geluid (SPL, dB)
(97 reacties. Pagina 1 van 5)Moderator(s): Dré
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 21-2-2003 16:30 |
| Uit veel posts blijkt dat er maar weinig mede-forummers zijn die kreten als Hz, SPL en dB goed weten te plaatsen. Ik zal hier een korte uitleg geven over dit onderwerp. Wat wij als geluid ervaren is eigenlijk niets anders dan de trilling van luchtdeeltjes. De konus van een luidspreker gaat heen er weer en veroorzaakt doordoor een drukwisseling in zijn directe omgeving. Omdat de naast elkaar liggende luchtdeeltjes elkaar aanstoten wordt de trilling via de luchtdeeltjes overgebracht totdat deze aankomen bij ons trommelvlies. Via een ingenieus systeem van kanaaltjes, trilharen , zenuwen en hersenen ervaren wij deze drukwisselingen als geluid. Een gozond iemand van een jaar of 20 is in staat om geluiden van 20-20.000Hz te horen. De eenheid [Hz] spreek je uit als Hertz en staat voor het aantal trillingen per seconde. Een toon van 20Hz betekend dus niets anders dan dat er per seconde 20 drukwisselingen zijn. Omdat 10.000Hz zoveel schrijfwerk is gebruikt met vaak de notatie kHz (spreek uit kiloHertz) en dan wordt het dus 10kHz. Geluiden lager dan 20Hz noemen we subsoon en een mens zal zo'n toon kunnen voelen in het lichaam (hiervoor moet de toon wel ZEER krachtig zijn) Geluiden boven de 20kHz noemen we infrasoon en die horen we eigenlijk niet. Het is zelfs zo dat naarmate je ouder wordt je steeds minder goed hoge tonen kan horen. Zo is het 'normaal' dat je op je zestigste boven de 10kHz niets meer kunt horen. Gelukkig zit de meeste informatie in muziek onder de 10kHz zodat je op deze leeftijd vast nog wel van een stukje muziek kunt genieten. De sterkte van geluid wordt uitgedrukt in de eenheid decibel [dB] In tegenstelling tot eenheden als Newton en Joule is het bij de dB erg belangrijk om het referentieniveau te kennen aangezien de dB slechts een verhoudingsgetal is. Wil je meerdere luidsprekers combineren en je wilt de gezamelijke geluidsdruk van de speakers uitrekenen dan kun je NIET zomaar het aantal dB optellen! Als je het echt netjes wilt doen dan moet je eerst terugrekenen naar vermogens, dan die vermogens optellen en dan weer teruggaan naar dB. Klinkt dit vaag en moelijk? Mischien helpt een voorbeeld: We hebben een speaker met een rendement van 90dB/1w/1m (dit wil zeggen dat met 1W ingangsvermogen de geluidsdruk in dB op 1 meter 90dB is) Deze wordt aangestuurd met een versterker van 1000W. Vragen: - Bereken de geluidsdruk (SPL) op 10 meter afstand - Bereken de geluidsdruk op 10 meter afstand wanneer TWEE speakers worden gebruikt. Als eerste rekenen we eens uit wat de geluidsdruk op 1 meter is met deze 1000W. hiervoor kunnen we handig gebruik maken van het rendement. De volgende formule is daarbij nodig: Aantal dB = rendement + 10 log (vermogen) Invullen geeft in dit geval: aantal dB = 90+10 x log (1000) = 120dB Een luidspreker straalt voor lage tonen af in een bolvorm. De oppervlakte van een bol hangt kwadaratisch af van de straal van de bol. Bij ons willen we de SPL weten op een afstand van 10 meter, stel je nu een bol voor met een straal van 10 meter, dit is 10x zo groot als een bol met een straal van 1 meter. De oppervlakte van de bol zal in dit geval 10^2=100x zo groot zijn. Het geluid wordt dus verdeelt over een oppervlak dat 100x zo groot is een daardoor zal ons oor een 100 maal lagere druk registreren dan op 1 meter afstand. De formule die het aantal dB bij ons oor geeft is: Aantal dB op 10 meter = Aantal dB op 1 meter - 10 log (factor afname druk) In dit geval wordt dit dus Aantal dB op 10 meter = 120 - 10 log (100) = 100dB Voor de beantwoording van de tweede vraag is de volgende fomule erg handig: Aantal dB (met x-aantal speakers) = aantal dB enkele speaker + 10 log (x) In dit geval wordt het dus 100 + 10 log (2) = 103dB Als je speakers van verschillende opbouw zijn dan kun je deze regel niet gebruiken en moet je eerst terugrekeken naar vermogens. Daarover zal een volgende post gaan. Ook zal ik daarin het effect van onderlinge koppeling beschrijven (tenzij Dre me voor is natuurlijk) MVG Contour | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 4-3-2003 11:44 |
