Het bepalen van de ECHTE lineaire x-max

[ivosp]

Fabrikanten geven een mechaniche en lineaire x-max (oneway) op. Maar hoe lineair is deze x-max nu eigenlijk?

Wat ik zie is dat cms en bl curve een limiet geven aan de lineairiteit. Een voorbeeld van een woofer met een hoge x-max, die op dit forum voorbij is gekomen, is de Exodus anarchy. deze zou een x-max hebben van 12.5mm door zijn XBL motor design. Maar als je de andere specs volgens metingen op http://techtalk.parts-express.com/showt ... p?t=227237 bekijkt zie je dat deze gelimiteerd wordt door:

X Bl @ Bl min=82% 7.7 mm
X C @ C min=75% 9.2 mm
X L @ Z max=10 % 10.0 mm
X d @ d2=10% 26.1 mm

De lineaire uitslag is dus eigenlijk 7,7mm.

In de link zien we meteen een ander voorbeeld van een woofer met extreme uitslag: de Scanspeak 18Wu. Deze zou door BL pas vanaf 11.6mm gelimiteerd zijn, maar stopt lineair te zijn op 9.1 zijn x-max, gelimiteerd door de cms waarde.

Scan speak geeft dan ook netjes een x-max op van 9mm. Maar helaas zijn niet alle fabrikanten zo eerlijk.


Laten we eens een ander voorbeeld nemen: De wavercor SW182BD01. Deze zou een linaire x-max hebben van +-8mm. Dan de resultaten van een meting in het blad voicecoil. http://read.uberflip.com/i/40712/09

Er is vanalles te lezen over het balanced drive systeem van wavecor, wat voor een meer symetrische bl curve zorgt. Hierdoor is bijvoorbeeld zorgt dat inductance op x-max slechts gaat van 0.81mH naar 0.92mH. Heel goed.

Maar er staat ook:

"The msx(x)curve is likewise very symmetrical in both directions, but also with a forward (coil-out) offset of about 1.3mm at the rest position that decreases to 1.07mm at the 8mm x-maxx location on the graph. While these numbers are small, it does limit the distortion level somewhat. Displacement limiting number calculated by the Klipped analyzer were XBl at 70% greater than 6.5mm and for XC at 50%cms minimum was 5.6mm, wich means the compliance is the most limiting factor for prescribed distortion lever of 20%."


Hoe kun je nu op basis van dit soort metingen/bevindingen de x-max van deze woofers, en andere woofers, met elkaar vergelijken? Mag ik nu concluderen dat de werkelijke linaire x-max van de exodus 7.7 is, van de 18Wu 9,1 en van de Wavecor 5,6mm????

P.S. Nog een laatste note: het gaat mij enkel om de x-max, dus niet over dat dit heiligmakend is, of dat rendement en dirtortion etc niet mee tellen. BVD voor je reactie.

[b_force]

Goede kritische vraag

Je zou het eigenlijk op meerdere manieren moeten geven.
xmax bij een bepaalde THD (bv maximaal 10%) en de mechanische xmax.
Sommige pro-audio merken (zoals JBL) geven het ook op die manier op.

Dan nog is het lastig, want die THD geldt natuurlijk niet bij elke frequentie en het is dan ook nog van belang welke vervormingscomponent dat dan is.
2e orde vervorming is namelijk lang niet zo erg als 3e orde.

Je zit dus al heel erg snel aan meerdere grafieken, wat het geheel weer onoverzichtelijk (en misschien ingewikkeld) kan maken.

