk

[b_force]

....... lees eens ietsjes beter

Ja professor

B.t.w. het skin effect veroorzaakt wel degelijk een frequentie afhankelijke ohmse weerstand en wervelstoomverliezen in de magneetstructuur doen dat ook in een speaker.

Aangezien Martijn toch heeft aangegeven dat hij klaar is ouwehoeren we gezellig verder

Volgens mij heb je het daar over niet-lineaire effecten die nooit zuiver "ohms" kunnen zijn. (dwz niet letterlijk voldoen aan R = U / I)
Skin effect is sowieso frequentie afhankelijk, treedt dus enkel op bij wisselstromen en volgt gewoon eigenlijk een laagdoorlaatfilter (dus is het complex)

Het is eigenlijk gewoon ook een beetje flauw grapje wat ik bedoel.
Als je het over "DC weerstand" zou hebben, suggereert dat ook dat er een DC impedantie zou kunnen zijn.
Maarja de uitkomst van een complex getal van een dc waarde (geen freq) is gewoon nul.
Een "DC impedantie" bestaat dus niet.
Je zou dus gewoon enkel kunnen spreken over "weerstand" en niet "dc weerstand".
De extra toevoeging "dc" is overbodig.

Je zou wel kunnen spreken over een Rac.
Hiermee geef je dan aan dat je het over een theoretisch ideaal component hebt (of binnen bepaalde nauwkeurigheid)
Hoewel het rekenkundig weer geen bal uitmaakt natuurlijk met de DC waarde.

Zoals ik al zei, het was gewoon een flauw "filosofisch" gedachtesprongetje.
Soms verbaas je weleens ergens over

[b_force]

Jullie zijn ook snel bang voor probleempjes

Mwoah, voor El Cuerno heb ik gewoon de weg van de minste weerstand gekozen

Sja, dan kun je nog gaan lopen discussiëren hoe je het begrip "weerstand" gebruikt.

Het opbouwen van een extra versterker kost bij meer tijd (en vaak ook meer geld) dan het meten, simuleren en opbouwen van een passief filter.

[bertor]

Jullie zijn ook snel bang voor probleempjes

Mwoah, voor El Cuerno heb ik gewoon de weg van de minste weerstand gekozen

Sja, dan kun je nog gaan lopen discussiëren hoe je het begrip "weerstand" gebruikt.

Het opbouwen van een extra versterker kost bij meer tijd (en vaak ook meer geld) dan het meten, simuleren en opbouwen van een passief filter.

In tegenstelling tot passieve filters kun je een extra versterker gewoon kant-en-klaar kopen (== sneller), tweedehands vaak ook nog voor een bedrag dat wel eens lager uit kon pakken dan wat je kwijt zou zijn aan filtercomponenten.

[b_force]

[Martijn M]

...tweedehands vaak ook nog voor een bedrag dat wel eens lager uit kon pakken dan wat je kwijt zou zijn aan filtercomponenten.

Oja! Dat doet me ergens aan denken. You'll receive an email shortly!

[Tom Magchielse]

Overigens wanneer de "weerstand" frequentie afhankelijk is, spreek je over een impedantie (niet meer over weerstand)
Bij gelijkstroom is dat echter niet aan de orde dus volstaat volgens mij formeel gezien enkel "weerstand".
Ik weet natuurlijk ook wel dat het Rdc wordt genoemd, maar volgens mij is dat dus eigenlijk een beetje dubbelop.
Maar dat even terzijde, gewoon een flauw semi-filosofische zijsprong

We definieren iets als een "weerstand" als de verhouding tussen spanning en stroom, of kracht en snelheid, of druk (p) en volumesnelheid (u) enz reeël is, d.w.z. er is geen faseverschuiving tussen die grootheden. Een dergelijke weerstand kan heel goed frequentie-afhankelijk zijn. Een voorbeeld is de stralingsweerstand van een luidsprekerconus bij lage frequenties: evenredig met f, en toch geen faseverschuiving tussen p en u.
groet, Tom