Nayteikkuna

Kaiuttimen taajuusvaste akselilta ja vähän syrjästä

Tänään jatkamme suoraan siitä, mihin viimeksi jäimme. Itse asiassa tämä juttu olisi sopinut mainiosti jopa ennen edellistä mittaustuokiotamme. Tässä jutussa kaiuttimia mittaamalla pyritään saamaan esille ne ilmiöt, jotka ovat meidän kaikkien kuultavissa, mutta nyt toivottavasti ilmiöt saavat jopa jonkinlaisen selityksen.

Kaiuttimille ilmoitetaan aina nimellinen suuntakuvio. Esimerkiksi edellisessä numerossa mittausten kohteena olleen d&b audiotechnik Q7 -kaiuttimen ilmoitettu suuntakuvio on 75° sivuttaissuunnassa eli horisontaalisesti ja 40° pystyakselilla eli vertikaalisesti. Suuntakuvio on aina tehtaan ilmoitus, ja se pitää paikkansa melko vaihtelevasti. Jos suuntakuvio olisi täydellinen, kaikki taajuudet vaimentuisivat ilmoitetuissa asteissa saman 6 desibeliä.

Muutama esimerkkimittaus

Kaikki mittaukset suoritin noin 1,3 metrin etäisyydeltä kaiuttimista samaisessa isossa varastossa kuin edellisenkin juttuni mittaukset. Kaiuttimet olivat tolpan nokassa ja ne olivat 2 metrin korkeudella.

Kuten viime numerossa kerroin, Q7 on rakenteeltaan symmetrinen, vaikkei koaksiaalikaiutin olekaan. Kun lähdemme tutkimaan Q7-kaiutinta horisontaalisti, ei vastaan pitäisi tulla yllätyksiä.


Kuvassa 1 vihreä on meidän referenssi kaiuttimen keskiakselilta, punainen noin 15° astetta ja vaaleansininen suuntakuvion äärilaidalta eli noin 37° sivussa. Asteet ovat siis puolet ilmoitetusta suuntakuviosta, koska keskiakselilta päinvastaiseen suuntaan tulee se toinen puolikas.

 


Kuvassa 2 tutkitaan Q7:n vertikaalista suuntakuviota. Vihreä on edelleen se keskiakseli, sininen noin 10° ja oranssi ilmoitetun suuntakuvion äärilaidalta eli 20° sivussa keskiakselilta. Q7-kaiutin hoitaa tehtävänsä koko luvatulla alueella mainiosti.


Sitten otamme vertailuun perinteisen, rakenteeltaan epäsymmetrisen kaiuttimen. Kyseisessä kaiuttimessa on 10-tuumainen kartioelementti suoraan kaiuttimen naamassa ja sen yläpuolella torvi, jonka toisessa päässä kotelon sisällä korkeita taajuuksia tuottaa kompressiodriveriksi kutsuttu kaiutinelementti. Kyseiselle kaiuttimelle ilmoitetaan suuntakuvioksi 90° x 90°, ja se edustaa urheasti aktiivisten monikäyttökaiuttimien edullista hintaluokkaa. Kyseinen kaiutin on valikoitunut kuuntelujen ja mittausten perusteella aikanaan tähän kyseiseen varastoon, ja edustaa omassa luokassaan hyvää laatutasoa. Näiden esimerkiksi valittujen kaiuttimien hintaluokka on aivan eri, tämä tarvitsee muistaa. Kahden erityyppisen kaiuttimen periaatteelliset erot ovat näistä mittauksista kuitenkin hyvin luettavissa. Toki myös hintaluokalliset erot tulevat näkyviin.

Kuvassa 3 tutkitaan tämän edullisemman kaiuttimen horisontaalia taajuusvastetta. Kaiuttimen keskiakseli on väriltään violetti, punainen on noin 15° ja vihreä on ilmoitetun suuntakuvion laidalta eli noin 45°. Taajuusvaste on tyypillinen tällaiselle kaiuttimelle. Suuntakuvion reunalla korkeimmat taajuudet ovat vaimentuneet suhteessa hieman muita taajuuksia enemmän.

Seuraavassa mittailen tämän perinteisen kaiuttimen käyttäytymistä pysty- eli vertikaaliakselilla. Kaiuttimen epäsymmetriasta johtuen tästä seuraa kaksi eri mitattavaa suuntaa: alas ja ylös.

Kuvassa 4 mittaukset ovat violetilta keskikohdalta alaspäin noin 10° sininen ja 20° oranssi. Kyseisen kaiuttimen taajuusvasteessa on pudotusta 2000 Hz:n seutuvilla jo keskiakselilla, mutta meidän liikkuessa pois akselilta vastaan tulee aivan eri ilmiö. Kyse on kahden elementin eriaikaisuudesta ja siitä syntyvästä vaihe-erosta. Molemmat elementit, kartio ja kompressiodriveri, toistavat samaa taajuutta. Kun nämä signaalit saapuvat mittauspisteeseen hieman eriaikaisesti, seuraukset ovat esitetyn kaltaiset. 2000 Hz aallonpituus on 17 cm eli vastavaiheen 180° on puolet tästä, siis 8,5 cm. Jos kuuntelijan etäisyyksien erotus näistä kahdesta kaiutinelementistä on tämän 8,5 cm, seuraa signaalien kumoutuminen.


Tämä ilmiö on havaittavissa vielä selvemmin, kun tarkastelemme kyseistä kaiutinta keskiakselin yläpuolella.

Kuvassa 5 violetti on keskiakseli, sininen 10° ja oranssi 20°. Oranssi taajuusvaste ei pysy edes paperilla, sukellus tapaa -15 desibeliin. Epäsymmetrisissä kaiuttimissa on mahdollisuuksia sutia edellä esitettyä ilmiötä vastaan esimerkiksi alemmalla jakopisteellä ja jyrkemmillä jakosuotimen filttereillä. Nämä molemmat asiat maksavat, eivätkä täysin pysty poistamaan ilmiötä.
Nyt tekemäni mittaukset ovat varmasti kaukana laboratoriotasosta, mutta varastollakin saa tällaiset ilmiöt riittävästi esiin. Olosuhteet eivät näyttele tämän jutun pointissa mitään roolia. Mutta oikein mittaamisella ja asioiden ymmärtämisellä on aina rooli.
Tätä kirjoittaessani Smaart v7 julkaistiin vihdoinkin. Mittaukset eivät ainakaan täällä ole vähenemässä, saattaa käydä päinvastoin.

Oheinen teksti on julkaistu alunperin Reima Saarisen vakiopalstalla Riffi-lehden painetussa numerossa 3/2010.

Vaikuttiko juttu kiinnostavalta? Samaa aihepiiriä käsitteleviä artikkeleita sekä Reiman tuoreet evästykset löydät painetusta Riffi-lehdestä.
Riffiä myyvät Lehtipisteet, kirjakaupat ja hyvin varustetut soitinliikkeet kautta maan. Lehteä sekä irtonumeroita voi tilata myös suoraan kustantajalta näillä sivuilla olevan Riffi-kaupan kautta.
Lehden digitaalinen versio vuosikerrasta 2011 alkaen on ostettavissa myös Lehtiluukkupalvelusta

17.12.2013
|
Reima Saarinen
Tekninen toteutus: Sitebuilders Finland Oy