| Zoals belooft een stukje over het effect van het combineren van meerdere speakerkasten. Stel we hebben twee speakersystemen: 1) 100W RMS 90dB/1W/1m (typische hifi box) 2) 500W RMS 100dB/1W/1m (typische PA luidspreker) Stel dat we eerst box 2 gebruiken en er een versterker achter zetten van 500W RMS. Op 1 meter afstand zal de geluidsdruk dan theoretisch 100 + 10log(500) = 127dB bedragen. Hoeveel dB zal het harder worden als we nu box 1 erbij aansluiten op een aparte versterker van 100W RMS? Het antwoord is ZEKER geen 130dB want dat zou het geval zijn wanneer we een tweede luidspreker van type 2 erbij zouden aansluiten. De oplossing: reken terug naar "vermogens": (SPL voor box 1 op 100W RMS = 90+10log(100)=110) akoestisch "vermogen" box 1: 10^(110/10)=10^11 akoestisch "vermogen" box 2: 10^(127/10)=10^12.7 Het akoestisch vermogen van box 2 is dus ongeveer 50x zo groot als dat van box 1. De conclusie is dus dat het geen enkel nut heeft om box 1 nog te gebruiken om het geluid te versterken. De geluidsdruk winst is slecht 0.086dB! Dit toont dus ook aan waarom je in de PA wereld NOOIT hifi luidsprekers ziet. Deze kunnen simpelweg niet voldoende akoestisch vermogen opwekken om een serieuze SPL te bereiken. Bovenstaande verhaal is geldig wanneer de luidsprekers ver uit elkaar staan. Als je boxen dichter bij elkaar zet dan gebeurt er iets speciaals. De golffronten zullen zich koppelen waardoor de effectiviteit van de geluidsafstraling behoorlijk wordt verbeterd. Normaal gesproken win je 3dB als je 2 identieke luidsprekers combineert. Als ze koppelen dan komt er nog eens een extra 3dB bij en dan wordt de winst dus 6dB. Ga je nog meer speakers samen zetten dan neemt dit effect zelfs nog toe. Dit is de reden dat men in de praktijk altijd de baskasten samenbouwt tot een cluster. Uit het bovenstaande valt af te leiden dat een mono cluster (dus ALLE baskasten op een stapel) het effectiefste zal zijn. Praktisch geeft dit weer andere bezwaren. MVG Contour | |
| TomVIP Lid Uit: Anders Sinds: 3-1-2002 Laatste: 8-11-2026 Berichten: 9505 | 4-3-2003 13:31 |
Contour schreef: Normaal gesproken win je 3dB als je 2 identieke luidsprekers combineert. Als ze koppelen dan komt er nog eens een extra 3dB bij en dan wordt de winst dus 6dB. Ga je nog meer speakers samen zetten dan neemt dit effect zelfs nog toe. | |
| Ik duw altijd tegen deuren waar trekken op staat. | |
| PowersoundStandaard Lid Uit: België Sinds: 9-2-2003 Laatste: 3-3-2010 Berichten: 244 | 4-3-2003 13:51 |
| Maar win je 3dB als je gewoon een identiek kastje ernaast plaats, op zelfde versterkervermogen dan eerst kastje (dus op allebei op zelfde kanaal), of win je 3dB als je die andere nieuwe kast ook moet versterken met nieuwe amp ? | |
| Shake your ass around, cause here we come with PowerSound! | |
| DJ SietseStandaard Lid Uit: Nederland Sinds: 31-1-2003 Laatste: 9-9-2008 Berichten: 1195 | 4-3-2003 16:10 |
powersound schreef: Maar win je 3dB als je gewoon een identiek kastje ernaast plaats, op zelfde versterkervermogen dan eerst kastje (dus op allebei op zelfde kanaal), of win je 3dB als je die andere nieuwe kast ook moet versterken met nieuwe amp ? | |