[Henkjan]

er is geen eenduidige IEC definitie van x-max, het is dus aan de fabrikant om hier invulling aan te geven. je geeft zelf al aan wat voor smaken je hebt, lineariteit van het magneetveld (X-lin), mechanische grens (a.k.a. X-kapot), en zelf daar binnen heb je grijs want hoeveel % mag B gaan afwijken wil je het nog als lineair beschouwen? En dan zijn er nog diverse andere eigenschappen die niet ideaal gaan worden bij grotere uitslag.

dat komt o.a. omdat er geen duidelijk doel is waarom we x-max willen weten, dit in tegenstelling tot de andere parameters op het datasheet: die zijn allemaal voor het kunnen kunnen gebruiken van rekenmodellen om het gedrag van de driver te kunnen voorspellen.

persoonlijk vind ik dat er maar 2 redenen zijn om Xmax te willen weten: wanneer gaat die kapot en wanneer komt de vervorming boven een bepaalde grens. dat laatste is zeg maar de Klippel benadering: alle niet lineariteiten hebben vervorming tot gevolg.

[ivosp]

Ok, we willen het natuurlijk weten omdat we een groot concert in onze woonkamer willen nadoen, inclusief het gevoel in de buik op hoog SPL. We willen de korte lage slagen precies zo horen als de bedoeling was bij de opname. In alle, zou min mogelijk vervormde, detail. We kijken dus naar distortion, rendement, maar ook.... x-max.

Vertel me eens hoe ik nu de wavecor moet positioneren t.o.v. de scanspeak en exodus woofer, qua x-max?

Of doe een inschatting? Ik begrijp dat het een ingewikkelde vraag is. maar juist al die gedifferiëntieerde grafieken zijn welkom. Daar ontbreekt het aan, mijn inziens.

[b_force]

IEC?

Ik denk dat je dan AES bedoelt, want ik ken echt geen internationale standaard (=IEC) die daar over gaat.
(en afgelopen jaar heb ik er daar heel wat van nodig gehad).
Dat is ook een beetje het "probleem".

AES is meer te zien als een gentlemens agreement.
Er is geen wet of regelgeving die voorschrijft waar een luidspreker "aan moet voldoen".
Nu houden de meeste fabrikanten zich -enigszins- aan die AES documenten.
Toch zijn ook die documenten inmiddels wat oud en vooral simpel.
Ze zijn er in elk geval niet op gericht om per driver vijf grafieken weer te geven.
Dat volgens mij een praktische keuze is (elke "meetslaaf" moet kunnen begrijpen hoe hij die parameters moet invullen/gebruiken/opmeten)

Overigens vind ik die twee redenen wel behoorlijk belangrijk.
Dat is zegmaar wel DE afweging of ik voor driver A of driver B zou kiezen (zeker met prijs meegenomen)

edit:
En ik meen me te herinneren dat AES ook geen "officieel" document heeft, enkel handleidingen met methodes om die op te meten.

[Henkjan]

Ok, we willen het natuurlijk weten omdat we een groot concert in onze woonkamer willen nadoen, inclusief het gevoel in de buik op hoog SPL. We willen de korte lage slagen precies zo horen als de bedoeling was bij de opname. In alle, zou min mogelijk vervormde, detail.

Vertel me eens hoe ik nu de wavecor moet positioneren t.o.v. de scanspeak en exodus woofer, qua x-max?

stuur ze op naar Klippel, en laat de vervorming (t/m 7e orde ofzo) meten als functie van frequentie en SPL. klaar, dan vat je alles samen in een paar KPI's

@Bart: ook de AES, ALMA, of welke organisatie die een standaard zou kunnen vastleggen heeft geen eenduidige definitie van Xmax, dat blijkt wel uit het feit dat iedereen z'n eigen draai er aan geeft. De enige club die wat probeert is Klippel, maar die hebben er dan ook belang bij om hun meetspul te verkopen

[ivosp]

Doe het nu eens met de metingen die we hebben (zie die van klippel!). Wat kunnen we aannemen van de x-max van de wavecor ten op zichte van de scancpeak en exodus?

[b_force]

Ok, we willen het natuurlijk weten omdat we een groot concert in onze woonkamer willen nadoen, inclusief het gevoel in de buik op hoog SPL. We willen de korte lage slagen precies zo horen als de bedoeling was bij de opname. In alle, zou min mogelijk vervormde, detail.

