[Rumgucker]

Die Phasen haben aufgehört zu drehen Sowohl beim Mikro als auch bei der Hilfselektrode.

Und die Korrelation zwischen Mikro- und Hilfselektrode ist gar nicht mal so übel. Es geht nur noch um ein paar dB Abweichung (im hier nicht gezeigten Bassbereich siehts sogar noch viel besser aus).



Aus Sparsamkeit hab ich sogar noch die alten Gummimatten verarbeitet, weswegen die Rückseite der Membran nicht optimal gedämpft ist. Da ist also noch Verbesserungspotential.

Kurzum: die Rückseite dicht zu machen und einen möglichst gleichmäßig verteilten Anpressdruck an den Kanten und obendrein ein Widerstand in Reihe mit der Speiseelektrode haben zumindest schon mal Hoffnung gemacht.

[Rumgucker]

Wenn ich das richtig seh, haben wir zwischen 2kHz und 15 kHz +/- 7dB Abweichung zwischen Hilfselektrode und Mikro. Das ist nicht mehr viel...

[Rumgucker]

Rückseite mit geschlossener Gummimatte belegt und das Mikro näher an den Piezo rangeschoben:



Die Signale werden immer ähnlicher....

[Rumgucker]

Mit Ausnahme des 8kHz-Ausreißers und des Bereiches oberhalb 11 kHz hab ich eine Übereinstimmung der Hilfselektrode und des Mikros von +/- 2.5 dB.

[Rumgucker]

Es sieht so aus, als wenn es möglich ist, mit einem Piezo ein Pistonphon zu bauen, das bis dato unerreichbare Pistonphon-Frequenzen vermessen kann! Und das nicht nur bei einer Frequenz (z.B. 1kHz), sondern über einen Frequenzbereich von fünf Oktaven.

Leider verlieren wir gegenüber dem üblichen Pistonphon erheblich an Genauigkeit.

Wir sind aber trotzdem in Bereichen (+/- 2.5 dB), die schon interessant sind und das Ende der Verbesserungsmöglichkeiten scheint noch nicht erreicht.

[Rumgucker]

Ich erkläre mir die Resonanzdämpfung des gleichmäßig aufliegenden Moosgummis so:

Das Metallplättchen wird in der Mitte verbogen. Dann wandert eine Welle hin zum Rand und wird durchs Gummi gedämpft. Dann wird sie am Rand der Metallmembran reflektiert und muss erneut den ganzen Weg zurück, wobei das Gummi erneut dämpft. Schließlich kommt nur noch wenig reflektierter Schall in der Mitte der Membran an.

Mit dieser aufwendigen Dämpfung gelingt es - mit Ach und Krach - die Reflektion einzudämmen.

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Daraus leite ich ab, dass eine große Piezomembran Vorteile hätte. Wie beim Manger-Lautsprecher könnte man den Randschall dann gemütlich vernichten.

[Bild: manger-treiber.jpg]

Ich brauch also Piezos mit wesentlich größerer Membran!

[Rumgucker]

Objektiv messen kann man das ganze, wenn man einen Impuls auf den Speaker gibt und sich dann an der Hilfselektrode Impuls und dessen Echo anschaut! Es gilt, das Echo zu minimieren.

Man muss noch nicht einmal mit einer Hilfselektrode messen, Man kann auch mit der nach dem Impuls unbenutzten Hauptelektrode messen.

Ui....

...das wird spannend!

[Rumgucker]

Zuerstmal will ich die Messung wie folgt versuchen:

ich werde einen niederfrequenten Rechteck in die Membran einspeisen und mir die Spannung an der Hilfselektrode per Oszi anschauen. Der Generator bleibt also dauernd mit dem Hauptelektrode verbunden, was dem realen Betrieb entspricht.

Ich erhoffe mir einen Haupt- und einen Echo-Impuls.

Dann werde ich die Membran "entdämpfen" (also frei an Luft betreiben) und vergleichen.

[Rumgucker]

Mir ist noch eine wilde Idee gekommen....

...die werde ich gleich mal vorziehen.

[SEBOJ]

Mir nicht, das ist mir alles irgendwie zu aufwändig zu bändigen

Ich teste nur nochmal den ürsprünglichen Gedanken, die Hilfselektrode manuel auf feste Spannung zwingen, deren Phase und die Mikrophase am Oszi auf Gleichlauf absuchen und dann diese Punkte als Kalibrierung anschauen.
Nur wenn das relativ gut passt, sehe ich eine Chance die Geschichte als "Pistonphon" zu benutzen

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von SEBOJ
Mir nicht, das ist mir alles irgendwie zu aufwändig zu bändigen

Jeder horizontale Strich bedeutet EIN dB Abweichung zwischen Mikro und Hilfselektrode



Da ist nichts aufwändig. Ich hab doch nur Deine Schlauchdose nachgebaut. Allerdings mit kompletter Dämpfung der Vorder- und Rückseite mit Moosgummi.

Es sind nicht die Luftresonanzen, die uns stör(t)en. Es sind die Membranresonanzen. Und die kommen von der Randreflexion.

