Har "akselerasjonsfaktoren" Bl / Mms noe å si for dynamikk?

[Asbjørn]

Jeg ser enkelte steder at "akselerasjonsfaktoren" G = B l / Mms (altså magnetisk feltstyrke ganger lengden av lederen i gapet, delt på bevegelig masse) brukes som en indikasjon på de dynamiske egenskapene til et høyttalerelement. Det kan jo ha noe for seg, for måleenheten blir akselerasjon pr ampere, og dette ser ut til å si noe om hvordan elementet reagerer på strømtilførsel.

Et eksempel: Mellomtoneelementet PHL 1130 har Bl/Mms = G = 1549, mens slektningen PHL 1120 har G = 1037. Når vi ganger denne "akselerasjonsfaktoren" med membranarealet for å få en pekepinn på evnen til å akselere luft, blir det G a = 23,2 for 1130 og 15,6 for 1120. Dramatisk forskjell i favør av 1130, ikke sant?

Men en effektforsterker er en tilnærmet spenningskilde, ikke en strømkilde. Den leverer et spenningssignal til høyttaleren, og så får strømmen bli som den blir ut fra høyttalerens impedans ved den aktuelle frekvensen. Nå er PHL 1130 et 16-ohms element og PHL 1120 er tilsvarende 8-ohms element. Når impedansen dobles, halveres strømmen ved samme spenning (fader Ohms gamle I = U/R). Derfor synes jeg det ser naturlig ut å dele G på nominell impedans Z for å kunne si noe om hvordan elementet vil reagere på et spenningssignal. Måleenheten blir akselerasjon per volt.

Da blir G / Z = 1,45 for PHL 1130 og G / Z = 1,95 for PHL 1120. Og da kan det jo se ut som om 8-ohms-elementet reagerer kjappere på en plutselig endring i spenning. Det kan også se ganske logisk ut, ettersom effekten P = U I = U2 / R, men U er tilnærmet det samme spenningssignalet og R (dvs Z) er halvert, sånn at 8-ohms-elementet drar dobbelt så mye effekt ut av forsterkeren i forsøket på å følge spenningssignalet. Og en bil akselerer gjerne fortere med 200 hk motoreffekt enn med 100 hk. (Digresjon: 0-100-tiden for en bil eller motorsykkel kan anslås ganske nøyaktig ved å dele vekten i kg på motoreffekten i hk. Familiebil på 1400 kg med 140 hk motor får 0-100 ca 10 s. Putt i en 210 hk motor i stedet og den gjør 0-100 på ca 7 s.)

Her er noen artikler med motsatte konklusjoner mht akselerasjonsfaktoren G:
http://www.tnt-audio.com/clinica/driver_acceleration_e.html
http://www.tnt-audio.com/clinica/driver_air_volume_acceleration_e.html
vs
http://www.stereointegrity.com/docs/WooferSpeed.pdf

Så, hva skal jeg tro her? Har "akselerasjonsfaktoren" noen betydning for dynamikken? Er det slik at høyere G gir bedre dynamikk uansett, gjelder det bare ved samme impedans, eller kanskje ikke i det hele tatt? Har den idéen min med å dele G på Z noe for seg som en pekepinn om dynamiske evner (som forsåvidt er det samme som evnen til å gjengi høye frekvenser)? Er det noen andre tommelfingerregler for å bedømme et elements dynamiske egenskaper?

 

[timc]

Regnestykket tar ikke hensyn til bla Le, og Cms. Ei heller følsomheten.

Man må også tenke over hva man vil oppnå. Høy bl/mms betyr oftest høyere resonansfrekvens, og mer behov for EQ dersom man skal ha dyp bass.

Kompliserte ting mao.

Sendte en mail til Harvey Gerst om dette her, og fikk tilbake til svar, at å diskutere enkeltparametere som dette var som å diskutere hvilket hjul på bilen som var viktigst.


-Tim

 

[grelv]

Enig med timc: jeg synes også dette er komplisert. Jeg skal ikke påstå at jeg sitter inne med noen fasit - men min forståelse er denne:

Et høyttalerelements effektivitet er uttrykt som forholdet Bl^2* Sd^2 / Mms^2 * Re (med andre ord: omtrent din faktor). Multipliserer vi dette med konstanten p/2pi*c (hvor p er luftens tetthet og c er lydhastigheten) får vi effektivitet i prosent.

Høyttalere er "acceleration devices" - det er altså lydtrykket som er proporsjonalt med "akselerasjonsfaktoren".