Vertel me eens hoe ik nu de wavecor moet positioneren t.o.v. de scanspeak en exodus woofer, qua x-max?

stuur ze op naar Klippel, en laat de vervorming (t/m 7e orde ofzo) meten als functie van frequentie en SPL. klaar, dan vat je alles samen in een paar KPI's

@Bart: ook de AES, ALMA, of welke organisatie die een standaard zou kunnen vastleggen heeft geen eenduidige definitie van Xmax, dat blijkt wel uit het feit dat iedereen z'n eigen draai er aan geeft. De enige club die wat probeert is Klippel, maar die hebben er dan ook belang bij om hun meetspul te verkopen

Klippel is meer te zien als een onderzoekscentrum (zoals TNO, universiteiten, NMI etc).
Bij het vaststellen van standaarden komt alleen veel meer kijken.
Een belangrijk ding daarin is dat zo'n document voor een grote groep mensen leesbaar en begrijpbaar moet zijn.
Vijf grafieken (bij wijze van voorbeeld) is nou niet echt inzichtelijk.
Leuk voor een rapport/meetverslag, maar zeker niet bruikbaar in een standaard.

(overigens ben ik van plan mijn eindstage bij Klippel te doen, die moet ik nog even mailen, thanks for the reminder)

[ivosp]

Dus, antwoord op mijn vraag zou kunnen zijn....?.....

[Henkjan]

@Bart: hoe is je duits?

maar je dwaalt nou wat af, maakt niet uit hoe of wat met een standaard, er is dus geen goede standaard definitie van Xmax.

@Ivo: er is niet één antwoord: er zijn meerdere vervormingen, die verschillen met frequentie, die verschillend veranderen met de uitslag, etc. en dan nog de verschillen in hoe erg bepaalde vormen en maten van vervorming worden gevonden...

[ivosp]

Kom op, ik geef hier metingen. Geef dan verschillende antwoorden.

Hoe is de vervorming van de wavecor t.o.v de exodus op zeg 8mm x?

Er valt toch wel IETS op te zeggen? Desnoods gevoel, onderbuik etc. Onderbouw het een beetje voor de leuk.

[b_force]

@Bart: hoe is je duits?

maar je dwaalt nou wat af, maakt niet uit hoe of wat met een standaard, er is dus geen goede standaard definitie van Xmax.

@Ivo: er is niet één antwoord: er zijn meerdere vervormingen, die verschillen met frequentie, die verschillend veranderen met de uitslag, etc. en dan nog de verschillen in hoe erg bepaalde vormen en maten van vervorming worden gevonden...

We dromen idd weer lekker off-topic

@ivosp
Op papier is er dus niks over te zeggen dat wat wij zojuist verteld hebben.
Er is overigens nog wel een praktische kant.
Als voorbeeld kan ik daarvoor de Adire Extremis 6.8 nemen (en ik vermoed heel sterk ook de CSS SDX7)

Op papier heeft deze namelijk een xmax van iets van 11-12mm.
Dat haalt de rolrand echter nooit! (zonder lelijk te vervormen/uit te rekken).
Dat heb ik getest met die Extremis 6.8.

Bij sommige "long linear excursion" breedbanders zie je dat ook.

Cone excursion is trouwens een van die dingen die thuis dus wel heel moeilijk te meten is.
Eigenlijk moet je dan een versnellingsopnemer hebben of via een laser meten.
Het grootste probleem bij beiden is de referentie (lees: gevoeligheid) bepalen.

[Pjotr]

Jongens kom op. Er is i.dd.d geen IEC, ANSI, DIN, KEMA keur of Klippeliaanse officiële standaard. Wat er wel is sinds jaar en dag is de aanname voor de lineaire X_max = abs(spreekspoelhoogte - poolplaathoogte)/2. Dat is ook wat de meeste fabrikanten opgeven en een goed uitgangspunt waar voorbij de vervorming t.g.v. het magneetsysteem sterk begint op te lopen. Zit wel een addertje onder het gras want sommige geven de X_max piek-piek op, staat natuurlijk stoerder maar het is alleen verwarrend.

