|
Grundlagen - Der Lautsprecher |
 |
 |
 |
|
Grundlagen Lautsprechetechnik |
Schallwellen sind, physikalisch gesehen, Druckschwankungen in einem elastischen Medium. Diese kann sowohl fest, flüssig oder gasförmig sein. Bei allen drei Formen geraten die Moleküle durch eine äußere Anregung aus ihrer Ruhelage und schwingen dann so periodisch um ihren ursprünglichen Ausgangspunkt. So kommt es zu Verdichtungen und Verdünnungen in der Materie und zur Fortpflanzung des Schalls.
Was wir Menschen als Schall wahrnehmen ist also nichts anderes als Luftdruckunterschiede einer bestimmten Frequenz. Dabei bestimmt die Amplitude die wahrgenommene Lautstärke und die Frequenz die Tonhöhe die wir subjektiv empfinden.
Als Ton bezeichnet man in der Akustik eine einzelne, reine, periodische Sinusschwingung. Da aber in der Natur solche Schallereignisse sich eher aus vielen einzelnen Tönen zusammensetzen unterscheiden wir nicht nur Töne sondern Klänge und Geräusche. Klänge setzen sich aus ganzzahligen Frequenzverhältnissen relativ zum tiefsten wahrgenommenen Ton zusammen. So enthält ein Klavierklang mit einer Basisfrequenz von 440Hz noch die Obertöne 880 Hz, 1320 Hz, ... Die so erzeugte Klangfarbe wird durch die Anzahl und die Zusammensetzung der
Obertöne bestimmt.
Als Geräusch definieren wir dagegen gemischte Töne, deren Zusammensetzung keiner o.g. Gesetzmäßigkeit folgen. Dies kann ein Rauschen, Knallen, Rascheln oder auch Quietschen sein. Im Gegensatz zu Klängen ist hier nicht nur ein diskretes Spektrum (einzelne Frequenzen) sondern auch ein kontinuierliches Spektrum (Frequenzeneines bestimmten Bereiches) vorhanden .
Definieren wir nun ein paar Konstanten: |
| Schalldruck, Schallpegel: Der junge Mensch kann Druckänderungen im Bereich 2x10-5 N/m2 bis 20 N/m(bei 1 kHz) wahrnehmen. |
Schallgeschwindigkeit, Schnelle: Man spricht hier von der Geschwindigkeit mit der sich der Schall
ausbreitet. Dies hängt ab vom Medium in dem die Ausbreitung erfolgt. |
| |
|
Luft:
Wasser:
Aluminium:
Gummi: |
343m/s
1440m/s
6260m/s
1480m/s | |
| Die Schallschnelle gibt an, mit welcher Geschwindigkeit die Moleküle um ihre Ruhelage schwingen. |
| Schallleistung: Sie gibt an, wieviel Energie von einer Schallquelle abgegeben wird. |
|
Trompete:
Klavier:
Pauke:
Sinfonieorchester: |
~0,3W
~0,5W
~12W
~70W | |
| Hörschwelle, Schmerzschwelle: Das menschliche Gehör kann Frequenzen im Bereich 20 Hz bis 20 kHz detektieren, diese aber mit unterschiedlicher Empfindlichkeit. So ist das Gehör am empfindlichsten im Bereich zwischen 700 Hz und 6 kHz. Die Hörschwelle ist so das Maß für den gerade noch wahrgenommenen Schalldruck dieser Frequenz. Die Schmerzschwelle hingegen bezeichnet den Wert wo das Gehör gänzlich überlastet wird. |
| |
|
|
| |
| Empfundene Lautstärke: Die Hör- und Schmerzschwellenkurven zeigen das nicht jeder Ton gleichlaut wahrgenommen wird. Wie, und in welchem Bereich die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Frequenz und des Schallpegels liegt, zeigt die vorangegangende Grafik. |
| Schallausbreitung: Eine punktförmige Schallquelle sendet Kugelwellen aus sofern ihre Ausdehnung sehr viel kleiner als ihre Wellenlänge ist. |
| |
 |
| |
Beugung: Trifft eine Schallwelle auf eine Wandöffnung, so breitet sie sich dahinter in Abhängigkeit von Wellenlänge zu Öffnungsfläche weiter aus. Ist die Öffnung kleiner kann man von einer neuen
kugelförmigen Schallquelle sprechen. Bei größerer Fläche ist die Wellenausbreitung gleichförmig. |
Reflexion: Trifft eine sich ausbreitende Schallwelle auf ein Hindernis so wird sie reflektiert. Die
ursprüngliche Welle und die reflektierte Welle begegnen sich und bilden eine stehende Welle aus. Sie ist abhängig von den räumlichen Abmessungen. Dabei bewegen sie sich im ganzzahligen vielfachen der halben Wellenlänge. |
| |
 |
| n=1,2,3,4,5,... |
| |
| All diese Grundlagen kommen in direkter oder indirekter Form in Lautsprecherboxen vor. Teilweise sind sie gewollt (stehende Welle in Transmission-Lines), teilweise gefürchtet (Raumresonanzen, -Reflexionen, - Brechungen). Da sie großen Einfluß nehmen können, müssen sie im vornherein berücksichtigt werden. |
| |
| |
| |
| | |
|
