Besonderheiten beim Boxen messen

Der Phasengang ist vom Einbau der Lautsprecher in eine Box und ihrer Anordnung abhängig. Normalerweise ist es sehr einfach: Die bevorzugte Abstrahlrichtung liegt zwischen Hoch- und Mitteltöner. Genau genommen ist die Linie mit konstanter Phasendifferenz eine Hyperbel, die zwischen den Lautsprechern ihren Scheitel hat. Im einfachsten Fall entartet die Hyperbel zur Geraden, die genau zwischen den Mittelpunkten von Hoch- und Tieftöner verläuft.

Misst man den Schalldruck der Gesamtbox auf dieser Geraden (oder Hyperbel), so erfasst man die Phasendifferenz auf richtige Art und Weise.

Problematischer wird es bei einer Anordnung mit 3 Schallquellen (Bild unten)

Im einfachsten Fall interessiere uns der Schalldruck genau auf der Achse a (also genau zwischen den Mitteltönern). Das Problem ist nun, dass abhängig vom Abstand zur Box die Phasendifferenz zwischen Hochtöner in der Mitte und Mitteltieftönern sich mit der Entfernung ändert.

Je weiter man von der Box entfernt ist, desto geringer ist die Phasendifferenz, die direkt vom Wegunterschied x-a abhängt.

Dabei ist der Wegunterschied
x-a = Wurzel(a2 + h2) - a

Ein Beispiel zu unserer PA-Box D3300-2-66, bei der h etwa 29 cm ist:

Entfernung Wegunterschied Phasenunterschied bei 2 kHz
0,7 m 6 cm 122 Grad
1,0 m 4,1 cm 87 Grad
1,7 m 2,5 cm 52 Grad
2 m 2,1 cm 44 Grad
3 m 1,4 cm 30 Grad
5 m 0,8 cm 18 Grad
7 m 0,6 cm 13 Grad
10 m 0,4 cm 9 Grad

An der Tabelle lässt sich sehr schön ablesen, dass eine Entwicklung der Box mit 70 cm Mikrofonabstand zu völligem Unsinn führt, wenn später die Box mit einer typischen Entfernung von 5 Metern beschallt. Im späteren Einsatz wäre die Phasendifferenz zwischen Hoch- und Tieftöner um 122-13 Grad = 109 Grad anders als im Messlabor.

Hier gibt es folgende Lösungsmöglichkeiten:

a) man misst in einem sehr großen Raum, der jedoch wegen der Reflektionen, die nicht stören dürfen (siehe Bild ganz oben rechts) auch 2 x 3 = 6 Meter hoch und breit sein sollte

b)man verwendet für jeden Kanal einen Verstärker, der ein einstellbares Totzeitglied enthält, so dass die Phasenverschiebung bei der Messung im Labor ausgeglichen werden kann.

c) man kompensiert für die Messung den Wegunterschied, indem man die Tieftöner mit Holz unterfüttert (also nach vorn bringt) und dann in einer Entfernung misst, so dass die Phasendifferenz so ist wie im späteren Einsatz.
Möchte man die PA-Box aus 7 Meter Entfernung beschallen lassen, so ist die Phasen-/Wegdifferenz hier 0,6 cm; will man in 1,7 Meter messen, so wäre hier der Phasen-/Wegunterschied 2,5 cm man hätte also 1,9 cm zu unterfüttern. Genau so gehen wir bei unseren Messboxen vor.

Wir wählen Lösung c) für unsere Entwicklungen. Eine der Korrekturen ist immer anzuwenden, wenn die Lautsprecher (mindestens 3) auf der Schallwand über größere Entfernungen verteilt sind und im mittleren bis oberen Frequenzbereich mitspielen sollen.

Damit Sie die Mess-Entfernungen schneller berechnen können hier ein Rechner dazu.

Bei der PA-Box D3300-2-606 wurde nach sehr aufwändiger Entwicklung der Weiche, dann ein Weiche entwickelt, die einen sehr guter Kompromiß darstellt:

Bild links:
Frequenzgang
abhängig vom
Zuhörer- bzw.
Messabstand.

Der Schalldruck
(Höhe im Bild)
ist willkürlich
gewählt.
Man erkennt dass in unterschiedlichen Entfernungen der Frequenzgang unterschiedlich ist. Ursprünglich waren die Unterschiede viel größer: wenn bei der obersten Kurve alles perfekt war, zeigte die unterste Kurve (wo die Phasen von Hoch- zu Tieftöner 80 Grad verschoben sind) Auslöschung an irgendeiner Stelle im Übernahmebereich.

Hier - nach langer Entwicklungsarbeit - ist die Abhängigkeit perfekt gering: bei 1 Meter Abstand erkennt man bei ca. 1,3 kHz eine leichte Anomalie, die sich bei einem Abstand von 14 m dann bei 2 kHz kaum merklich auftut (siehe Pfeile).

Wenn Sie hierfür einen Berechner wünschen, können wir Ihnen gerne einen erstellen.