Boven de ong. 100 Hz haal je meestal die X_max niet eens zonder over de thermische belastbaarheid te gaan en onder de ong. 100 Hz loopt de vervorming van de meeste woofers sowieso sterk op.

De X_max waarbij de speaker stuk gaat is een ander verhaal. Dat kan alleen de fabrikant vertellen na het daadwerkelijk destructief getest te hebben.

[jeroen_d]

+1

[ivosp]

Wat is dan uberhaupt de meerwaarde van balanced drive van wavecor, of nog extremer: de XBL van css, exodus, adire etc.

En als je een zeer beperkte benutbare x-max hebt ivm thermische belasting onder de 100hz, wat is dan iedereen hier aan het doen met zijn actieve filtering van meerdere +db's om de woofer dieper door laten spelen onderin(al dan niet in een te kleine kist)?

Mag je eigenlijk wel meer vermogen dan de fabrikant opgeeft, door de spoel jagen? Ook met het opgegeven vermogen kun je trouwens de woofer vaak al op zijn x-max krijgen...

[Henkjan]

ook met minder vermogen dan max krijg je een driver over z'n x-max hoor

het nut van al die bijzondere technieken is dat ze als doel hebben om de vervorming laag te houden.

[ivosp]

Dat lijkt mij ook Henk Jan.

Als we het daarover eens zijn, laten we nou toch eens een poging doen iets van de klippelmetingen te maken dan. En op basis daarvan iets zinnigs te zeggen over de wavecor en exodus anarghy wat betreft x-max.

De exodus:

Cms = 384.1842 uM/N
De meneer die de metingen heeft gedaan zegt dan:
X Bl @ Bl min=82% 7.7 mm
X C @ C min=75% 9.2 mm
X L @ Z max=10 % 10.0 mm
X d @ d2=10% 26.1 mm


De wavecor SW182:

displays the result for the SW182 in the sealed and PR boxes at 2.83V and at a voltage level high enough to increase cone excursion to Xmax +15% (9.2mm). This produced a F3 frequency of 47.5Hz with a box/driver Qtc of 0.71 for the 0.23ft^3 sealed enclosure and -3db = 40hz for the 0.35ft^3 PR simulation. Increasing the voltage input until the maximum lineair cone excursion was reached resulted in 104db at 25V for the sealed enclosure simulation and 103.5db with a 23V input level for the larger PR box.

This curve shows a 1.5mm coil forward offset at the rest position that decreases to 1mm at the physical 8mm x-max of the driver.

Inductance will typically increase in the rear direction from the zero rest position as the voicecoil covers more pole area; however the SW182 inductance stays mostly constant as the coil moves in due to the shorting ring behavior. The inductance variation is only 0.81mH to 0,92mH from the in and out Xmax positions, wich is very good.

The Kms(X) curve is likewise very symmetrical in both directions, but also with a forward (coil-out) offset of about 1.3mm at the rest position that decreases to 1.07mm at the 8mm X-max location on the graph. While these numbers are small, it does limit the distortion levels somewhat.
Displacement limiting numbers calculated by the Klippel analyzer were
XB at 70% =6.5mm
XC 50% cms 5.6mm
Wich means that the compliance is the most limiting factor for prescribed distortion level of 20%.


Wat meteen opvalt is dat de eerste meneer (van de exodusmeting) het over een Xc op 50% heeft, en de 2e meneer (van de wavecor) op 75%. ook de XB wordt in het 2e voorbeeld "scherper"(?) beoordeeld, op 70% ipv 82%. En dat terwijl de eerste meneer zegt: "These numbers are based on the standard values for 10% distortion." dus die zouden juist strenger moeten zijn? Of zijn ze dat ook?

Wat kunnen we nou zeggen als we de lineairiteit van beide woofers op grote uitslag proberen te vergelijken?