Svaret på spørsmålet ditt kommer an på hva du egentlig mener med "dynamikk". Hvis du med "dynamikk" egentlig mener "effektivitet" (altså: hvor høyt elementet kan spille i forhold til tilført effekt), er resonnementet ditt - slik jeg forstår det - i all hovedsak riktig (bortsett fra at vi bruker Re og ikke Znom).

Hvis du med dynamiske evner mener noe i retning av "evne til å reagere på hurtige signalendringer" (i mangel av noe bedre ord), er det noe som i all hovedsak er det samme som evnen til å gjengi høye frekvenser. Da betyr akselerasjonsfaktoren lite - det er Le som blir en viktig parameter (sammen med Re) - fordi induksjonen direkte påvirker hvor raskt signalendringer (spenning) transformeres til endringer i strøm i svingspolen.

I tillegg har parametre som er med på å definere hvordan svingningssystemet i høyttaleren er dempet (Cms, Rms, praktisk utforming av ulike kabinettløsninger osv) betydning for membranens evne til å starte/stoppe raskt.

 

[Audiodidakt]

Meget spennende tema

I forhold til Le og Re;

Jeg har lest at lav Le tilsier at elementet kan spille høyere opp i frekvens enn tilsvarende element med høyere Le.

Hva er optimalt i forhold til Re? (lav eller høy)

 

[timc]

En annen ting som også er med er følsomheten.

Det er sant at Le sier hvor fort strøm kan induseres i spolen. På den andre siden. Dersom elementet har høy følsomhet kan man slippe unna med en høyere Le fordi mengden strøm som skal til for ett gitt lydtrykk blir mindre.


-Tim

 

[Asbjørn]

Enig med timc: jeg synes også dette er komplisert. Jeg skal ikke påstå at jeg sitter inne med noen fasit - men min forståelse er denne:

Et høyttalerelements effektivitet er uttrykt som forholdet Bl^2* Sd^2 / Mms^2 * Re (med andre ord: omtrent din faktor). Multipliserer vi dette med konstanten p/2pi*c (hvor p er luftens tetthet og c er lydhastigheten) får vi effektivitet i prosent.

Høyttalere er "acceleration devices" - det er altså lydtrykket som er proporsjonalt med "akselerasjonsfaktoren".

Svaret på spørsmålet ditt kommer an på hva du egentlig mener med "dynamikk". Hvis du med "dynamikk" egentlig mener "effektivitet" (altså: hvor høyt elementet kan spille i forhold til tilført effekt), er resonnementet ditt - slik jeg forstår det - i all hovedsak riktig (bortsett fra at vi bruker Re og ikke Znom).

Hvis du med dynamiske evner mener noe i retning av "evne til å reagere på hurtige signalendringer" (i mangel av noe bedre ord), er det noe som i all hovedsak er det samme som evnen til å gjengi høye frekvenser. Da betyr akselerasjonsfaktoren lite - det er Le som blir en viktig parameter (sammen med Re) - fordi induksjonen direkte påvirker hvor raskt signalendringer (spenning) transformeres til endringer i strøm i svingspolen.

I tillegg har parametre som er med på å definere hvordan svingningssystemet i høyttaleren er dempet (Cms, Rms, praktisk utforming av ulike kabinettløsninger osv) betydning for membranens evne til å starte/stoppe raskt.

Aha. Ja, det peker i retning av effektivitet. Med "dynamikk" mener jeg noe i retning av korrekt opplevd transientgjengivelse, sånt som får musikken til å høres levende og engasjerende ut, sånt som får hornsystemer til å høres livaktige ut selv om frekvensgangen er farget. I motsetning til "hifi-lyd" med spikrak frekvensgang og presis holografi, men hvor man kan føle at "det som foregår der borte angår egentlig ikke meg." Hornsystemer kjennetegnes jo av ekstremt høy effektivitet, kanskje 20-40 %, mens en alminnelig kassehøyttaler skal være godt fornøyd med 1-2 %. Det tyder på en sammenheng, kanskje via graden av kompresjon ved høye signalnivåer.

Jeg mistenker også at det er noen frekvensavhengige greier her, sånn at stor forskjell i effektivitet (eller hva det nå er) mellom ulike frekvensområder påvirker opplevd "dynamikk". Eksempelvis en supereffektiv diskant kombinert med små basselementer i kompakte kasser for husfredens skyld.

