Baffelstep og kantdiffraktion

Originally posted by USXX Hvorfor kører du med lineær ækvidistante frekvensspring? Jeg ville da køre logaritmisk...

Edited by Enthusiast - 11 Jan 2016 at 09:20

Tak. 

Jeg har leget lidt videre med denne model.
Det har irriteret mig, at jeg skulle eksportere resultater fra min kode for at behandle dem grafisk.

Derfor har jeg oversat koden til Visual Basic, som jeg nu kører direkte fra Excel (regneark).
Nedenstående er et lille screen dump af regnearket. Al matematiken er gemt "bag skærmen".



Jeg indtaster altså størrelsen på baflen, positionen og diameteren af enheden samt observations afstand og vinkel. Så autogenereres de to figurer ved et klik på knappen.
Den øverste figur afbilder blot indtastningen af baffel og position af enheden.
Den nederste figur giver responsen.

En lille observation her er, at en beregning (samt grafisk afbildning) i Visual Basic tager små 4 sekunder. Til sammenligning tog den tilsvarende beregning i min anden kode i omegnen af 0.3 sekunder.
Regnemiljøet betyder altså meget og her er Visual Basic bestemt ikke blandt de hurtigste. Men det er nemt at få behandlet resultater grafisk.

Sidste stik i sammenligningen af de to modeller handler om off-axis responser.

I Edge har jeg ikke kunnet flytte mikrofonpositionen tilstrækkeligt ud til siden i forhold til højttaleren, hvis lytteafstanden skulle være 200 meter.

Derfor har jeg måttet rykket mikronen tættere på baflen. Lytteafstanden er dermed sat ned fra 200 meter til 2 meter. Dette gælder selvfølgelig begge modeller.

Der opstår lidt drillerier i modellerne, når dette gøres. Skogberg's model giver et baffelstep på mindre end 6dB, når man rykker så tæt på baflen. Så resultaterne for frekvenser under 150-200 HZ bliver (formentlig) utroværdige. Edge giver også et baffelstep på lidt mindre end 6dB, men baffelsteppet ligger stadig på 5.9dB on-axis.
Edge løber dog ind i et skaleringsproblem, så hele responskurven flyttes ned i niveau, når man rykker væk fra on-axis position. Niveauforskydningen ser ud til at afhænge af betragtningsvinklen. Jo større vinkel man måler/lytter på, jo længere ned forskydes kurven. Ved 30 grader er kurven rykket ca 1dB ned i niveau, hvilket betyder at man i Edge får negative niveauer (-1dB) for de laveste frekvenser. Dette ses nedenfor.



I den viste figur har jeg ikke justeret på de oprindelige resultater fra Edge.

For at lave en reel sammenligning mellem Edge og Skogberg's model, har jeg i de følgende figurer justeret resultaterne fra Edge, så de altid konvergerer mod -6dB ved lave frekvenser, ligesom det er gjort i alle de tidligere viste resultater.

Jeg har i simuleringerne igen taget udgangspunkt i diskanten på 26mm i diameter (effektivt membranareal). Jeg har kigget på 15 grader og 30 grader off-axis responser for de to modeller.
Diskanten sidder stadig midt i baflen (horizontal position) i 85 centimeters højde.

Hvis jeg forstår Edge rigtigt, er det den lineære lytteafstand fra midt i diskanten til mikrofonen, der fastsættes til 2 meter. Dette er i hvert fald gældende for simuleringen foretaget med Skogberg's model.
Der benyttes stadig 360 kantelementer.
Nedenfor ses resultaterne for 15 grader off-axis.



Modellerne er for alle praktiske formål enige fra 200Hz og opefter. Baffelsteppet i Skogberg's model bliver ved den reducerede lytteafstand sænket til ca 5.1dB.
At enheden "stråler" højfrekvent ses nu tydeligt i begge modeller for frekvenser over 7-8kHz, hvor niveauet begynder at dale.

Nedenfor ses resultaterne for 30 grader off-axis.



Konklusionen ved 30 grader er i bund og grund den samme som ved 15 grader. Det reducerede baffelstep i Skogberg's model er muligvis ikke helt korrekt og man bør derfor nok se bort fra responsen under 200Hz.

Ved 30 grader off-axis er der marginale forskelle i kurvernes kvalitative udformninger. Disse forskelle kan skyldes forskellige placeringer af kantelementerne, men de kan også skyldes forskellige placeringer af mikrofonen. Jeg kan ikke udelukke, at jeg har misforstået Edge, hvad angår definitionen på lytteafstand.

Har fået leget lidt videre med kantdiffraktionsmodellen.

Jeg har sat reflektionskoefficienten ned til -0.5. Hermed konvergerer baffelsteppet mod (-)6dB, når lyttedistancen bliver markant større end baffeldimensionerne.

Jeg har nedenfor skiftet den tidligere viste cirkulære baffel ud med et mere aktuelt eksempel. En rektangulær baffel på 30cm x 100cm (B x H).
Jeg har placeret 360 kantelementer rundt på frontbaflen og 1 punktkilde i 85cm højde midt på baflen (15cm inde).



Lyttedistancen er sat til 200 meter.
Figuren nedenfor sammenligner resultater fra tidligere nævnte model præsenteret herhttp://torean.dk/artikel/Diffraction.pdf
og en identisk simulering i "Edge"



Og et zoom af frekvenserne fra 10kHz til 20kHz.



Som det ses er simuleringerne praktisk taget identiske. Der er dog lidt forskelle højfrekvent. Edge simuleringen lægger sig lidt "foran" den anden model i frekvensspektret.
De to modeller ligger dog inden for ca. +/-0.5dB hele vejen op til 20kHz.