Onderzoeksprojectje: 2e orde cardioïde
Geplaatst: za 18 jul 2015, 21:52
Dag forummers,
na het eindigen van het Synergy Acoustics project ben ik een tijdje niet meer actief geweest en lag het hobbyen op z'n gat. Naar aanleiding van een idee dat al een paar maanden in mijn hoofd rondspookte, heb ik samen met Dioot maar weer eens iets opgestart: het bouwen van een 2e orde cardioïde. Ik heb de afgelopen maanden in Excel een model hiervoor gemaakt op basis van simpele puntbronnen (zie bijlage).
Als inleiding zal ik het model even 'ontleden'. We beginnen even bij de dipool, die gemodelleerd wordt als twee puntbronnen op een afstand D die uit fase staan (response geplot voor D = 0,343 m):
Als we de achterste bron vertragen met T = D/c (c = 343 m/s) krijgen we een 1e orde cardioïde bron:
Voor de 2e orde cardioïde hebben we twee gelijke dipoolbronnen met dipoolafstand D1, die weer op een afstand D2 van elkaar staan en uit fase, analoog aan de eenvoudige puntbronnen bij de 1e orde cardioide. De achterste dipool wordt dus vertraagd met T = D2/c.
Het afstraalpatroon zal smaller worden t.o.v. een 1e orde cardioïde, maar daarnaast valt het niet met 6 dB/octaaf maar 12 dB/octaaf af. De praktische voordelen en bruikbaarheid zijn dus alleen theoretisch al te bezien, maar toch leek het me leuk om het toch eens te proberen.
Dus gingen we aan de slag met twee 8" A&D drivers, gemonteerd op een minimaal frame. Geen baffle en een elektronische delay, om zo te proberen om iets te maken dat zo dicht mogelijk bij het theoretische model ligt:
De afstanden D1 en D2 zijn bij deze eerste poging gelijk (0,21 m), de vooraf voorspelde response op 1 meter afstand:
De gemeten on-axis response lijkt er aardig op:
En de polar is inderdaad erg smal! Waarschijnlijk is het iets smaller weergegeven dan in werkelijkheid door de korte meetafstand (1m), maar -12 dB op 90 graden doet het wel. Ook de polar volgt vrij netjes het Excel-model.
De eerste dip on-axis is vrij scherp doordat de "baffle" van beide drivers rond is. Bovendien ligt ie erg laag, ca 800 Hz. Dat valt te verbeteren door de afstand tussen beide drivers precies de helft te maken van de dipoolafstand van de drivers. Dat is logisch want beide individuele dipolen hebben de eerste dip zitten bij d/lambda = 1, terwijl voor een cardioide, die je er in feite op superponeert, geldt dat de eerste dip zit op d/lambda = 0.5 (zie ook de eerder gesimuleerde responses).
Dat ziet er vervolgens zo uit:
Wat opvalt is dat er een aantal dips bij zijn gekomen, wellicht door een resonantie tussen beide drivers (die tenslotte dicht op elkaar zitten). Maar wederom volgen de metingen de simulatie vrij goed!
De komende weken gaan we onderzoeken hoe we dit concept verder kunnen verbeteren. Stap één zal waarschijnlijk het toevoegen van baffles zijn om de on-axis dips op hoge frequenties tegen te gaan en de polar response te verbeteren. Stap twee is om te proberen dit met een weerstandsbox te realiseren, analoog aan zoals dat met een eerste orde cardioïde ook kan.
na het eindigen van het Synergy Acoustics project ben ik een tijdje niet meer actief geweest en lag het hobbyen op z'n gat. Naar aanleiding van een idee dat al een paar maanden in mijn hoofd rondspookte, heb ik samen met Dioot maar weer eens iets opgestart: het bouwen van een 2e orde cardioïde. Ik heb de afgelopen maanden in Excel een model hiervoor gemaakt op basis van simpele puntbronnen (zie bijlage).
Als inleiding zal ik het model even 'ontleden'. We beginnen even bij de dipool, die gemodelleerd wordt als twee puntbronnen op een afstand D die uit fase staan (response geplot voor D = 0,343 m):
- dipole-model.png (404 Bytes) 1031 keer bekeken
- cardioid-model.png (512 Bytes) 1031 keer bekeken
- 2nd-order-cardioid-model.png (980 Bytes) 1031 keer bekeken
Dus gingen we aan de slag met twee 8" A&D drivers, gemonteerd op een minimaal frame. Geen baffle en een elektronische delay, om zo te proberen om iets te maken dat zo dicht mogelijk bij het theoretische model ligt:
De komende weken gaan we onderzoeken hoe we dit concept verder kunnen verbeteren. Stap één zal waarschijnlijk het toevoegen van baffles zijn om de on-axis dips op hoge frequenties tegen te gaan en de polar response te verbeteren. Stap twee is om te proberen dit met een weerstandsbox te realiseren, analoog aan zoals dat met een eerste orde cardioïde ook kan.
Ga je dit nog toepassen in een volledig bouwproject?