Ettersom noen av våre meddebattanter sverger høylydt til grovest mulig kabling som en viktig del av oppskriften på "dynamikk", så virker det også som om Re bør være lavest mulig. Hvis det har noe for seg er det ikke mye vits i å redusere kabelmotstanden med 0,05 ohm hvis man velger et element med 11,6 ohm seriemotstand i stedet for et med 5,6 ohm, selv om akselerasjonsfaktoren er høyere. Eller?

 

[Asbjørn]

Googlet "loudspeaker efficiency dynamics" og fant en utmerket artikkel fra Rod Elliott: http://sound.westhost.com/articles/pwr-vs-eff.htm

Han ser på termisk kompresjon (at høyttalerspolen varmes opp med økende seriemotstand som konsekvens) og flukskompresjon (at magnetfeltet endrer seg momentant med endret strøm i spolen).

Even the limited tests I was able to perform show that flux modulation (magnetic compression) is quite capable of 'squashing' transients to some degree. In an extreme case (assuming low efficiency drivers and considerable amplifier power), where transients should jump out at you, they may blend into the overall mix, losing impact and removing some of the life from your music. The many owners of low powered Class-A amplifiers are forced to use high efficiency drivers to get an acceptable sound level in their listening room. Although the amplifier is often cited as the reason the systems sound good, one of the likely reasons should now be obvious - with no (or little) power compression of either form, high efficiency systems will give much better transient (impulse) response and dynamics. There can be no doubt that these systems will have dynamics that are very difficult to match by systems that require hundreds of Watts to achieve the same in-room SPL.

...

A general solution seems easy, if rather expensive and very limiting with most modern loudspeakers ... use high efficiency drivers. The lower the power that is needed for a given SPL, the less compression the driver will create - be it thermal or due to flux modulation. Because flux modulation effects are comparatively small - at least for domestic reproduction - thermal compression is by far the most dominant factor. For very low frequency drivers, high efficiency is not possible - the moving mass usually needs to be fairly large to obtain a low resonant frequency, and this will always have an adverse effect on efficiency. Despite the limitations, there seems no good reason that any driver should have an efficiency of less than 90dB/W/m - anything lower means that amplifier power has to be increased, and the problems then become apparent.

...

The use of passive crossover networks in high power systems is strongly discouraged. There is absolutely no benefit to be gained, but they cause a great many problems. Making a passive crossover network that has adequately sized inductors (series resistance must be as low as possible) becomes very expensive - just for the copper wire alone! The money is far better spent on building an active crossover and separate power amplifiers for each speaker. For optimum performance and freedom from crossover interactions, my philosophy is that any speaker rated at or above 50W programme material should be active. The benefits far outweigh the disadvantages.

Aha, indeed.

 

[Haavard]

Horn er ypperlig til dynamikk, men det er en annen diskusjon.

Håvard

 

[grelv]

Googlet "loudspeaker efficiency dynamics" og fant en utmerket artikkel fra Rod Elliott: http://sound.westhost.com/articles/pwr-vs-eff.htm

Han ser på termisk kompresjon (at høyttalerspolen varmes opp med økende seriemotstand som konsekvens) og flukskompresjon (at magnetfeltet endrer seg momentant med endret strøm i spolen).

Aha, indeed.

Nettopp!!: en svært viktig og ofte oversett kvalitetsfaktor for høyttalerenheter, meget godt kjent for alle som har mye erfaring med såkalte "proff-elementer" (JBL, Beyma, B&C osv) - og etter min mening en langt viktigere parameter enn f eks målinger av harmonisk forvengning.

Gir meget gode grunner til å velge effektive høyttalere, stort membranareal, konstruksjoner med god kjøling/utlufting og med så stor svingspolediameter som mulig. Alt dette er som regel godt ivaretatt av de såkalte "proff-elementene" - i sjeldnere grad av "vanlige hifi-elementer".

Dersom vi definerer begrepet "dynamikk" i inngangsspørsmålet til å være det du beskriver som "korrekt opplevd transientgjengivelse...", mener jeg at disse faktorer er viktige:

- høy effektivitet (og dermed implisitt et bra forhold BL*Sd/Mms*Re)
- lav Le
- lav power compression (dessverre er det få som beskriver dette i datablader, men indikasjoner kan være
- stort membranareal
- stor svingspolediameter
- god ventilasjon rundt svingspolen
- høy effekttålighet)
- korrekt dempning i kabinett

 

[KJ]

Googlet "loudspeaker efficiency dynamics" og fant en utmerket artikkel fra Rod Elliott: http://sound.westhost.com/articles/pwr-vs-eff.htm

Han ser på termisk kompresjon (at høyttalerspolen varmes opp med økende seriemotstand som konsekvens) og flukskompresjon (at magnetfeltet endrer seg momentant med endret strøm i spolen).

