Besonderheiten beim Boxen messen: Mehrwegebox

Im Bild rechts ist zu erkennen, wie der Schall von der Box zum Mikrofon gelangt. Das Problem dabei ist, dass zur Messung nur Direktschall ausgewertet werden darf, da Sie ansonsten die Raum mitmessen. Es darf also nur Weg a) nicht Weg b) berücksichtigt werden.

Auch weitere Reflexionen von anderen Wänden und Decken dürfen nicht eingehen. Daraus folgt, dass man das Mikrofon recht dicht vor den Lautsprecher stellen muss (ca. 70 bis 140 cm).

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. Misst man genau in der Mitte zwischen Hoch- und Mitteltöner, so wird 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 mehreren Schallquellen (Bild unten)

Eigentlich interessiert uns der gesamte Schalldruck der Box. Das Problem dabei ist, dass abhängig vom Abstand zur Box die Phasendifferenz zwischen Mitteltöner in der Mitte und Hochtöner oder Tieftöner 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

Wäre h = 29 cm (hier übertreiben wir ein wenig), so ändert sich die Phase wie folgt:

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. Daher sollte bei einer Mehrwegebox wie folgt vorgegangen werden:

Man misst zuerst nur 2 benachbarte Lautsprecher um für diese den Filter zu berechnen. Zu diesen hält man den gleichen Abstand ein, so dass sich die Phase mit zunehmender Entfernung nicht ändert (da zu beiden immer der gleiche Abstand vorliegt).

So entwirft man den Frequenzweichenteil für einen Übergang. Der Übergang zwischen Mittel- und Tieftöner wird dann mit einer zweiten Mikrofon-Position gemessen, die in der Mitte zwischen Mittel- und Tieftöner liegt.

Später, wenn die Box fertig ist, misst man den Gesamt-Frequenzgang zur Probe aus einem großen Abstand (was nur mit einem kleinen Frequenzbereich möglich ist, da das Zeittor dann sehr eng gesetzt werden muss, damit nicht auch Reflexionen des Raumes mit gemessen werden.