[Ronkel]

Interessante materie allemaal, maar volgens mij komt er nog een andere vraag eerst: namelijk hoeveel vervorming toelaatbaar is...

Mijn mening: in de praktijk kun je er allemaal niet zoveel mee, waarschijnlijk is een driver binnen z'n lineaire xmax "lineair genoeg". Ik kijk meestal ook naar hoe een driver gebouwd is, qua venting, gebruik van shorting rings, mechanische verliezen, impedantieverloop. Dat zegt meer over z'n kwaliteiten dan één getalletje dat dus eigenlijk niet hetzelfde representeert voor elke driver en eigenlijk niet direct bruikbaar is.

Je kunt m.i. het beste kijken naar de bouw van een driver en kijken of je metingen kunt vinden op internet. Verder geldt voor elke woofer dat zeer grote uitslag vrijwel nooit lineair is en ook serieuze ontwerpproblemen oplevert. Een lange spoel levert bijvoorbeeld hoge Le op en voor grote uitslagen wordt het steeds lastiger om een goede, lineaire ophanging te ontwerpen. Grote uitslagen vragen ook veel vermogen.

Om het anders te zeggen: een 8" woofer met 12 mm xmax is leuk, maar waarschijnlijk kun je 'm beter niet verder pushen dan een mm of 8.

[ivosp]

We vervallen dan toch weer een beetje in aannames. Het lijkt er toch op dat de 9mm x-max die scanspeak aangeeft (zie metingen in link op eerste post)veel bruikbaarder is dan de 12,5mm die exodus claimt. Ongeacht waar je de lat legt qua vervorming. Of zelfs bruikbaarder dan de 8mm opgegeven door wavecor. En dit wordt wetenschappelijk onderbouwt door de bl, le en cms metingen en de berperkingen die hieruit volgen. Dus dan lijkt het wat kortzichtig om in de regel maar gewoon een paar mm van de opgegeven x-max af te trekken en daar mee te gaan simuleren, als je ook aanvullende informatie/metingen tot je bechikking hebt. Toch?

Natuurlijk zijn impedantie, de distortion door het lage frequentiebereik en benodigde vermogen ook belangrijk en minstens even bepalend voor de keuze van een (sub)woofer. Om nog niet te spreken over de prijs. Die ligt bijvoorbeeld 4x zo hoog bij de scanspeak. Best belangrijk voor je keuze...

[Ronkel]

Dus dan lijkt het wat kortzichtig om in de regel maar gewoon een paar mm van de opgegeven x-max af te trekken en daar mee te gaan simuleren, als je ook aanvullende informatie/metingen tot je bechikking hebt. Toch?

Dat impliceerde ik niet als vuistregel, ik bedoelde meer dat je eigenlijk altijd kun stellen dat een zeer hoge xmax eigenlijk altijd overdreven is, althans, niet lineair. Dat zegt in het geheel niets over "normalere" xmax cijfers. Bij deze drivers kun je wel weer stellen dat als je weet hoe de motor in elkaar zit, je ook al aardig wat kunt zeggen over de lineariteit van de driver. Maar meten = weten, anders dan dat wordt het gewoon niet vrees ik.

[Martijn M]

Leuke discussie.

Het is voor amateurs zonder exclusieve meetapparatuur zoals die van Klippel wel mogelijk om metingen van betekenis te doen. De uitslag is wellicht lastig direct te bepalen, maar als de Sd bekend is kun je de uitslag berekenen op basis van het geluidsniveau (B_force, ik vind het echt iets voor jou om de formule binnen drie tellen paraat te hebben ). De meest praktische meting die je m.i. kunt doen is een vervormingsmeting op verschillende geluidsniveaus. Op die wijze bekom je geen eenduidig cijfertje met een waarde voor de x_max, maar het maakt wel duidelijk hoe hard het ding kan zonder al te extreem tegen z'n dynamische grenzen aan te lopen. Uiteindelijk is dat waar het om gaat. De x_kaputt is m.i. nog altijd de verantwoordelijkheid van de fabrikant.