| Door internet beperkt | |
| VictorVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 23-8-2002 Laatste: 30-8-2026 Berichten: 5287 | 4-3-2003 16:32 |
DJ Sietse schreef: Je wint die 3 dB als je die nieuwe kast op een nieuwe versterker zet.DJ Sietse schreef: Zet je die nieuwe kast op dezelfde versterker dan blijft het aantal dB's gelijk. | |
| Ik ben niet gek, ik ben een helicopter! Een Satel Pogi om precies te zijn! | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 4-3-2003 17:08 |
| De meeste luidsprekers zijn 8 ohm. Wanneer je twee luidsprekers op DEZELFDE versterker aansluit dan 'ziet' deze versterker een belasting van 4 ohm. Over het algemeen levert een versterker aan 4 ohm iets minder dan het dubbele van wat hij aan 8 ohm zal leveren (hele goede versterkers leveren gewoon het dubbele bij elke halvering van de weerstand) Uitgaande van zo'n goede versterker win je dus ook 6dB ten opzichte van een enkele speaker. 3dB door de koppeling EN 3dB door het toegenomen vermogen (een factor 2 bij zeer goede versterkers) MVG Contour | |
| PowersoundStandaard Lid Uit: België Sinds: 9-2-2003 Laatste: 3-3-2010 Berichten: 244 | 4-3-2003 17:10 |
| Sietse zit dus fout ? Zei mij al, welk nut had het dan... | |
| Shake your ass around, cause here we come with PowerSound! | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 4-3-2003 17:21 |
| Inderdaad, De winst bedraagt 6dB mits je versterker het dubbele vermogen levert bij halvering van de weerstand. Waarom denk je dat het gebruikelijk is om versterkers op 4 of zelfs op 2 ohm te laten draaien? Op die manier leveren ze hun maximale vermogen en hoef je dus minder ampracks mee te slepen. De moderne versterkers kunnen bijna allemaal op 4 ohm belast worden (continu) Vaak geven de fabrikanten ook het vermogen op aan 2 ohm maar "vergeten" er dan even bij te zeggen dat je NIET constant een 2 ohm belasting eraan kunt hangen. Doe je dit wel dan gaan veel versterkers na een tijdje in de protection wegens oververhitting. Serieuze versterkers zoals QSC PL-serie halen wel echt die 2 ohm continu. Met mijn Master DL-1800 ga ik dit dus NIET proberen. MVG Contour | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 4-3-2003 17:44 |
| Hallo Powersound, Je haalt op zich nog wel een leuk onderwerp aan. Stel nu dat het geen nut zou hebben (wat dus NIET waar is) dan had het stiekum toch WEL nut... Bij het weergeven van lage tonen is er namelijk luchtverplaatsing vereist. Uiteindelijk komt het er altijd op neer dat je voor veel basdruk een grote konus nodig hebt die grote uitwijkingen kan maken. Bij luidsprekers praat men over de THERMISCHE en de MECHANISCHE belastbaarheid. -Thermisch geeft aan hoeveel vermogen de speaker kan verwerken zonder door oververhitting het loodje te leggen. -Mechanisch geeft aan hoeveel een speaker kan hebben voordat zijn maximale slag wordt overschreden. Dit laatste is vaak hoorbaar als een klappergeluid. Dit levert schade op aan de spreekspoeldrager en moet ten alle tijden voorkomen worden. Door meerdere speakers parallel te zetten creeer je veel meer membraanoppervlakte waardoor de afzonderlijke luidsprekers in een compleet cluster voor een zelfde SPL als een enkele speaker veel minder slag hoeven te maken. Onder de 100Hz is de mechanische belastbaarheid ALTIJD de beperkende factor. Meer speakers betekend dus een hogere maximale SPL. In dit opzicht is het nut van luidsprekers die 1000W RMS of meer kunnen verwerken te betwisten. Ik zou liever een 18" van 500W gebruiken dan een 15" van 1000W. De reden ligt in het feit dat de konusoppervlakte van de 18" veel groter is dan die van de 15". Bovendien zal een 18" vaak meer lineaire slag hebben dan een 15". Wat veel mensen niet weten is dat het opgewekte akoestische vermogen werkt met het KWADRAAT van de luchtverplaatsing. Onduidelijk? Voorbeeldje dan: Speaker 1: diameter 8" slag 5mm Speaker 2: diameter 16" slag 10mm Speaker 2 kan (16/8)^2 * (10/5) = 8x zoveel keer lucht verzetten als speaker 1. Het opgewekte akoestisch vermogen is dus een factor 8^2=64 hoger dan van speaker 1. In decibels is dit ongeveer 10log(64)=18dB. MVG Contour | |
