Angewandte Lautsprechermesstechnik im Klein- und Großsignalbereich am Beispiel des Klippel-Messsystems

Project Type: Master/Diploma Thesis
Student: Wolfgang Weissensteiner

Kurzfassung

Lautsprecher klingen im Kleinsignalbereich anders als im Großsignalbereich. Der Grund dafür sind auftretende Nichtlinearitäten die sich durch die Bauweise des Lautsprecherchassis ergeben. Bei elektrodynamischen Lautsprechern entstehen bei großen Anregungssignalen und daraus resultierenden hohen Membranauslenkungen große Verzerrungen im Ausgangssignal, welche durch das inhomogene Magnetfeld der Antriebsspule und dem Hystereseeffekt der mechanischen Elemente sowie der nichtlinearen Steifigkeit der Membranaufhängung verursacht werden.

Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit dem Vermessen eines Testchassis im Klein- und Großsignalbereich. Zwei Module des R&D Messsystems der Firma Klippel GmbH werden dafür näher vorgestellt und verwendet. Die Ermittlung der Thiele/Small Parameter im Kleinsignalbereich werden mit dem LPM-Modul (Linear Parameter Measurement) durchgeführt. Die Erfassung der dominantesten Nichtlinearitäten im Großsignalbereich erfolgt mit Hilfe des LSI-Moduls (Large Signal Identification). Nach einer genauen Anleitung des Messaufbaus und zur Messeinstellung des jeweiligen Moduls werden die einzelnen Messergebnisse mitei-nander verglichen und eventuelle Vorschläge zur Verbesserung der Stabilität des Testchassis unternommen. Weiters wird die Abhängigkeit der gemessenen Resonanzfrequenz von der Größe des Anregungssignals und dem damit verbundenen Kriechverhalten der Membran untersucht.

Abstract

Loudspeakers sound different in the small and large signal domain. Nonlinearities inherent in the loudspeaker and directly related to the transducer’s general principle are the reason for this. At higher amplitudes electrodynamic transducers generate additional signal distortion in the output signal due to the inhomogeneous magnet field of the voice coil, due to the hysteresis effect of the mechanical elements and due to the nonlinear Stiffness of the suspension system.

This diploma thesis is about measuring and researching the behaviour of a loudspeaker in the small and large signal domain. Two modules of the R&D measurement system produced by Klippel GmbH are used and introduced. The LPM modul (Linear Parameter Measurement) is used to identify the Thiele/Small parameters in the small signal domain. The acquisition of the most dominant nonlinearities in the large signal domain is done with the LSI modul (Large Signal Identification). After describing an accurate tutorial for the hardware setup and setup parameters the obtained measurement results are compared with each other and suggestions for improving the stability of the transducer are made. Furthermore the dependence of the resonance frequency on the excitation signal and the instantaneous displacement is investigated, resulting in a creep effect of the diaphragm.

Full Text and additional Material

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