Termisk stabilitet i magnetene er kanskje også en faktor, etter noe tid med høy effektavsetting?

mvh
KJ

 

[Asbjørn]

Altså, hvis vi skal ta det helt ut, så blir dette en rimelig "dynamisk" høyttaler med sine 103 dB følsomhet, 15" mellomtoneelement, og effekttålighet på 1600 W:

Anbefalt forsterkereffekt: 1W eller mer.

http://www.tangenavdesign.com/html/inconcert_miles.html

Valentino mente vel at han aldri hadde hørt maken til dynamikk som i denne tassen.

 

[Asbjørn]

Googlet "loudspeaker efficiency dynamics" og fant en utmerket artikkel fra Rod Elliott: http://sound.westhost.com/articles/pwr-vs-eff.htm

Han ser på termisk kompresjon (at høyttalerspolen varmes opp med økende seriemotstand som konsekvens) og flukskompresjon (at magnetfeltet endrer seg momentant med endret strøm i spolen).

Termisk stabilitet i magnetene er kanskje også en faktor, etter noe tid med høy effektavsetting?

mvh
KJ

Ja, det er det nok, spesielt med ferritter. Svekkes med 0,2 % pr grad temperaturstigning, men interessant nok påvirkes neodymium også med 0,12 % pr grad. Det betyr 12 % svekkelse av magnetfeltet, og dermed BL og alt som følger med, om temperaturen går fra 20 til 120 grader.
http://www.coolmagnetman.com/magstren.htm

Jeg kan banne på (og over) at vi audiofile bruker mye mer tid, penger og hodebry på innbrenning av kabler enn på å sikre at magnetene har optimal temperatur når likesinnede stikker innom for en lyttekveld.

 

[Bx]

Kanskje på tide å lage høyttalerelementer med aktiv kjøling?

 

[KJ]

Kanskje på tide å lage høyttalerelementer med aktiv kjøling?

Det har versert bilder med lydkabler som var nedkjølt i nitrogen (?) så hvorfor ikke HT-elementer?

mvh
KJ

 

[timc]

Kanskje på tide å lage høyttalerelementer med aktiv kjøling?

&%#/%# Nå satte du griller i hodet på meg.


Med helt rent vann skulle konduktiviteten være veldig lav ikke sant?

-Tim

 

[timc]

Googlet "loudspeaker efficiency dynamics" og fant en utmerket artikkel fra Rod Elliott: http://sound.westhost.com/articles/pwr-vs-eff.htm

Han ser på termisk kompresjon (at høyttalerspolen varmes opp med økende seriemotstand som konsekvens) og flukskompresjon (at magnetfeltet endrer seg momentant med endret strøm i spolen).

Termisk stabilitet i magnetene er kanskje også en faktor, etter noe tid med høy effektavsetting?

mvh
KJ

Absolutt en faktor, men hvor varmt blir det til hjemmebruk? Til PA og dB drag er jo saken grei, men til normal spilling i hjemmet?


-Tim

 

[KJ]

...
Ja, det er det nok, spesielt med ferritter. Svekkes med 0,2 % pr grad temperaturstigning, men interessant nok påvirkes neodymium også med 0,12 % pr grad. Det betyr 12 % svekkelse av magnetfeltet, og dermed BL og alt som følger med, om temperaturen går fra 20 til 120 grader.
http://www.coolmagnetman.com/magstren.htm
...

Samarium-cobalt magneter har en tempereturkoeffisienet omkring 0,05% eller lavere. De har litt lavere feltstyrke og «energitetthet» en neodymium, men mye høyere curie-temperatur. De har omtrent lik motstandsevne mot avmagnetisering.

http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_magnet

...
Jeg kan banne på (og over) at vi audiofile bruker mye mer tid, penger og hodebry på innbrenning av kabler enn på å sikre at magnetene har optimal temperatur når likesinnede stikker innom for en lyttekveld.