| PeterStandaard Lid Uit: Nederland Sinds: 8-8-2002 Laatste: 12-9-2012 Berichten: 1131 | 4-3-2003 18:00 |
| Om daar even op in te haken, ga nou niet meteen denken dat je gewoon maar grote speakers moet nemen, omdat die harder gaan. Hoe meer luchtverplaatsing, hoe meer vermogen je nodig hebt om die verplaatsing ook werkelijk tot stand te brengen. Daarom zie je ook in een speakerserie bij grotere speakers een groter vermogen staan. Deze gaan dan ook harder, mits ze het benodigde vermogen krijgen. En dan nog het verhaal dat een 15" speaker geen bereik heeft tot 20kHz. Stel je maar eens voor dat je een houten plaat van 2 bij 2 hebt (meters). Ga deze maar eens heel snel heen en weer bewegen. Pak daarna een plaatje van 20*20 cm. Je zult zien dat dit een stuk makkelijker gaat. Dit verhaal heeft een direct verband met de luchtverplaatsing. De grotere speakers/plaat moet veel meer lucht verplaatsen, zowel voor als achteruit. Daardoor wordt de trillen vertraagd door de tegenwerkende lucht. Een kleiner oppervlak heeft daar minder last van. Daarom zal een kleiner oppervlak makkelijker snel kunnen trillen. En dat geluid trillingen zijn is algemeen bekend (hoop ik). Waarom kan een 15" speaker dan weer wel de lage tonen doen? Lage tonen zijn ook trillingen, maar veel langzamer dan hoge tonen. Voorbeeldje: Hoge tonen: We nemen eventjes een constante toon op 10kHz ofwel 10000 herz. 1/10000 = 0,0001. 1 keer op en neer moet dus in 0,0001 seconde gebeuren. Lage tonen: 20Hz 1/20 = 0,05. Hier moet dus 1x op en neer maar 0,05 sec. duren. Zo zie je dat je voor lage tonen veel langer de tijd hebt om op en neer te gaan dan bij hoge tonen. En als je dat allemaal in verband brengt met de luchtverplaatsing lijkt het me allemaal vrij duidelijk. | |
| Volgende keer Peter! | |
| Joost Standaard Lid Uit: Nederland Sinds: 26-2-2002 Laatste: 15-7-2014 Berichten: 462 | 4-3-2003 22:11 |
Contour schreef: De meeste luidsprekers zijn 8 ohm. Wanneer je twee luidsprekers op DEZELFDE versterker aansluit dan 'ziet' deze versterker een belasting van 4 ohm. Over het algemeen levert een versterker aan 4 ohm iets minder dan het dubbele van wat hij aan 8 ohm zal leveren (hele goede versterkers leveren gewoon het dubbele bij elke halvering van de weerstand)Uitgaande van zo'n goede versterker win je dus ook 6dB ten opzichte van een enkele speaker. 3dB door de koppeling EN 3dB door het toegenomen vermogen (een factor 2 bij zeer goede versterkers) MVG Contour Of zit ik dan er helemaal naast? Groetjes | |
| I'll tell ya what. I'll do it for a caravan. | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 5-3-2003 16:56 |
| Er is nog 3dB extra winst omdat er onderlinge koppeling van de opgewekte golffronten optreedt. Dit gebeurt alleen als de speakers fysiek dicht bij elkaar zijn geplaatst. MVG Contour | |
| TiemenStandaard Lid Uit: België Sinds: 9-4-2002 Laatste: 25-3-2007 Berichten: 142 | 6-3-2003 16:43 |
| Denk dat het allemaal wel wat duideiljk is. Alleen het gedeelte over de "koppeling" (ik veronderstel dat hier constructieve interferentie bedoeld wordt) lijkt me nog een beetje onduidelijk. Misschien kan dit hier _of in een nieuw topic_ door Contour of iemand anders die zich geroepen voelt een beetje opgehelderd worden... Tiemen | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 6-3-2003 16:54 |