B_force, volgens mij houdt de IEC zich wel een klein beetje bezig met audio. Ze hebben een test-baffle gespecificeerd, evenals verschillende soorten ruis om de elektrische belastbaarheid van een luidspreker te bepalen.

[ivosp]

Het is natuurlijk ideaal om gewoon te meten wat je wil weten: volumeknop steeds harder, meten en de distortion per frequentie per DB SPL plotten in een diagram, met een berekend verband tussen SPL en x-uitslag zoals Martijn zegt. Maar kun je nou echt helemaal niks met al die mooie klippelmetingen zoals van de scanspeak, exodus en wavecor die ik gepost heb? Op basis van die metingen, wat zouden jullie aanhouden als x-max om mee te simuleren en waarom? We weten ook wat ze als x-max opgeven en de motor er van binnen uitziet, of het nu balanced drive, symmetrical drive SD-3(scanspeak) of XBL2 heet, dus trek eens een gezonde conclusie zou ik zeggen (die iets ver gaat dan het wegschuiven als toch niet interessant)?

http://www.diycable.com/main/pdf/AnarchyDocs.pdf
http://www.acousticdev.com/Files/XBLDetails.pdf

http://www.wavecor.com/SW182BD01_02_specifications.pdf
http://www.wavecor.com/Balanced_Drive_t ... _paper.pdf

http://www.scan-speak.dk/datasheet/pdf/18wu-8747t00.pdf
http://acoustic-force.dk/wp-content/upl ... logier.doc

[Pjotr]

...............Wich means that the compliance is the most limiting factor for prescribed distortion level of 20%...........

Denk dat dit wel een belangrijke conclusie is. Naar beneden toe verviervoudigd de uitslag per oktaaf bij gelijk blijvende SPL. Aan de vervormingsplots zie je dat naar beneden toe (onder de pakweg 100 Hz) de vervorming oploopt. Dat is dan bij lange na nog niet bij de X_max en verlaat de spreekspoel het magneetsysteem nog niet gedeeltelijk. Kortom de vervorming neemt sowieso toe met de uitslag. Kennelijk is er een bepaalde uitslag waarboven de vervorming merkbaar gaat oplopen. M.i. is dat meer de oorzaak van Cms dan van het magneetsysteem.

Speakers die bedoeld zijn voor BR systemen hebben doorgaans een erg niet lineaire Cms om te voorkomen dat de conus de kast verlaat beneden F_BR. Dat is niet erg omdat juist bij een BR systeem rond F_BR de conus vrijwel stil staat.

[architect]

prachtig draadje
mooi informatief en onderzoekend
met plezier kijk ik hier steeds even terug

ik vraag mij al meermalen af hoe je nou het beste goed laag ontwerpt?
stelling : bij voorkeur meer oppervlak (Sd) en minder xmax?
gaat deze regel in zijn algemeenheid op?

[ivosp]

Ja, uitgaande van dat ze gelijkwaardige distortiondiagrammen produceren op 94db of 1W/M, zal dit bij hogere db's, en dus relatief meer uitslag voor de kleinere woofer, alleen nog maar beter uitpakken voor het grotere exemplaar.

Meestal zie je dat op 1W ,dus met nauwelijks uitslag, de grotere woofers het sowieso al veel beter doen richting de 20hz. Het sublaag dus.



Waar ik nog wel wat meer over zou willen weten is die thermische belastbaarheid waar Pjotr het over had. Hoe kun je die bepalen? En waar zit de limiet dan in? Va piek? VA gemiddelde van het freq spectrum waar je de woofer inzet? Of het gesloten of BR is (verse lucht)? En welke opgegeven waarde van de fabrikant is dan een indicatie? RMS vermogen in de vorm van AES or IEC powertest? Misschien was die wel gelimiteerd door iets anders dan de thermische belastbaarheid? Weet iemand een praktijkvoorbeeld? Ik ken de verbrande-spoel-lucht wel van ervaringen in car audio .