Hyyyysh! 8)

mvh
KJ

 

[norcad]

Finnes det høyttalere med lav følsomhet som er kjent for å være dynamiske?
De ht jeg har hørt med god dynamikk har hatt høy følsomhet, men også tilnærmet samme uregelmessigheter i frekvensgangen, og noen mangler på de mer typiske "hifi" parametrene.
Kan en bestemt unote i frekvensgangen lure hjerne til å oppfatte de som mer dynamiske, eller er den ujevne frekvensgangen et biprodukt av typen elementer/kabinetter som faktisk fremmer dynamikk?

Mao finnes det ht med meget jevn frekvensgang (og derav ofte lav følsomhet) som samtidig oppfattes som dynamiske? Eller er det et valg om enten eller?

 

[timc]

Jeg har opplevd høyttalere med høy følsomhet og veldig pen frekvensrespons. F.eks JBL

Jeg har opplevd høyttalere med lav følsomhet og god dynamikk. F.eks MBL


Høy BL faktor her


-Tim

 

[KJ]

...
Absolutt en faktor, men hvor varmt blir det til hjemmebruk? Til PA og dB drag er jo saken grei, men til normal spilling i hjemmet?

Hakke peiling ... men jeg mener at svingspoletemperaturer opp mot 200-250 grader har vært nevnt av såkalt troverdige kilder. Den termiske koblingen fra svingspole til magnetsystem er antaglig ikke veldig god (luft), men luftgapet skal jo helst være så trangt som mulig (dvs minimalt med mellomtrom mellom svingspole og magnetsystem), så en viss termisk kobling er det nok. Magnetsystemet har også en ikke ubetydelig masse, så det tar nok noe tid å varme opp magnetsystemet i et HT element kun med hjelp av effektavsettingen i en bevegelig svingspole ... fram med thermometeret!

mvh
KJ.

 

[Bx]

Ettersom noen av våre meddebattanter sverger høylydt til grovest mulig kabling som en viktig del av oppskriften på "dynamikk", så virker det også som om Re bør være lavest mulig. Hvis det har noe for seg er det ikke mye vits i å redusere kabelmotstanden med 0,05 ohm hvis man velger et element med 11,6 ohm seriemotstand i stedet for et med 5,6 ohm, selv om akselerasjonsfaktoren er høyere. Eller?

En alternativ hypotese er at kabelen kan ha en varmetransporteffekt avhengig av tverrsnitt. Kanskje også en kjøleeffekt avhengig av overflate + isolasjon. Kabler med kjøleribber anyone?

 

[Asbjørn]

Finnes det høyttalere med lav følsomhet som er kjent for å være dynamiske?
De ht jeg har hørt med god dynamikk har hatt høy følsomhet, men også tilnærmet samme uregelmessigheter i frekvensgangen, og noen mangler på de mer typiske "hifi" parametrene.
Kan en bestemt unote i frekvensgangen lure hjerne til å oppfatte de som mer dynamiske, eller er den ujevne frekvensgangen et biprodukt av typen elementer/kabinetter som faktisk fremmer dynamikk?

Mao finnes det ht med meget jevn frekvensgang (og derav ofte lav følsomhet) som samtidig oppfattes som dynamiske? Eller er det et valg om enten eller?

Jeg har ikke hørt dem selv, men Fidelity forteller at Dynaudio Concequence er rå på dynamikk, selv om frekvensgangen er +/- 3 dB @ 17 - 30000 Hz, impedansen 4 ohm og følsomheten 85 dB @ 2,83 V @ 1 m. Derimot bruker Dynaudio noen gigantiske spolediametre, sannsynligvis av termiske grunner.

 

[wilbur-x]

Jeg mener diskusjonen om dynamikk mht BL/Mms må utelate andre parametre.
Ikke fordi de ikke er vesentlige, jeg mener man må se på BL (med god kjøling) isolert fordi andre parametre i konstruksjonen er satt.
Jakten på dynamikk derimot må inkludere alle forhold.
Andre dynamikkbegrensende aktører enn elementets øvrige parametre er er filtre, kabinetter, dempemateriale, feil bolig etc.

Litt basic for de som er nye i hobbyen vår:
BL er motoren i høyttaleren. (I er bensin )
F= BIL og F= ma, altså-> a= BIL/m
F= kraft
B= Flukstetthet i magnetfeltet
I =strøm
L= lengde av leder i magnetfeltet
m= masse
a = akselerasjon

Man setter altså en motor i eksisterende karosseri med sine elendigheter som masse, fjæring, oppbrudd i membran etc.

http://www.antonine-education.co.uk...Topic_10/topic_10_the_magnetic_effect_of_.htm