Tools for the professional development of horn loudspeakers

Makarski, Michael; Vorländer, Michael

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-15573

Tools for the professional development of horn loudspeakers = Werkzeuge für die professionelle Entwicklung von Hornlautsprechern

Makarski, Michael (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Michael Makarski

ImpressumBerlin : Logos 2006

UmfangVIII, 162 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN3-8325-1280-2

ReiheAachener Beiträge zur technischen Akustik ; [4]

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2006-04-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-15573
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61507/files/Makarski_Michael.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (600000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; Lautsprecher (frei) ; Randelemente-Methode (frei) ; BEM (frei) ; Moden (frei) ; Horn (frei) ; BEM (frei) ; Modal (frei) ; Simulation (frei) ; Numerical (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Im Rahmen dieser Arbeit werden Methoden zur professionellen Entwicklung von Hornlautsprechern hergeleitet, verifiziert und in zahlreichen praktischen Messungen und Anwendungsbeispielen erprobt. Grundidee der beschriebenen Methoden ist eine konsequente Trennung zwischen Schallquelle (Horntreiber) und Schallführung (Horn). Die Auftrennung an einer gemeinsamen Schnittstelle erlaubt es, Datensätze verschiedener Treiber und Hörner frei zu kombinieren, wodurch ein Höchstmaß an Effektivität und Flexibilität bei der Entwicklung neuer Lautsprechersysteme erreicht wird. Es wird zunächst mit Hilfe von Messungen an verschiedenen Horntreiber/-Horn-kombinationen untersucht, welche Eigenschaften die sich in der gemeinsamen Schnittstelle ausbreitende Schallwelle besitzt und wie die Rückwirkung der Schallführung auf die eingeprägte Wellenform zu bewerten ist. Die Analyse der gemessenen Schallfelder erfolgt durch eine modale Zerlegung in orthogonale Eigenfunktionen. Basierend auf diesen Ergebnissen werden modale Modelle mit unterschiedlicher Anzahl von Freiheitsgraden hergeleitet. Ziel ist es, an dieser Stelle den bestmöglichen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Komplexität der Modelle zu finden. Die dreidimensionalen Eigenschaften des Schallfeldes im Übergang Treiber/Horn müssen erfasst werden und es muss natürlich möglich sein, die Modelle praktisch zu realisieren. Es wird dann ausführlich beschrieben, wie die modalen Daten für das Horn durch die Anwendung von numerischen Verfahren (Boundary Elemente Methode kombiniert mit modaler Anregung/Dekomposition) bestimmt werden können. Die Parameter für das Treibermodell werden durch ein spezielles Messverfahren bestimmt. Zusätzlich zu den linearen, modalen Modellen wird ein erweitertes Berechnungsverfahren für die Bestimmung der harmonischen Verzerrungen eines Hornlautsprechers entwickelt und verifiziert. Abschließend wird die Anwendung aller beschriebenen Verfahren anhand eines kompletten Entwicklungszyklus einer professionellen Horntreiber/Hornkombination demonstriert. Die praktische Relevanz der entwickelten Verfahren ergibt sich hier nicht nur durch die hohe Modellierungsgenauigkeit, sondern gerade auch durch die effektive Umsetzbarkeit in die Praxis.

This thesis deals with methods for the professional development of horn loudspeakers. The basic idea is to separately describe the acoustic source (horn driver) and the device to guide the wave (horn or wave guide). The separate description of both systems allows one to freely combine the data of any driver and horn which yields an enormous flexibility when developing new driver/horn combinations. At first, it is investigated by measurements which properties of the sound wave can be found at the common interface between driver and horn. Different driver/horn combinations are analysed by decomposing the pressure and velocity profiles into orthogonal eigenfunctions. Based on the practical measurement results, several modal models for the interface are derived. On the one hand, the models must be capable to describe the three-dimensional properties of the sound wave at the interface. On the other hand, it must be possible to measure or calculate the model's parameters in practice. Then, it is described how the modal horn parameters are calculated using numerical methods (Boundary Element Method) combined with modal excitation and decomposition. The driver's parameters are acquired using a particular measurement technique. Additionally to the linear modal modelling, a method to calculate harmonic distortion in horn loudspeaker is developed and verified. Finally, it is demonstrated how to use the methods in practice. A complete development process of a horn loudspeaker is described and the results are verified by measurements. The practical relevance of the methods results not only from the high accuracy, but also from the effective application when developing horn loudspeakers.

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