| Ik denk dat het geen kwaad kan om iets meer te zeggen over het werken met logaritmen. Wanneer je op het gebied van geluid ergens log ziet staan dan bedoelt men hier altijd een logaritme met als grondtal 10. De inverse (omgekeerde bewerking) van log(x) is 10^x hier zie je het grondtal 10 dus terugkomen. Een andere veel gebruikt grondtal is 2.718 (ook wel het getal e genoemd) in dit speciale geval schrijft men ter herkenning niet log maar ln, dus ln(x) met zijn inverse e^x (Deze functie is zo speciaal omdat de afgeleide functie van e^x precies gelijk is aan e^x) voorbeeld: Een speaker heeft een rendement van 90dB/1w/1m dit wil zeggen dat bij 1 watt versterkervermogen de geluidsdruk om 1 meter afstand 90dB bedraagt. Bij 100W RMS wordt dit theoretisch 90dB + 10 x log(100) = 110dB De factor 10 in de bovenstaande berekening is nodig om van bel naar DECI-bel te komen, deci betekend 10 vandaar dus... MVG Contour | |
| ContourVIP Lid Uit: Nederland Sinds: 14-3-2002 Laatste: 21-10-2026 Berichten: 789 | 6-3-2003 17:21 |
| Wanneer twee kasten zeer dicht bij elkaar zijn geplaatst zodat de onderlinge afstand korter is dan de golflengte van de weer te geven toon (100Hz heeft al een golflengte van 3,43 meter) dan zal het met die interferentie wel meevallen. We spreken hier overigens over COHERENTE bronnen. Zouden de twee speakers een verschillend muziek signaal toegevoerd krijgen (geen enkele correlatie) dan zou de winst nu nog maar 3dB bedragen omdat de "koppeling" niet meer optreedt. MVG Contour | |
| TiemenStandaard Lid Uit: België Sinds: 9-4-2002 Laatste: 25-3-2007 Berichten: 142 | 6-3-2003 17:23 |
| Als met die "koppeling" geen interferentie bedoeld wordt, wat is het dan wel? Tiemen | |
| MikloStandaard Lid Uit: Nederland Sinds: 26-6-2002 Laatste: 13-5-2003 Berichten: 15 | 6-3-2003 18:23 |
| Zeer interessant onderwerp dit! Maar kan iemand me vertellen hoe je de golflengte van een frequentie bereken? | |
| Groeten, Miron | |
| TiemenStandaard Lid Uit: België Sinds: 9-4-2002 Laatste: 25-3-2007 Berichten: 142 | 6-3-2003 18:27 |
| fasesnelheid = frequentie . golflengte Met een snelheid van 343m/s bekom je een golflengte bij 100 Hz van 3,43m | |
| RenéStandaard Lid Uit: Nederland Sinds: 27-10-2002 Laatste: 18-7-2007 Berichten: 3 | 10-3-2003 12:52 |
| Waarom 3dB EXTRA als twee speakers koppelen? Het akoestische vermogen Pa afgegeven door een bron die klein is t.o.v de golflengte is het produkt van het bewegende oppervlak Ap van de speaker, de snelheid vp waarmee het oppervlak beweegt, en het reele gedeelte van de stralingsimpedantie Zp van het bewegende oppervlak: Pa= (vp)^2 Ap Re{Zp} Uit het feit dat het reele gedeelte van Zp proportioneel is aan het stralende oppervlak Ap, volgt dat het afgestraalde vermogen (ongeveer) proportioneel is met het kwadraat van de membraam snelheid en het kwadraat van de oppervlakte van de membraam. Pa~(vp)^2(Ap)^2 Als twee identieke drivers parallel aangesloten worden zal elk membraam met dezelfde snelheid bewegen als in het geval van een enkele driver, omdat de stroom door elke spoel nagenoeg hetzelfde is gebleven. Het totale stralende membraam oppervlak is verdubbeld en het afgestraalde akoestische vermogen (Pa)is verviervoudigd (10log(4)=6dB) t.o.v een enkele driver (Let op de membraam snelheid veranderd niet). Het electrische vermogen is ongeveer (meestal niet helemaal) verdubbeld (3dB). Doordat het akoestische vermogen verviervoudigd is met slechts het dubbele electrische vermogen win je 3dB extra door toename in vermogens omzettings efficieny. (met dank aan Dhr. Linkwitz) | |