Signal Processing and Speech Communication Laboratory
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Elektroakustische Modellbildung und Optimierung von Lautsprechersystemen

Status
Finished
Type
Bachelor Project
Seminar Type
Elektro- und Raumakustik, Seminar (3 SE)
Announcement date
06 Mar 2017
Student
Florian Loacker-Schöch
Mentors
Research Areas

Kurzfassung

Die elektroakustischen Zusammenhänge ermöglichen es, die elektrischen, mechanischen und akustischen Anteile eines Lautsprechersystems zusammen in einem analytischen Modell zu beschreiben. Aus diesem Modell können Gleichungen für die Ausgangsgrößen des Lautsprechers bei tiefen Frequenzen berechnet und Änderungen in jedem Bereich analysiert werden. Die Analyse des berechneten Schalldruckpegels im Zeit- und Frequenzbereich gibt Rückschlüsse auf die Klangcharakteristik des Lautsprechersystems. In umgekehrte Richtung ermöglicht die Vorgabe der Klangcharakteristik die Optimierung der Parameter eines Lautsprechersystems.
In dieser Arbeit wird die Modellbildung der Lautsprechersysteme, Lautsprecher mit geschlossenem und Bassreflexgehäuse, durchgeführt und die Optimierung des Gehäuses auf die gewünschte Klangcharakteristik hergeleitet. Das Modell des Lautsprechers in der unendlichen Schallwand wird dabei zur Ermittlung der Modellparameter genutzt.
Zur einfacheren Analyse und Dimensionierung der Lautsprechersysteme wurde anschließend ein Matlab Programm erstellt. Es basiert auf den hergeleiteten Gleichungen und beinhaltet alle Grenzen der Modellbildung. Mit diesem Programm ist es nun möglich, die Lautsprechersysteme in allen physikalischen Bereichen auf die gewünschte Klangcharakteristik zu optimieren.

Abstract

The electroacoustic analogies provide the possibility to describe the electrical, mechanical and acoustic parts of a loudspeaker system together in an analytical model. This is useful to find equations for the entire system. The analysis of the calculated sound pressure level in time and frequency domain relates to the sound characteristics of a loudspeaker. On the other hand the specification of the sound characteristics defines the required parameters of the loudspeaker system.
In this thesis loudspeaker systems with closed and bassreflex enclosures are modelled and the optimization for the desired sound characteristics are derived. The model of the loudspeaker in the infinite baffle is convenient to find the model parameters.
A Matlab program was developed to analyse and dimension the loudspeaker systems. The derivated equations and model boundaries were integrated into the program. Now the Matlab program is the ideal tool to optimize a loudspeaker in all aspects to the desired sound characteristics.

Full Text & Additional Material

The seminar report can be downloaded here.

The Matlab program _Speaker Analyzer_is open source and can be found as a GitLab project here. It is licensed under the GNU General Public License and can be used and expanded in compliance with the conditions.