Zumindest ist das der momentane Erkenntnisstand. Ob das auch wahr ist, muss messtechnisch bewiesen werden - mit der beschriebenen Impulsmessung. Das will ich heute versuchen.

Natürlich ist es ein weiter und langer Weg, bis wir ein neuartiges Pistonphon entwickelt haben. Was erwartest Du denn? Zumindest ich sehe klar, dass die Messungen immer besser werden. Da ist noch viel Luft drin.

[Rumgucker]

So. Nun gucken wir uns mal die Vorgänge etwas genauer an.

Wir messen zuerst im gedämpften Pistonphon!

Ich steuere den Piezo mit einem steilen und niederohmig eingespeisten low-high-Spannungssprung am linken Bildrand an. Oben stelle ich dann die Spannung an der Hilfselektrode und unten am Mikrofon dar:



Zuerst mal sehen wir, dass Mikro- und Hilfselektrode ungefähr gleiche Pegel liefern. Das passt zu allen bisherigen Messungen.

Die Zeitablenkung beträgt 10us pro Zentimeter. Ich sehe, dass die Hilfselektrode nach 20us ihr Maximium erreicht hat, die Mikrospannung aber erst nach 90us.

Und ich sehe, dass die Hilfselektrode eine hochfrequente gedämpfte Schwingung von rund 100kHz (= 10 us Periode) zeigt.

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Nun verstelle ich die Zeitablenkung auf 100us/cm:



Hier sehe ich nun einerseits erneut die 90us Verzögerung der Mikrospannung und andererseits eine gedämpfte 100us (= 10kHz) Schwingung der Hilfselektrode, die auch das Mikrofon beobachtet.

[Rumgucker]

Woher kommen die 90us?

Wenn irgendwas im System erst nach 90us anspricht, dann kann ich keine Frequenzen oberhalb von 11 kHz messen. Das hab ich bei den Messungen auch beobachtet, wobei allerdings die gemessenen 20us Hilfselektrodenverbiegungszeit von den 90us noch in Abzug zu bringen ist. Es verbleiben knapp 70us.

Wir müssen rausfinden, woran das liegt.

[Rumgucker]

Also nochmal...

ich lege einen Impuls an.



Dann dauert es gemessene 20us, bis sich die Membran verbiegt und eine gegenpolige Spannung an die Hilfselektrode legt.

Und dann dauert es noch weitere 70us, bis die Ausgangsspannung des Mikros die volle Höhe erreicht hat.

Wenn man aber genauer hinguckt, dann beginnt dieser Mikrospannungsanstieg schon nach 30us, also 10us, nachdem die Mebran sich verbogen hat!

Mal Schallgeschwindigkeit nachrechnen...

s = c * t = 340 m/s * 10us = 3.4mm

Ja. Das kann stimmen. Das ist der Abstand der Mikromembran von der Piezomembran.

Aha.

Also ist das Mikro bzw. dessen Beschaltung für den langsamen Anstieg der Spannung verantwortlich.

Mit diesem Mikro (inkl. Beschaltung) werde ich niemals Frequenzen öberhalb von 16kHz (90us - 20us - 10us = 60us) messen können.

Das ist doch mal ne Ansage!

[Rumgucker]

Jippijippijippiyeah

Damit kann ich ab sofort gute von schlechten Mikrofonen unterscheiden.

(hoffe ich jedenfalls... )

Gucken wir uns mal andere Mikrofone gleicher Bauart an...

[Rumgucker]

Aber zuvor werde ich noch kurz prüfen, ob meine Beschaltung Schuld sein kann.....

Ich hab am Mikro einen 10k Pullup gegen +5V und Oszitastspitzen mit 13pF EIngangskapazität verwendet.

[Rumgucker]

Die Beschaltung ist nicht Schuld. Ein Pullup von 1k statt 10k ändert an den 90us nichts.

Dann mal ein anderes Mikro gucken...

[Rumgucker]

Das zweite fast baugleiche Mikro erreicht bei 85us das Maximum...

[Rumgucker]

Und das dritte wieder exakt bei 90us.

Ok.

Nun weiß ich also, dass meine drei Mikros allesamt Schrott sind.

Dann stellt sich natürlich die Frage, woher das kommt. Warum steigt die Spannung am Mikroausgang so langsam an?

Das kann IMHO zwei Ursachen haben:

entweder bewegt sich die Membran so langsam

oder es hat elektronische Gründe (Eingangskapazität des Fets oder dessen Millerkapazität)

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Ich tippe dann mal auf Millerkapazität!

Also denken wir uns mal eine Schaltung aus, die es besser macht als ein simpler pullup-Widerstand.

[Rumgucker]

BTW: ich musste das Pistonphon für jeden Mikrowechsel komplett aufschrauben. Trotzdem bekam ich reproduzierbare Ergebnisse.

Und ich konnte auch schön sehen, dass ein tieferes Reinstecken des Mikros den Anstiegsbeginn der Spannungsrampe wunderschön sichtbar nach vorne verschiebt.

Das ist sozusagen eine "akustische Bank". Fühlt sich gut an.

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