Chassisdaten: Datenblätter, Messdatenbanken und selbst messen

Jede Lautsprecherberechnung ist nur so gut wie die Daten, von denen sie ausgeht. Die Chassisparameter im Datenblatt sind ein guter Anfang, aber nicht das letzte Wort. Schauen wir uns an, woher die Daten kommen, wo du unabhängige Messungen findest und wann es sich lohnt, selbst zu messen.

Ein Datenblatt ist kein Gesetz

Hersteller messen die Parameter an einem oder wenigen Exemplaren, oft neu und nicht eingespielt, und den Frequenzgang auf einer unendlichen Schallwand. Die Fertigungstoleranz der Resonanz liegt typischerweise bei ±15 %, und nachdem sich die Aufhängung eingespielt hat, sinkt fs meist.

Ein gutes Beispiel ist der Dayton RS100-4 aus der Needle. Der Katalog gibt fs mit 84,8 Hz an, während Acoustic Design Magazin für ihn eine Resonanz um 75 Hz nennt. Ein Unterschied von 10 Hz verschiebt sowohl die Abstimmung als auch das ideale Gehäusevolumen. Bei einer Leitung wie der Needle spielt das eine kleinere Rolle, bei einem präzise abgestimmten Bassreflex eine größere.

Wo du Chassisdaten und Messungen findest

• Datenblätter und Herstellerdateien. Einige Hersteller, etwa SB Acoustics, Scan-Speak und Dayton Audio, bieten auch FRD- und ZMA-Dateien zum Download an. Sie sind auf einer Schallwand gemessen, nicht in deinem Gehäuse, für einen ersten Weichenentwurf reichen sie aber.
• Zaph Audio. John Krutkes Archiv vergleichender Chassismessungen: Frequenzgang, Verzerrungen, Ausschwingverhalten (CSD) und Parameter. Zum Beispiel der Vergleich von 8"-Tieftönern. Das Archiv ist älter, aber viele der Chassis sind noch erhältlich.
• HiFiCompass. Eine große und ständig wachsende Datenbank mit Chassismessungen, mit vielen Modellen von Tang Band, Dayton und SEAS. Forennutzer nennen sie eine der gründlichsten im Internet.
• Loudspeaker Database. Übersichtliche Thiele-Small-Parameter für Tausende Chassis an einem Ort.
• Der Loudsmith-Katalog. 1.604 Chassis mit vollständigen Parametern, Maßen und Preisen, direkt in der App.

Messungen fertiger Lautsprecher: die Spinorama

Es lohnt sich auch, Messungen fertiger Lautsprecher anzusehen. Sie zeigen, wie ein gut entwickelter Lautsprecher aussieht. Tester wie Erin's Audio Corner und Audio Science Review messen mit einem Klippel Near-Field Scanner, der aus vielen Messungen rund um den Lautsprecher den Frequenzgang wie im schalltoten Raum berechnet.

Das Ergebnis wird nach der Norm CTA-2034 dargestellt, als sogenannte Spinorama mit vier Kurven:

• On-Axis: der Frequenzgang auf der Achse.
• Listening Window: der Mittelwert über ±30° horizontal und ±10° vertikal, also das, was du von einem normalen Hörplatz hörst.
• Early Reflections: der Schall, der nach der ersten Reflexion an Wänden, Boden und Decke ankommt.
• Sound Power: der gesamte in alle Richtungen abgestrahlte Schall.

Ein guter Lautsprecher hat flache On-Axis- und Listening-Window-Kurven und gleichmäßig abfallende Reflexions- und Leistungskurven, ohne Buckel oder Senken. Unter den Tests ist auch der Selbstbausatz Audio First Fidelia, der zeigt, dass ein Eigenbau mit kommerziellen Lautsprechern mithalten kann.

Selbst messen

Frequenzgang (FRD)

Den größten Qualitätssprung bei der Weiche bringt es, die Chassis im fertigen Gehäuse zu messen. So erfasst du Kantenbeugung und den Einfluss des Gehäuses, die ein Datenblatt nicht kennen kann. Du brauchst nur ein Messmikrofon wie das UMIK-1 und die Lautsprechermessung von Loudsmith oder REW. Jedes Chassis wird einzeln gemessen, im Fernfeld für Mittel- und Hochton und im Nahfeld für den Bass, und das Ergebnis als FRD gespeichert.

Impedanz (ZMA)

Für die Impedanz brauchst du eine einfache Messschaltung: einen Widerstand von etwa 100 Ω in Reihe mit dem Chassis und eine Soundkarte, die die Spannung auf beiden Seiten misst. Ein Programm wie REW berechnet aus dem Verhältnis die Impedanz. Die Impedanz zeigt die tatsächliche Resonanz im Gehäuse und die Rohrabstimmung, die beste Kontrolle, ob das Gehäuse wie berechnet geworden ist.

Thiele-Small-Parameter mit der Zusatzmassenmethode

Zwei Impedanzmessungen genügen, um die Parameter des Chassis zu berechnen. Miss zuerst die Resonanz in freier Luft fs, klebe dann eine bekannte Masse M auf die Membran (zum Beispiel Knetmasse oder Münzen) und miss die neue Resonanz fs'. Dann gilt:

• bewegte Masse Mms = M / ((fs / fs')² − 1),
• Nachgiebigkeit Cms = 1 / ((2π · fs)² · Mms),
• Äquivalentvolumen Vas = ρ · c² · Sd² · Cms, wobei ρ · c² etwa 1,42 · 10⁵ Pa beträgt.

Qms und Qes liest das Programm aus der Form der Resonanzspitze ab. REW erledigt das automatisch.

Wie Loudsmith die Daten nutzt

• Bei jedem Chassis vergleicht es die Empfindlichkeit aus dem Datenblatt mit der aus fs, Vas und Qes berechneten und prüft Re gegen die Impedanz. Passen die Daten nicht zusammen, warnt es dich und stuft das Chassis in den Empfehlungen herab. Im Katalog findet es so etwa 50 Chassis mit einem Fehler im Datenblatt.
• Ohne Messungen arbeitet es mit den Katalogparametern und schätzt die Kantenbeugung aus den Gehäusemaßen.
• Wenn du FRD- und ZMA-Dateien für die einzelnen Chassis lädst, ersetzen sie das Modell, und die Weiche wird auf echten Daten neu berechnet.
• Von der Seite Lautsprechermessung schickst du ein gemessenes Chassis mit einem Klick in die App, ohne Dateien hin und her zu kopieren.

Genau so will ich meine beiden Bauten überprüfen, die Needle und den Tang Band mit dem Peerless. Die Messungen ergänze ich in den Artikeln, sobald ich sie habe.